起重機(jī)械無損檢測(cè)技術(shù)

張征

撫州市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)中心 江西撫州 344000

在現(xiàn)有的起重機(jī)械檢測(cè)技術(shù)當(dāng)中，無損檢測(cè)技術(shù)呈現(xiàn)出較高的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。例如不會(huì)對(duì)機(jī)械性能造成人為破壞、檢測(cè)手段兼容性強(qiáng)、檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確可靠等優(yōu)點(diǎn)。因此，起重機(jī)械無損檢測(cè)的使用越來越高。但是，要想使其技術(shù)優(yōu)勢(shì)得到有效發(fā)揮，有必要針對(duì)其技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用要領(lǐng)進(jìn)行系統(tǒng)化研究，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)真正意義上的無損檢測(cè)。。

1 起重機(jī)械無損檢測(cè)技術(shù)概述

1.1 起重機(jī)械與無損檢測(cè)

在生產(chǎn)加工和使用起重機(jī)械的過程中，在其主體結(jié)構(gòu)類型上存在一定的差異。比如包括驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)、控制結(jié)構(gòu)以及操作結(jié)構(gòu)這幾種常見類型。而且起重機(jī)械雖然都是采用鋼構(gòu)件完成其主體結(jié)構(gòu)的加工制作，但在載荷性能和構(gòu)件聯(lián)接形式上仍然存在一定差異。另外，在其主體結(jié)構(gòu)的連接形式上也存在螺栓連接、焊接方式等差異。鑒于上述情況，在針對(duì)起重機(jī)械進(jìn)行無損探測(cè)時(shí)，需要事先了解其設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、試驗(yàn)和驗(yàn)收等技術(shù)條件，還要全面掌握起重設(shè)備的具體型號(hào)、性能特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)類型、連接方式等基本情況。在此基礎(chǔ)上，制訂相應(yīng)的檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用策略，在目視檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、電磁檢測(cè)等檢測(cè)方式當(dāng)中做出合理選擇，確保檢測(cè)目的的最終實(shí)現(xiàn)[1]。

1.2 起重機(jī)械無損檢測(cè)技術(shù)要求

由于起重機(jī)械無損檢測(cè)技術(shù)包括多種技術(shù)類型，要實(shí)施檢測(cè)之前，需要全面了解起重機(jī)械自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、性能差異、易產(chǎn)生缺陷部位而采用何種檢測(cè)方法，以便于針對(duì)相應(yīng)的檢測(cè)工藝和技術(shù)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行探傷評(píng)價(jià)。在一臺(tái)起重機(jī)械設(shè)備當(dāng)中，不僅包含眾多高強(qiáng)螺栓、鋼絲繩套管、吊鏈、滑輪、卷筒、齒輪等眾多零部件，還有很多金屬結(jié)構(gòu)采用焊縫方式進(jìn)行連接，例如主梁腹板、蓋板和翼緣板等等[2]。對(duì)于大部分零部件和連接部件而言，要想使其在起重機(jī)械運(yùn)行過程中呈現(xiàn)出理想的使用性能，要求不得存在任何裂紋、磨損、永久性變形或者其它損傷；對(duì)于抓斗鉸軸和襯套、吊具、鋼絲繩、吊鏈環(huán)、滑輪、卷筒、齒輪、車輪這些大型摩擦部件而言，其表面磨損程度也存在非常嚴(yán)格的要求；對(duì)于吊鉤、真空吸盤、集裝箱吊具這些焊接部件而言，即便允許在焊接接頭或接縫等部位存在些許質(zhì)量缺陷，對(duì)其缺陷程度和尺寸要求也存在嚴(yán)格規(guī)定；對(duì)于鋼絲繩這一類專用零部件，對(duì)其表面防腐涂層厚度方面也具有相應(yīng)的質(zhì)量要求。因此，在針對(duì)起重機(jī)械進(jìn)行無損檢測(cè)時(shí)，必須嚴(yán)格遵循相關(guān)技術(shù)規(guī)范，嚴(yán)格落實(shí)相應(yīng)的技術(shù)要求，充分結(jié)合檢測(cè)對(duì)象的實(shí)際情況選擇適當(dāng)?shù)臋z測(cè)方法和檢測(cè)工藝[3]。

