承压类特种设备无损探伤技术及运用分析

付朗

（湖北特种设备检验检测研究院荆州分院，湖北 荆州 434000）

为进一步查明承压类特种设备的损伤部位和损伤的情况，对其进行检测，必须采用相关的无损探伤技术。承压类特种设备因其特殊的用途和复杂程度，在实际操作中经常会遇到一些技术上的问题。因此，承压类特种设备的无损探伤技术应运而生。无损探伤技术的技术要点是“无损”，即有关技术人员能够运用无损探伤技术对承压类特种设备进行无损害检测。这就要求有关技术人员在承压类特种设备的日常维修中运用无损探伤技术。所以对承压类特种设备的检测技术的具体运用和使用结果进行了认真的分析和探讨。

1 无损探伤技术的简述

无损探伤技术就是指在检查机械材料内部不损害或不影响被检测对象使用性能，不伤害被检测对象内部组织的前提下，利用材料内部结构异常或缺陷存在引起的热、声、光、电、磁等反应的变化，以物理或化学方法为手段，借助现代化的技术和设备器材，对试件内部及表面的结构、状态及缺陷的类型、数量、形状、性质、位置、尺寸、分布及其变化进行检查和测试的方法。无损探伤技术是工业发展必不可少的有效工具，在一定程度上反映了一个国家的工业发展水平，无损探伤技术的重要性已得到公认。

2 无损探伤技术的应用原则

无损探伤技术是指通过物体的声、光、磁、电等特征来探测物体中的瑕疵和非均匀性，并提供其尺寸、部位、质量和数目等信息，而不会破坏或不会对受检物体的工作性能造成任何影响。

2.1 科学把控无损检测的时间

不同类型的压力容器损坏发生的时机不同，有些是在加热后立即发生，有些是延迟发生，有些是24 个小时之后才会发生。所以在进行 NDR 检测的时候，要把握好时机，以便于发现被检对象的缺陷情况并及时对其进行处理以确保设备的安全状况。

2.2 综合应用多种无损检测技术

由于压力装置的探伤构造比较复杂，存在很多的问题，所以仅靠一种方法是无法完全满足压力装置的全面检查的，所以必须将各种非破坏性测试技术相结合，对各种故障进行分析和测试，最终形成完整的测试。

2.3 与破坏试验相互结合

无损检测技术对被测试对象的材料和组织没有损伤，是一项很好的测试技术。但在实践中，当非破坏性检验无法达到预期的检验目的时，往往要先破坏被测物体的晶体，然后再进行细致的检查，这时就需要将非破坏性试验与破坏性试验相配合，共同完成整个检验。

3 承压类特种设备无损探伤技术及运用

3.1 运用射线探伤技术

射线探伤是利用某种射线来检查焊缝内部缺陷的一种方法。常用的射线一般为X 射线、γ 射线、高能射线和中子射线。一些压力容器存在气孔、夹渣、疏松等等问题，通过射线探测技术可以对承压设备产生的问题进行分析。射线探测技术在工程实践中有着广阔的应用前景，它能用于承压型特殊装备的检查和维护，同时，还能对承压型特殊装备的内部缺陷进行探测。射线检测技术能清楚地检测到承压型特殊装置的内在故障和相关问题，这是由于被测物体各部分的厚度或密度因缺陷的存在而有所不同，当射线在穿透被检物时,射线被吸收的程度也将不同，将受到不同程度吸收的射线投射在射线胶片上,经显影后可得到显示物体厚度变化和内部缺陷情况的照片。与渗透技术相比，射线探测技术更实用，其可以探测到承压型特殊装备的内部缺陷，但射线探测技术对平面型缺陷查出率较低。然而，射线检测技术也存在技术上的缺陷，其涉及了多种不同的射线仪器，其采购费用和维修费用昂贵。放射器材所发出的射线也会对身体造成严重伤害。总的来说，射线探伤技术的定性更准确，有可供长期保存的直观图像，总体成本相对较高，而且射线对人体有害，检验速度会较慢。

