無損檢測技術在特種設備檢驗中的應用

連業軍

威海市特種設備檢驗研究院 山東 威海 264200

引言

在特種設備檢驗時運用無損檢測技術，能夠在不對設備造成損傷的前提下完成檢測工作，而且還具有較高的進度，且操作簡單易行，相較于傳統檢測技術而言不論是檢測質量還是檢測工作效率均要更勝一籌。特種設備主要有壓力容器、壓力管道等，因為設備內含有可燃、易爆型液/氣體，并且其內部空間具有比較高的壓強，所以，在對其進行檢驗時需要使用無損檢測技術，從而防止在檢測期間出現意外事故，保障檢測工作的安全開展，也能保障被檢對象的完整性。

1 無損檢測技術的概述

最近幾年，無損檢測技術愈發成熟，將其運用于特種設備檢測中使得上述難題迎刃而解，可以在不對設備或是管道造成干擾與破壞的前提下，來對被檢對象的運作狀況與質量實行檢測，避免在氣液體運輸過程中出現泄漏問題。在進行特種設備檢驗時，無損檢測技術既可以取得較高的檢測精確度，也能以較快的速度完成相應檢測工作，相較于傳統檢測技術而言具有諸多優勢[1]。例如，在進行儲油罐、石油輸送管道的檢測時，因為這些設備內部有著很高的壓力，并且內部存在可燃性液體，因此在檢測期間若是采取傳統檢測設備，則有可能使得這些設備發生危險事故，如此一來既會對檢測效果帶來影響，同時還會讓公司蒙受嚴重的經濟損失。而運用無損檢測技術的情況下，可以在特種設備不停止運作的基礎上安全完成對其的檢測工作，不僅更加具有安全保障，而且也為公司經濟效益的提高起到一定助力作用。

2 特種設備無損檢測技術的應用

2.1 射線檢測技術

此技術屬于較為常用的一類無損檢測技術，其運用原理為，射線在穿過物體之時會產生吸收與散射，而且按照其穿透物體構成材質的不同，所產生的吸收與散射程度也會存在一定差異，其后再運用電子信息技術把所獲取到的射線信息轉換為經過放大處理的光圖，基于對光圖的分析研究，便能得知被測對象的總體信息。在實際使用過程中，人們大多是使用X、γ與中子射線實行檢測，前兩種射線能夠在絕大多數設備檢驗中運用，例如鍋爐裝置、大多數機電類設備，但中子射線因為自身的特殊性質而只能運用在部分特殊檢測之中。在實行檢測工作時，工作人員需要先使用檢測設備對于被檢位置發射出射線，而且對于表面積偏大的設備需要多次調整檢測位置，再對檢測所得信息加以分析，明確設備中存在損傷的具體位置。射線檢測技術所得到的檢測結果有著比較高的準確性，尤其是在特種設備的氣孔、針孔、微小縫隙、焊縫等方面的檢測中更是十分適用。不過，該項檢測技術也具有一定的缺陷：①此技術不能使用在大面積設備檢測場景中[2]；②檢測期間設備發射出的射線會給人體帶來一定傷害。由此可見，目前國內所掌握的無人射線檢測技術尚且具有較大的優化空間。

2.2 超聲波探傷檢測技術

通過運用超聲波在不同介質之中傳播速率存在差別這一特性，來實現對設備是否存在損傷的檢測。因此該項技術總體靈敏性較佳、傳輸力強，因此能夠做到快速檢測。通常用來檢測焊接縫隙內部缺陷與表部裂縫等，尤其是當其運用于物理性質層面的檢測時，能夠迅速完成對被檢對象的全方位檢測。

2.3 紅外線類型探傷技術

因為不論何種物體均能夠按照自身的分子與原子強度發射出一定程度的熱紅外線，而所謂的紅外線型檢測技術，即是通過使用測量機器對被檢物體所發射出的熱紅外線進行感知，得到被測對象的溫度梯度分布情況。基于對紅外熱序列圖的觀察，能夠得知被測設備的具體狀況。通常可以把紅外線探傷技術劃分為主動與被動兩種類型。其中，主動檢測是裝置溫度較高且對外部紅外線強度較強無須進行人工加熱便能進行測量，而被動檢測即為裝置本身溫度比較低，同時外部輻射紅外線強度相對較弱，無法滿足檢測要求而不得不人為加熱機器內部。相較于其他類型的無損檢測技術，紅外線型檢測技術適用范圍較廣。