1.3 無損檢測(cè)技術(shù)在起重機(jī)械安全檢驗(yàn)中應(yīng)用的必要性

在起重機(jī)械運(yùn)行過程中，其自身的起升機(jī)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和金屬結(jié)構(gòu)眾多零部件均具有極高的使用頻率和運(yùn)行強(qiáng)度，如果檢驗(yàn)周期過長(zhǎng)，或者檢測(cè)方法不得當(dāng)，必然會(huì)導(dǎo)致起重機(jī)械存在一定的安全隱患，極易引發(fā)各種故障問題。另外，在生產(chǎn)加工起重機(jī)械的過程中，其零部件都存在一定的交變應(yīng)力，這一因素也會(huì)在一定響度上誘發(fā)內(nèi)部缺陷；當(dāng)此類缺陷在設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行過程中惡化到一定程度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)性裂紋，甚至引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。鑒于上述原因，需要采用無損檢測(cè)技術(shù)對(duì)起重機(jī)械進(jìn)行安全檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并且有效排除各種故障誘發(fā)因素，使故障問題和安全事故的發(fā)生機(jī)率得到有效控制。在以往的起重機(jī)械無損檢測(cè)當(dāng)中，主要以射線檢測(cè)、超聲檢測(cè)、磁粉檢測(cè)及滲透檢測(cè)為主。而隨著這項(xiàng)技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展，憑借眾多物理現(xiàn)象、化學(xué)原理以及現(xiàn)代化技術(shù)和設(shè)備器材，衍生出渦輪檢測(cè)、聲發(fā)射檢測(cè)、超聲波衍射時(shí)差法等一系列新型檢測(cè)技術(shù)，這些新型技術(shù)可針對(duì)那些由熱、聲、光、電、磁等情況引發(fā)的設(shè)備異常或者缺陷問題進(jìn)行及時(shí)有效的測(cè)試。而且在檢測(cè)過程中，不會(huì)對(duì)檢測(cè)對(duì)象造成任何不必要的損傷[4]。

2 常見起重機(jī)械無損檢測(cè)技術(shù)類型

2.1 目視檢測(cè)

對(duì)于起重機(jī)械整體功能和部分部件質(zhì)量，可以通過目視檢測(cè)的方式進(jìn)行確認(rèn)。在使用該項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)時(shí)，主要通過試運(yùn)行方式，同時(shí)憑借檢測(cè)人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)觀測(cè)設(shè)備表面質(zhì)量，試驗(yàn)設(shè)備運(yùn)行載荷，了解整臺(tái)機(jī)械裝置的運(yùn)行效果以及試驗(yàn)安全保護(hù)裝置的使用性能。在進(jìn)行電氣檢測(cè)時(shí)，主要涉及到電控裝置、電氣保護(hù)裝置及其接地情況的檢驗(yàn)工作，還需要針對(duì)起重機(jī)械的信號(hào)電路以及照明系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試[5]。了解其運(yùn)行現(xiàn)狀。在使用目視方法進(jìn)行無損檢測(cè)時(shí)，除了將檢測(cè)對(duì)象應(yīng)用于相關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行試運(yùn)行以外，還可以借助專業(yè)測(cè)量工作了解其幾何尺寸，并由此判斷其是否存在故障隱患，達(dá)到無損檢測(cè)的目的。

2.2 磁粉檢測(cè)

在起重機(jī)械長(zhǎng)期運(yùn)行的過程中，其多個(gè)部件表面都容易發(fā)生裂縫以及裂紋現(xiàn)象。一旦發(fā)生此類問題，不僅會(huì)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)以及零部件性能造成不利影響，還會(huì)對(duì)設(shè)備整體運(yùn)行質(zhì)量及安全系數(shù)造成不可估量的影響。因此，應(yīng)用無損檢測(cè)技術(shù)檢驗(yàn)起重機(jī)械零部件、鋼結(jié)構(gòu)表面是否存在裂縫現(xiàn)象，是一項(xiàng)非常關(guān)鍵的技術(shù)。在此項(xiàng)檢測(cè)中，磁粉檢測(cè)法具有較高的使用率和應(yīng)用效果。其技術(shù)應(yīng)用為：首先，檢測(cè)人員通過打磨、應(yīng)用磁懸液等方式對(duì)起重機(jī)械表面進(jìn)行處理；之后，再進(jìn)行無損探傷。在此環(huán)節(jié)中，要確保磁粉具有較高的濃度和均勻性。還需要使用膠帶紙粘貼在磁痕上，待粘貼紙揭下之后，記錄下顯示數(shù)據(jù)。通過這種方式，了解裂縫位置及其深度。如果在監(jiān)測(cè)過程存在一定的難度，可以采用靈敏度更高的熒光磁粉進(jìn)行檢測(cè)，達(dá)到無損檢測(cè)的目的[6]。

