蘇睿

（山西省安裝集團(tuán)股份有限公司，山西太原 030032）

0 引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)工業(yè)技術(shù)水平的不斷提高，特種設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。結(jié)合應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，特種設(shè)備的應(yīng)用種類繁多，可分為承壓型和機(jī)電型。其中，普通壓力管道和儲(chǔ)氣罐可視為特殊壓力設(shè)備。電梯、專業(yè)機(jī)動(dòng)車輛和起動(dòng)機(jī)械可被視為特殊機(jī)電設(shè)備領(lǐng)域。無(wú)論何種專用設(shè)備，使用風(fēng)險(xiǎn)都比較高。當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，安全問(wèn)題很難估計(jì)。近年來(lái)，為了加強(qiáng)特種設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化管理和安全使用，我國(guó)有關(guān)部門對(duì)特種設(shè)備的檢測(cè)管理進(jìn)行了全面部署。為了保證特種設(shè)備的安全使用，有關(guān)的生產(chǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域必須積極運(yùn)用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，對(duì)特種設(shè)備的質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行檢測(cè)和分析。

1 無(wú)損檢測(cè)技術(shù)

無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是在不損壞特種設(shè)備的零部件以及不破壞設(shè)備物理特性、化學(xué)特性的基礎(chǔ)上，通過(guò)相關(guān)技術(shù)來(lái)檢查設(shè)備內(nèi)部的結(jié)構(gòu)狀態(tài)是否符合規(guī)定的要求，并通過(guò)該檢測(cè)技術(shù)發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的安全隱患以及質(zhì)量問(wèn)題的一種重要檢測(cè)技術(shù)，它又被稱為非破壞性檢驗(yàn)[1]。在無(wú)損檢測(cè)中，工作人員利用相關(guān)技術(shù)設(shè)備對(duì)被檢測(cè)設(shè)備的內(nèi)部情況、儀器表面結(jié)構(gòu)、設(shè)備性質(zhì)以及設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行具體檢測(cè)，檢測(cè)方法主要有射線檢測(cè)法、超聲波檢測(cè)法、磁粉檢測(cè)法以及滲透檢測(cè)法等，這些檢測(cè)方法各有利弊，但從無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的整體而言，該檢測(cè)技術(shù)整體具有以下3個(gè)方面的特點(diǎn)：①無(wú)損檢測(cè)技術(shù)不具有破壞性，這是無(wú)損檢測(cè)技術(shù)最核心的特點(diǎn)。傳統(tǒng)的設(shè)備檢測(cè)方式對(duì)于特種設(shè)備而言都會(huì)造成設(shè)備在性能或物理性質(zhì)上的改變，不利于設(shè)備的使用以及穩(wěn)定運(yùn)行。而無(wú)損檢測(cè)技術(shù)不會(huì)對(duì)被檢測(cè)設(shè)備造成任何傷害或影響以及變化，它能夠最大限度地保證被檢測(cè)設(shè)備的性質(zhì)穩(wěn)定，而在不損害被檢測(cè)設(shè)備的前提下獲取檢測(cè)結(jié)果。②反復(fù)性和互容性。反復(fù)性和互容性都是針對(duì)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的使用次數(shù)而言，它能夠?qū)ν辉O(shè)備多次進(jìn)行檢測(cè)或在同一設(shè)備上采用不同的檢測(cè)技術(shù)。具體而言，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)系統(tǒng)能夠反復(fù)用在同一檢測(cè)設(shè)備上，也能夠和其他檢測(cè)技術(shù)一起開(kāi)展設(shè)備的檢測(cè)，以此來(lái)保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。③標(biāo)準(zhǔn)性。由于無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的技術(shù)含量較高，因此與傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)相比，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的儀器設(shè)備的精確度和精密度更高，檢測(cè)人員的資質(zhì)和技術(shù)水平也更高。此外，與傳統(tǒng)的檢測(cè)方式相比，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)也有更加嚴(yán)格的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，能夠保證無(wú)損檢測(cè)技術(shù)結(jié)果的精準(zhǔn)性。

2 無(wú)損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)

