特種設備檢測中無損檢測技術的應用研究

靳屹立

（中航飛機股份有限公司 陜西西安 710089）

1 前言

近年來，隨著我國社會經濟的不斷發(fā)展，工業(yè)技術水平也不斷提高，各行業(yè)在專業(yè)技術的多元化開發(fā)及有效利用方面均取得了卓越的成效。特種設備種類多樣，可按承壓類和機電類劃分，承壓類分為:鍋爐、壓力容器（包含氣瓶）、壓力管道3大類；機電類分為:電梯、起重機械、客運索道、大型游樂設施、場（廠）內專用機動車等。這些設備均具有危險性大、涉及公眾生命安全的特點，故國家在生產、實際應用、檢驗檢測方面均設立了十分嚴格的規(guī)定[1]。

無損檢測技術是在對待測物體原化學、物理性質未構成破壞的前提下，通過現(xiàn)代化技術手段，經系統(tǒng)檢測，獲取待測物體的理化性質，并掌握該物體當前狀態(tài)及內部結構的一項技術[2]。該項技術在工業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著不可或缺的重要作用，其技術水平與國家的工業(yè)發(fā)展程度呈正相關性[3]。

2 特種設備應用無損檢測技術開展檢測工作的必要性

承壓類特種設備應用范圍較廣，經過長期使用，設備會有不同程度的損傷，對設備的修復十分重要。但現(xiàn)階段，由于專業(yè)檢測人才缺乏、檢測標準缺失等原因，特種設備的修復存在一定難度。無損檢測技術作為重要的特種設備檢測手段，可滿足對具高精密度設備進行系統(tǒng)的檢測且不會對設備造成損傷的要求，為特種設備缺陷的檢測和修復提供便利[4]。

3 無損檢測技術所具有的特征及優(yōu)勢

3.1 非破壞性特征

就無損傷檢測技術而言，非破壞性是其極典型特征，在獲取檢測結果的同時，未對被測物的結構和性質構成損傷和干擾[5]。

3.2 嚴格性特征

在采用無損檢測技術開展檢測期間，均需依據檢測標準，嚴格篩選檢測儀器設備和檢測人員，為檢測結果的準確性提供保障[6]。

3.3 循證性特征

在對相同待測物進行檢測時，檢測人員不同，結果也會存在差異[7]。檢測人員相同，檢測方法不同，所獲取的結果也會不一致[8]。尤其是部分特定檢測技術，在開展時，需2個或以上人員來完成該項工作，故不同人員可依據自身經驗以及循證依據，來對結果進行綜合分析，共同獲取精準的結果，進而保證結果的精準性[9]。

3.4 全程性特征

以往設備原料通常采用傳統(tǒng)破壞性檢測手段進行檢測。就正常運行的設備而言，因后續(xù)仍會應用在生產、生活中，故不宜采用破壞性檢測方法進行檢測[10]。相較破壞性檢測技術，無損檢測技術不管是針對原材料還是對處于運行狀態(tài)設備的檢測，均呈現(xiàn)較強的適用性，且檢測工作可在整個設備生產環(huán)節(jié)與實際使用環(huán)節(jié)過程中貫穿，可為特種設備的正常運行提供強有力的保障[11]。

4 無損檢測技術的類型

隨著特種設備在性能和結構上的進一步完善，無損檢測技術也在不斷改進，在提升測驗結果精準度的同時，測驗效率也在不斷增強。目前，較為成熟且應用相對廣泛的無損檢測技術類型可分為5大類。

4.1 射線無損檢測技術

在無損檢測技術中，射線檢測技術較為典型且十分重要。其作用原理是:射線自物體穿透時，有散射和吸收現(xiàn)象發(fā)生，且所穿物體的材料不同，呈現(xiàn)出的散射和吸收程度也存在較大差異，通過光圖分析，得到設備的整體信息。在射線無損檢測技術具體實施時，以中子射線、X-射線和γ-射線最為常用。其中，中子射線因自身特性原因，僅在部分特殊檢測中應用；X-射線和γ-射線有較為廣泛的適用范圍，如機電類設備、鍋爐設備等，均可獲得理想的檢測效果[12]。

在檢測時，檢測人員需通過檢測設備，將射線發(fā)射至待檢測設備分析獲取的數據，對受損部位進行確定，完成檢測工作[13]。采取射線無損檢測技術對特種設備進行檢測，結果可信度較高，對特種設備特有點位，如焊接縫隙、氣孔、細小裂縫、針孔等，均具有較為理想的適用性。當然，此項探傷技術也有不足之處，具體為:在針對大面積特種設備進行檢測時，效率相對偏低；在開展檢測過程中有射線發(fā)出，會對檢測人員的身體健康產生影響。目前，雖已引入無人射線檢測技術，但具體實施還存在一定的局限性，仍須進一步完善[14]。

