無損檢測技術(shù)在承壓特種設(shè)備中的應(yīng)用

代 立，瑪合巴麗?波旦白

（新疆阿勒泰地區(qū)特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測所，新疆阿勒泰 836500）

受到運(yùn)行條件的影響，承壓特種設(shè)備在投入生產(chǎn)使用一段時(shí)間后就會(huì)出現(xiàn)一些問題，為了保證設(shè)備的安全運(yùn)行，保障企業(yè)的生產(chǎn)效率，對承壓特種設(shè)備進(jìn)行定期檢測是十分重要的。但在傳統(tǒng)的檢測技術(shù)中，一旦出現(xiàn)操作失誤就很有可能會(huì)破壞設(shè)備的性能，而無損檢測技術(shù)可以有效解決這個(gè)問題，在不對設(shè)備造成任何損傷的情況下完成檢測內(nèi)容，因此無損檢測技術(shù)被廣泛應(yīng)用于承壓特種設(shè)備的檢測中。通過分析可知，在對承壓特種設(shè)備實(shí)施無損檢測技術(shù)時(shí)，要注意準(zhǔn)備工作、明確設(shè)備缺陷類型以及對設(shè)備結(jié)構(gòu)和材料的保護(hù)，從而優(yōu)化檢測流程，提高檢測結(jié)果的精準(zhǔn)度。

1 無損檢測技術(shù)概述

1.1 概念

無損檢測技術(shù)，指的是對檢測物通過聲、光、磁等手段在不破壞其原有性能的情況下完成檢測。在沒有對檢測對象造成損害的基礎(chǔ)上，完成檢測并判斷出其是否存在缺陷，并給出相關(guān)的具體信息，這是一種新興的檢測技術(shù)，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。

1.2 特點(diǎn)

（1）非破壞性：無損檢測技術(shù)是一種非破壞性的檢測技術(shù)，所以非破壞性是這種技術(shù)最顯著的特點(diǎn)。

（2）全面性：相比較傳統(tǒng)的破壞性檢測技術(shù)，無損檢測技術(shù)可以對被檢測對象進(jìn)行全面檢測。

（3）全程性：傳統(tǒng)的破壞性檢測技術(shù)通常是被用于原材料的檢測，而不適用于對生產(chǎn)過程中或生產(chǎn)完成后的產(chǎn)品進(jìn)行檢測，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的性能受到破壞。

而無損檢測技術(shù)不僅可以對原材料進(jìn)行檢測，還可以對成品設(shè)備進(jìn)行檢測，因?yàn)檫@種檢測技術(shù)不會(huì)對產(chǎn)品造成任何破壞，所以具有全程性。

1.3 意義

1.3.1 降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本

通過無損檢測技術(shù)對產(chǎn)品生產(chǎn)過程進(jìn)行檢測，能夠發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中存在的問題，同時(shí)能夠明確問題出現(xiàn)在哪個(gè)環(huán)節(jié)和問題的原因，從而對生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行調(diào)整，做出針對性的改進(jìn)措施，進(jìn)一步優(yōu)化生產(chǎn)工藝，降低廢品率，有效避免因?yàn)槌善焚|(zhì)量不合格造成的資源浪費(fèi)，從而降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本，使企業(yè)的產(chǎn)生投入能夠發(fā)揮出最大的價(jià)值。例如，在進(jìn)行厚板焊接時(shí)，可以在焊接過程中進(jìn)行一次無損檢測，明確沒有在工藝環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題后再繼續(xù)進(jìn)行焊接，這樣能夠有效避免返修問題，減少修補(bǔ)成本。

