无损检测技术在特种设备检验中的应用

连业军

威海市特种设备检验研究院 山东 威海 264200

引言

在特种设备检验时运用无损检测技术，能够在不对设备造成损伤的前提下完成检测工作，而且还具有较高的进度，且操作简单易行，相较于传统检测技术而言不论是检测质量还是检测工作效率均要更胜一筹。特种设备主要有压力容器、压力管道等，因为设备内含有可燃、易爆型液/气体，并且其内部空间具有比较高的压强，所以，在对其进行检验时需要使用无损检测技术，从而防止在检测期间出现意外事故，保障检测工作的安全开展，也能保障被检对象的完整性。

1 无损检测技术的概述

最近几年，无损检测技术愈发成熟，将其运用于特种设备检测中使得上述难题迎刃而解，可以在不对设备或是管道造成干扰与破坏的前提下，来对被检对象的运作状况与质量实行检测，避免在气液体运输过程中出现泄漏问题。在进行特种设备检验时，无损检测技术既可以取得较高的检测精确度，也能以较快的速度完成相应检测工作，相较于传统检测技术而言具有诸多优势[1]。例如，在进行储油罐、石油输送管道的检测时，因为这些设备内部有着很高的压力，并且内部存在可燃性液体，因此在检测期间若是采取传统检测设备，则有可能使得这些设备发生危险事故，如此一来既会对检测效果带来影响，同时还会让公司蒙受严重的经济损失。而运用无损检测技术的情况下，可以在特种设备不停止运作的基础上安全完成对其的检测工作，不仅更加具有安全保障，而且也为公司经济效益的提高起到一定助力作用。

2 特种设备无损检测技术的应用

2.1 射线检测技术

此技术属于较为常用的一类无损检测技术，其运用原理为，射线在穿过物体之时会产生吸收与散射，而且按照其穿透物体构成材质的不同，所产生的吸收与散射程度也会存在一定差异，其后再运用电子信息技术把所获取到的射线信息转换为经过放大处理的光图，基于对光图的分析研究，便能得知被测对象的总体信息。在实际使用过程中，人们大多是使用X、γ与中子射线实行检测，前两种射线能够在绝大多数设备检验中运用，例如锅炉装置、大多数机电类设备，但中子射线因为自身的特殊性质而只能运用在部分特殊检测之中。在实行检测工作时，工作人员需要先使用检测设备对于被检位置发射出射线，而且对于表面积偏大的设备需要多次调整检测位置，再对检测所得信息加以分析，明确设备中存在损伤的具体位置。射线检测技术所得到的检测结果有着比较高的准确性，尤其是在特种设备的气孔、针孔、微小缝隙、焊缝等方面的检测中更是十分适用。不过，该项检测技术也具有一定的缺陷：①此技术不能使用在大面积设备检测场景中[2]；②检测期间设备发射出的射线会给人体带来一定伤害。由此可见，目前国内所掌握的无人射线检测技术尚且具有较大的优化空间。

2.2 超声波探伤检测技术

通过运用超声波在不同介质之中传播速率存在差别这一特性，来实现对设备是否存在损伤的检测。因此该项技术总体灵敏性较佳、传输力强，因此能够做到快速检测。通常用来检测焊接缝隙内部缺陷与表部裂缝等，尤其是当其运用于物理性质层面的检测时，能够迅速完成对被检对象的全方位检测。

2.3 红外线类型探伤技术

因为不论何种物体均能够按照自身的分子与原子强度发射出一定程度的热红外线，而所谓的红外线型检测技术，即是通过使用测量机器对被检物体所发射出的热红外线进行感知，得到被测对象的温度梯度分布情况。基于对红外热序列图的观察，能够得知被测设备的具体状况。通常可以把红外线探伤技术划分为主动与被动两种类型。其中，主动检测是装置温度较高且对外部红外线强度较强无须进行人工加热便能进行测量，而被动检测即为装置本身温度比较低，同时外部辐射红外线强度相对较弱，无法满足检测要求而不得不人为加热机器内部。相较于其他类型的无损检测技术，红外线型检测技术适用范围较广。

