鍋爐無損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

摘 要：電站和工廠生產(chǎn)用的鍋爐由于長期處于高溫、高壓、高速、高負(fù)荷的工作狀態(tài)下，極易損壞從而導(dǎo)致安全事故發(fā)生。為此在鍋爐的設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用和維修過程中應(yīng)對(duì)其進(jìn)行無損檢測(cè)，保證其處于安全生產(chǎn)的環(huán)境中，不僅能增加鍋爐的使用壽命還能有效減少意外事故的發(fā)生概率。文章將回顧幾種傳統(tǒng)的無損檢測(cè)技術(shù)，并通過分析幾種新興的鍋爐無損檢測(cè)技術(shù)預(yù)測(cè)其發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：無損檢測(cè)；鍋爐；發(fā)展趨勢(shì)

1 鍋爐的無損檢測(cè)

1.1 無損檢測(cè)

無損檢測(cè)技術(shù)即在不影響被檢測(cè)材料的前提下對(duì)其外部和內(nèi)部的完整性進(jìn)行檢測(cè)的手段，它通過外加條件（熱、聲、光、電、磁等）顯示出材料外部和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的缺陷和異常上的特殊變化來檢測(cè)結(jié)構(gòu)缺陷和異常的存在及危害程度。

無損檢測(cè)的存在是為了檢測(cè)在儀器在設(shè)計(jì)、制造、實(shí)驗(yàn)過程中存在的結(jié)構(gòu)缺陷與異常等情況，從而完善儀器制造工藝；定量掌控材料缺陷與其強(qiáng)度的關(guān)系，評(píng)價(jià)材料的最大負(fù)荷量以及使用壽命。儀器的結(jié)構(gòu)的完整性是與其設(shè)計(jì)方案、制造工藝、使用材料有關(guān)的。

無損檢測(cè)本身并不是一種生產(chǎn)技術(shù)，但它能給一個(gè)國家?guī)硎置黠@的經(jīng)濟(jì)效益，甚至有人說現(xiàn)代工業(yè)是建立在無損簡檢測(cè)基礎(chǔ)上的發(fā)展起來的。據(jù)資料顯示，產(chǎn)品經(jīng)過無損檢測(cè)后的增值率為火箭20%、原子能產(chǎn)品12%-18%、機(jī)械產(chǎn)品5%，成果顯著，因此無損檢測(cè)技術(shù)水平可以作為反映一個(gè)國家的工業(yè)技術(shù)水平的指標(biāo)之一。前美國總統(tǒng)里根曾說過沒有無損檢測(cè)技術(shù)就沒有美國的現(xiàn)代工業(yè)，由此可見無損檢測(cè)技術(shù)對(duì)一個(gè)國家，尤其是工業(yè)國家的重要性。

1.2 傳統(tǒng)的鍋爐無損檢測(cè)技術(shù)

無損檢測(cè)技術(shù)的作用機(jī)理是物質(zhì)的各種物理性質(zhì)在與其他物質(zhì)相互作用時(shí)產(chǎn)生物理變化。無損檢測(cè)技術(shù)發(fā)展迅速、種類繁多，目前被廣泛運(yùn)用于實(shí)際生產(chǎn)的無損檢測(cè)技術(shù)就有六十多種，并且其數(shù)量將隨著科學(xué)技術(shù)以及工業(yè)生產(chǎn)水平的提高而快速增加。傳統(tǒng)的無損檢測(cè)方法有：超聲檢測(cè)Ultrasonic Testing（縮寫 UT）；射線檢測(cè) Radiographic Testing（縮寫 RT）；磁粉檢測(cè) Magnetic particle Testing（縮寫 MT）；滲透檢測(cè) Penetrant Testing （縮寫 PT）；渦流檢測(cè) Eddy current Testing（縮寫 ET）。

1.2.1 超聲檢測(cè)

超聲波是彈性介質(zhì)中機(jī)械振動(dòng)源聲波產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)波，指頻率范圍在2KHz到25MHz之間，以應(yīng)力波形式傳遞能力。超聲波穿透力極強(qiáng)，一般利用其能穿透物質(zhì)內(nèi)部的產(chǎn)生傳播特性，如衰減、反射、折射、衍射、散射、諧振以及聲速的變化，來監(jiān)測(cè)被測(cè)物的尺寸大小、結(jié)構(gòu)內(nèi)外部缺陷以及變化等等，是運(yùn)用最廣泛的一種無損檢測(cè)技術(shù)。

