承壓類特種設(shè)備無損探傷技術(shù)及運用分析

付朗

（湖北特種設(shè)備檢驗檢測研究院荊州分院，湖北 荊州 434000）

為進一步查明承壓類特種設(shè)備的損傷部位和損傷的情況，對其進行檢測，必須采用相關(guān)的無損探傷技術(shù)。承壓類特種設(shè)備因其特殊的用途和復(fù)雜程度，在實際操作中經(jīng)常會遇到一些技術(shù)上的問題。因此，承壓類特種設(shè)備的無損探傷技術(shù)應(yīng)運而生。無損探傷技術(shù)的技術(shù)要點是“無損”，即有關(guān)技術(shù)人員能夠運用無損探傷技術(shù)對承壓類特種設(shè)備進行無損害檢測。這就要求有關(guān)技術(shù)人員在承壓類特種設(shè)備的日常維修中運用無損探傷技術(shù)。所以對承壓類特種設(shè)備的檢測技術(shù)的具體運用和使用結(jié)果進行了認(rèn)真的分析和探討。

1 無損探傷技術(shù)的簡述

無損探傷技術(shù)就是指在檢查機械材料內(nèi)部不損害或不影響被檢測對象使用性能，不傷害被檢測對象內(nèi)部組織的前提下，利用材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)異?；蛉毕荽嬖谝鸬臒帷⒙?、光、電、磁等反應(yīng)的變化，以物理或化學(xué)方法為手段，借助現(xiàn)代化的技術(shù)和設(shè)備器材，對試件內(nèi)部及表面的結(jié)構(gòu)、狀態(tài)及缺陷的類型、數(shù)量、形狀、性質(zhì)、位置、尺寸、分布及其變化進行檢查和測試的方法。無損探傷技術(shù)是工業(yè)發(fā)展必不可少的有效工具，在一定程度上反映了一個國家的工業(yè)發(fā)展水平，無損探傷技術(shù)的重要性已得到公認(rèn)。

2 無損探傷技術(shù)的應(yīng)用原則

無損探傷技術(shù)是指通過物體的聲、光、磁、電等特征來探測物體中的瑕疵和非均勻性，并提供其尺寸、部位、質(zhì)量和數(shù)目等信息，而不會破壞或不會對受檢物體的工作性能造成任何影響。

2.1 科學(xué)把控?zé)o損檢測的時間

不同類型的壓力容器損壞發(fā)生的時機不同，有些是在加熱后立即發(fā)生，有些是延遲發(fā)生，有些是24 個小時之后才會發(fā)生。所以在進行 NDR 檢測的時候，要把握好時機，以便于發(fā)現(xiàn)被檢對象的缺陷情況并及時對其進行處理以確保設(shè)備的安全狀況。

2.2 綜合應(yīng)用多種無損檢測技術(shù)

由于壓力裝置的探傷構(gòu)造比較復(fù)雜，存在很多的問題，所以僅靠一種方法是無法完全滿足壓力裝置的全面檢查的，所以必須將各種非破壞性測試技術(shù)相結(jié)合，對各種故障進行分析和測試，最終形成完整的測試。

2.3 與破壞試驗相互結(jié)合

無損檢測技術(shù)對被測試對象的材料和組織沒有損傷，是一項很好的測試技術(shù)。但在實踐中，當(dāng)非破壞性檢驗無法達到預(yù)期的檢驗?zāi)康臅r，往往要先破壞被測物體的晶體，然后再進行細(xì)致的檢查，這時就需要將非破壞性試驗與破壞性試驗相配合，共同完成整個檢驗。

3 承壓類特種設(shè)備無損探傷技術(shù)及運用

3.1 運用射線探傷技術(shù)

