劉占鑫，劉健，陳志廣

（大慶石油化工總廠特種設(shè)備檢測(cè)中心，黑龍江 大慶 163714）

化工機(jī)械設(shè)備外表面的探傷方法選擇

劉占鑫，劉健，陳志廣

（大慶石油化工總廠特種設(shè)備檢測(cè)中心，黑龍江 大慶 163714）

隨著我國(guó)科技的進(jìn)步，對(duì)化工機(jī)械設(shè)備方面的要求也越來(lái)越高。安全問(wèn)題成為各大企業(yè)首要關(guān)心的問(wèn)題，要按照化工機(jī)械設(shè)備的施工和設(shè)計(jì)方案正確的選擇探傷方法。

化工機(jī)械設(shè)備；探傷方法；安全

本文從化工機(jī)械設(shè)備外表面的無(wú)損探傷技術(shù)中所包含的射線探傷、超聲波探傷、磁粉探傷及滲透探傷四個(gè)主要方法進(jìn)行闡述。并從化工機(jī)械設(shè)備探傷的檢驗(yàn)技術(shù)、化工機(jī)械設(shè)備探傷檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)和化工機(jī)械設(shè)備探傷檢驗(yàn)檢測(cè)的范圍出發(fā)，探討化工機(jī)械設(shè)備的外表面的探傷方法選擇的重要性。

1 化工機(jī)械設(shè)備的外表面探傷

每個(gè)企業(yè)在進(jìn)行安全生產(chǎn)的時(shí)候首要堅(jiān)持的原則就是安全第一，只有保證了安全，企業(yè)的生產(chǎn)才能得到保障。為了實(shí)現(xiàn)這一重要原則，企業(yè)的化工機(jī)械設(shè)備都應(yīng)該要嚴(yán)格遵守施工的規(guī)定和設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行安全探傷，實(shí)現(xiàn)裝置生產(chǎn)操作的安全性。

1.1 化工機(jī)械設(shè)備探傷的檢驗(yàn)技術(shù)

現(xiàn)在一般采用的探傷實(shí)驗(yàn)技術(shù)主要包括：射線探傷、超聲波探傷和磁粉探傷及滲透探傷。其中射線探傷是日常生活中最為常見的，下面就簡(jiǎn)單分析一下這四個(gè)常規(guī)檢測(cè)方法。

（1）射線探傷。也叫射線照相法（RT）：是指用X射線或γ射線穿透試件，以膠片作為記錄信息的器材的無(wú)損檢測(cè)方法，該方法是最基本的，應(yīng)用最廣泛的一種非破壞性檢驗(yàn)方法。原理：射線能穿透肉眼無(wú)法穿透的物質(zhì)使膠片感光，當(dāng)X射線或r射線照射膠片時(shí)，與普通光線一樣，能使膠片乳劑層中的鹵化銀產(chǎn)生潛影，由于不同密度的物質(zhì)對(duì)射線的吸收系數(shù)不同，照射到膠片各處的射線強(qiáng)度也就會(huì)產(chǎn)生差異，便可根據(jù)暗室處理后的底片各處黑度差來(lái)判別缺陷。總的來(lái)說(shuō)，RT的定性更準(zhǔn)確，有可供長(zhǎng)期保存的直觀圖像，總體成本相對(duì)較高，而且射線對(duì)人體有害，檢驗(yàn)速度會(huì)較慢。（2）超聲波探傷。超聲波探傷是利用材料及其缺陷的聲學(xué)性能差異對(duì)超聲波傳播波形反射情況和穿透時(shí)間的能量變化來(lái)檢驗(yàn)材料內(nèi)部缺陷的無(wú)損檢測(cè)方法。適用于金屬、非金屬和復(fù)合材料等多種試件的無(wú)損檢測(cè)；可對(duì)較大厚度范圍內(nèi)的試件內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測(cè)。但其對(duì)具有復(fù)雜形狀或不規(guī)則外形的試件進(jìn)行超聲檢測(cè)有困難；并且缺陷的位置、取向和形狀以及材質(zhì)和晶粒度都對(duì)檢測(cè)結(jié)果有一定影響，檢測(cè)結(jié)果也無(wú)直接見證記錄。（3）磁粉探傷。磁粉探傷適用于檢測(cè)鐵磁性材料表面和近表面尺寸很小、間隙極窄（如可檢測(cè)出長(zhǎng)0.1mm、寬為微米級(jí)的裂紋）目視難以看出的不連續(xù)性；也可對(duì)原材料、半成品、成品工件和在役的零部件檢測(cè)，還可對(duì)板材、型材、管材、棒材、焊接件、鑄鋼件及鍛鋼件進(jìn)行檢測(cè)，可發(fā)現(xiàn)裂紋、夾雜、發(fā)紋、白點(diǎn)、折疊、冷隔和疏松等缺陷。但磁粉檢測(cè)不能檢測(cè)奧氏體不銹鋼材料和用奧氏體不銹鋼焊條焊接的焊縫，也不能檢測(cè)銅、鋁、鎂、鈦等非磁性材料。對(duì)于表面淺的劃傷、埋藏較深的孔洞和與工件表面夾角小于20°的分層和折疊難以發(fā)現(xiàn)。（4）滲透探傷。滲透檢測(cè)可檢測(cè)各種材料，金屬、非金屬材料；磁性、非磁性材料；焊接、鍛造、軋制等加工方式；具有較高的靈敏度（可發(fā)現(xiàn)0.1μm寬缺陷），同時(shí)顯示直觀、操作方便、檢測(cè)費(fèi)用低。但它只能檢出表面開口的缺陷，不適于檢查多孔性疏松材料制成的工件和表面粗糙的工件；只能檢出缺陷的表面分布，難以確定缺陷的實(shí)際深度，因而很難對(duì)缺陷做出定量評(píng)價(jià)，檢出結(jié)果受操作者的影響也較大。

