無損檢測技術在特種設備檢驗中的應用

王偉

甘肅省特種設備檢驗檢測研究院 甘肅蘭州 730050

特種設備工作環(huán)境復雜，若設備受損失效，很容易導致安全事故發(fā)生，既會損害企業(yè)經濟，還會對企業(yè)形象產生影響。所以其安全性尤為重要，因此在特種設備服役期間，應認真檢測設備運行情況，排除安全隱患，確保設備安全運行。

1 無損檢測技術簡述

隨著科學技術的發(fā)展，專業(yè)技術逐漸被應用到各行業(yè)中，特種設備中無損檢測技術應用逐漸被人們認可，當前，其多被應用到工業(yè)企業(yè)中，例如，石油化工企業(yè)管道和不同容器中，例如輸送管道、油罐等，因設備內部壓力較高，面對這一情況，使用傳統(tǒng)檢測法檢測，常常會出現(xiàn)安全事故，最終給企業(yè)帶來較大損失。無損檢測技術在企業(yè)發(fā)展中十分重要，通過研究無損檢測技術速度、方法適用性等，可以確保設備合理運行，最終幫助企業(yè)提升整體經濟效益。

無損檢測技術是在不破壞待測物體物理與化學性質的基礎上，應用現(xiàn)代科技開展的檢測，便于獲得待測物體理化性質，合理描述物體內部結構與狀態(tài)。身為非破壞性檢測技術，無損檢測技術在工業(yè)發(fā)展中被廣泛應用。無損檢測技術主要有以下特點：

（1）非破壞性：非破壞性作為無損檢測技術的主要特點，其優(yōu)點是在得到檢測結果期間，不傷害待測設備。

（2）互容性：因其非破壞性，所以檢測期間可以就相同待測設備開展多次檢測，確保檢測結果合理準確[1]。

（3）動態(tài)性：對在用設備開展探傷檢測，并累計統(tǒng)計待測設備工作期間產生的損傷，以便操作人員掌握待測設備的運行狀況。

（4）嚴格性：檢測期間使用的儀器設備，應在有效期內，無損檢測人員，應具備相關資質證書，確保檢測過程規(guī)范、檢測結果準確合理，真實有效。

2 常規(guī)無損檢測技術簡介

2.1 射線檢測法

射線檢測作為工業(yè)應用中常見的一種無損檢測技術。其主要包含：X、γ、β等射線檢測。在特種設備檢測中，X射線檢測十分常用，所以本文重點介紹X射線檢測技術的特點及應用。

（1）X射線檢測的主要特點有：a、對被檢工件無特殊要求，檢測結果顯示直觀，檢測靈敏度高，重復性好；b、檢測結果可以長期保存；c、適宜于體積型缺陷。

（2）X射線檢測原理為：通過被檢設備期間，對比無缺陷位置，有缺陷(如氣孔)對X射線吸收不同，具體借助被檢設備X射線強度，判斷被檢設備缺陷情況。

X射線檢測底片的獲?。簩⒏泄獠牧戏旁诒粰z測試件后，用于接收不同強度射線。在暗室處理后，膠片會獲得透照影像，結合影像形狀與黑度即可評定材料缺陷形狀、大小和位置。

（4）X射線檢測的應用：X射線檢測應用領域非常廣泛，常應用于鑄造、焊接工藝缺陷的檢驗；復合材料的檢驗；機場、車站等公共場所的檢查；彈道、爆炸、核技術等的檢測[2-3]。

2.2 磁粉探傷法

磁粉探傷法在特種設備檢測中應用較為廣泛，主要用于鐵磁表面與近表面缺陷檢測，磁粉探傷原理為，借助漏磁場、磁粉間相互作用開展缺陷檢測。當隨著鐵質材料的磁化，其表面連續(xù)性會變得不均勻，連續(xù)性不均勻會改變磁力線。磁力線發(fā)生改變后，材料局部會有漏磁場產生，該漏磁場具有較強吸附力，吸附設備表面的磁粉，形成能夠清晰觀察到的磁痕，這樣，即可了解材料表面哪些位置不連續(xù)，同時了解其不連續(xù)性，當前這種檢測方法十分有效。磁粉檢測原理，決定其適用范圍，目前其只能適用于具有鐵磁性的材料。例如鐵質材料、馬氏體不銹鋼等。上述材料磁性較強，均可使用磁粉技術開展缺陷檢測[4-5]。