3.2 运用渗透探伤技术

渗透探伤技术是通过使用彩色渗透剂、荧光渗透剂等试剂来检查特殊设备表面及近表面的破损状况，采用渗滤技术，可以对特殊设备表面缺陷、表面裂纹、内部设备磨损、特殊设备的一些微小损伤进行检测。渗透检测是一项非破坏性检测技术，其使用的结果是非常显著的，其可以对多种设备的损伤进行检测。在使用渗透检测技术的时候，要将渗滤剂注射到承压设备的表层或者是设备的内部，然后放置一段时间，进行清洗，当设备的外表出现了破损，主要是裂缝、凹陷时，渗透剂就会停留在破损处，而技术人员则可以使用照明装置，适合使用荧光渗滤剂或者手动检测，针对彩色渗滤剂，检测渗滤剂的残留部位，从而确定承压设备的损伤。其次，有关技术人员应关注的是渗透检测技术，渗透探伤技术的应用范围包括有色金属检测、陶瓷设备检测和特种塑胶材料检测。还要考虑彩色渗滤剂和荧光渗滤剂，所以在使用这种技术的时候，一定要对彩色渗滤剂和荧光渗滤剂进行仔细的检测，这样才能保证彩色渗滤剂和荧光渗滤剂能够被迅速地排出，而不是完全粘在承压型装置上，并且要保证彩色渗滤剂的色泽能够长期不变，从而防止变色和褪色。

对于荧光渗透剂，必须确保在光照，除了在自然光的情形下，能够使该荧光渗透剂能够正常地发出光芒。渗透探伤操作简单，不需要复杂设备费用低廉，缺陷显示直观，具有相当高的灵敏度，能发现宽度1 微米以下的缺陷。这种方法由于检验对象不受材料组织结构和化学成分的限制。然而，渗透探伤技术也有缺点，比如，无法用于结构疏松的粉末冶金零件及其他多孔性材料，对于特殊的压力容器来说，在破坏较为严重时也不能使用该技术，主要原因在于大批量地渗透也会破坏环境，不符合我国绿色发展的理念。

3.3 运用超声波探伤技术

超声波探伤技术和 X 射线技术在某种程度上具有相似性，而超声技术则以超声为核心。与传统的X 射线检测技术相比，超声检测技术更安全，一般不会对人的生命和身体造成伤害。超声波检测技术是利用超声波的衰减性质、反射性质和波动性质，在经过相关的媒介时，会产生能量衰减、反射、声波的波动，因此，专业人士可以根据超声波的特点，对特定的压力设备进行检测。超声技术相对传统的射线探测技术来说，应用的领域更广，但超声波探伤技术并不适合所有的压力测试，有些材料特别的特殊设备，不能通过超声技术进行测试。超声波的穿透性很好，能够轻易地洞穿厚的钢板和坚硬的木板，而且超声波在接触到各种介质后，会产生不同的声波，所以专业人士可以通过超声波来探测特殊的压力。超声技术对特殊设备的内部缝隙、裂纹、焊接点、设备磨损和零件焊接不能够完全进行较好的测试。采用超声无损检测技术，必须采用超声设备，而相应的检测设备体积小，重量轻，操作简单，设备运行平稳。在实际应用中，有关技术人员应掌握好超声的释放点，从而更好地对压力型特殊设备的各类问题进行探测。

3.4 运用磁粉探伤技术

磁粉检测技术是利用漏电磁场和磁粉之间的相互影响来检测金属表面及近壁的缺陷。漏磁强度愈高，对磁粉的吸附量愈高，“磁痕”愈深，愈能侦测出零件内部的瑕疵，并依其堆积位置、形状及大小来判定其品质及大小。在以铁磁材料为主体的压力设备原材料验收、制造安装过程和产品的验收、使用中的例行检查和检修等多个环节中，磁力测试技术已被广泛用于对表面裂纹、折叠、夹层和夹渣的探测。用于其他仪器的检验，主要用于焊缝、铸件和锻件的检查，而对铝合金和奥氏体的不锈钢的检测则是无效的。磁性探伤具有成本低、速度快、检测灵敏度高等特点。但是，磁粉检测方法无法检测出奥氏体和不锈钢的焊条，也无法检测到非磁性物质如铜、铝、镁、钛等。不易察觉浅部划伤、埋藏较深的空穴及与工件表面角度不超过20°的层状及褶皱。其不足之处是仅适合铁磁材质，且其形状及大小对检测结果的影响较大。