射線探傷是利用某種射線來檢查焊縫內(nèi)部缺陷的一種方法。常用的射線一般為X 射線、γ 射線、高能射線和中子射線。一些壓力容器存在氣孔、夾渣、疏松等等問題，通過射線探測技術(shù)可以對承壓設(shè)備產(chǎn)生的問題進行分析。射線探測技術(shù)在工程實踐中有著廣闊的應(yīng)用前景，它能用于承壓型特殊裝備的檢查和維護，同時，還能對承壓型特殊裝備的內(nèi)部缺陷進行探測。射線檢測技術(shù)能清楚地檢測到承壓型特殊裝置的內(nèi)在故障和相關(guān)問題，這是由于被測物體各部分的厚度或密度因缺陷的存在而有所不同，當(dāng)射線在穿透被檢物時,射線被吸收的程度也將不同，將受到不同程度吸收的射線投射在射線膠片上,經(jīng)顯影后可得到顯示物體厚度變化和內(nèi)部缺陷情況的照片。與滲透技術(shù)相比，射線探測技術(shù)更實用，其可以探測到承壓型特殊裝備的內(nèi)部缺陷，但射線探測技術(shù)對平面型缺陷查出率較低。然而，射線檢測技術(shù)也存在技術(shù)上的缺陷，其涉及了多種不同的射線儀器，其采購費用和維修費用昂貴。放射器材所發(fā)出的射線也會對身體造成嚴(yán)重傷害?？偟膩碚f，射線探傷技術(shù)的定性更準(zhǔn)確，有可供長期保存的直觀圖像，總體成本相對較高，而且射線對人體有害，檢驗速度會較慢。

3.2 運用滲透探傷技術(shù)

滲透探傷技術(shù)是通過使用彩色滲透劑、熒光滲透劑等試劑來檢查特殊設(shè)備表面及近表面的破損狀況，采用滲濾技術(shù)，可以對特殊設(shè)備表面缺陷、表面裂紋、內(nèi)部設(shè)備磨損、特殊設(shè)備的一些微小損傷進行檢測。滲透檢測是一項非破壞性檢測技術(shù)，其使用的結(jié)果是非常顯著的，其可以對多種設(shè)備的損傷進行檢測。在使用滲透檢測技術(shù)的時候，要將滲濾劑注射到承壓設(shè)備的表層或者是設(shè)備的內(nèi)部，然后放置一段時間，進行清洗，當(dāng)設(shè)備的外表出現(xiàn)了破損，主要是裂縫、凹陷時，滲透劑就會停留在破損處，而技術(shù)人員則可以使用照明裝置，適合使用熒光滲濾劑或者手動檢測，針對彩色滲濾劑，檢測滲濾劑的殘留部位，從而確定承壓設(shè)備的損傷。其次，有關(guān)技術(shù)人員應(yīng)關(guān)注的是滲透檢測技術(shù)，滲透探傷技術(shù)的應(yīng)用范圍包括有色金屬檢測、陶瓷設(shè)備檢測和特種塑膠材料檢測。還要考慮彩色滲濾劑和熒光滲濾劑，所以在使用這種技術(shù)的時候，一定要對彩色滲濾劑和熒光滲濾劑進行仔細(xì)的檢測，這樣才能保證彩色滲濾劑和熒光滲濾劑能夠被迅速地排出，而不是完全粘在承壓型裝置上，并且要保證彩色滲濾劑的色澤能夠長期不變，從而防止變色和褪色。

對于熒光滲透劑，必須確保在光照，除了在自然光的情形下，能夠使該熒光滲透劑能夠正常地發(fā)出光芒。滲透探傷操作簡單，不需要復(fù)雜設(shè)備費用低廉，缺陷顯示直觀，具有相當(dāng)高的靈敏度，能發(fā)現(xiàn)寬度1 微米以下的缺陷。這種方法由于檢驗對象不受材料組織結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分的限制。然而，滲透探傷技術(shù)也有缺點，比如，無法用于結(jié)構(gòu)疏松的粉末冶金零件及其他多孔性材料，對于特殊的壓力容器來說，在破壞較為嚴(yán)重時也不能使用該技術(shù)，主要原因在于大批量地滲透也會破壞環(huán)境，不符合我國綠色發(fā)展的理念。

3.3 運用超聲波探傷技術(shù)

