無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在起重機(jī)械安全檢驗(yàn)中的應(yīng)用

伍步勝

（中海石油（中國(guó)）有限公司深圳分公司惠州作業(yè)公司，廣東 湛江 518000）

在對(duì)起重器械進(jìn)行檢驗(yàn)測(cè)量時(shí)，操作人員可依據(jù)設(shè)備零部件和各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)，采用無(wú)損檢測(cè)的方式對(duì)所有零部件進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，多方面對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行考量分析，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決修復(fù)，全面保證起重機(jī)械在使用過(guò)程中的可靠性與穩(wěn)定性[1]。

1 無(wú)損檢測(cè)概述及在起重機(jī)械檢測(cè)過(guò)程中的價(jià)值

無(wú)損技術(shù)通常是指在對(duì)目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，避免對(duì)目標(biāo)組成構(gòu)件、性能等造成損害的一種檢測(cè)技術(shù)。以此為基礎(chǔ)，借助化學(xué)、物理手段實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的檢測(cè)，如電磁手段、磁粉手段、聲波手段以及超聲波手段等，充分運(yùn)用現(xiàn)代化設(shè)施以及先進(jìn)理念，對(duì)檢測(cè)目標(biāo)內(nèi)、外部結(jié)構(gòu)、性能以及關(guān)鍵部位的零部件等進(jìn)行一系列檢測(cè)，例如對(duì)吊鉤的危險(xiǎn)斷面的檢查、對(duì)裂痕類的檢驗(yàn)排查。當(dāng)前無(wú)損檢測(cè)已經(jīng)成為一種被普及運(yùn)用的技術(shù)，并且相關(guān)領(lǐng)域表現(xiàn)十分成熟，可以對(duì)不同種類的關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)和維護(hù)，也是當(dāng)前日常維護(hù)以及故障檢驗(yàn)起重機(jī)械時(shí)不可或缺的一種技術(shù)[2]。

無(wú)損檢測(cè)是借助各種科學(xué)技術(shù)，對(duì)不同類型的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行查驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備出現(xiàn)的缺陷以及問(wèn)題。盡管無(wú)損檢測(cè)在諸多方面都具有明顯優(yōu)勢(shì)，可是在實(shí)際運(yùn)用中，仍有一些值得注意的問(wèn)題。例如，由于起重機(jī)是由諸多滑輪等眾多零件組裝而成，而在實(shí)際運(yùn)行時(shí)組裝零件在一定程度上會(huì)受交變應(yīng)力所影響，極易導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)損傷缺陷。如果不能在第一時(shí)間解決相關(guān)故障，必定會(huì)使設(shè)備故障問(wèn)題更加嚴(yán)重，甚至引發(fā)極具危險(xiǎn)性的裂痕問(wèn)題。所以應(yīng)對(duì)設(shè)備各項(xiàng)問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)排查檢測(cè)，并采用科學(xué)的處理手段，確保起重機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。無(wú)損檢測(cè)的主要優(yōu)勢(shì)是在實(shí)際操作中可依據(jù)起重機(jī)實(shí)際情況，以科學(xué)手段對(duì)其內(nèi)部元件進(jìn)行分析，全面掌握鋼絲繩以及眾多部件所存在的缺陷。與此同時(shí)，無(wú)損檢測(cè)還可以根據(jù)元件參數(shù)特點(diǎn)對(duì)潛在故障進(jìn)行排查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并處理[3]。

在起重機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，為避免由于負(fù)載變化而產(chǎn)生難以處理的缺陷，減少正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所出現(xiàn)的問(wèn)題，務(wù)必掌握應(yīng)力變化規(guī)則以及相關(guān)系數(shù)，全方位了解設(shè)備實(shí)際信息，借助科學(xué)調(diào)理手段處理隱患。

2 起重器械無(wú)損檢測(cè)要點(diǎn)

由于起重器械種類繁多，各類型機(jī)械在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、檢驗(yàn)及驗(yàn)收等方面存在一定偏差，所以對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)時(shí)也需采用針對(duì)性方式。在實(shí)踐中，主要是對(duì)機(jī)械各個(gè)部位元件以及其結(jié)構(gòu)上容易發(fā)生缺陷的部位采用無(wú)損技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)運(yùn)用對(duì)應(yīng)的手法與標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展探傷工作。

