特种设备检测中无损检测技术的应用研究

靳屹立

（中航飞机股份有限公司 陕西西安 710089）

1 前言

近年来，随着我国社会经济的不断发展，工业技术水平也不断提高，各行业在专业技术的多元化开发及有效利用方面均取得了卓越的成效。特种设备种类多样，可按承压类和机电类划分，承压类分为:锅炉、压力容器（包含气瓶）、压力管道3大类；机电类分为:电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施、场（厂）内专用机动车等。这些设备均具有危险性大、涉及公众生命安全的特点，故国家在生产、实际应用、检验检测方面均设立了十分严格的规定[1]。

无损检测技术是在对待测物体原化学、物理性质未构成破坏的前提下，通过现代化技术手段，经系统检测，获取待测物体的理化性质，并掌握该物体当前状态及内部结构的一项技术[2]。该项技术在工业发展中发挥着不可或缺的重要作用，其技术水平与国家的工业发展程度呈正相关性[3]。

2 特种设备应用无损检测技术开展检测工作的必要性

承压类特种设备应用范围较广，经过长期使用，设备会有不同程度的损伤，对设备的修复十分重要。但现阶段，由于专业检测人才缺乏、检测标准缺失等原因，特种设备的修复存在一定难度。无损检测技术作为重要的特种设备检测手段，可满足对具高精密度设备进行系统的检测且不会对设备造成损伤的要求，为特种设备缺陷的检测和修复提供便利[4]。

3 无损检测技术所具有的特征及优势

3.1 非破坏性特征

就无损伤检测技术而言，非破坏性是其极典型特征，在获取检测结果的同时，未对被测物的结构和性质构成损伤和干扰[5]。

3.2 严格性特征

在采用无损检测技术开展检测期间，均需依据检测标准，严格筛选检测仪器设备和检测人员，为检测结果的准确性提供保障[6]。

3.3 循证性特征

在对相同待测物进行检测时，检测人员不同，结果也会存在差异[7]。检测人员相同，检测方法不同，所获取的结果也会不一致[8]。尤其是部分特定检测技术，在开展时，需2个或以上人员来完成该项工作，故不同人员可依据自身经验以及循证依据，来对结果进行综合分析，共同获取精准的结果，进而保证结果的精准性[9]。

3.4 全程性特征

以往设备原料通常采用传统破坏性检测手段进行检测。就正常运行的设备而言，因后续仍会应用在生产、生活中，故不宜采用破坏性检测方法进行检测[10]。相较破坏性检测技术，无损检测技术不管是针对原材料还是对处于运行状态设备的检测，均呈现较强的适用性，且检测工作可在整个设备生产环节与实际使用环节过程中贯穿，可为特种设备的正常运行提供强有力的保障[11]。

4 无损检测技术的类型

随着特种设备在性能和结构上的进一步完善，无损检测技术也在不断改进，在提升测验结果精准度的同时，测验效率也在不断增强。目前，较为成熟且应用相对广泛的无损检测技术类型可分为5大类。

4.1 射线无损检测技术

在无损检测技术中，射线检测技术较为典型且十分重要。其作用原理是:射线自物体穿透时，有散射和吸收现象发生，且所穿物体的材料不同，呈现出的散射和吸收程度也存在较大差异，通过光图分析，得到设备的整体信息。在射线无损检测技术具体实施时，以中子射线、X-射线和γ-射线最为常用。其中，中子射线因自身特性原因，仅在部分特殊检测中应用；X-射线和γ-射线有较为广泛的适用范围，如机电类设备、锅炉设备等，均可获得理想的检测效果[12]。

在检测时，检测人员需通过检测设备，将射线发射至待检测设备分析获取的数据，对受损部位进行确定，完成检测工作[13]。采取射线无损检测技术对特种设备进行检测，结果可信度较高，对特种设备特有点位，如焊接缝隙、气孔、细小裂缝、针孔等，均具有较为理想的适用性。当然，此项探伤技术也有不足之处，具体为:在针对大面积特种设备进行检测时，效率相对偏低；在开展检测过程中有射线发出，会对检测人员的身体健康产生影响。目前，虽已引入无人射线检测技术，但具体实施还存在一定的局限性，仍须进一步完善[14]。