無(wú)損檢測(cè)技術(shù)主要基于聲、光、電、磁等原理，實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)物體內(nèi)部缺陷和非均質(zhì)性問(wèn)題的全過(guò)程檢測(cè)和分析。其中，測(cè)試人員可以結(jié)合分析結(jié)果，準(zhǔn)確地確定被測(cè)物體內(nèi)部缺陷的位置和具體的性能。與肉眼檢測(cè)方法不同，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)可以深入被測(cè)對(duì)象的內(nèi)部環(huán)境中，強(qiáng)調(diào)對(duì)內(nèi)部缺陷和異質(zhì)性的識(shí)別和管理。更重要的是，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)可以在不損壞被測(cè)物體的情況下實(shí)現(xiàn)有效的檢測(cè)。根據(jù)以往的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)是無(wú)損檢測(cè)。與傳統(tǒng)的檢測(cè)方法不同，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)可以利用自身的無(wú)損特性來(lái)實(shí)現(xiàn)安全有效的檢測(cè)。試驗(yàn)期間，試驗(yàn)設(shè)備幾乎沒(méi)有損壞。以特種設(shè)備為例，測(cè)試人員可以利用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)特種設(shè)備的內(nèi)部質(zhì)量和缺陷進(jìn)行分析。在此過(guò)程中，特種設(shè)備的完整性不受影響，特種設(shè)備性能的應(yīng)用也不受影響。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)被測(cè)物體的破壞作用很小，甚至可以忽略不計(jì)[2]。更重要的是，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)可以基于全過(guò)程的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀態(tài)和檢測(cè)目標(biāo)質(zhì)量的檢測(cè)和分析。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)可以應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、產(chǎn)品制造和應(yīng)用的全過(guò)程，也可以應(yīng)用于相關(guān)服務(wù)設(shè)備的測(cè)試和分析的全過(guò)程。這樣既避免了傳統(tǒng)人工檢測(cè)中存在的問(wèn)題，又提高了檢測(cè)的安全性。

3 無(wú)損檢測(cè)在特種設(shè)備應(yīng)用的重要性

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，越來(lái)越多的產(chǎn)品應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，包括石油、化工、鋼鐵等特種工業(yè)設(shè)備，特別是在生產(chǎn)過(guò)程和儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中對(duì)特種設(shè)備的應(yīng)用需求越來(lái)越大。工業(yè)的大規(guī)模發(fā)展必須以專用設(shè)備的使用為基礎(chǔ)，因此設(shè)備的使用質(zhì)量對(duì)工業(yè)發(fā)展至關(guān)重要，決定著工業(yè)發(fā)展的速度和方向。與其他設(shè)備相比，特種設(shè)備的結(jié)構(gòu)性能具有耐腐蝕、耐高溫等特點(diǎn)。由于設(shè)備在工業(yè)中起著重要的作用，其安全使用顯得尤為重要。設(shè)備一旦損壞或出現(xiàn)故障，相關(guān)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)質(zhì)量將大大降低，甚至?xí){人員生命安全，同時(shí)也會(huì)損壞整個(gè)生產(chǎn)線，進(jìn)一步威脅到他人的生命安全。因此，對(duì)特種設(shè)備的結(jié)構(gòu)、性能和使用環(huán)境進(jìn)行分析是非常重要的[3]。特種設(shè)備的工作環(huán)境極其復(fù)雜，在使用過(guò)程中極易發(fā)生泄漏，甚至威脅到整個(gè)生產(chǎn)環(huán)境。因此，在使用專用設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)注意定期檢查，做好設(shè)備的使用設(shè)計(jì)和維護(hù)，防止在使用過(guò)程中發(fā)生泄漏和爆炸事故。特種設(shè)備的檢測(cè)主要包括損傷檢測(cè)和無(wú)損檢測(cè)。損傷試驗(yàn)是指對(duì)專用設(shè)備的拆卸和對(duì)已拆卸設(shè)備的檢查。本文致力于特種設(shè)備使用中的無(wú)損檢測(cè)，在不拆卸設(shè)備的情況下，了解檢測(cè)材料的理化性質(zhì)，了解設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和零部件的使用狀況。由于特種設(shè)備具有高風(fēng)險(xiǎn)的特點(diǎn)，通過(guò)破壞性試驗(yàn)對(duì)設(shè)備進(jìn)行拆裝會(huì)影響設(shè)備的結(jié)構(gòu)和密封性，所以對(duì)特種設(shè)備的大部分試驗(yàn)都是基于無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用。

4 特種設(shè)備檢驗(yàn)中常見(jiàn)的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用種類

4.1 射線檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

對(duì)特種設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中，如果應(yīng)用射線檢測(cè)技術(shù)，一般都是對(duì)壁厚較為適中的壓力容器進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)這種檢測(cè)方法就能第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)壓力容器當(dāng)中存在的缺陷，同時(shí)也能獲得精準(zhǔn)的檢測(cè)數(shù)據(jù)。射線檢測(cè)技術(shù)當(dāng)中的X射線以及Y射線等能夠直接觀察到特種設(shè)備是否存在衰減現(xiàn)象。在檢測(cè)的過(guò)程中，射線能夠?qū)⒅苯哟┩柑胤N設(shè)備的檢測(cè)部位，從而提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。對(duì)特種設(shè)備的其他部位進(jìn)行檢測(cè)，再將檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，從而確定準(zhǔn)確的缺陷部位。另外，根據(jù)射線檢測(cè)的結(jié)果還能判斷出特種設(shè)備的隱蔽部位是否存在缺陷，同時(shí)還能將檢測(cè)結(jié)果與影像設(shè)備結(jié)合在一起，這樣就能對(duì)特種設(shè)備的缺陷進(jìn)行深入分析[4]。

