無損檢測技術在特種設備制造中的應用與發展

陳多虎

（張掖市特種設備檢驗所，張掖 734000）

特種設備的應用較為廣泛，是危險性較大的設備。一旦特種設備的制造質量不符合要求，將會給相關使用單位造成嚴重的經濟損失，嚴重時甚至會直接影響人員的生命安全。因此，特種設備制造中廣泛應用無損檢測技術進行檢測，是保證特種設備制造質量的關鍵環節。

1 無損檢測技術在特種設備制造中應用的重要性

無損檢測技術是在不損傷被檢測物使用性能和形態的前提下，通過測量因物質內部缺陷或組織結構差異引起的物理量變化，了解和評價被檢測材料、產品和設備構件的性質、狀態、質量以及內部結構等的一種特殊檢測技術。它在檢測過程中不但能檢測出設備在制造過程中存在的缺陷，還能保證不影響到特種設備的質量。隨著科學技術水平的不斷提升，人們對特種設備的要求越來越高。因此，特種生產企業應不斷提升質量，在特種設備制造中充分發揮無損檢測技術的無損傷、高靈敏等優勢。此外，在高應力、高溫以及高循環載荷等復雜惡劣條件下和惡劣環境中工作的零部件或構件等，僅利用一般的外觀檢查、尺寸檢查和破壞性抽檢等方式已經不能滿足要求，需要充分應用無損檢測技術全面檢查材料的內外部。目前，特種設備制造的檢測方法有很多，不同檢測方法的用途也不同，應根據實際情況具體選擇，以保證特種設備制造質量。

2 無損檢測技術在特種設備制造中的具體應用

2.1 射線檢測技術

射線檢測技術主要有X 射線和中子射線等，其中X 射線的應用范圍最廣。該技術利用零部件或構件吸收射線的原理，了解零部件或構件內部存在的問題。此外，射線檢測技術可以形成圖像，明確問題所在的具體位置和尺寸等。在檢測過程中，若零部件或構件已經存在較大問題，那么直接利用射線檢測技術可以很好地檢測其情況。例如，零部件或構件存在氣孔，可以利用X 射線檢測技術直接顯示出氣孔的位置[1]。但是，對于裂縫類問題，因為射線容易穿過裂縫，所以射線檢測技術不能保證檢測的準確度。此外，由于受到射線自身因素的影響，射線檢測技術不能檢測到鋼板分層的問題。

2.2 渦流檢測技術

目前，渦流檢測技術發展的速度較快，在特種設備制造中已被有效利用。該技術可以有效檢測特種設備中的腐蝕、磨損以及表面裂縫等問題，主要用于檢測換熱設備（如常見的換熱管）內部存在的問題。

2.3 超聲波檢測技術

超聲波檢測技術具有穿透力強、靈敏度高以及檢測時間短等特點，如圖1 所示。該技術用到的設備體積較小，操作方便，且不會對人體造成危害，因此應用范圍廣。超聲波檢測技術可以檢測設備的裂縫、材料厚度、材料硬度以及內部存在的問題，但檢測表面粗糙的設備往往效果不理想[2]。

圖1 超聲波檢測技術

2.4 磁粉檢測技術

利用磁粉檢測技術可以了解鐵磁性材料設備的表面情況。檢測時，若設備表面存在問題，則磁力線會出現畸變，因此可利用該現象及時發現設備的表面問題。相比超聲波檢測技術和射線檢測技術，磁粉檢測技術能夠更加直觀地顯示檢測結果。此外，該技術在應用過程中靈敏性較高，不受設備外形的影響，但只能檢測鐵磁性材料。

2.5 TOFD 技術

TOFD 技術是利用超聲波衍射時間差進行檢測，以了解和分析設備內部所存在的問題。TOFD 技術利用衍射的方法，而傳統超聲波利用反射的方法。該技術檢測特種設備缺陷時先發出超聲波脈沖，若存在問題，會及時返回衍射波。該技術優點主要表現在以下幾個方面。第一，它能夠直觀表達具體數據，且檢測到的數據能夠實現永久儲存，有利于后期具體分析數據。第二，在數據傳輸和靈敏度等方面效果良好。第三，自身的適應能力強，能夠檢測表面溫度超過2000℃以上的設備。第四，檢測過程中操作流程簡單，不會對相關檢測人員造成影響，能夠更好地保證安全。目前，該技術應用于各類管道（如天然氣管道）的對接焊縫檢測，能夠取得良好的檢測效果。

2.6 聲發射技術

聲發射技術是利用聲音進行檢測，即發出聲音到達被檢測的設備表面后，設備表面接收聲波，以了解設備表面的具體情況。此外，通過探測器將表面的具體情況轉化為信號，經過處理后就能了解具體的設備制造質量。該技術在檢測過程中不能明確問題的具體位置，且會受到其他噪聲的影響。因此，該技術在應用中應避免外界因素的影響，以取得準確的檢測結果。該技術大多應用于大型設備的檢測（如水壓測試），還可應用于管道和鍋爐等的檢測。

3 無損檢測技術在特種設備制造中的發展現狀和建議

3.1 發展現狀

目前，特種制造單位利用無損檢測技術能夠有效提高特種設備的生產質量，為特種設備制造帶來更多的經濟收益。此外，隨著無損檢測技術的不斷發展，人們對該技術的研究越來越深入。但是，實際工作中，部分人員只依靠經驗進行檢測，部分人員檢測前沒有經過培訓，導致檢測效果一定程度上受人員自身專業素質的影響[3]。

3.2 建議

首先，為了能夠取得良好的檢測效果，特種設備制造中應根據實際情況選擇最正確的無損檢測技術。例如，檢測設備內部時，最好選用超聲波檢測技術和射線檢測技術；檢測設備表面時，應選擇磁粉檢測技術。

其次，檢測時應根據具體情況采用多種技術的組合。目前，在特種設備制造過程中，單一的檢測技術已經不能完全滿足需要。此時，需組合多種檢測技術，最大程度地保證特種設備的制造質量。例如，利用TOFD 檢測技術進行檢測時，可以增加射線檢測技術檢測設備表面，以保證最終結果的準確性。

最后，檢測時應合理安排檢測順序。例如，高強度鋼焊縫應在24h后進行檢測，以準確了解高強度鋼焊縫的質量，進而取得理想的檢測效果。

4 結語

為保證特種設備的制造質量，應合理運用無損檢測技術檢測特種設備。應用過程中，檢測人員應根據特種設備的焊縫性質采取正確的方法，并減少人為因素的影響。此外，應加大研究力度，提高無損檢測技術的應用，推動無損檢測技術向自動化和高精準度等方向發展，從而有效提升我國的特種設備檢驗水平。