1.3.2 保證生產(chǎn)安全運(yùn)行

因?yàn)槌袎侯愄胤N設(shè)備的運(yùn)行條件比較苛刻，因此其在使用一段時(shí)間后就會(huì)存在安全隱患，容易發(fā)生破壞事故，即便是設(shè)計(jì)和質(zhì)量在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的設(shè)備也是一樣的。如材料因受到應(yīng)力作用和高溫環(huán)境影響而發(fā)生蠕變，設(shè)備的應(yīng)力集中部位受到了溫度和壓力所形成的波動(dòng)而造成應(yīng)力作用，從而產(chǎn)生疲勞。設(shè)備壁厚因?yàn)楦g作用發(fā)生了減薄變化或者是出現(xiàn)了材料惡化的問題。這些問題是因?yàn)樵O(shè)備在生產(chǎn)中存在規(guī)范允許的小缺陷，投入使用之后這些小缺陷隨之?dāng)U展開裂，或設(shè)備在運(yùn)行對使原本沒有缺陷的地方造成了缺陷，從而影響了設(shè)備功能。因此，在承壓特種設(shè)備的使用過程中，需要進(jìn)行定期檢查，降低安全隱患，避免事故發(fā)生。

1.3.3 提高產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量

應(yīng)用無損檢測技術(shù)能夠?qū)υ嚰?nèi)部缺陷或者是肉眼無法看到的表面缺陷進(jìn)行檢測。因?yàn)檫@種技術(shù)的靈敏度比較高，而且具有較寬的應(yīng)用范圍，所以檢測結(jié)果具有較高的精準(zhǔn)性和可靠性。所以，無論是對承壓類特種設(shè)備的最終質(zhì)量檢測，還是在設(shè)備生產(chǎn)制造過程中的檢測都在積極應(yīng)用無損檢測技術(shù)。因此，通過無損檢測能夠有效控制設(shè)備生產(chǎn)質(zhì)量。

2 無損檢測技術(shù)在承壓特種設(shè)備中的應(yīng)用

2.1 檢測分類

2.1.1 超聲波檢測

超聲波檢測是一種利用聲學(xué)性能的檢測方式，將超聲波在檢測過程中的傳播波形反射情況和穿透時(shí)間的能量變化差別作為依據(jù)，判斷工件材料是否存在缺陷以及缺陷的位置、大小等情況，比較適用于對焊縫的檢測。通常的檢測對象為焊縫內(nèi)部有裂紋、未熔合等隱藏問題的承壓類特種設(shè)備，或者是厚度為8～300 mm 的容器。這種檢測方式所用的儀器體積小，攜帶比較方便。在技術(shù)人員不能夠進(jìn)入承壓特種設(shè)備內(nèi)部時(shí)，可以通過超聲波探傷儀器進(jìn)行內(nèi)部表面焊縫處的檢測。而且，這種檢測方式具有良好的安全性，不會(huì)對人體產(chǎn)生任何傷害。

2.1.2 射線檢測

射線檢測主要是對不銹鋼、鋁合金、碳鋼等物質(zhì)采用x射線、y射線等進(jìn)行檢測的技術(shù)，根據(jù)檢測物周圍的異常射線判斷工件是否存在缺陷及其具體情況。一般會(huì)對氣孔、疏松等體積性缺陷問題使用這種檢測方式。在進(jìn)行檢測時(shí)，檢測對象的板件厚度要在2～200 mm。但是，在進(jìn)行這種技術(shù)檢測時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的輻射釋放到空氣中，對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，同時(shí)也會(huì)對人身造成損害。

2.1.3 滲透檢測

模塊化多電平MMC在直流側(cè)發(fā)生單極故障時(shí)，由于直流側(cè)沒有集中電容的存在，故障電流自短路點(diǎn)過換流器橋臂子模塊流入聯(lián)接變壓器接地點(diǎn)形成故障通路，如圖5所示。故障電流的幅值取決于直流電壓、接地電阻及短路過渡電阻的大小[13-15]。