2.4 渦流檢測

這是一項新型的無損檢測技術，通常運用在各類壓力容器故障與破損位置的檢測。其運用原理為，使用內穿透型探頭來對壓力容器內部進行檢測，可以做到對容器內各種構成配件的質量與細節的準確檢測，例如部分換熱裝置與管道在發生故障時便可運用該項檢測技術來實行故障的排查。而其不僅能夠用來檢測壓力容器的故障情況，還可以對腐蝕狀態以及其他類型的缺陷予以檢查。國內目前運用較為廣泛的渦流檢測設備為列陣探頭技術，相較于全球最為先進的渦流檢測技術而言尚且存在較大的改進空間，國內有關研發機構以及研究技術人員需要對渦流技術進行更加深入的研究，以此促使該項技術能夠達到更高的應用水平。

2.5 漏磁檢測及磁粉檢測技術

當鐵磁性材料制成的工件經過磁化處理之后，磁力線進入或者是離開工件表面而產生的磁場便被稱作磁路截面不連續或變化處的漏磁場。不連續性也就是指工件正常結構或者是形狀存在布林徐行，這有可能會對其自身性能帶來一定的影響。一般來說，會對工件性能造成影響的不連續性即為缺陷。因為磁力線自工件表部逸散出而產生磁極，構成漏磁場，而漏磁場是能夠進行檢測的，因此，對于漏磁場進行檢測的方式也被稱作漏磁場檢測，其主要分宜分為磁粉檢測與成分檢測。其中最為關鍵的區別為磁粉檢測所使用的為鐵磁粉，該鐵磁粉是作為磁場傳感器，也就是運用磁粉吸收作用而產生的磁痕（磁粉匯聚而成的圖像）來分析了解不連續的具體部位、大小程度、整體形狀與嚴重性。被檢元件的檢測是使用磁帶、霍爾元件、磁敏二極管來充當磁場傳感器實行相應檢測的。比如，在進行漏磁檢測時，霍爾效應的基礎原理便是，利用鐵磁性材料所具備的高磁導率特征，從而使用霍爾元件能夠測得泄漏場的信號變化狀況。漏磁檢測是特種設備檢驗中運用作為普遍、效果最佳的鋼絲繩檢測方式。

一些發達國家非常注重磁粉檢測設備的研究與創新，這是因為只有先進、完善的檢測設備方可讓磁粉檢測技術充分發揮作用、獲得良好的運用。當前，國際上的磁粉設備已然由以前的固定式演變成移動式直至便攜式，也由半自動發展成全自動的專業設備，由單向磁化迭代成多向磁化，具有較高的商業使用價值。同時也因為可控硅、大規模集成技術等在磁粉設備之中的融合運用，讓設備愈發向著小型化的方向發展。而通過將微機編程結合到磁粉設備中，開始在市面上出現了大量的智能化磁粉設備。此種設備能夠事先設置磁化參數，讓工藝參數獲得了改進。另外，國外還成功實現了對熒光磁粉掃描與電視光電探測器激光飛點掃描系統的研發應用。通過運用微機或者是其他類型的電子設備來對檢測所得的信息加以處理分析，能夠準確發現可加以消除的不連續部位，同時對其加以自動化標記與分類，大幅提升了檢測結果的準確性。

2.6 聲發射檢測

聲發射即為當物體受到外力作用或者是發生形變的情況下，由于瞬時釋放出彈性能量而形成的瞬態應力波的一類物理現象。而聲發射檢測技術便是利用儀器設施來對聲發射信號予以檢測和分析，并以此為基礎實現憑借聲發射信號來進行故障診斷與排查的一種技術。由于壓力容器長時間處于高溫度、高壓強的環境下，所以極易發生材料疲勞或是受到腐蝕，從而形成裂縫，而當裂縫發展成核、慢慢演變成嚴重裂縫之前的應力集中階段，會發出輕微的聲發射信號。而在金屬應力集中至較大程度之時，就會發出比較強烈的聲發射信號。對此，便可基于此特點實行相應的檢測，以此分析掌握裂縫嚴重程度。

