解析特种设备检验中无损检测技术应用

苏睿

（山西省安装集团股份有限公司，山西太原 030032）

0 引言

近年来，随着我国工业技术水平的不断提高，特种设备在工业生产中发挥着越来越重要的作用。结合应用经验，特种设备的应用种类繁多，可分为承压型和机电型。其中，普通压力管道和储气罐可视为特殊压力设备。电梯、专业机动车辆和起动机械可被视为特殊机电设备领域。无论何种专用设备，使用风险都比较高。当设备发生故障时，安全问题很难估计。近年来，为了加强特种设备的标准化管理和安全使用，我国有关部门对特种设备的检测管理进行了全面部署。为了保证特种设备的安全使用，有关的生产和应用领域必须积极运用无损检测技术，对特种设备的质量问题进行检测和分析。

1 无损检测技术

无损检测技术是在不损坏特种设备的零部件以及不破坏设备物理特性、化学特性的基础上，通过相关技术来检查设备内部的结构状态是否符合规定的要求，并通过该检测技术发现设备存在的安全隐患以及质量问题的一种重要检测技术，它又被称为非破坏性检验[1]。在无损检测中，工作人员利用相关技术设备对被检测设备的内部情况、仪器表面结构、设备性质以及设备状态进行具体检测，检测方法主要有射线检测法、超声波检测法、磁粉检测法以及渗透检测法等，这些检测方法各有利弊，但从无损检测技术的整体而言，该检测技术整体具有以下3个方面的特点：①无损检测技术不具有破坏性，这是无损检测技术最核心的特点。传统的设备检测方式对于特种设备而言都会造成设备在性能或物理性质上的改变，不利于设备的使用以及稳定运行。而无损检测技术不会对被检测设备造成任何伤害或影响以及变化，它能够最大限度地保证被检测设备的性质稳定，而在不损害被检测设备的前提下获取检测结果。②反复性和互容性。反复性和互容性都是针对无损检测技术的使用次数而言，它能够对同一设备多次进行检测或在同一设备上采用不同的检测技术。具体而言，无损检测技术系统能够反复用在同一检测设备上，也能够和其他检测技术一起开展设备的检测，以此来保证检测结果的准确性。③标准性。由于无损检测技术的技术含量较高，因此与传统检测技术相比，无损检测技术的仪器设备的精确度和精密度更高，检测人员的资质和技术水平也更高。此外，与传统的检测方式相比，无损检测技术也有更加严格的检测标准，能够保证无损检测技术结果的精准性。

2 无损检测技术应用特点

无损检测技术主要基于声、光、电、磁等原理，实现对被测物体内部缺陷和非均质性问题的全过程检测和分析。其中，测试人员可以结合分析结果，准确地确定被测物体内部缺陷的位置和具体的性能。与肉眼检测方法不同，无损检测技术可以深入被测对象的内部环境中，强调对内部缺陷和异质性的识别和管理。更重要的是，无损检测技术可以在不损坏被测物体的情况下实现有效的检测。根据以往的应用经验，无损检测技术的应用特点是无损检测。与传统的检测方法不同，无损检测技术可以利用自身的无损特性来实现安全有效的检测。试验期间，试验设备几乎没有损坏。以特种设备为例，测试人员可以利用无损检测技术对特种设备的内部质量和缺陷进行分析。在此过程中，特种设备的完整性不受影响，特种设备性能的应用也不受影响。无损检测技术对被测物体的破坏作用很小，甚至可以忽略不计[2]。更重要的是，无损检测技术可以基于全过程的检测标准，实现对内部结构状态和检测目标质量的检测和分析。无损检测技术可以应用于工业生产、产品制造和应用的全过程，也可以应用于相关服务设备的测试和分析的全过程。这样既避免了传统人工检测中存在的问题，又提高了检测的安全性。

3 无损检测在特种设备应用的重要性

随着社会经济的发展，越来越多的产品应用于各个领域，包括石油、化工、钢铁等特种工业设备，特别是在生产过程和储运过程中对特种设备的应用需求越来越大。工业的大规模发展必须以专用设备的使用为基础，因此设备的使用质量对工业发展至关重要，决定着工业发展的速度和方向。与其他设备相比，特种设备的结构性能具有耐腐蚀、耐高温等特点。由于设备在工业中起着重要的作用，其安全使用显得尤为重要。设备一旦损坏或出现故障，相关环节的生产质量将大大降低，甚至会威胁人员生命安全，同时也会损坏整个生产线，进一步威胁到他人的生命安全。因此，对特种设备的结构、性能和使用环境进行分析是非常重要的[3]。特种设备的工作环境极其复杂，在使用过程中极易发生泄漏，甚至威胁到整个生产环境。因此，在使用专用设备进行生产时，应注意定期检查，做好设备的使用设计和维护，防止在使用过程中发生泄漏和爆炸事故。特种设备的检测主要包括损伤检测和无损检测。损伤试验是指对专用设备的拆卸和对已拆卸设备的检查。本文致力于特种设备使用中的无损检测，在不拆卸设备的情况下，了解检测材料的理化性质，了解设备的内部结构和零部件的使用状况。由于特种设备具有高风险的特点，通过破坏性试验对设备进行拆装会影响设备的结构和密封性，所以对特种设备的大部分试验都是基于无损检测技术的应用。

4 特种设备检验中常见的无损检测技术的应用种类

4.1 射线检测技术的应用

对特种设备进行检测的过程中，如果应用射线检测技术，一般都是对壁厚较为适中的压力容器进行检测，通过这种检测方法就能第一时间发现压力容器当中存在的缺陷，同时也能获得精准的检测数据。射线检测技术当中的X射线以及Y射线等能够直接观察到特种设备是否存在衰减现象。在检测的过程中，射线能够将直接穿透特种设备的检测部位，从而提高检测结果的准确性。对特种设备的其他部位进行检测，再将检测数据进行对比，从而确定准确的缺陷部位。另外，根据射线检测的结果还能判断出特种设备的隐蔽部位是否存在缺陷，同时还能将检测结果与影像设备结合在一起，这样就能对特种设备的缺陷进行深入分析[4]。