滲透檢測是通過對工件缺陷部位滲入熒光染料或著色染料的滲透劑，然后再利用顯像劑將工件的缺陷問題暴露出來。這種檢測方式只適用于有色金屬、陶瓷等非金屬材料的工件，因?yàn)闄z測中使用的是特殊性滲透劑，所以不能用于吸收性材料。這種檢測技術(shù)主要對設(shè)備裂紋、疏氣孔、氧化斑疤等近表面缺陷進(jìn)行檢查。優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)受到檢測對象材料種類、工件結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分等方面的限制，在野外環(huán)境下也可以進(jìn)行檢測，而且全部的缺陷都會(huì)通過一次檢測就呈現(xiàn)出來。缺點(diǎn)是對設(shè)備中閉合型表面缺陷或者內(nèi)部缺陷的察覺不夠靈敏。另外，在檢測過程中還要注意對鍍鉻試塊和鋁合金試塊的使用進(jìn)行區(qū)別，同時(shí)對滲透檢測試塊的使用要正確，避免因操作性錯(cuò)誤導(dǎo)致無效測試。

2.1.4 磁粉檢測

該技術(shù)是通過磁粉作為媒介完成對工件的缺陷檢測，這種檢測技術(shù)主要適用于鎳、鈷等鐵磁性物質(zhì)，檢測的主要是設(shè)備外部裂紋、凹凸等表面問題，對氣孔、夾渣等內(nèi)部缺陷是檢測不出來的。磁粉檢測分干法和濕法兩種檢測方法，研究表明，磁粉檢測能夠在300 ℃的環(huán)境下對鐵磁性材料進(jìn)行表面缺陷檢測，與常溫檢測的結(jié)果相差無異。這種檢測技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是操作簡單、成本較低，但對技術(shù)人員要求較高，需要技術(shù)人員具備豐富經(jīng)驗(yàn)和超強(qiáng)的能力。而且，檢測工件要具有光滑的表面，需要較長的時(shí)間才會(huì)呈現(xiàn)出結(jié)果。

2.1.5 渦流檢測

該技術(shù)是利用電磁感應(yīng)效應(yīng)，根據(jù)檢測線圈阻抗的變化明確試件的導(dǎo)電性能。線圈在承載交變電流的情況下，與導(dǎo)電試驗(yàn)件靠近，試驗(yàn)件受到線圈磁場的影響出現(xiàn)渦流，而磁場會(huì)同時(shí)受到渦流的影響，檢測線圈的阻抗會(huì)隨之發(fā)生變化，從而了解試件的導(dǎo)電性能。該項(xiàng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于檢測各個(gè)金屬管、棒、線材料，能夠準(zhǔn)確判斷出導(dǎo)電材料上的裂紋、孔洞等缺陷，油漆層的缺陷能夠通過這種檢測技術(shù)被及時(shí)發(fā)現(xiàn)。渦流檢測技術(shù)比較高效，而且在不接觸工件的情況下就可以完成檢測。另外，通過渦流檢測還能夠有效降低外界信號(hào)對鋼管在線、離線監(jiān)測過程中產(chǎn)生的干擾。

2.2 檢測流程

2.2.1 準(zhǔn)備工作

準(zhǔn)備工作是實(shí)施無損檢測技術(shù)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，對設(shè)備參數(shù)要進(jìn)行提前設(shè)置，并且在安裝探頭前要做好探頭的頻率、晶片的大小及中心距離參數(shù)的檢查工作。對壁端比較薄的承壓特種設(shè)備進(jìn)行檢測時(shí)，檢測探頭應(yīng)選擇高頻率的。在做出檢測判斷時(shí)需要考慮耦合不良的因素，注意超聲波的穿透反射是否受其影響，保證判斷的準(zhǔn)確性。在探頭處于設(shè)備表面的情況下，直通波和底波的時(shí)間差要保持大于20個(gè)周期的狀態(tài)。對壁端比較厚的承壓特種設(shè)備進(jìn)行檢測時(shí)，則檢測探頭應(yīng)選擇低頻率的，并且要保持探頭設(shè)備在檢測對象下表面的位置。另外，在對承壓設(shè)備進(jìn)行無損檢測的過程中，中心頻率數(shù)值差要保持在20%左右的狀態(tài)，同時(shí)要保證設(shè)定的頻率能夠?qū)⑺行盘?hào)覆蓋。無損檢測結(jié)果會(huì)受到檢測設(shè)備靈敏度的影響，因此在進(jìn)行檢測操作前需要對檢測儀器的靈敏度進(jìn)行調(diào)試，或者通過換能器測試基準(zhǔn)值是否合格，靈敏度數(shù)值一定要根據(jù)檢測目標(biāo)進(jìn)行設(shè)定，確定設(shè)備的靈敏度沒有問題再開始檢測環(huán)節(jié)。無損檢測圖像的精準(zhǔn)度會(huì)受到承壓設(shè)備平均化參數(shù)的影響，因此在檢測時(shí)要提前做好該項(xiàng)參數(shù)的設(shè)定。

