试论无损检测与评价技术在起重机械检验中的应用研究

2021-10-15章雨璐

中国设备工程 2021年19期

章雨璐

（抚州市特种设备监督检验中心，江西抚州 344000）

21世纪，我国工业快速发展，在基建、工业生产等各个方面的进步显著。其中主要依赖各种设备的帮助，而起重设备的作用最突出，应用最广泛。所以需要充分保证起重设备稳定运行，而无损检测技术为设备性能提供了良好帮助。

1 无损检测和评价技术概述

以广义角度分析，该技术不仅可以检查缺陷问题，同时可以评价与确认试件力学稳定性、几何数据以及化学成分等。现阶段，该技术在石油化工以及铁道民航等方面具有广泛应用，充分保证工业与运输业等行业稳定发展。无损检测以及评价技术主要诞生于第二次世界大战后，可以将试件物理特征变动情况作为参照，并借助相关能够不破坏试件的技术完成检验工作。在相关高新技术不断发展过程中，不断向无损评价方向发展，能够准确检测试件，同时可以借助断裂力学对试件损伤容限进行检测分析，进而对设备或是产品使用年限进行确定，虽然该技术并不涉及工业领域然而对于工业发展水准具有直接影响，有效保证大型设备安全运行，现阶段该技术在大型设备中得到广泛应用。然而因为相关原因，其实际应用存在一定局限性。以根本角度分析，该技术在实际应用中，所获信息缺乏良好精准度，同时需要科学选择无损检测技术，以充分保证试件实际需求得到满足。同时无损检测仪器性能也会影响最终检测结果，要想充分保证检测数据准确性，需要积极分析该技术，以充分提高检测仪器使用性能。

无损检测以及评价技术属于一种应用优势、新型测试技术，当前，其可以和断裂力学、损伤容限技术以及其他技术等进行有效结合，进而检测试件缺陷情况，对试件相关缺陷隐患进行有效检测，进而对试件的缺陷隐患进行确定，及时得到相关缺陷的物理数据信息，检测人员可以结合检查数据对试件进行准确评价。基于其中设备实际运用，声发射、渗透以及超声检等检测技术需要对部件组成进行充分了解。其中设备零部件主要涵盖制动器、滑轮、钢丝绳、吊钩等，应该事先分析零件属性，防止发生安全隐患。起重设备运用时，会出现永久性变形、裂纹以及其他缺陷问题，荷载波动情况较大。要想充分防止内部缺陷问题或是异常加工问题等，应该对应力变化情况进行充分了解，并根据冲击荷载等应力系数调整工艺。因为实施过程中，可能涵盖结构部件、零部件缺陷等问题，选择无损探测手段检测重要焊缝与零部件，可以及时发现缺陷隐患，并及时处理。

2 起重设备检测中常用无损检测技术

2.1 超声波检测技术应用

超声波即频率在20000Hz以上的机械波，超声探伤主要所用频率在1～5MHz。超声波超透能力突出、能量高、方向性好，遇到界面产生波形转换、折射以及反射等，充分实现探伤目标。

超声波主要用于起重设备焊接接头、金属结构内部缺陷检测工作。比如，对锻造吊高夹杂、裂纹以及其他缺陷检测工作，同时对高强度螺栓以及金属结构焊缝曲线等，超声波探伤优点主要在于不会危害工作人员健康、成本低、速度快以及灵敏度高等，另外，可以对缺陷展开定量与定位处理。主要缺点就是缺陷显示缺乏主观特点，并且主观因素会对探伤结果产生严重影响，在大厚度零部件检测中具有良好适用性，见图1。

图1 检测人员开展起重设备金属部分焊缝现场超声检测工作

2.2 射线检测

X射线可以对可见光无法穿透的物体进行有效穿透处理，同时穿透物体过程中，能够促使原子分离，并形成光化学反应。所以若是工件局部发生缺陷问题，投射射线的强度会出现变化，之后借助胶片感光对投射线强度进行检测，即能够对工件是否有缺陷和缺陷位置进行判断。

射线检测在起重设备受拉部件焊接接头的内部缺陷中有着广泛应用。相比压力容器、锅炉以及其他承压设备，起重设备壁厚较薄，借助常规X射线就能够对其中设备焊接质量进行检查。射线检测目标通常是形状规则、厚度均匀的钢板以及钢管连接焊缝等，例如，塔式起重设备关键结构件对接焊缝、悬挂夹板和吊钩钩片焊缝。射线检测所获影像非常清晰，同时能够永久保存，所以应用较为广泛，见图2。

图2 射线检测的原理

2.3 涡流检测

对于涡流检测技术，其原理见下图。

图3 涡流检测的原理

在被测金属板上方放置线圈，并通交流电，此时，线圈内和线圈周边形成交变磁场，促使试件中形成漩涡感应交变电流，即涡流。涡流大小以及分布情况不仅受电流频率、大小以及线圈尺寸、形状等因素影响，同时还会受到试件表面缺陷情况、磁导率、电导率以及形状尺寸等。

涡流检测原理即借助激磁线圈促使导电构件形成涡电流，通过探测线圈对涡电流实际变化量进行测定，进而得到试件缺陷信息。但是，因为涡流属于交变电流，集肤效应较为突出，检测数据只是可以获得试件表面以及表面部位数据信息。

开展涡流检测过程中，线圈并不需要直接接触被测工件，能够展开高速检测工作，能够促使自动化发展。在棒材、线材、管材等工件中具有良好适用性。该技术缺点在于尽可以对导电材料仅表面与表面缺陷进行检测，缺陷显示缺乏直观性。其中，钢丝绳检测仪即借助涡流原理发展而来，开展检测工作时，借助一组永磁铁让钢丝绳达到磁饱和状态。之后借助磁头对钢丝绳进行包裹处理，并以匀速方式运行。钢丝绳锈蚀、磨损、断丝以及其他缺陷均会造成磁通量与漏磁量发生波动，霍尔传感器能够快速捕捉，进行电信号转变，将模拟信号直观地显示出来。

2.4 声发射检测

基于应力作用，材料会发生裂纹拓展以及变形问题，造成结构失效。材料局部的应力较为集中，促使能量快速释放，同时形成瞬态弹性波，即声发射。该技术Kaiser在1950年开始研究，Green等人在20世纪60年代开始在无损检测行业中应用声发射技术，促使该技术得到快速发展。

该技术主要借助对材料声发射信号接收以及分析等工作实现材料完整性以及性能等检测工作。材料应力腐蚀、扩展、裂纹形成以及塑性变形等均会形成声发射。实现声发射信号检测工作后，即能够对材料内部缺陷发生过程中进行连续检测，见图4。

图4 声发射技术原理

该技术主要特点如下：（1）声发射仪器所检测的能量主要来自被测试件，并非射线或是超声检测技术，需要通过检测仪器获得能量。（2）能够提供试件缺陷在温度、时间以及载荷变化过程中缺陷实时变化数据，所以在大型起重设备工作时的安全性评价与在线监控工作具有良好适用性。（3）声发射检测非常敏感线性缺陷，可以对基于外加应力下产生的缺陷情况进行有效探测，缺陷较为稳定，并不会出现声发射信号。（4）因为无须接近试件，所以在有毒、易爆、易燃、核辐射以及高低温以及其他高危环境中具有良好适用性。