超聲波探傷技術(shù)和 X 射線技術(shù)在某種程度上具有相似性，而超聲技術(shù)則以超聲為核心。與傳統(tǒng)的X 射線檢測技術(shù)相比，超聲檢測技術(shù)更安全，一般不會對人的生命和身體造成傷害。超聲波檢測技術(shù)是利用超聲波的衰減性質(zhì)、反射性質(zhì)和波動性質(zhì)，在經(jīng)過相關(guān)的媒介時，會產(chǎn)生能量衰減、反射、聲波的波動，因此，專業(yè)人士可以根據(jù)超聲波的特點，對特定的壓力設(shè)備進行檢測。超聲技術(shù)相對傳統(tǒng)的射線探測技術(shù)來說，應(yīng)用的領(lǐng)域更廣，但超聲波探傷技術(shù)并不適合所有的壓力測試，有些材料特別的特殊設(shè)備，不能通過超聲技術(shù)進行測試。超聲波的穿透性很好，能夠輕易地洞穿厚的鋼板和堅硬的木板，而且超聲波在接觸到各種介質(zhì)后，會產(chǎn)生不同的聲波，所以專業(yè)人士可以通過超聲波來探測特殊的壓力。超聲技術(shù)對特殊設(shè)備的內(nèi)部縫隙、裂紋、焊接點、設(shè)備磨損和零件焊接不能夠完全進行較好的測試。采用超聲無損檢測技術(shù)，必須采用超聲設(shè)備，而相應(yīng)的檢測設(shè)備體積小，重量輕，操作簡單，設(shè)備運行平穩(wěn)。在實際應(yīng)用中，有關(guān)技術(shù)人員應(yīng)掌握好超聲的釋放點，從而更好地對壓力型特殊設(shè)備的各類問題進行探測。

3.4 運用磁粉探傷技術(shù)

磁粉檢測技術(shù)是利用漏電磁場和磁粉之間的相互影響來檢測金屬表面及近壁的缺陷。漏磁強度愈高，對磁粉的吸附量愈高，“磁痕”愈深，愈能偵測出零件內(nèi)部的瑕疵，并依其堆積位置、形狀及大小來判定其品質(zhì)及大小。在以鐵磁材料為主體的壓力設(shè)備原材料驗收、制造安裝過程和產(chǎn)品的驗收、使用中的例行檢查和檢修等多個環(huán)節(jié)中，磁力測試技術(shù)已被廣泛用于對表面裂紋、折疊、夾層和夾渣的探測。用于其他儀器的檢驗，主要用于焊縫、鑄件和鍛件的檢查，而對鋁合金和奧氏體的不銹鋼的檢測則是無效的。磁性探傷具有成本低、速度快、檢測靈敏度高等特點。但是，磁粉檢測方法無法檢測出奧氏體和不銹鋼的焊條，也無法檢測到非磁性物質(zhì)如銅、鋁、鎂、鈦等。不易察覺淺部劃傷、埋藏較深的空穴及與工件表面角度不超過20°的層狀及褶皺。其不足之處是僅適合鐵磁材質(zhì)，且其形狀及大小對檢測結(jié)果的影響較大。

3.5 運用聲發(fā)射探傷技術(shù)

聲發(fā)射探傷是一種由外部或內(nèi)部的力量引起的材料或構(gòu)件的變形和破裂，并以一種彈性波的方式放出應(yīng)激能。而彈性波能更好地反映物質(zhì)一些性質(zhì)，用于研究材料，動態(tài)評價結(jié)構(gòu)的完整性。AES 檢測是一種新的非破壞性檢測技術(shù)，其可以檢測到在受到?jīng)_擊時，材料的內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)激信號，從而判定其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的損害。由于材料疲勞、腐蝕等原因，導(dǎo)致了在高溫和高壓下產(chǎn)生的開裂。裂紋產(chǎn)生、擴展直至開裂期間，都會發(fā)出具有各種強度的AE 訊號，從而可以從AE 訊號的強度來判定裂紋的產(chǎn)生和擴展的范圍。與常規(guī)X 射線、超聲波等常規(guī)檢測技術(shù)不同，聲輻射是一種非破壞性的動態(tài)檢測技術(shù)。AE 是在外界環(huán)境的影響下產(chǎn)生的，它對裂紋的發(fā)生和擴展非常敏感，能夠探測到微小裂紋的產(chǎn)生和擴展，具有很高的探測敏感性。另外，由于絕大部分物質(zhì)都有 AE特性，因此AES 檢測不局限于材質(zhì)，能對其進行長時間持續(xù)監(jiān)測，并能對其進行持續(xù)監(jiān)測。