1.2.2 射線檢測(cè)

射線檢測(cè)的原理是不同射線對(duì)材料的投射性以及不同各種材料對(duì)射線的反應(yīng)差異，將檢測(cè)材料的異常和缺陷通過底片感光成黑度不一樣的圖像顯示出來。

常用的射線檢測(cè)有X射線、γ射線、中子射線、電子射線等。當(dāng)射線穿過被檢件時(shí)，有結(jié)構(gòu)異常的位置（如雜質(zhì)、氣孔等）與無異常的位置對(duì)射線的吸收力是不同的，多數(shù)情況下構(gòu)件異常部位的射線強(qiáng)度高于無異常部位。

1.2.3 磁粉檢測(cè)

磁粉檢測(cè)技術(shù)作為一種能夠顯示被檢件結(jié)構(gòu)外部缺陷的無損檢測(cè)方法，被頻繁運(yùn)用于棒料、鋼胚等儀器制造原材料的缺陷檢測(cè)，但鋁和銅制品除外。

磁粉檢測(cè)法運(yùn)用的就是被檢件的泄漏磁通，即因構(gòu)件結(jié)構(gòu)存在的缺陷導(dǎo)致被磁化的被檢件內(nèi)磁通畸變，造成磁場的某一部分從不連續(xù)處泄漏或重新進(jìn)入被檢件。被檢件因?yàn)樾孤┐磐ǖ拇嬖冢瑫?huì)在構(gòu)件表面吸附微小粒狀磁性物質(zhì)形成與被檢件不連續(xù)輪廓相對(duì)應(yīng)的指示。通過磁粉檢測(cè)，在原材料冶煉、制造、加工工藝中產(chǎn)生的不連續(xù)材料都能有效地被檢測(cè)出來，從而減少了原材料生產(chǎn)的浪費(fèi)，提高每道工序的生產(chǎn)效率。

1.2.4 滲透檢測(cè)

滲透檢測(cè)作為一種物理化學(xué)無損檢測(cè)技術(shù)，可以通過液體滲漏到被檢件內(nèi)部深層來判定構(gòu)件的不連續(xù)性，它能快速、高效、經(jīng)濟(jì)地檢出構(gòu)件表面的裂痕、氣孔、雜質(zhì)以及其他缺陷。但滲透檢測(cè)具有一定的缺陷，它沒法確定裂痕的深度，會(huì)對(duì)一起的使用造成誤導(dǎo)，不適合精密儀器的無損檢測(cè)。

1.2.5 渦流檢測(cè)

渦流檢測(cè)的工作原理即通過檢測(cè)被檢件內(nèi)感生渦流的變化評(píng)價(jià)導(dǎo)電材料的性能以及不連續(xù)性等缺陷，但由于渦流檢測(cè)存在趨膚效應(yīng)導(dǎo)致只能檢測(cè)導(dǎo)電材料結(jié)構(gòu)的外部缺陷。渦流檢測(cè)因其操作簡單、無耦合劑、檢測(cè)高速、自動(dòng)化等特點(diǎn)，被頻繁運(yùn)用于棒、管和線材等零部件的無損檢測(cè)。

2 鍋爐無損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

這幾年隨著光學(xué)技術(shù)和聲學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，像紅外熱波無損檢測(cè)、超聲衍射時(shí)差檢測(cè)等興起的檢測(cè)技術(shù)得到了發(fā)展。目前新增的無損檢測(cè)技術(shù)主要有一下幾種：紅外熱波無損檢測(cè)、超聲紅外熱波無損檢測(cè)、激光全息無損檢測(cè)、超聲相控陣檢測(cè)技術(shù)、低頻電磁檢測(cè)技術(shù)、超聲導(dǎo)波檢測(cè)技術(shù)、內(nèi)置旋轉(zhuǎn)式超聲波定量檢測(cè)技術(shù)（IRIS）、超聲衍射時(shí)差法（TOFD）。本文主要介紹紅外熱波無損檢測(cè)和超聲紅外熱波無損檢測(cè)。

2.1 紅外熱波無損檢測(cè)