2.2.2 明確缺陷類型

滲漏、腐蝕等現(xiàn)象是承壓特種設(shè)備在運(yùn)行時(shí)間過長后常見的一些問題，而承壓特種設(shè)備性能會(huì)因?yàn)檫@些問題而發(fā)生變化。在進(jìn)行無損檢測時(shí)必須要明確缺陷面積、大小及其他具體信息，通過檢測中出現(xiàn)衍生射波信號(hào)具體情況判斷出缺陷類型，從而能夠采取合理修補(bǔ)措施來提升設(shè)備的性能。如果在檢測過程中出現(xiàn)了底波中斷的情況，則要及時(shí)采取耦合損失的方法進(jìn)行修正。

2.2.3 盲區(qū)、補(bǔ)充檢測

在進(jìn)行承壓設(shè)備檢測時(shí)，檢測盲區(qū)是一種比較常見的現(xiàn)象，針對這種情況可以通過補(bǔ)充檢測來解決。檢測盲區(qū)的存在會(huì)導(dǎo)致檢測結(jié)果精準(zhǔn)度降低，因此對于設(shè)備裂縫低于50 mm 或者是上表面盲區(qū)厚度是總體厚度1/5設(shè)備進(jìn)行檢測時(shí)，一定要采取重復(fù)檢測的方式，提高檢測結(jié)果的精準(zhǔn)度。

2.2.4 提交報(bào)告

在檢測完成后，檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)要及時(shí)提交檢驗(yàn)報(bào)告，報(bào)告中應(yīng)明確設(shè)備的安裝狀態(tài)等級，并且要在報(bào)告中附上設(shè)備概況，對于設(shè)備在檢測中出現(xiàn)的問題要加以說明，同時(shí)要提出相關(guān)建議。根據(jù)檢測報(bào)告中的內(nèi)容，設(shè)備安全管理人員通過對多次檢測結(jié)果的分析和對比，能夠更加充分了解設(shè)備情況，并且完成數(shù)據(jù)庫的建立，以便通過數(shù)據(jù)分析，對設(shè)備進(jìn)行更有效的檢查和維護(hù)，保證設(shè)備能夠安全運(yùn)行。

3 承壓特種設(shè)備檢測中存在的問題

承壓類特種設(shè)備是一種重要的工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用這種設(shè)備能夠有效優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提高生產(chǎn)效率。但是，承壓設(shè)備在投入生產(chǎn)運(yùn)行一段時(shí)間后就會(huì)出現(xiàn)一些設(shè)備缺陷，這些缺陷會(huì)影響承壓設(shè)備的功能，從而導(dǎo)致設(shè)備在運(yùn)行中存在安全隱患，降低企業(yè)生產(chǎn)效率，對企業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生不良影響。目前在承壓特種設(shè)備的檢測中仍然存在一些問題，主要可分為以下幾種：①承壓特種設(shè)備的檢測會(huì)受到機(jī)構(gòu)、人員以及方式等方面的影響，存在一定的局限性。承壓特種設(shè)備的檢測結(jié)果與檢測手段、人員技術(shù)等因素息息相關(guān)。②檢測的現(xiàn)場條件會(huì)影響檢測的具體實(shí)施，如設(shè)備的使用環(huán)境、生產(chǎn)條件等方面都會(huì)對檢測產(chǎn)生影響，因此檢測條件可能會(huì)無法完全滿足檢測的標(biāo)準(zhǔn)需求。③在對承壓特種設(shè)備檢測時(shí)，一般都是以宏觀檢測為主，但這就會(huì)導(dǎo)致許多設(shè)備中的問題暴露不出來，影響檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4 無損檢測技術(shù)在承壓特種設(shè)備中的應(yīng)用策略