4.2 超声波检测技术

从原理上看，超声检测技术主要利用材料及其缺陷的声学性能差异，着重对超声传播波形的反射和穿透时间能量的变化进行深入的测试和分析，并根据分析结果采用无损检测方法对材料内部缺陷进行检测和分析。与传统的检测方法不同，超声波检测技术主要是基于无损检测的应用原理，在不损坏工件或原材料状况的前提下，完成被检工件内表面质量的检测和分析。从技术优势的角度来看，超声波检测方法可以检测和分析介质在特定方向上的整个过程。在分析过程中，可以显示出方向性的优势。更重要的是，超声波在介质中具有明显的衰减现象，能量大，对焊缝检测结果无干扰。同时，超声波检测方法可以实现对不同介质的检测和分析。如果焊接作业后不同介质中存在质量缺陷，在应用超声波探伤的过程中，会出现超声波反射缺陷位置的现象，从而实现对缺陷问题的定位分析。以特种设备检测为例，将超声波检测技术应用于特种设备检测，可以实现对焊缝裂纹和非熔化问题的检测管理。根据以往的经验，超声波检测技术主要是应用于材料厚度控制在8～300mm的设备。在检测应用过程中，该技术方法对被检测设备几乎没有不良影响。更重要的是，安全性测试过程也可以在高温下进行，获得的测试数据相对准确[5]。

4.3 磁粉无损检测

磁粉无损检测应用于半成品或成品特种设备的测试，在检测开发中，磁粉无损可以精密检测特种设备磁力分布，检测分布的差异，找出零件缺陷。由于这种检测可以相对快速地检测出生产中的特种设备缺陷，有助于恢复设备和技术改造。随着技术的不断发展，磁粉检测的发展也进入了新的领域，对于检测设备的使用疲劳、损伤效果也发生了变化。检测技术也在不断更新，在扩大了使用范围的同时，也进一步提高了使用效果。

4.4 盲区补充检测

盲区附加试验可以看作是特种设备无损检测技术的延伸。在无损检测技术的应用过程中，一些结构比较复杂的专用设备往往涉及盲区的检测。如果采用超声波检测技术，直接波信号可能无法安全地传输到检测仪器。因此，测试人员无法准确处理设备盲区是否存在故障。为正确解决这些问题，检验员应按盲区补充试验标准，加强对设备焊接问题的分析。一般情况下，当焊缝小于50mm时，检验员应对10mm左右的盲区进行检测分析，以有效提高检测精度效果。此外，在盲区检测中，检测器可以利用宽带窄脉冲探头和变化探头检测和分析盲区质量缺陷。在这一过程中，测试人员可以使用计算机设备制作TOFD图像，以定位硬件故障和面积大小。

4.5 红外线探伤技术的应用

红外线探伤技术也是特种设备检验过程中一种常见技术。该技术在应用的过程中，只要特种设备有温度，就可以向外界传递独特的红外线。一般情况下，辐射轻度越高，温度就会越高，两者之间的关系成正比。所以在应用红外线探伤技术对特种设备进行检测时，可以通过主动和被动这两种形式进行检测。如果物体自身有问题，就可以利用问题条件进行红外线检测，这种方法就叫做被动检测。如果物体本身没有温度或者温度较低，就要利用人工方式对其进行加热处理，然后再进行检测。如果物体自身存在缺陷，导热效率就会受到影响，所以红外线在传递的过中自然也会出现差异，这时用红外线探伤技术进行检测，利用成像设备成像，就能快速找到缺陷位置。

4.6 渗透检测技术

渗透检测技术（图1）主要是利用荧光染料进入工件，对工件缺陷进行分析，或利用具有粘附能力的染料进行质量检测。在检测和分析过程中，利用成像剂进入液体毛细管，可以从各个方向检测和分析工件内部缺陷。结合以往的检测经验，渗透检测技术更适用于有色金属、陶瓷等非金属材料的无损检测，具有重要的应用价值。根据以往经验，当环境温度低于250℃时，相关人员应进行奥氏体不锈钢焊接。为加强焊缝质量问题的检验管理，检验员可采用渗透检测技术对焊接件进行关键试验和分析。根据磁粉探伤的原理，探伤人员应重点对焊接部位的裂纹和气孔进行检查和分析。在分析反馈结果的基础上，加强对焊接质量问题的排查和管理。与其他测试技术不同，渗透检测技术可以在水、电隔离等条件下进行高质量的测试和分析。但应注意的是，渗透检测技术不能完全检测和分析设备内部的闭合缺陷。因此，在使用过程中，检测人员应根据特种设备无损检测的技术要求，选择合适的技术方法进行检测和分析。此外，试验工作完成后，试验人员应及时纠正专用设备的现有内部缺陷。特别是要注重裂纹的修复，保证专用设备的正常运行。

图1 渗透检测技术

5 结语

总之，为了不断提高无损检测技术在特种设备中的应用效率，建议行业人员应更加重视无损检测技术的应用优化和发展。一方面，相关人员应主动结合无损检测技术种类的内容和原理性能，科学运用无损检测技术，完成特种设备内部质量缺陷的定位分析和故障排除管理。另一方面，应根据无损检测技术的发展趋势，及时补充现有无损检测技术内容中存在的短板问题，进一步保证特种设备安全规范地使用。此外，在工业生产领域，应加强特种设备无损检测技术体系的完善，从根本上提高特种设备的安全效率。