2.4 涡流检测

这是一项新型的无损检测技术，通常运用在各类压力容器故障与破损位置的检测。其运用原理为，使用内穿透型探头来对压力容器内部进行检测，可以做到对容器内各种构成配件的质量与细节的准确检测，例如部分换热装置与管道在发生故障时便可运用该项检测技术来实行故障的排查。而其不仅能够用来检测压力容器的故障情况，还可以对腐蚀状态以及其他类型的缺陷予以检查。国内目前运用较为广泛的涡流检测设备为列阵探头技术，相较于全球最为先进的涡流检测技术而言尚且存在较大的改进空间，国内有关研发机构以及研究技术人员需要对涡流技术进行更加深入的研究，以此促使该项技术能够达到更高的应用水平。

2.5 漏磁检测及磁粉检测技术

当铁磁性材料制成的工件经过磁化处理之后，磁力线进入或者是离开工件表面而产生的磁场便被称作磁路截面不连续或变化处的漏磁场。不连续性也就是指工件正常结构或者是形状存在布林徐行，这有可能会对其自身性能带来一定的影响。一般来说，会对工件性能造成影响的不连续性即为缺陷。因为磁力线自工件表部逸散出而产生磁极，构成漏磁场，而漏磁场是能够进行检测的，因此，对于漏磁场进行检测的方式也被称作漏磁场检测，其主要分宜分为磁粉检测与成分检测。其中最为关键的区别为磁粉检测所使用的为铁磁粉，该铁磁粉是作为磁场传感器，也就是运用磁粉吸收作用而产生的磁痕（磁粉汇聚而成的图像）来分析了解不连续的具体部位、大小程度、整体形状与严重性。被检元件的检测是使用磁带、霍尔元件、磁敏二极管来充当磁场传感器实行相应检测的。比如，在进行漏磁检测时，霍尔效应的基础原理便是，利用铁磁性材料所具备的高磁导率特征，从而使用霍尔元件能够测得泄漏场的信号变化状况。漏磁检测是特种设备检验中运用作为普遍、效果最佳的钢丝绳检测方式。

一些发达国家非常注重磁粉检测设备的研究与创新，这是因为只有先进、完善的检测设备方可让磁粉检测技术充分发挥作用、获得良好的运用。当前，国际上的磁粉设备已然由以前的固定式演变成移动式直至便携式，也由半自动发展成全自动的专业设备，由单向磁化迭代成多向磁化，具有较高的商业使用价值。同时也因为可控硅、大规模集成技术等在磁粉设备之中的融合运用，让设备愈发向着小型化的方向发展。而通过将微机编程结合到磁粉设备中，开始在市面上出现了大量的智能化磁粉设备。此种设备能够事先设置磁化参数，让工艺参数获得了改进。另外，国外还成功实现了对荧光磁粉扫描与电视光电探测器激光飞点扫描系统的研发应用。通过运用微机或者是其他类型的电子设备来对检测所得的信息加以处理分析，能够准确发现可加以消除的不连续部位，同时对其加以自动化标记与分类，大幅提升了检测结果的准确性。

2.6 声发射检测

声发射即为当物体受到外力作用或者是发生形变的情况下，由于瞬时释放出弹性能量而形成的瞬态应力波的一类物理现象。而声发射检测技术便是利用仪器设施来对声发射信号予以检测和分析，并以此为基础实现凭借声发射信号来进行故障诊断与排查的一种技术。由于压力容器长时间处于高温度、高压强的环境下，所以极易发生材料疲劳或是受到腐蚀，从而形成裂缝，而当裂缝发展成核、慢慢演变成严重裂缝之前的应力集中阶段，会发出轻微的声发射信号。而在金属应力集中至较大程度之时，就会发出比较强烈的声发射信号。对此，便可基于此特点实行相应的检测，以此分析掌握裂缝严重程度。