3.6 運用渦流檢測技術(shù)

渦流檢測僅適用于導(dǎo)電材料，其原理是用激磁線圈使導(dǎo)電構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生渦電流，借助探測線圈測定渦電流的變化量，從而獲得構(gòu)件缺陷的有關(guān)信息。該方法具有快速、靈敏、便捷（便捷）的特點，能夠快速準(zhǔn)確地判斷各種缺陷，并能在高濕環(huán)境下進行測試，并將測量的數(shù)據(jù)進行數(shù)字化處理，便于數(shù)據(jù)的儲存和處理，具有很高的適應(yīng)性。但是，目前的渦流探測技術(shù)還存在一些缺點，即僅能夠探測到材料表面或靠近表面的裂紋，而對于深度區(qū)域的缺陷，卻是探測不到的。同時，在測試過程中也會受到其他因素的干擾，從而使測試的可信度下降。所以，在選用這種技術(shù)時，必須充分重視材料深度探測的可信度。根據(jù)其外形及探測用途，可選用各種類型的金屬絲，一般有三種：穿透式、探頭式和插頭式。貫流型繞組用于檢測管材、棒材和金屬絲，其內(nèi)徑比被檢測對象稍大，當(dāng)被檢測對象以特定的速率在內(nèi)部流動時，會發(fā)現(xiàn)裂紋、夾雜、凹坑等。探針線圈可以用于檢測飛機起落架支撐的內(nèi)管和渦輪引擎的葉片是否存在疲勞裂紋。內(nèi)置線圈又稱為內(nèi)徑探測器，置于管體或部件的內(nèi)腔中，用以探測不同類型的管內(nèi)壁的腐蝕情況。大部分※的探測器和插件型的線圈都配有鐵心，以改善探測的敏感度。旋流法是一種快速的金屬管、棒、線的快速測試方法，也是對軸承鋼球、氣門等部件的快速檢查，材料的分類和硬度的測定，還可以用來測定涂層和涂層的厚度。

另外，目前我國的非無損檢測技術(shù)應(yīng)用范圍極為廣泛，要保證其在壓力型特殊裝備中的應(yīng)用，應(yīng)注意在檢驗過程中，工人要有技巧地取樣，檢驗出有壓力的特殊裝置，并且符合特定的要求，因此，取樣的方法也比較重要，而且，在檢驗過程中，工人都會把注意力集中在有缺陷的地方，比如，裂紋和中空，因此取樣的位置也很重要。從而在應(yīng)用非破壞性測試技術(shù)時，應(yīng)明確檢查時間和檢查地點等對象，提高壓力型特殊裝備檢驗的有效性。

4 結(jié)語

總之，在采用壓力型專用儀器進行非破壞性檢測時，有關(guān)技術(shù)人員要根據(jù)承壓設(shè)備的損傷狀況，選用適當(dāng)?shù)臋z測技術(shù)，并要嚴(yán)格遵守其使用的基本原理。在過去的幾年里，承壓類特種設(shè)備的無損檢測技術(shù)發(fā)展得越來越好，但這并不代表其發(fā)展方向會一成不變，因為承壓類特種設(shè)備的不斷更新，無損檢測技術(shù)的使用方式也會隨之改變，因此，工作人員必須不斷地提升自己的能力，保證能夠正確使用多種無損檢測技術(shù)，最大化地發(fā)揮出這些技術(shù)的價值，推動我國的工業(yè)發(fā)展。