2.3 電磁檢測(cè)

2.3.1膜層監(jiān)測(cè)

在起重機(jī)械表面，需要涂抹一定厚度的漆層。在針對(duì)漆層進(jìn)行無損檢測(cè)時(shí)，適合采用電磁渦流膜層檢測(cè)技術(shù)。在檢測(cè)過程中，需要事先了解渦流線圈之間以及金屬表面的漆層厚度，為因這一數(shù)據(jù)對(duì)線圈阻抗數(shù)值會(huì)產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。如果在線圈當(dāng)中存在一定的頻率，那么還需要針對(duì)線圈進(jìn)行測(cè)量，之后再針對(duì)膜層提取厚度進(jìn)行推測(cè)。在實(shí)際檢測(cè)中，導(dǎo)電率、板厚是影響測(cè)渦流膜層厚度的關(guān)鍵因素，所以無需對(duì)起重機(jī)械表面進(jìn)行處理[7]。

2.3.2 檢測(cè)裂紋

在針對(duì)起重機(jī)械裂紋進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，需要優(yōu)先針對(duì)交變磁場(chǎng)局部磁化金屬試件進(jìn)行測(cè)試。由于在交變磁場(chǎng)中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，同時(shí)會(huì)促使感生磁場(chǎng)的生成。如果在試件表面確實(shí)存在缺陷問題，那么所泄漏磁場(chǎng)梯度就會(huì)在其表面將呈現(xiàn)出異常變化，而具體的裂紋位置及深度則是可以通過磁敏元件得以反饋。該檢測(cè)方法不僅具有較強(qiáng)的及時(shí)性，還可以針對(duì)裂紋進(jìn)行定性與半定量評(píng)估。但是，在實(shí)際檢驗(yàn)的過程中，必須應(yīng)用相同的磁粉和精度。只有滿足這一要求，方可對(duì)裂紋進(jìn)行快速掃查，并且使磁場(chǎng)信號(hào)得到精確判定，最終呈現(xiàn)出理想的檢測(cè)效果[8]。

2.4 射線檢測(cè)

在安裝起重機(jī)械的過程中，需要應(yīng)用射線檢測(cè)技術(shù)針對(duì)所有接焊縫、鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。在起重機(jī)械中，絕大多數(shù)鋼板材料的壁厚較薄，所以適合采用X射線對(duì)其焊接質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。此外，對(duì)于起重機(jī)械中鋼制品厚度均勻性、形狀規(guī)則性同樣適合采用射線進(jìn)行檢測(cè)。但是，在實(shí)際檢測(cè)過程中，務(wù)必確保膠片類型符合檢測(cè)需求，方可取得精準(zhǔn)可靠的檢測(cè)結(jié)果[9]。

2.5 超聲檢測(cè)

在起重機(jī)械長(zhǎng)期運(yùn)行使用的過程中，極易在設(shè)備材料的接焊縫部位發(fā)生缺陷問題。在針對(duì)這一問題進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，適合采用超聲檢測(cè)法。在實(shí)際檢測(cè)過程中，首先需要檢測(cè)人員初步判斷懸掛夾板或者設(shè)備內(nèi)部是否存在裂縫問題。如果認(rèn)為存在此類題，再進(jìn)一步針對(duì)裂縫位置、裂縫深度進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)。在針對(duì)接焊縫部位進(jìn)行超聲波探傷時(shí)，需要根據(jù)板厚和焊接方式合理選擇斜探頭的型號(hào)，還需要針對(duì)各種試塊進(jìn)行綜合對(duì)比，最終繪制出波幅曲圖。只有這樣，才能針對(duì)接焊縫部位是否存在裂縫問題進(jìn)行有效判識(shí)[9]。在實(shí)際檢測(cè)過程中，應(yīng)充分保證斜探頭與焊縫中心線之間處于垂直狀態(tài)，并且務(wù)必在平面上進(jìn)行檢測(cè)工作。在針對(duì)焊縫兩側(cè)進(jìn)行掃查檢測(cè)時(shí)，應(yīng)先從斜向方向入手，或者根據(jù)實(shí)際情況應(yīng)用環(huán)繞和轉(zhuǎn)角等方式。一旦在檢測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)缺陷問題，檢測(cè)人員要立即對(duì)缺陷位置進(jìn)行明確標(biāo)記，并且準(zhǔn)確記錄缺陷長(zhǎng)度、深度等數(shù)值。針對(duì)對(duì)角焊縫進(jìn)地超聲檢測(cè)時(shí)，要綜合考慮檢測(cè)面以及探頭缺陷等因素，確保焊接接頭于聲束之間呈現(xiàn)垂直狀態(tài)。在針對(duì)T形焊縫進(jìn)行超聲檢測(cè)時(shí)，需要事先掌握被檢測(cè)部位缺陷。此后，再確立檢測(cè)面和探頭。在檢測(cè)過程中，確保焊縫結(jié)構(gòu)與聲束始終處于垂直狀態(tài)[10]。