2.7 TOFD 技术

该技术是基于超声波衍射时间差来加以检测，从而了解判断设备内部是否存在问题。TOFD技术运用的是衍射的方式，而传统超声波检测技术是采取反射的方式。此项技术在用于进行特征设备缺陷检测排查时，首先对被检对象发射出超声波脉冲，如果存在缺陷或损伤问题，那么就会立即返回衍射波。该项技术的主要优势有下述几点：①TOFD技术可以通过十分直观的形式得到检测数据，并且所测得的数据可以进行永久保存，这样就便于后续详细的对此数据进行分析研究，还可以为其他检测工作提供参考；②在数据传输与灵敏性上具有非常好的效果；③自身具有比较强的适应性，可以运用在表部温度高于两千摄氏度的特种设备检验之中；④检测期间的具体操作方式以及流程都比较简单，并不会给有关检测人员带来影响，更加具有安全性，也能在短时间内了解此技术的规范使用要求，也就对检测人员的专业水平不具有太高要求。

2.8 渗透检测技术

渗透检测技术的主要运用原理为，因为液体具有毛细作用（也可称作毛细现象），其和固体燃料处于一定条件下时会发生发光反应，由此便借助此特征来对被检对象表面缝隙缺陷进行检测。通过把融合了着色染剂或者是荧光染剂的渗透剂涂刷在被检材料的表面，然后便会因为毛细管作用使得渗透剂慢慢渗入缝隙或者是表面缺陷之中，然后再把附着在被检材料表部的多余渗透剂抹去，经过干燥处理之后，再对其使用显像剂，此时缺陷内存留的渗透剂就会进入到显像剂内，通过将其放置在一定光源下（黑色光照或者是白色光照条件下）进行详细观察，缺陷部位的渗透剂就会显示出来（通常是表现为红色或者是黄绿色的荧光），进而便可得知缺陷的具体形态与分布状况。

渗透检测技术是在不对设备或是零配件造成损害的基础上，基于物理化学、材料学以及工程学原理，分析被检对象的完整性、连续性以及安全程度的一种技术，同时也是实现对材料质量管控、避免材料浪费，优化材料加工生产工艺技术、提升劳动生产率的一项关键性措施，是进行产品生产与修理不可缺少的关键技术[3]。此项技术主要是被运用在航空航天、国防、电力、铁路、汽车、化工等各种工业化生产领域之中，其为特种设备等行业实现对产品质量的有效管控，预防质量缺陷与安全事故等一系列工作提供了有力保障。渗透检测技术的特点主要有以下几种：能够用来检测非多孔性材料的表部开口缺陷，例如裂缝、折痕、气泡、冷隔以及疏松等，其并不会受到来自材料组织结构的限制作用，既能够用来检测有色金属，同时还能够用来检测塑料、陶瓷、玻璃等多种灵敏度高的材料，并且还能够发现微米级缺陷问题，具有非常高的准确度以及细节表现能力。着色法检测能够运用在未设置电源的场景下，通过应用喷罐设备来进行着色，不仅操作起来十分便捷，而且成本开支较低，显示也十分直观明了，通过一次操作就能够测得所有方向的表面开口缺陷。不过该检测技术也具有一定的局限性，即只可以用来检测表面卡口缺陷，对于因污染物阻塞或者是通过喷丸、研磨等机械化处理的材料表面，无法做到准确检测，也不能检测被封闭开口缺陷。同时，此技术还无法运用在多孔型、疏松型或者是表面太过粗糙的材料之中，这是由于此类材料表面比较容易形成过渡背景，从而对缺陷造成掩盖。渗透检测技术只可以用来检测材料表面存在的缺陷的分布状况，而无法得知缺陷的具体深度。

3 结束语

就国内当前发展情况来看，特种设备中的无损检测技术已然获得了普遍运用，并且也获得了显著的成效。不过，不同的无损检测技术都具有各自的特征以及适用范围，每种检测技术都无法实现全能检测，所以需要对无损检测技术实行进一步的研究，让其具有更高的检测精确度、自动化水平得到提升、携带更为便捷、操作使用更为简便，进而有效提升国内检测水平，促进我国工业事业的持续发展。