3.5 运用声发射探伤技术

声发射探伤是一种由外部或内部的力量引起的材料或构件的变形和破裂，并以一种弹性波的方式放出应激能。而弹性波能更好地反映物质一些性质，用于研究材料，动态评价结构的完整性。AES 检测是一种新的非破坏性检测技术，其可以检测到在受到冲击时，材料的内部产生的应激信号，从而判定其内部结构的损害。由于材料疲劳、腐蚀等原因，导致了在高温和高压下产生的开裂。裂纹产生、扩展直至开裂期间，都会发出具有各种强度的AE 讯号，从而可以从AE 讯号的强度来判定裂纹的产生和扩展的范围。与常规X 射线、超声波等常规检测技术不同，声辐射是一种非破坏性的动态检测技术。AE 是在外界环境的影响下产生的，它对裂纹的发生和扩展非常敏感，能够探测到微小裂纹的产生和扩展，具有很高的探测敏感性。另外，由于绝大部分物质都有 AE特性，因此AES 检测不局限于材质，能对其进行长时间持续监测，并能对其进行持续监测。

3.6 运用涡流检测技术

涡流检测仅适用于导电材料，其原理是用激磁线圈使导电构件内产生涡电流，借助探测线圈测定涡电流的变化量，从而获得构件缺陷的有关信息。该方法具有快速、灵敏、便捷（便捷）的特点，能够快速准确地判断各种缺陷，并能在高湿环境下进行测试，并将测量的数据进行数字化处理，便于数据的储存和处理，具有很高的适应性。但是，目前的涡流探测技术还存在一些缺点，即仅能够探测到材料表面或靠近表面的裂纹，而对于深度区域的缺陷，却是探测不到的。同时，在测试过程中也会受到其他因素的干扰，从而使测试的可信度下降。所以，在选用这种技术时，必须充分重视材料深度探测的可信度。根据其外形及探测用途，可选用各种类型的金属丝，一般有三种：穿透式、探头式和插头式。贯流型绕组用于检测管材、棒材和金属丝，其内径比被检测对象稍大，当被检测对象以特定的速率在内部流动时，会发现裂纹、夹杂、凹坑等。探针线圈可以用于检测飞机起落架支撑的内管和涡轮引擎的叶片是否存在疲劳裂纹。内置线圈又称为内径探测器，置于管体或部件的内腔中，用以探测不同类型的管内壁的腐蚀情况。大部分※的探测器和插件型的线圈都配有铁心，以改善探测的敏感度。旋流法是一种快速的金属管、棒、线的快速测试方法，也是对轴承钢球、气门等部件的快速检查，材料的分类和硬度的测定，还可以用来测定涂层和涂层的厚度。

另外，目前我国的非无损检测技术应用范围极为广泛，要保证其在压力型特殊装备中的应用，应注意在检验过程中，工人要有技巧地取样，检验出有压力的特殊装置，并且符合特定的要求，因此，取样的方法也比较重要，而且，在检验过程中，工人都会把注意力集中在有缺陷的地方，比如，裂纹和中空，因此取样的位置也很重要。从而在应用非破坏性测试技术时，应明确检查时间和检查地点等对象，提高压力型特殊装备检验的有效性。

4 结语

总之，在采用压力型专用仪器进行非破坏性检测时，有关技术人员要根据承压设备的损伤状况，选用适当的检测技术，并要严格遵守其使用的基本原理。在过去的几年里，承压类特种设备的无损检测技术发展得越来越好，但这并不代表其发展方向会一成不变，因为承压类特种设备的不断更新，无损检测技术的使用方式也会随之改变，因此，工作人员必须不断地提升自己的能力，保证能够正确使用多种无损检测技术，最大化地发挥出这些技术的价值，推动我国的工业发展。