3 無損檢測(cè)技術(shù)在各類起重機(jī)械中的應(yīng)用

3.1 橋式起重機(jī)

從橋式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)上看，屬于一種密閉式箱體。在建造過程中，主要采用預(yù)拱變形方式；在焊接方式上，主要采用手動(dòng)焊接和埋弧自動(dòng)焊接相結(jié)合的方式。根據(jù)橋式起重機(jī)的制造方式及其特點(diǎn)，適合采用超聲檢測(cè)、射線檢測(cè)或者兩者混合方式進(jìn)行無損檢測(cè)。在實(shí)際檢測(cè)過程上，需要針對(duì)內(nèi)部部件所存在的問題、缺陷進(jìn)行初步判斷。再根據(jù)判斷結(jié)果，決定采用何種檢測(cè)方式，如果采用二者相互結(jié)構(gòu)的方式，明確超聲檢測(cè)和射線檢測(cè)的應(yīng)用比例，或者判斷是否需要應(yīng)用磁粉檢測(cè)方式。一旦檢測(cè)出隱患問題，則需要及時(shí)針對(duì)缺陷部位進(jìn)行修補(bǔ)處理，確保起重機(jī)械的安全性與穩(wěn)定性，避免其在運(yùn)行過程中發(fā)生故障問題。

3.2 塔式起重機(jī)

塔式起重機(jī)的建造方式隸屬于桁架結(jié)構(gòu)，采用的是角焊接方式。因此，在對(duì)其進(jìn)行無損檢測(cè)時(shí)，適合使用磁粉檢測(cè)技術(shù)和超聲檢測(cè)技術(shù)。因?yàn)檫@兩種技術(shù)非常適合用于角焊縫質(zhì)量檢測(cè)。塔式起重機(jī)制的制造材料較為厚重，所以通過在大角度和過渡坡口部位進(jìn)行角焊接[11]。在使用超聲檢測(cè)技術(shù)時(shí)，主要通過波長(zhǎng)反射情況判斷焊接工藝是否存在缺陷，從而使塔式起重機(jī)的安全性能獲得可靠保障。

3.3 港口門座起重機(jī)

在鑄造港口門座起重機(jī)時(shí)，使用四連桿式臂架和箱體式結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方式完成其鑄造施工。在焊接方式上，采用的是埋弧焊焊接工藝。通過這種鑄造方式和焊接方式，可以最大限度保證港口門座起重機(jī)械的安全系統(tǒng)，控制和減少焊接缺陷問題。由于港口門座起重機(jī)的絞軸需要與多個(gè)絞點(diǎn)相連接，所以絞軸是此類起重機(jī)械當(dāng)中最為重要的部件，也是非常重要的承重部件。但是，在制造這一部件的過程中，非常容易產(chǎn)生氣孔和裂縫，所以適合采用超聲檢測(cè)技術(shù)和磁粉檢測(cè)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行無損檢測(cè)，確保絞軸質(zhì)量符合實(shí)際使用要求[12]。

4 結(jié)語

起重機(jī)械的使用性能和安全系數(shù)不僅關(guān)系到生產(chǎn)建設(shè)效率，還與安全生產(chǎn)密切相關(guān)。因此，起重機(jī)械設(shè)備管理人員應(yīng)不定期使用無損檢測(cè)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行安全檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其安全隱患問題，使其使用性能和安全指數(shù)獲得可靠保障。對(duì)此，相關(guān)管理人員和設(shè)備操控人員要注重提高自身的質(zhì)量意識(shí)與安全意識(shí)，熟練掌握各種類型的無損檢測(cè)技術(shù)，并將其合理應(yīng)用于起重機(jī)械安全檢測(cè)工作中，為企業(yè)生產(chǎn)效益和管理效能的提升提供保障。