4.2 红外线无损检测技术特征

红外线无损检测技术的原理是 在常规环境下，所有物体均可依据自身所分布的原子、分子在运动程度上的强弱，向外辐射不同程度的热红外量。在检测过程中，可依据待测设备所具有的特性，适度加热，依据物体在温度梯度上的分布特征，通过红外热像仪对相关情况进行记录，经红外热序图列，掌握设备在运行状态下的真实状况。

现阶段，红外线无损检测技术包括2种形式:被动与主动[15]。其中，被动形式是当特种设备自身温度居较高水平时，红外辐射强度较强，无须进行加热处理，检测工作可直接实施。主动形式是当特种设备自身温度居较低水平时，红外辐射强度较弱，无法满足检测要求，须进行人工加热处理，使热量在特种设备内部进行有效传导，再依据受损程度，结合红外强度差异，获取检测结果。红外线无损检测技术无障碍问题存在，对各种特种设备均适用[16]。

4.3 超声波无损检测技术

该技术具备多项优势，具体表现在:探伤仪体积较小，重量较轻，方便携带，且各环节操作也较为简便。另外，在具体应用期间不会对人体构成明显伤害。

超声波无损检测技术有较为广泛的应用范围，可对焊缝内有无缺陷问题及高压螺栓和压力容器有无裂纹存在进行检测[17]。除此之外，也可检测液位流量、材料硬度、厚度、黏结强度、残余应力等物理性质。但需重视的是，超声波无损检测技术对检测形状复杂且不规则、表面较为粗糙的工件并不具备可行性。

随着特种设备应用范围趋于广泛，超声波技术也会引起更多关注。故相关研究者需不断对该项技术进行完善和优化，使其在特种设备的检测工作中发挥更为有力的作用[18]。

4.4 涡流无损检测技术

涡流无损检测技术对检测压力容器缺陷有较高的应用频率，如在对换热设备进行检测时，可对其表面有无裂缝做出准确判断，也可用于判断设备有无损坏[19]。但该技术的检测工作并不能独自完成，需由穿过式探头予以辅助，对换热管进行全面检测，即对换热管完成有无被腐蚀以及有无损坏和磨损等缺陷的检测工作。目前，涡流检测技术所采用的设备多为国外生产的设备[20]。虽然我国也展开了多项研究，做过独立设计和相关试产工作，但仍未做到完善和优化。故涡流检测技术在我国的具体应用范围仍较狭窄，还需相关部门加大扶持力度，提供技术和资金方面的支持，以提高我国该技术的检测水平[21]。

4.5 磁粉无损检测技术特征

磁粉无损检测技术多用于制作中的半成品和成品阶段的特种设备检测[22]。通常情况下，金属工件在磁化后，若存在夹杂物、裂纹等缺陷会产生漏磁场现象，在漏磁场作用下，磁粉会被大量吸附其中。在开展检测工作时，可根据磁粉的具体分布，快速且精准地查找工件上的缺陷[23]。此项检测技术，较为便捷，效率也较高。另外，磁粉无损检测技术一般可采取有颜色特征的磁粉来检测，进而可更加清晰地呈现工件存在缺陷的位置。

现阶段，随着科学技术的进步，磁粉无损检测技术也获得了进一步的发展。在对特种设备进行检测时，除可用于半成品和成品检测外，也可用于对部分已具使用的设备在特定时间的疲劳损伤程度进行检测。但需引起重视的是，从客观层面而言，磁粉无损检测技术仍处于发展阶段，有待进一步优化和完善[24]。

5 结语

随着科学技术的进步，特种设备无损检测技术趋向完善，并在多个领域得到广泛应用，尤其在特种设备生产、调试、安装、使用中，发挥着重要作用，具体表现在，除可确保特种设备性能完好、正常使用外，还可以及时检测出现存故障及潜在故障，有效控制故障发生的概率，降低生产成本，进而有效提升生产效益，推动社会及经济的发展[25]。