4.2 超聲波檢測(cè)技術(shù)

從原理上看，超聲檢測(cè)技術(shù)主要利用材料及其缺陷的聲學(xué)性能差異，著重對(duì)超聲傳播波形的反射和穿透時(shí)間能量的變化進(jìn)行深入的測(cè)試和分析，并根據(jù)分析結(jié)果采用無(wú)損檢測(cè)方法對(duì)材料內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測(cè)和分析。與傳統(tǒng)的檢測(cè)方法不同，超聲波檢測(cè)技術(shù)主要是基于無(wú)損檢測(cè)的應(yīng)用原理，在不損壞工件或原材料狀況的前提下，完成被檢工件內(nèi)表面質(zhì)量的檢測(cè)和分析。從技術(shù)優(yōu)勢(shì)的角度來(lái)看，超聲波檢測(cè)方法可以檢測(cè)和分析介質(zhì)在特定方向上的整個(gè)過(guò)程。在分析過(guò)程中，可以顯示出方向性的優(yōu)勢(shì)。更重要的是，超聲波在介質(zhì)中具有明顯的衰減現(xiàn)象，能量大，對(duì)焊縫檢測(cè)結(jié)果無(wú)干擾。同時(shí)，超聲波檢測(cè)方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同介質(zhì)的檢測(cè)和分析。如果焊接作業(yè)后不同介質(zhì)中存在質(zhì)量缺陷，在應(yīng)用超聲波探傷的過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)超聲波反射缺陷位置的現(xiàn)象，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)缺陷問(wèn)題的定位分析。以特種設(shè)備檢測(cè)為例，將超聲波檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于特種設(shè)備檢測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)焊縫裂紋和非熔化問(wèn)題的檢測(cè)管理。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，超聲波檢測(cè)技術(shù)主要是應(yīng)用于材料厚度控制在8～300mm的設(shè)備。在檢測(cè)應(yīng)用過(guò)程中，該技術(shù)方法對(duì)被檢測(cè)設(shè)備幾乎沒(méi)有不良影響。更重要的是，安全性測(cè)試過(guò)程也可以在高溫下進(jìn)行，獲得的測(cè)試數(shù)據(jù)相對(duì)準(zhǔn)確[5]。

4.3 磁粉無(wú)損檢測(cè)

磁粉無(wú)損檢測(cè)應(yīng)用于半成品或成品特種設(shè)備的測(cè)試，在檢測(cè)開(kāi)發(fā)中，磁粉無(wú)損可以精密檢測(cè)特種設(shè)備磁力分布，檢測(cè)分布的差異，找出零件缺陷。由于這種檢測(cè)可以相對(duì)快速地檢測(cè)出生產(chǎn)中的特種設(shè)備缺陷，有助于恢復(fù)設(shè)備和技術(shù)改造。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，磁粉檢測(cè)的發(fā)展也進(jìn)入了新的領(lǐng)域，對(duì)于檢測(cè)設(shè)備的使用疲勞、損傷效果也發(fā)生了變化。檢測(cè)技術(shù)也在不斷更新，在擴(kuò)大了使用范圍的同時(shí)，也進(jìn)一步提高了使用效果。

4.4 盲區(qū)補(bǔ)充檢測(cè)

盲區(qū)附加試驗(yàn)可以看作是特種設(shè)備無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的延伸。在無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，一些結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的專用設(shè)備往往涉及盲區(qū)的檢測(cè)。如果采用超聲波檢測(cè)技術(shù)，直接波信號(hào)可能無(wú)法安全地傳輸?shù)綑z測(cè)儀器。因此，測(cè)試人員無(wú)法準(zhǔn)確處理設(shè)備盲區(qū)是否存在故障。為正確解決這些問(wèn)題，檢驗(yàn)員應(yīng)按盲區(qū)補(bǔ)充試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)對(duì)設(shè)備焊接問(wèn)題的分析。一般情況下，當(dāng)焊縫小于50mm時(shí)，檢驗(yàn)員應(yīng)對(duì)10mm左右的盲區(qū)進(jìn)行檢測(cè)分析，以有效提高檢測(cè)精度效果。此外，在盲區(qū)檢測(cè)中，檢測(cè)器可以利用寬帶窄脈沖探頭和變化探頭檢測(cè)和分析盲區(qū)質(zhì)量缺陷。在這一過(guò)程中，測(cè)試人員可以使用計(jì)算機(jī)設(shè)備制作TOFD圖像，以定位硬件故障和面積大小。