檢測(cè)時(shí)必須保證機(jī)械全部構(gòu)件，如吊索、制動(dòng)器等沒(méi)有受到損傷，并且在檢測(cè)完后整體上也不能產(chǎn)生裂紋，避免其受到永久性磨損。而對(duì)于滑輪大多數(shù)摩擦部位元件，檢測(cè)其表層磨損程度的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也十分嚴(yán)格，特別是對(duì)于一些金屬元件，處理焊縫時(shí)必須全面遵循相關(guān)規(guī)定。在進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)時(shí)，詳細(xì)標(biāo)準(zhǔn)可以參考各類機(jī)械技術(shù)說(shuō)明書(shū)或者技術(shù)要求等，應(yīng)依照對(duì)應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各類檢測(cè)對(duì)象采取針對(duì)性檢測(cè)手法與技術(shù)。

3 無(wú)損檢測(cè)在起重機(jī)械安全檢驗(yàn)工作中的實(shí)踐應(yīng)用

由于檢測(cè)起重機(jī)械時(shí)所需關(guān)注的問(wèn)題來(lái)自多個(gè)層面，檢測(cè)時(shí)必須結(jié)合設(shè)備實(shí)際屬性以及相關(guān)參數(shù)開(kāi)展工作，檢測(cè)起重機(jī)械時(shí)常用的技術(shù)手段如下。

3.1 射線檢測(cè)

起重機(jī)主要組裝部分大部分是采用焊接手段實(shí)現(xiàn)連接，倘若焊接方面出現(xiàn)故障，起重機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)必將受到影響，嚴(yán)重的還會(huì)引起焊口撕裂，進(jìn)而出現(xiàn)一系列安全故障。鑒于此種情況，對(duì)設(shè)備焊接情況進(jìn)行檢查檢修很有必要，而X光線可在相關(guān)檢查檢修工作中發(fā)揮關(guān)鍵作用。由于X光線對(duì)光難以穿透的物質(zhì)有良好的穿透性，并且在穿透物質(zhì)過(guò)程中會(huì)讓物質(zhì)內(nèi)部原子產(chǎn)生電離反應(yīng)，進(jìn)而出現(xiàn)光化學(xué)現(xiàn)象，實(shí)際操作中應(yīng)做好警示隔離，防止照射人。采用膠片感光方式對(duì)其實(shí)際強(qiáng)度進(jìn)行查驗(yàn)后，可以確定具體操作位置。檢測(cè)起重機(jī)內(nèi)部元件故障時(shí)通常運(yùn)用射線檢測(cè)方式，運(yùn)用X光線對(duì)修復(fù)焊接面進(jìn)行檢測(cè)后，可直接反映出焊接水平。在對(duì)設(shè)備進(jìn)行射線檢測(cè)時(shí)，要保證設(shè)備厚度一致，大小規(guī)整，并且鋼板形狀要整齊。除此之外，其還可在后期對(duì)X射線的檢測(cè)結(jié)果以及相關(guān)影像資料進(jìn)行永久性存放保管，所以射線檢測(cè)是當(dāng)前普遍運(yùn)用的一種方式。

3.2 觀察檢測(cè)

觀察檢測(cè)方式也稱為目測(cè)，是完成起重機(jī)組裝工作的關(guān)鍵步驟，也是不可或缺的、最重要的步驟之一。在開(kāi)展相關(guān)工作時(shí)，要求具有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的專家仔細(xì)觀察，對(duì)起重機(jī)的工作狀態(tài)、組成元件、整體結(jié)構(gòu)以及綜合性能給出一定評(píng)斷。由于目測(cè)檢測(cè)方式所涉及的內(nèi)容較為龐雜，進(jìn)行實(shí)際評(píng)斷時(shí)要參考起重機(jī)表面平整程度、內(nèi)部元件安裝尺寸與大小形狀、設(shè)備實(shí)際載荷能力、電力供給系統(tǒng)檢測(cè)、保護(hù)系統(tǒng)狀態(tài)以及設(shè)備綜合運(yùn)行狀態(tài)等多方面。目測(cè)主要是對(duì)設(shè)備整體金屬結(jié)構(gòu)、設(shè)備是否符合相關(guān)安裝要求進(jìn)行綜合性分析，對(duì)設(shè)備整體性能與運(yùn)行情況進(jìn)行全方位試驗(yàn)，做出合理判斷。對(duì)電力供給系統(tǒng)的檢測(cè)包含照明、地線連接、相關(guān)裝置配備情況等。只有將前期工作做好，起重機(jī)在后期運(yùn)行時(shí)安全性才能得到保證，避免因起重機(jī)故障等相關(guān)問(wèn)題對(duì)施工造成不良影響。

