無損檢測技術在承壓特種設備中的應用

代 立，瑪合巴麗?波旦白

（新疆阿勒泰地區特種設備檢驗檢測所，新疆阿勒泰 836500）

受到運行條件的影響，承壓特種設備在投入生產使用一段時間后就會出現一些問題，為了保證設備的安全運行，保障企業的生產效率，對承壓特種設備進行定期檢測是十分重要的。但在傳統的檢測技術中，一旦出現操作失誤就很有可能會破壞設備的性能，而無損檢測技術可以有效解決這個問題，在不對設備造成任何損傷的情況下完成檢測內容，因此無損檢測技術被廣泛應用于承壓特種設備的檢測中。通過分析可知，在對承壓特種設備實施無損檢測技術時，要注意準備工作、明確設備缺陷類型以及對設備結構和材料的保護，從而優化檢測流程，提高檢測結果的精準度。

1 無損檢測技術概述

1.1 概念

無損檢測技術，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上，完成檢測并判斷出其是否存在缺陷，并給出相關的具體信息，這是一種新興的檢測技術，在工業生產中得到了廣泛應用。

1.2 特點

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

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

（3）全程性：傳統的破壞性檢測技術通常是被用于原材料的檢測，而不適用于對生產過程中或生產完成后的產品進行檢測，因為這會導致產品的性能受到破壞。

而無損檢測技術不僅可以對原材料進行檢測，還可以對成品設備進行檢測，因為這種檢測技術不會對產品造成任何破壞，所以具有全程性。

1.3 意義

1.3.1 降低產品生產成本

通過無損檢測技術對產品生產過程進行檢測，能夠發現生產中存在的問題，同時能夠明確問題出現在哪個環節和問題的原因，從而對生產環節進行調整，做出針對性的改進措施，進一步優化生產工藝，降低廢品率，有效避免因為成品質量不合格造成的資源浪費，從而降低產品生產成本，使企業的產生投入能夠發揮出最大的價值。例如，在進行厚板焊接時，可以在焊接過程中進行一次無損檢測，明確沒有在工藝環節出現問題后再繼續進行焊接，這樣能夠有效避免返修問題，減少修補成本。

1.3.2 保證生產安全運行

因為承壓類特種設備的運行條件比較苛刻，因此其在使用一段時間后就會存在安全隱患，容易發生破壞事故，即便是設計和質量在標準范圍內的設備也是一樣的。如材料因受到應力作用和高溫環境影響而發生蠕變，設備的應力集中部位受到了溫度和壓力所形成的波動而造成應力作用，從而產生疲勞。設備壁厚因為腐蝕作用發生了減薄變化或者是出現了材料惡化的問題。這些問題是因為設備在生產中存在規范允許的小缺陷，投入使用之后這些小缺陷隨之擴展開裂，或設備在運行對使原本沒有缺陷的地方造成了缺陷，從而影響了設備功能。因此，在承壓特種設備的使用過程中，需要進行定期檢查，降低安全隱患，避免事故發生。

1.3.3 提高產品生產質量

應用無損檢測技術能夠對試件內部缺陷或者是肉眼無法看到的表面缺陷進行檢測。因為這種技術的靈敏度比較高，而且具有較寬的應用范圍，所以檢測結果具有較高的精準性和可靠性。所以，無論是對承壓類特種設備的最終質量檢測，還是在設備生產制造過程中的檢測都在積極應用無損檢測技術。因此，通過無損檢測能夠有效控制設備生產質量。

2 無損檢測技術在承壓特種設備中的應用

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間的能量變化差別作為依據，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部有裂紋、未熔合等隱藏問題的承壓類特種設備，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。在技術人員不能夠進入承壓特種設備內部時，可以通過超聲波探傷儀器進行內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，不會對人體產生任何傷害。