目前紅外技術(shù)已經(jīng)發(fā)展可以監(jiān)測(cè)到有效的射線溫度變化，尤其是紅外熱像儀在夜視、遠(yuǎn)程感應(yīng)、非接觸檢測(cè)上有著重要意義，而最近出現(xiàn)的熱波無損檢測(cè)作為紅外技術(shù)的一種也被廣泛使用。

熱波是介質(zhì)被加熱后其內(nèi)部的熱傳遞以及溫度分布所形成的波。比起常規(guī)熱像儀停留在反映被檢件的表面溫度變化，從全新視角出發(fā)的熱波理論是將能描述被檢件內(nèi)部的溫度變化。與常規(guī)熱錄像儀不同，熱波無損檢測(cè)主動(dòng)采用加熱技術(shù)對(duì)檢測(cè)件內(nèi)部的缺陷和異常進(jìn)行熱激勵(lì)，受到熱激勵(lì)的構(gòu)建內(nèi)部分布的不均勻性將會(huì)通過溫度變化和分布信號(hào)在被檢件表面顯示出來。在被檢件受到熱激勵(lì)后，熱波將會(huì)在其內(nèi)部進(jìn)行不均勻傳播，缺陷處的熱波將會(huì)產(chǎn)生散射和反射等現(xiàn)象。

2.2 超聲紅外熱波無損檢測(cè)

超聲紅外熱波無損檢測(cè)（也叫熱超聲無損檢測(cè)）是一種運(yùn)用前景廣泛的新興檢測(cè)技術(shù)，它是針對(duì)被檢件的材料性質(zhì)、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、缺陷類型以及特定的檢測(cè)條件，設(shè)計(jì)不同特性的熱源（如電磁、熱風(fēng)、超聲波、高能閃光燈等）對(duì)被檢件進(jìn)行熱激勵(lì)。超聲紅外熱波是利用超聲波進(jìn)行熱激勵(lì)，被檢件內(nèi)部的缺陷區(qū)域會(huì)吸收耦合超聲能量來產(chǎn)生熱，最后利用紅外熱像儀得到被檢件表面溫度的變化。這項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)主要被用于裂紋和脫粘的檢測(cè)，當(dāng)材料結(jié)構(gòu)外部存在閉合裂紋時(shí)超聲紅外熱波無損檢測(cè)十分敏感，且具有無污染、檢測(cè)快等優(yōu)點(diǎn)。

3 結(jié)束語

電站和工廠所使用的鍋爐由于長期處于高溫高壓疲勞工作狀態(tài)下，因此其運(yùn)行過程存在較大的安全隱患，對(duì)其進(jìn)行有效合理的無損檢測(cè)不僅能保證其正常運(yùn)行還能減少安全事故的發(fā)生概率，因此對(duì)鍋爐的無損檢測(cè)是十分必要的。在鍋爐的無損檢驗(yàn)中，應(yīng)根據(jù)嚴(yán)格的規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)要求來運(yùn)用各種無損檢測(cè)手段，使得無損檢測(cè)的操作合理化、結(jié)果準(zhǔn)確化。隨著科技和工業(yè)水平的發(fā)展，傳統(tǒng)的無損檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)不能滿足越來越嚴(yán)苛的部件生產(chǎn)需求和質(zhì)量要求，種類多樣、形式豐富的無損檢測(cè)技術(shù)開始興起。從近些年出現(xiàn)的紅外熱波無損檢測(cè)技術(shù)、超聲紅外熱波無損檢測(cè)技術(shù)、激光全息無損檢測(cè)技術(shù)、超聲相控陣檢測(cè)技術(shù)、低頻電磁檢測(cè)技術(shù)等可以看出，無損檢測(cè)正在朝檢測(cè)精細(xì)化、高效化和智能化轉(zhuǎn)變，檢測(cè)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)也日益豐富和完善，這將對(duì)儀器制造工業(yè)的發(fā)展有很大的促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)

[1]李正華.工業(yè)鍋爐檢驗(yàn)[Z].北京：中國鍋爐壓力容器安全雜志社，2000.

作者簡介：王滔（1979-），男，漢族，寧夏銀川人，工作單位：寧夏回族自治區(qū)鍋爐壓力容器檢驗(yàn)所，從事鍋爐壓力容器檢驗(yàn)、焊接、無損工作。