4.1 確定設(shè)備試驗(yàn)周期

確定設(shè)備試驗(yàn)周期是在對承壓特種設(shè)備實(shí)施無損檢測技術(shù)的基礎(chǔ)。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)周期來明確檢測中的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，優(yōu)化承壓特種設(shè)備檢測流程，提高檢測效率，避免在檢測過程中產(chǎn)生一些不必要的環(huán)節(jié)。例如，在對承壓特種設(shè)備進(jìn)行無損檢測時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整設(shè)備檢測的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，出發(fā)點(diǎn)以設(shè)備部件熱處理為基準(zhǔn)，并按照相關(guān)要求實(shí)施規(guī)范操作。然后根據(jù)壓力載荷、設(shè)備材質(zhì)等具體情況來確定合理的實(shí)驗(yàn)周期。

4.2 無損檢測技術(shù)選擇

承壓特種設(shè)備無損檢測技術(shù)類型比較多，每種檢測技術(shù)都有自身的優(yōu)勢和不足。但每種檢測技術(shù)都非適用于所有工件的檢測。因此，在對承壓特種設(shè)備采取無損檢測技術(shù)時(shí)，必須要根據(jù)設(shè)備的實(shí)際情況，以及運(yùn)行中出現(xiàn)的問題、工作環(huán)境等方面的狀況，科學(xué)選擇適合的無損檢測技術(shù)，保證能夠通過無損檢測技術(shù)及時(shí)、準(zhǔn)確地檢測出設(shè)備中存在的缺陷，使設(shè)備能夠通過有效的修補(bǔ)手段提高性能，保障設(shè)備在運(yùn)行中的安全性，避免因設(shè)備缺陷問題造成安全事故。

4.3 設(shè)備結(jié)構(gòu)及材料的保護(hù)

無損性是應(yīng)用無損檢測設(shè)備的主要因素，一切檢測行為也都是在圍繞無損的基礎(chǔ)條件下進(jìn)行的。因此，在對承壓特種設(shè)備進(jìn)行無損檢測時(shí)，必須要在對設(shè)備結(jié)構(gòu)及材料的保護(hù)上進(jìn)行。在檢測之前要對設(shè)備的基本條件進(jìn)行評估，并根據(jù)檢測手段的特點(diǎn)，對檢測中出現(xiàn)的問題進(jìn)行改進(jìn)，優(yōu)化檢測方案，提高檢測質(zhì)量。另外，對于承壓特種設(shè)備的無損檢測要制定一套完整的體系保護(hù)方案，明確重點(diǎn)內(nèi)容，完善保護(hù)工作措施，從而避免在檢測過程中出現(xiàn)意外事故，影響無損檢測技術(shù)的有效應(yīng)用。

5 結(jié)語

通過無損檢測技術(shù)能夠降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本，保證生產(chǎn)安全運(yùn)行，并且能夠提高產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量。承壓特種設(shè)備的無損檢測分為超聲波檢測、射線檢測、滲透檢測、磁粉檢測以及渦流檢測。不同的檢測方式具有不同的優(yōu)勢，因此在對設(shè)備進(jìn)行檢測時(shí)，需要根據(jù)設(shè)備的自身問題和具體情況科學(xué)選擇檢測方式，保證檢測方式的合理性。在檢測時(shí)要注意各個(gè)細(xì)節(jié)，優(yōu)化檢測流程，保證檢測結(jié)果的有效性，使無損檢測在承壓特種設(shè)備的檢測應(yīng)用中發(fā)揮出最大的價(jià)值和作用。