2.1.2 射線檢測

射線檢測主要是對不銹鋼、鋁合金、碳鋼等物質采用x射線、y射線等進行檢測的技術，根據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。一般會對氣孔、疏松等體積性缺陷問題使用這種檢測方式。在進行檢測時，檢測對象的板件厚度要在2～200 mm。但是，在進行這種技術檢測時會產生大量的輻射釋放到空氣中，對環境造成嚴重的污染，同時也會對人身造成損害。

2.1.3 滲透檢測

模塊化多電平MMC在直流側發生單極故障時，由于直流側沒有集中電容的存在，故障電流自短路點過換流器橋臂子模塊流入聯接變壓器接地點形成故障通路，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，因為檢測中使用的是特殊性滲透劑，所以不能用于吸收性材料。這種檢測技術主要對設備裂紋、疏氣孔、氧化斑疤等近表面缺陷進行檢查。優點是不會受到檢測對象材料種類、工件結構、化學成分等方面的限制，在野外環境下也可以進行檢測，而且全部的缺陷都會通過一次檢測就呈現出來。缺點是對設備中閉合型表面缺陷或者內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行區別，同時對滲透檢測試塊的使用要正確，避免因操作性錯誤導致無效測試。

2.1.4 磁粉檢測

該技術是通過磁粉作為媒介完成對工件的缺陷檢測，這種檢測技術主要適用于鎳、鈷等鐵磁性物質，檢測的主要是設備外部裂紋、凹凸等表面問題，對氣孔、夾渣等內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 ℃的環境下對鐵磁性材料進行表面缺陷檢測，與常溫檢測的結果相差無異。這種檢測技術的優點是操作簡單、成本較低，但對技術人員要求較高，需要技術人員具備豐富經驗和超強的能力。而且，檢測工件要具有光滑的表面，需要較長的時間才會呈現出結果。

2.1.5 渦流檢測

該技術是利用電磁感應效應，根據檢測線圈阻抗的變化明確試件的導電性能。線圈在承載交變電流的情況下，與導電試驗件靠近，試驗件受到線圈磁場的影響出現渦流，而磁場會同時受到渦流的影響，檢測線圈的阻抗會隨之發生變化，從而了解試件的導電性能。該項技術被廣泛應用于檢測各個金屬管、棒、線材料，能夠準確判斷出導電材料上的裂紋、孔洞等缺陷，油漆層的缺陷能夠通過這種檢測技術被及時發現。渦流檢測技術比較高效，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對鋼管在線、離線監測過程中產生的干擾。

2.2 檢測流程

2.2.1 準備工作

準備工作是實施無損檢測技術中的一個重要環節，對設備參數要進行提前設置，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的檢查工作。對壁端比較薄的承壓特種設備進行檢測時，檢測探頭應選擇高頻率的。在做出檢測判斷時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，保證判斷的準確性。在探頭處于設備表面的情況下，直通波和底波的時間差要保持大于20個周期的狀態。對壁端比較厚的承壓特種設備進行檢測時，則檢測探頭應選擇低頻率的，并且要保持探頭設備在檢測對象下表面的位置。另外，在對承壓設備進行無損檢測的過程中，中心頻率數值差要保持在20%左右的狀態，同時要保證設定的頻率能夠將所有信號覆蓋。無損檢測結果會受到檢測設備靈敏度的影響，因此在進行檢測操作前需要對檢測儀器的靈敏度進行調試，或者通過換能器測試基準值是否合格，靈敏度數值一定要根據檢測目標進行設定，確定設備的靈敏度沒有問題再開始檢測環節。無損檢測圖像的精準度會受到承壓設備平均化參數的影響，因此在檢測時要提前做好該項參數的設定。

2.2.2 明確缺陷類型

滲漏、腐蝕等現象是承壓特種設備在運行時間過長后常見的一些問題，而承壓特種設備性能會因為這些問題而發生變化。在進行無損檢測時必須要明確缺陷面積、大小及其他具體信息，通過檢測中出現衍生射波信號具體情況判斷出缺陷類型，從而能夠采取合理修補措施來提升設備的性能。如果在檢測過程中出現了底波中斷的情況，則要及時采取耦合損失的方法進行修正。