2.3 超聲波探傷法

超聲波檢測利用被檢測材料和缺陷材料聲學性能特點，使用相應檢測設備及器材，通過傳播過程中超聲波的反射、折射、衍射情況以及傳播時間、能量變化情況，對檢測對象內部、表面進行檢測，最后統(tǒng)一分析并評價檢測結果的無損檢測方法。

（1）超聲波檢測的原理。超聲波檢測是采用一定方法將聲源產生的超聲波發(fā)射進入被測工件內部，如果工件中存在缺陷，該缺陷與工件材料間有一個交界面，隨著交界面間聲阻抗的不同，超聲波在傳播過程中會發(fā)生反射、折射、衍射等情況，最終通過監(jiān)測缺陷回波信號即可判斷缺陷位置；然后由回波信號位置掌握缺陷距探測面長度，并對缺陷位置進行準確定位；借助回波幅度對缺陷當量大小情況進行判定。

（2）超聲波檢測的優(yōu)缺點。超聲波檢測具有如下優(yōu)勢：檢測速度快、靈敏度高、速度快、成本低，不會對人體造成傷害，定位和定量缺陷位置。缺點為缺陷位置顯示不直觀，探傷技術難以操作，常常會受到主客觀因素作用，檢測結果保存不方便，并對工件表面要求高，同時要求檢驗人員要有較強的專業(yè)技術，能辨別缺陷種類[6]。

（3）超聲波檢測的應用。超聲檢測適用范圍很廣，可適用于各種金屬和非金屬材料的板材、管材、鍛件、鑄件、焊接件等的檢測；既可以是內部缺陷，也可以是表面缺陷。超聲檢測可以有效檢出焊接接頭中的缺陷，如：未熔合、未焊透、裂紋等，也可以檢出原材料中的埋藏性缺陷。所以被廣泛應用于鋼結構、壓力容器、石化、冶金、航天、鐵路交通等方面。

2.4 滲透探傷法

滲透檢測作為一種新的無損檢測技術，其將毛細管作用原理為基礎，多用來檢測非疏孔性金屬及非金屬零部件表面開口問題。檢測期間，在零部件表層添加溶有熒光染料及顏色染料滲透液，在毛細管作用下，經過一定時間的滲透，這種液體可以滲進開口缺陷內。然后將工件表面多余滲透液清除，干燥后在上面施加一定顯像劑，在毛細血管作用下缺陷內滲透液會重新吸附至零件表層，此時缺陷會被無限放大，這時就能檢測缺陷形狀及分布情況。

（1）滲透檢測的優(yōu)點。滲透檢測可以檢出各種非疏孔性材料表層開口缺陷，如裂紋、氣孔、折疊等。滲透檢測不會受到材料組織結構、化學成分等方面影響，如此既可檢測金屬材料，還能檢測塑料、陶瓷等非金屬材料。滲透檢測檢測靈敏度很高，顯示直觀，容易判斷，操作迅速、簡便。此外，滲透檢測便于攜帶、檢測費用低、適宜野外工作等。所以其在工業(yè)領域被廣泛應用。

（2）滲透檢測的局限性。滲透檢測利于應用在多孔、疏松材料工件，也不利于應用在表面粗糙工件中，檢測多孔性材料期間，材料表面熒光背景較強，導致缺陷顯示被掩蓋；工件表面若十分粗糙，很容易引起一定假象，從而使檢測效果不斷降低。再者，滲透檢測只可以檢出零部件表面開口型問題，被污染物堵塞或經機械處理后，難以檢測出開口被封閉的缺陷。另外，滲透檢測僅可以檢出缺陷表面排布，很難鎖定缺陷深度，所以不能定量評價缺陷情況[7]。