1.2 化工機(jī)械設(shè)備探傷檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)

不同的檢驗(yàn)技術(shù)有不同的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的類型主要有以下幾種。

（1）射線探傷檢驗(yàn)。射線探傷檢驗(yàn)按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NB/T47013.2-2015和GB3323-87也就是“鋼熔化焊對(duì)接頭射線照相和質(zhì)量分級(jí)”為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的檢測(cè)檢驗(yàn)。它的優(yōu)點(diǎn)是被檢物不被損壞，方便實(shí)用，有利于分析事故；而缺點(diǎn)是嚴(yán)重放射污染，對(duì)人體傷害較大，應(yīng)做好安全防護(hù)工作。（2）磁粉探傷檢驗(yàn)。磁粉探傷檢驗(yàn)是按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NB/T47013.4-2015，根據(jù)JB3965-85“G鋼制壓力容器磁粉探傷”的規(guī)定進(jìn)行的檢測(cè)檢驗(yàn)。其優(yōu)點(diǎn)主要有，應(yīng)用范圍廣泛、操作便利、反應(yīng)靈敏；其缺點(diǎn)主要是只能用于鐵磁性材料，沒有辦法探測(cè)缺陷的深度，檢測(cè)結(jié)果也會(huì)受到一定的影響。（3）滲透探傷檢驗(yàn)。滲透探傷檢驗(yàn)是是按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NB/T4730.5-2005，遵循GB150-89“鋼制壓力容器滲透探傷”的嚴(yán)格要求進(jìn)行的檢驗(yàn)檢測(cè)，因所使用的探傷劑有低毒性，其對(duì)人體健康造成了一定的影響，潛在著一定的危害。（4）超聲波探傷檢驗(yàn)。超聲波探傷檢驗(yàn)是按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NB/T47013.3-2015和依據(jù)JB-115281“鍋爐和鋼壓力容器對(duì)接焊縫超聲波探傷”進(jìn)行的檢測(cè)檢驗(yàn)。其優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在穿透能力特別強(qiáng)、探測(cè)深度、靈敏度高以及操作安全；其缺點(diǎn)主要是它對(duì)技術(shù)方面要求高，需要有經(jīng)驗(yàn)的檢驗(yàn)人員才能準(zhǔn)確掌握辨別缺陷的真?zhèn)巍?/p>

2 TOFD超聲波檢測(cè)技術(shù)原理及發(fā)展前景

我國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展直接帶動(dòng)了探傷技術(shù)的創(chuàng)新及發(fā)展，某種程度上，TOFD檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用也得到高度重視。

TOFD是time of flight diffraction technique的縮寫，即超聲衍射時(shí)差檢測(cè)技術(shù)，它是利用超聲波在缺陷端部發(fā)生衍射所產(chǎn)生的衍射波導(dǎo)致的傳播時(shí)間差來(lái)進(jìn)行缺陷檢測(cè)和定量的方法。

從20世紀(jì)90年代，TOFD檢測(cè)技術(shù)在國(guó)外逐步應(yīng)用于核工業(yè)、石油、化工、電力的承壓設(shè)備和海上采油、鐵路、橋梁等鋼結(jié)構(gòu)的焊接接頭檢測(cè)。21世紀(jì)初，我國(guó)開始研究和應(yīng)用該技術(shù)。與傳統(tǒng)的超聲檢測(cè)方法相比，該方法具有檢出能力強(qiáng)、精度高、檢測(cè)方便、成像直觀等優(yōu)點(diǎn)，有勝過(guò)常規(guī)波幅法檢測(cè)不可多得的長(zhǎng)處：可根據(jù)被檢材料的幾何尺寸，充分利用直通波的相位和缺陷端部的時(shí)間差信息，來(lái)對(duì)缺陷進(jìn)行測(cè)深定高。而與X射線檢測(cè)相比，TOFD的檢測(cè)更為直接，并能檢測(cè)出X射線容易發(fā)生誤判甚至漏檢的一些缺陷?？梢灶A(yù)見，該項(xiàng)技術(shù)將在國(guó)內(nèi)得到快速發(fā)展，并具有良好的應(yīng)用前景。