4.2 紅外線無損檢測技術特征

紅外線無損檢測技術的原理是 在常規(guī)環(huán)境下，所有物體均可依據自身所分布的原子、分子在運動程度上的強弱，向外輻射不同程度的熱紅外量。在檢測過程中，可依據待測設備所具有的特性，適度加熱，依據物體在溫度梯度上的分布特征，通過紅外熱像儀對相關情況進行記錄，經紅外熱序圖列，掌握設備在運行狀態(tài)下的真實狀況。

現(xiàn)階段，紅外線無損檢測技術包括2種形式:被動與主動[15]。其中，被動形式是當特種設備自身溫度居較高水平時，紅外輻射強度較強，無須進行加熱處理，檢測工作可直接實施。主動形式是當特種設備自身溫度居較低水平時，紅外輻射強度較弱，無法滿足檢測要求，須進行人工加熱處理，使熱量在特種設備內部進行有效傳導，再依據受損程度，結合紅外強度差異，獲取檢測結果。紅外線無損檢測技術無障礙問題存在，對各種特種設備均適用[16]。

4.3 超聲波無損檢測技術

該技術具備多項優(yōu)勢，具體表現(xiàn)在:探傷儀體積較小，重量較輕，方便攜帶，且各環(huán)節(jié)操作也較為簡便。另外，在具體應用期間不會對人體構成明顯傷害。

超聲波無損檢測技術有較為廣泛的應用范圍，可對焊縫內有無缺陷問題及高壓螺栓和壓力容器有無裂紋存在進行檢測[17]。除此之外，也可檢測液位流量、材料硬度、厚度、黏結強度、殘余應力等物理性質。但需重視的是，超聲波無損檢測技術對檢測形狀復雜且不規(guī)則、表面較為粗糙的工件并不具備可行性。

隨著特種設備應用范圍趨于廣泛，超聲波技術也會引起更多關注。故相關研究者需不斷對該項技術進行完善和優(yōu)化，使其在特種設備的檢測工作中發(fā)揮更為有力的作用[18]。

4.4 渦流無損檢測技術

渦流無損檢測技術對檢測壓力容器缺陷有較高的應用頻率，如在對換熱設備進行檢測時，可對其表面有無裂縫做出準確判斷，也可用于判斷設備有無損壞[19]。但該技術的檢測工作并不能獨自完成，需由穿過式探頭予以輔助，對換熱管進行全面檢測，即對換熱管完成有無被腐蝕以及有無損壞和磨損等缺陷的檢測工作。目前，渦流檢測技術所采用的設備多為國外生產的設備[20]。雖然我國也展開了多項研究，做過獨立設計和相關試產工作，但仍未做到完善和優(yōu)化。故渦流檢測技術在我國的具體應用范圍仍較狹窄，還需相關部門加大扶持力度，提供技術和資金方面的支持，以提高我國該技術的檢測水平[21]。

4.5 磁粉無損檢測技術特征

磁粉無損檢測技術多用于制作中的半成品和成品階段的特種設備檢測[22]。通常情況下，金屬工件在磁化后，若存在夾雜物、裂紋等缺陷會產生漏磁場現(xiàn)象，在漏磁場作用下，磁粉會被大量吸附其中。在開展檢測工作時，可根據磁粉的具體分布，快速且精準地查找工件上的缺陷[23]。此項檢測技術，較為便捷，效率也較高。另外，磁粉無損檢測技術一般可采取有顏色特征的磁粉來檢測，進而可更加清晰地呈現(xiàn)工件存在缺陷的位置。

現(xiàn)階段，隨著科學技術的進步，磁粉無損檢測技術也獲得了進一步的發(fā)展。在對特種設備進行檢測時，除可用于半成品和成品檢測外，也可用于對部分已具使用的設備在特定時間的疲勞損傷程度進行檢測。但需引起重視的是，從客觀層面而言，磁粉無損檢測技術仍處于發(fā)展階段，有待進一步優(yōu)化和完善[24]。

5 結語

隨著科學技術的進步，特種設備無損檢測技術趨向完善，并在多個領域得到廣泛應用，尤其在特種設備生產、調試、安裝、使用中，發(fā)揮著重要作用，具體表現(xiàn)在，除可確保特種設備性能完好、正常使用外，還可以及時檢測出現(xiàn)存故障及潛在故障，有效控制故障發(fā)生的概率，降低生產成本，進而有效提升生產效益，推動社會及經濟的發(fā)展[25]。