2.2.3 盲區、補充檢測

在進行承壓設備檢測時，檢測盲區是一種比較常見的現象，針對這種情況可以通過補充檢測來解決。檢測盲區的存在會導致檢測結果精準度降低，因此對于設備裂縫低于50 mm 或者是上表面盲區厚度是總體厚度1/5設備進行檢測時，一定要采取重復檢測的方式，提高檢測結果的精準度。

2.2.4 提交報告

在檢測完成后，檢驗機構要及時提交檢驗報告，報告中應明確設備的安裝狀態等級，并且要在報告中附上設備概況，對于設備在檢測中出現的問題要加以說明，同時要提出相關建議。根據檢測報告中的內容，設備安全管理人員通過對多次檢測結果的分析和對比，能夠更加充分了解設備情況，并且完成數據庫的建立，以便通過數據分析，對設備進行更有效的檢查和維護，保證設備能夠安全運行。

3 承壓特種設備檢測中存在的問題

承壓類特種設備是一種重要的工業生產設備，在工業生產中應用這種設備能夠有效優化生產工藝，提高生產效率。但是，承壓設備在投入生產運行一段時間后就會出現一些設備缺陷，這些缺陷會影響承壓設備的功能，從而導致設備在運行中存在安全隱患，降低企業生產效率，對企業的發展產生不良影響。目前在承壓特種設備的檢測中仍然存在一些問題，主要可分為以下幾種：①承壓特種設備的檢測會受到機構、人員以及方式等方面的影響，存在一定的局限性。承壓特種設備的檢測結果與檢測手段、人員技術等因素息息相關。②檢測的現場條件會影響檢測的具體實施，如設備的使用環境、生產條件等方面都會對檢測產生影響，因此檢測條件可能會無法完全滿足檢測的標準需求。③在對承壓特種設備檢測時，一般都是以宏觀檢測為主，但這就會導致許多設備中的問題暴露不出來，影響檢測結果的準確性。

4 無損檢測技術在承壓特種設備中的應用策略

4.1 確定設備試驗周期

確定設備試驗周期是在對承壓特種設備實施無損檢測技術的基礎。

根據實驗周期來明確檢測中的時間節點，優化承壓特種設備檢測流程，提高檢測效率，避免在檢測過程中產生一些不必要的環節。例如，在對承壓特種設備進行無損檢測時，應根據實際情況調整設備檢測的時間節點，出發點以設備部件熱處理為基準，并按照相關要求實施規范操作。然后根據壓力載荷、設備材質等具體情況來確定合理的實驗周期。

4.2 無損檢測技術選擇

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

4.3 設備結構及材料的保護

無損性是應用無損檢測設備的主要因素，一切檢測行為也都是在圍繞無損的基礎條件下進行的。因此，在對承壓特種設備進行無損檢測時，必須要在對設備結構及材料的保護上進行。在檢測之前要對設備的基本條件進行評估，并根據檢測手段的特點，對檢測中出現的問題進行改進，優化檢測方案，提高檢測質量。另外，對于承壓特種設備的無損檢測要制定一套完整的體系保護方案，明確重點內容，完善保護工作措施，從而避免在檢測過程中出現意外事故，影響無損檢測技術的有效應用。

5 結語

通過無損檢測技術能夠降低產品生產成本，保證生產安全運行，并且能夠提高產品生產質量。承壓特種設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勢，因此在對設備進行檢測時，需要根據設備的自身問題和具體情況科學選擇檢測方式，保證檢測方式的合理性。在檢測時要注意各個細節，優化檢測流程，保證檢測結果的有效性，使無損檢測在承壓特種設備的檢測應用中發揮出最大的價值和作用。