任何一種檢測(cè)技術(shù)都不可能完全替代另外一種技術(shù)，必然有其最佳范圍和局限之處。象其它無(wú)損檢測(cè)技術(shù)一樣，TOFD技術(shù)也有其局限之處，檢測(cè)盲區(qū)即使通過(guò)改變檢測(cè)參數(shù)，仍然不可能完全消除，為防止根部缺陷的漏檢，應(yīng)與普通超聲波檢測(cè)配合使用；被檢測(cè)工件厚度較小時(shí)，或者焊縫形狀復(fù)雜、材料為粗品材料等情況下，其檢測(cè)效果不如射線檢測(cè)；如果要求對(duì)工件內(nèi)部質(zhì)量和表面質(zhì)量的綜合檢測(cè)，TOFD技術(shù)必須與其它表面檢測(cè)技術(shù)相互配合，才能完成檢測(cè)任務(wù)。對(duì)該技術(shù)局限之處的理解與分析，有助于該技術(shù)在實(shí)踐中的正確使用和良性發(fā)展。

（1）TOFD檢測(cè)系統(tǒng)配有自動(dòng)或半自動(dòng)掃查裝置，能夠確定缺陷與探頭的相對(duì)位置，TOFD圖像更有利于缺陷的識(shí)別和分析。（2）TOFD儀器能全過(guò)程記錄信號(hào)，長(zhǎng)久保存數(shù)據(jù)，能高速進(jìn)行大批量信號(hào)處理。（3）TOFD技術(shù)除了用于檢測(cè)外，還可用于缺陷擴(kuò)展的監(jiān)控，對(duì)裂紋高度擴(kuò)展的測(cè)量精度可高達(dá)0.1mm。（4）增加UT、MT檢測(cè)，彌補(bǔ)TOFD對(duì)近表面缺陷檢測(cè)的不可靠性。（5）增加斜向掃查和UT，彌補(bǔ)TOFD對(duì)橫向缺陷檢測(cè)，取代射線檢測(cè)在厚壁方面的不足。（6）TOFD檢測(cè)簡(jiǎn)便快捷，效率高、技術(shù)的定量精度高、可靠性好。

TOFD檢測(cè)技術(shù)與常規(guī)脈沖回波超聲檢測(cè)技術(shù)相比：（1）缺陷衍射信號(hào)與角度無(wú)關(guān)，檢測(cè)可靠性和精度不受缺陷與入射波之間角度的影響。從而克服了常規(guī)超聲對(duì)表面平滑的缺陷隨探頭角度不同檢測(cè)結(jié)果存在差異的問(wèn)題。（2）根據(jù)衍射信號(hào)傳播時(shí)差確定衍射點(diǎn)位置，缺陷定量定位不依靠信號(hào)振幅?？朔巳毕菖c標(biāo)準(zhǔn)反射體的表面粗糙度不同；工件與標(biāo)準(zhǔn)試塊的表面粗糙度不同；缺陷的傾斜角度；缺陷的形狀；操作時(shí)對(duì)探頭的壓緊力等對(duì)反射信號(hào)波幅定量的影響。國(guó)外現(xiàn)有TOFD檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)促進(jìn)了儀器設(shè)備、檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和TOFD技術(shù)應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，對(duì)保障產(chǎn)品質(zhì)量和公共安全、改善工作環(huán)境和提高勞動(dòng)效率等方面具有重要意義，具有較強(qiáng)的可操作性和科學(xué)性。

3 結(jié)語(yǔ)

應(yīng)該時(shí)刻提醒負(fù)責(zé)化工機(jī)械設(shè)備的人員嚴(yán)格要求自己，圍繞化工機(jī)械設(shè)備探傷的檢驗(yàn)技術(shù)、化工機(jī)械設(shè)備探傷檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)和化工機(jī)械設(shè)備探傷檢驗(yàn)檢測(cè)的范圍，準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)化工機(jī)械設(shè)備的外表面的探傷方法選擇的重要性，運(yùn)用先進(jìn)的創(chuàng)新技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)檢驗(yàn)，來(lái)保障安全。只有我們自己嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行運(yùn)行和操作規(guī)程，才能保證我們企業(yè)的發(fā)展，才能為我們的企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益，真正的使我們的企業(yè)得到全方位的發(fā)展和進(jìn)步。

[1]金龍.淺談化工機(jī)械設(shè)備的探傷實(shí)驗(yàn)[J].建筑與工程，2011(12).

[2]蔣鳳陽(yáng)，湯海昌，鄒劍，王錦霞.磁粉探傷法在實(shí)驗(yàn)中的磁化控制規(guī)范[J].石油礦場(chǎng)機(jī)械，2001,30.

F426.4

A

1671-0711（2016）12（下）-0033-02