4.5 紅外線探傷技術(shù)的應(yīng)用

紅外線探傷技術(shù)也是特種設(shè)備檢驗(yàn)過(guò)程中一種常見(jiàn)技術(shù)。該技術(shù)在應(yīng)用的過(guò)程中，只要特種設(shè)備有溫度，就可以向外界傳遞獨(dú)特的紅外線。一般情況下，輻射輕度越高，溫度就會(huì)越高，兩者之間的關(guān)系成正比。所以在應(yīng)用紅外線探傷技術(shù)對(duì)特種設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，可以通過(guò)主動(dòng)和被動(dòng)這兩種形式進(jìn)行檢測(cè)。如果物體自身有問(wèn)題，就可以利用問(wèn)題條件進(jìn)行紅外線檢測(cè)，這種方法就叫做被動(dòng)檢測(cè)。如果物體本身沒(méi)有溫度或者溫度較低，就要利用人工方式對(duì)其進(jìn)行加熱處理，然后再進(jìn)行檢測(cè)。如果物體自身存在缺陷，導(dǎo)熱效率就會(huì)受到影響，所以紅外線在傳遞的過(guò)中自然也會(huì)出現(xiàn)差異，這時(shí)用紅外線探傷技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，利用成像設(shè)備成像，就能快速找到缺陷位置。

4.6 滲透檢測(cè)技術(shù)

滲透檢測(cè)技術(shù)（圖1）主要是利用熒光染料進(jìn)入工件，對(duì)工件缺陷進(jìn)行分析，或利用具有粘附能力的染料進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。在檢測(cè)和分析過(guò)程中，利用成像劑進(jìn)入液體毛細(xì)管，可以從各個(gè)方向檢測(cè)和分析工件內(nèi)部缺陷。結(jié)合以往的檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，滲透檢測(cè)技術(shù)更適用于有色金屬、陶瓷等非金屬材料的無(wú)損檢測(cè)，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)環(huán)境溫度低于250℃時(shí)，相關(guān)人員應(yīng)進(jìn)行奧氏體不銹鋼焊接。為加強(qiáng)焊縫質(zhì)量問(wèn)題的檢驗(yàn)管理，檢驗(yàn)員可采用滲透檢測(cè)技術(shù)對(duì)焊接件進(jìn)行關(guān)鍵試驗(yàn)和分析。根據(jù)磁粉探傷的原理，探傷人員應(yīng)重點(diǎn)對(duì)焊接部位的裂紋和氣孔進(jìn)行檢查和分析。在分析反饋結(jié)果的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)對(duì)焊接質(zhì)量問(wèn)題的排查和管理。與其他測(cè)試技術(shù)不同，滲透檢測(cè)技術(shù)可以在水、電隔離等條件下進(jìn)行高質(zhì)量的測(cè)試和分析。但應(yīng)注意的是，滲透檢測(cè)技術(shù)不能完全檢測(cè)和分析設(shè)備內(nèi)部的閉合缺陷。因此，在使用過(guò)程中，檢測(cè)人員應(yīng)根據(jù)特種設(shè)備無(wú)損檢測(cè)的技術(shù)要求，選擇合適的技術(shù)方法進(jìn)行檢測(cè)和分析。此外，試驗(yàn)工作完成后，試驗(yàn)人員應(yīng)及時(shí)糾正專用設(shè)備的現(xiàn)有內(nèi)部缺陷。特別是要注重裂紋的修復(fù)，保證專用設(shè)備的正常運(yùn)行。

圖1 滲透檢測(cè)技術(shù)

5 結(jié)語(yǔ)

總之，為了不斷提高無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在特種設(shè)備中的應(yīng)用效率，建議行業(yè)人員應(yīng)更加重視無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)化和發(fā)展。一方面，相關(guān)人員應(yīng)主動(dòng)結(jié)合無(wú)損檢測(cè)技術(shù)種類的內(nèi)容和原理性能，科學(xué)運(yùn)用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，完成特種設(shè)備內(nèi)部質(zhì)量缺陷的定位分析和故障排除管理。另一方面，應(yīng)根據(jù)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，及時(shí)補(bǔ)充現(xiàn)有無(wú)損檢測(cè)技術(shù)內(nèi)容中存在的短板問(wèn)題，進(jìn)一步保證特種設(shè)備安全規(guī)范地使用。此外，在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，應(yīng)加強(qiáng)特種設(shè)備無(wú)損檢測(cè)技術(shù)體系的完善，從根本上提高特種設(shè)備的安全效率。