2.7 TOFD 技術

該技術是基于超聲波衍射時間差來加以檢測，從而了解判斷設備內部是否存在問題。TOFD技術運用的是衍射的方式，而傳統超聲波檢測技術是采取反射的方式。此項技術在用于進行特征設備缺陷檢測排查時，首先對被檢對象發射出超聲波脈沖，如果存在缺陷或損傷問題，那么就會立即返回衍射波。該項技術的主要優勢有下述幾點：①TOFD技術可以通過十分直觀的形式得到檢測數據，并且所測得的數據可以進行永久保存，這樣就便于后續詳細的對此數據進行分析研究，還可以為其他檢測工作提供參考；②在數據傳輸與靈敏性上具有非常好的效果；③自身具有比較強的適應性，可以運用在表部溫度高于兩千攝氏度的特種設備檢驗之中；④檢測期間的具體操作方式以及流程都比較簡單，并不會給有關檢測人員帶來影響，更加具有安全性，也能在短時間內了解此技術的規范使用要求，也就對檢測人員的專業水平不具有太高要求。

2.8 滲透檢測技術

滲透檢測技術的主要運用原理為，因為液體具有毛細作用（也可稱作毛細現象），其和固體燃料處于一定條件下時會發生發光反應，由此便借助此特征來對被檢對象表面縫隙缺陷進行檢測。通過把融合了著色染劑或者是熒光染劑的滲透劑涂刷在被檢材料的表面，然后便會因為毛細管作用使得滲透劑慢慢滲入縫隙或者是表面缺陷之中，然后再把附著在被檢材料表部的多余滲透劑抹去，經過干燥處理之后，再對其使用顯像劑，此時缺陷內存留的滲透劑就會進入到顯像劑內，通過將其放置在一定光源下（黑色光照或者是白色光照條件下）進行詳細觀察，缺陷部位的滲透劑就會顯示出來（通常是表現為紅色或者是黃綠色的熒光），進而便可得知缺陷的具體形態與分布狀況。

滲透檢測技術是在不對設備或是零配件造成損害的基礎上，基于物理化學、材料學以及工程學原理，分析被檢對象的完整性、連續性以及安全程度的一種技術，同時也是實現對材料質量管控、避免材料浪費，優化材料加工生產工藝技術、提升勞動生產率的一項關鍵性措施，是進行產品生產與修理不可缺少的關鍵技術[3]。此項技術主要是被運用在航空航天、國防、電力、鐵路、汽車、化工等各種工業化生產領域之中，其為特種設備等行業實現對產品質量的有效管控，預防質量缺陷與安全事故等一系列工作提供了有力保障。滲透檢測技術的特點主要有以下幾種：能夠用來檢測非多孔性材料的表部開口缺陷，例如裂縫、折痕、氣泡、冷隔以及疏松等，其并不會受到來自材料組織結構的限制作用，既能夠用來檢測有色金屬，同時還能夠用來檢測塑料、陶瓷、玻璃等多種靈敏度高的材料，并且還能夠發現微米級缺陷問題，具有非常高的準確度以及細節表現能力。著色法檢測能夠運用在未設置電源的場景下，通過應用噴罐設備來進行著色，不僅操作起來十分便捷，而且成本開支較低，顯示也十分直觀明了，通過一次操作就能夠測得所有方向的表面開口缺陷。不過該檢測技術也具有一定的局限性，即只可以用來檢測表面卡口缺陷，對于因污染物阻塞或者是通過噴丸、研磨等機械化處理的材料表面，無法做到準確檢測，也不能檢測被封閉開口缺陷。同時，此技術還無法運用在多孔型、疏松型或者是表面太過粗糙的材料之中，這是由于此類材料表面比較容易形成過渡背景，從而對缺陷造成掩蓋。滲透檢測技術只可以用來檢測材料表面存在的缺陷的分布狀況，而無法得知缺陷的具體深度。

3 結束語

就國內當前發展情況來看，特種設備中的無損檢測技術已然獲得了普遍運用，并且也獲得了顯著的成效。不過，不同的無損檢測技術都具有各自的特征以及適用范圍，每種檢測技術都無法實現全能檢測，所以需要對無損檢測技術實行進一步的研究，讓其具有更高的檢測精確度、自動化水平得到提升、攜帶更為便捷、操作使用更為簡便，進而有效提升國內檢測水平，促進我國工業事業的持續發展。