3.3 振動(dòng)檢測(cè)

振動(dòng)檢測(cè)主要是對(duì)設(shè)備剛度進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，這種檢測(cè)方式也是無(wú)損檢測(cè)中最關(guān)鍵的內(nèi)容之一。在對(duì)起重機(jī)主梁的振幅、振動(dòng)頻次進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)以后，振動(dòng)會(huì)減小。檢測(cè)起重機(jī)剛度時(shí)，主要評(píng)判依據(jù)是設(shè)備振動(dòng)幅度的強(qiáng)弱。當(dāng)前起重機(jī)設(shè)備種類多，不同型號(hào)的特點(diǎn)也不相同，并且內(nèi)部構(gòu)造及元件十分繁雜細(xì)小，極具精準(zhǔn)性。由此，在對(duì)其進(jìn)行振動(dòng)檢測(cè)時(shí)也會(huì)因?yàn)樵O(shè)備之間存在的型號(hào)差異使得檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)差異。與此同時(shí)，在對(duì)起重機(jī)進(jìn)行振動(dòng)檢測(cè)時(shí)，不同位置對(duì)應(yīng)的結(jié)果也大不相同，所以在實(shí)踐操作時(shí)要重點(diǎn)關(guān)注相關(guān)問(wèn)題。如果發(fā)生振動(dòng)，工作人員可觀察吊鉤起升或下降時(shí)是否發(fā)生振動(dòng)，也可能是調(diào)節(jié)控制剎車油路的壓力控制閥件、剎車構(gòu)件內(nèi)部彈簧斷裂、滾筒內(nèi)部剎車片摩擦異常等原因造成的。

3.4 磁粉檢測(cè)

起重機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)后部件表層逐漸會(huì)產(chǎn)生微小裂痕、縫隙等缺陷，而磁粉檢測(cè)能有效解決此方面問(wèn)題。由于磁粉檢測(cè)可充分利用磁場(chǎng)的連續(xù)特點(diǎn)，實(shí)際檢測(cè)時(shí)一旦磁場(chǎng)出現(xiàn)斷裂，就會(huì)使出現(xiàn)問(wèn)題部位的裂痕以及縫隙的形狀不規(guī)律，這是故障位置吸收磁粉所導(dǎo)致的，據(jù)此可準(zhǔn)確定位到損傷部位具體位置，進(jìn)而對(duì)其實(shí)際形狀以及大小進(jìn)行判斷，為后續(xù)維護(hù)工作提供保障。由于起重機(jī)內(nèi)部元件大多由金屬構(gòu)成，所以其具有一定的磁吸屬性，使用過(guò)程中元件在一定程度上會(huì)受到磁化干擾，進(jìn)而喪失功能，通過(guò)磁粉檢測(cè)能迅速定位并確認(rèn)構(gòu)件是否有故障。磁粉檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)工作如圖1所示。

圖1 磁粉檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)工作圖

3.5 滲透檢測(cè)

設(shè)備表面出現(xiàn)裂痕等問(wèn)題時(shí)可以使用滲透檢測(cè)，且滲透檢測(cè)的實(shí)際結(jié)果不受化學(xué)因素及物理因素影響，所以滲透檢測(cè)當(dāng)前可以運(yùn)用在不同材料的設(shè)備中，特別適合用在室外場(chǎng)所中。盡管設(shè)備內(nèi)部元件幾何問(wèn)題并不會(huì)對(duì)滲透檢測(cè)產(chǎn)生不良影響，但是滲透檢測(cè)速度較慢，而且還會(huì)使用到化學(xué)檢測(cè)劑，對(duì)人體健康會(huì)造成不良影響，也會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞，所以在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中要重點(diǎn)做好個(gè)人防護(hù)，制定相應(yīng)的防范措施防止污染海洋。

3.6 超聲波檢測(cè)