3 無損檢測技術在特種設備中應用建設

特種設備包含機電類與承壓類兩種，其中，機電類多在工業(yè)生產方面應用，例如，壓力管道與鍋爐等方面，承壓類多應用在日常生活中，例如場內車輛與大型游樂設施。從這一點中我們了解到，特種設備為現(xiàn)代生產與工業(yè)發(fā)展貢獻較大力量，隨著其廣泛使用，實際應用期間也會出現(xiàn)很多缺陷損傷問題，若檢測體系與技術不系統(tǒng)，很容易會危及周遭人員。但傳統(tǒng)檢測方法很容易二次損壞設備，情況嚴重的還會影響特種設備運行。無損檢測技術能在不損壞被檢對象期間，開展相關檢驗操作，這對特種設備檢測而言，無疑是最佳選擇。當前，無損檢測應用可實現(xiàn)下面目標：確保產品質量，保證產品安全應用，更改制造工藝，減少生產成本等。

3.1 保護試件結構與材質

無損檢測的優(yōu)勢為具備無損特點，檢測前后，不會對被檢試件產生破壞，特別是特種設備，應防止由于檢測的操作開展而破壞設備。在特種設備檢測期間，應先分析檢測方法，分析無損檢測結果與破壞性試驗結果之間的差異，合理選擇保護試件結構與材質的檢測方法。

3.2 合理選擇無損檢測方法

特種設備無損檢測期間，不同檢測方法特點不同，所以不是所有的方法都能解決所有工件缺陷，為確保檢測結果準確、可靠，應結合設備材質、制造方法、介質、失效模式、缺陷種類、部位等情況，合理選擇無損檢測方法。

因檢測原理不一樣，檢測技術應用場景與范圍不同，針對相同設備開展無損檢測，使用不同檢測方法所得到的檢測結果也可能不一樣，因為檢測結果精度和操作人員密切相關[8]。

3.3 正確選擇無損檢測的實施時機

特種設備無損檢測，應結合被檢材料、檢測目的、結果等，明確檢測時間，確保其與規(guī)范要求相符。一般情況下，特種設備檢測多安排到材料熱處理后，比如，很多材料有裂紋延遲問題，結合實際檢測要求，多將檢測工作放到焊接完成一天內。再者，針對不同材質與厚度，檢測時間也有很大差異。所以無損檢測時，應結合檢測目標、設備材質、制造工藝等情況，合理選擇無損檢測技術。例如，拼接封頭檢測工作應在成形后進行；有延遲裂紋材料應在焊接完24小時后開展無損檢測；有再熱裂紋材料可在熱處理后，再進行一次無損檢測等。

3.4 綜合應用各種無損檢測方法

在無損檢測技術快速發(fā)展期間，特種設備無損檢測技術不斷成熟。對比國際檢測技術，國內檢測技術有待進一步提升。為提高檢測結果準確性，有必要聯(lián)合待測設備情況，綜合不同無損檢測技術，將不同無損檢測技術優(yōu)勢全面發(fā)揮出來。比如，就射線探傷檢測技術而言，其檢測精度更高，圖像反應更加準確，但操作期間會對操作人員產生輻射，超聲波技術不會損害人體，且有檢測速度快與成本低等特點，缺陷不直觀顯示，檢測精度相對射線探傷檢測技術而言更低。如果將射線檢測與超聲波檢測結合起來，即可形成健全的檢測技術與方案，也便于提升無損檢測技術水平[9-10]。

3.5 融合無損檢測與破壞性檢測技術

無損檢測技術優(yōu)點較多，但也存在一定局限性，難以替代破壞性檢測。在設備進行檢測時，應對比分析無損檢測、破壞性檢測結果，如此方能確保做出的判斷合理。

4 結語

綜上，在科技快速發(fā)展期間，無損檢測技術在特種設備檢測中廣泛應用。在設備檢測期間，應結合設備運行工況、設備材質、可能發(fā)生的失效模式等因素，綜合考慮，選擇適宜的無損檢測方法，以確保被檢設備的安全運行，防止安全事故發(fā)生。