采用超聲檢測(cè)技術(shù)可對(duì)機(jī)械材料對(duì)接處或者交接焊縫部位所存在的缺陷進(jìn)行全方位檢測(cè)，所以超聲檢測(cè)也是最為普遍的檢測(cè)機(jī)械焊縫問(wèn)題的手段，在當(dāng)前被廣泛使用。采用這種檢測(cè)方式能夠有效檢測(cè)機(jī)械吊鉤內(nèi)部所存在的裂紋現(xiàn)象、白點(diǎn)等，作為承載工具的集裝箱專屬吊具由金屬材料組成，所以要著重檢測(cè)焊接縫質(zhì)量。

使用此種技術(shù)檢測(cè)起重機(jī)時(shí)，需結(jié)合板厚和焊接類型挑選合適的K值斜探頭，同時(shí)還要結(jié)合檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)以及被檢測(cè)部件的實(shí)際厚度，科學(xué)挑選對(duì)比試塊，之后再結(jié)合人工缺陷實(shí)際當(dāng)量數(shù)據(jù)確定距離，進(jìn)而正確判斷缺陷當(dāng)量。在實(shí)際檢驗(yàn)過(guò)程中，斜探頭還應(yīng)該和焊縫中心位置保持垂直，在焊接兩邊位置進(jìn)行鋸齒形排查等工作，還可以適當(dāng)采用轉(zhuǎn)角或者環(huán)繞等形式進(jìn)行掃查，進(jìn)而精準(zhǔn)定位到缺陷位置，之后在焊縫表面位置做出相應(yīng)標(biāo)記，將缺陷實(shí)際所在位置進(jìn)行精準(zhǔn)記錄。

運(yùn)用超聲技術(shù)檢測(cè)角焊縫過(guò)程中，在挑選檢測(cè)面以及探頭時(shí)還應(yīng)綜合性考量各種缺陷發(fā)生概率，確保聲束可以和焊接缺陷部位保持垂直。根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)種類，大體可以把角焊縫形式分為5種，分別為接板內(nèi)部直探頭、斜探頭、外部斜探頭以及主板內(nèi)、外部斜探頭。根據(jù)被檢測(cè)對(duì)象采用單項(xiàng)或多項(xiàng)搭配方式進(jìn)行檢測(cè)。直探頭是檢測(cè)角焊縫的主要手段，根據(jù)不同情況可適當(dāng)采用斜探頭。

在檢測(cè)T形焊縫時(shí)，運(yùn)用超聲技術(shù)依舊應(yīng)該結(jié)合缺陷類型挑選探頭和檢測(cè)面，盡量保證聲束可以和缺陷位置垂直。依據(jù)焊縫結(jié)構(gòu)類型，采用以下3種方式檢測(cè)T形焊縫：①翼板外斜探頭方式；②腹板斜探頭方式，腹板實(shí)際厚度小于25 mm時(shí)采用此方式，K值通常保持在2.5左右，不能超過(guò)3.0；③翼板外直探頭，采用此檢測(cè)方式時(shí)最好選擇K1探頭。評(píng)價(jià)缺陷過(guò)程中要結(jié)合腹板真實(shí)厚度，把其作為標(biāo)準(zhǔn)。

此外，還要保證超聲波實(shí)際頻率為2萬(wàn)Hz以上，并且探頭頻率要始終保持在3 MHz左右。超聲波檢測(cè)擁有諸多優(yōu)勢(shì)，例如可提升檢測(cè)工作的靈敏度，使檢測(cè)更具時(shí)效性、成本費(fèi)用低，不威脅人體健康。

3.7 電磁檢測(cè)

3.7.1 渦流測(cè)厚

檢測(cè)線圈和被檢對(duì)象表層金屬之間的漆層實(shí)際厚度會(huì)在一定程度上影響到檢測(cè)阻抗值，相較于一些頻率穩(wěn)定的檢測(cè)線圈，借助測(cè)量線圈阻抗變化情況能夠準(zhǔn)確計(jì)算提離厚度。由于渦流測(cè)厚會(huì)受電導(dǎo)率與板厚的影響，所以要想有效處理此類影響，通常要挑選具有高頻率特點(diǎn)的渦流。

作為空間電磁耦合，通常情況下渦流并不需要處理被測(cè)對(duì)象表層，可有效提高膜層厚度檢測(cè)質(zhì)量，確保檢測(cè)結(jié)果精準(zhǔn)和可靠，進(jìn)而消除有可能對(duì)檢測(cè)精度造成不良影響的雜質(zhì)。

3.7.2 裂紋檢測(cè)

在運(yùn)用電磁技術(shù)檢測(cè)起重機(jī)裂紋時(shí)，可對(duì)機(jī)械金屬試件采取一交變磁場(chǎng)，使其局部得到磁化，當(dāng)試件受到交變磁場(chǎng)影響時(shí)，也會(huì)相應(yīng)產(chǎn)生感應(yīng)電流，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生感生磁場(chǎng)。倘若試件存在缺陷，其表層區(qū)域還會(huì)出現(xiàn)泄漏磁場(chǎng)，借助磁敏元件收集畸變，可獲取缺陷數(shù)據(jù)，例如裂紋具體區(qū)域以及實(shí)際深度等。

采用這種方式檢測(cè)起重機(jī)裂紋具有精準(zhǔn)高效優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還可以對(duì)裂紋開(kāi)展定型評(píng)價(jià)。但在檢測(cè)時(shí)會(huì)受到集膚效應(yīng)干擾，導(dǎo)致波形和裂紋實(shí)際情況間呈非線性關(guān)系，所以在運(yùn)用時(shí)應(yīng)利用人工對(duì)比形式精準(zhǔn)采集信息。

使用電磁技術(shù)檢測(cè)機(jī)械裂紋時(shí)，通常不必處理機(jī)械表層，可對(duì)金屬結(jié)構(gòu)焊縫列進(jìn)行全方位檢測(cè)，并且檢測(cè)結(jié)果精準(zhǔn)度與磁粉檢測(cè)結(jié)果相當(dāng)，可快速檢查起重機(jī)。但是此種方式一定程度上會(huì)受磁場(chǎng)信號(hào)的制約，如果在磁粉檢測(cè)前沒(méi)對(duì)其開(kāi)展相關(guān)退磁操作，將會(huì)導(dǎo)致被測(cè)部位受到很大干擾，所以應(yīng)在磁粉檢測(cè)前采用這種檢測(cè)方式。

3.7.3 鋼絲繩檢測(cè)

通常情況下使用漏磁手段檢測(cè)鋼絲繩。當(dāng)探頭進(jìn)入鋼絲繩后，還需對(duì)其進(jìn)行技術(shù)磁化，依照缺陷所導(dǎo)致的磁場(chǎng)參數(shù)變化狀況，可有效識(shí)別鋼絲繩各類型缺陷，并對(duì)其開(kāi)展相關(guān)判別以及定型或定量分析。檢測(cè)時(shí)是否清理油污或灰垢并不會(huì)對(duì)檢測(cè)造成影響，由于滑輪、卷筒等組件會(huì)因受到摩擦導(dǎo)致其夾雜巨量鐵磁顆粒，所以有必要對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)清潔。

3.8 磁記憶檢測(cè)

磁記憶檢測(cè)主要是對(duì)金屬結(jié)構(gòu)真實(shí)應(yīng)力集裝情況開(kāi)展分析檢查。借助對(duì)金屬組件的測(cè)量，對(duì)應(yīng)力集中區(qū)域進(jìn)行合理判斷，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械缺陷部位的判斷和監(jiān)控。這種方式可定義為弱磁檢測(cè)，并不用磁化工件，應(yīng)力集中區(qū)域也會(huì)因受到地磁場(chǎng)影響傳遞相應(yīng)信號(hào)。若對(duì)工件開(kāi)展磁粉檢測(cè)后未能及時(shí)開(kāi)展退磁工作，就會(huì)導(dǎo)致此信號(hào)微弱，所以同樣需要在磁粉檢測(cè)前開(kāi)展。

4 結(jié)論

綜上所述，無(wú)損檢測(cè)在安全檢驗(yàn)起重機(jī)械方面發(fā)揮著關(guān)鍵性作用，實(shí)踐中要充分依照具體狀況合理運(yùn)用不同檢測(cè)手段。倘若起重機(jī)械出現(xiàn)缺陷，勢(shì)必產(chǎn)生隱患，所以起重機(jī)械的檢驗(yàn)、檢測(cè)工作必須引起相關(guān)人員的重視。利用先進(jìn)的、便捷的檢測(cè)技術(shù)，最大限度減少起重作業(yè)發(fā)生故障的概率，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，消除隱患，提高起重機(jī)運(yùn)行的可靠性。