戴西斌，左萬(wàn)君，吳昌玉

（江西省檢驗(yàn)檢測(cè)認(rèn)證總院特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)研究院，江西南昌 330052）

0 引言

隨著特種設(shè)備需求量快速增加，再加上設(shè)備檢驗(yàn)過(guò)程中的復(fù)雜性和特殊性，需采用更加科學(xué)合理的檢測(cè)技術(shù)來(lái)加強(qiáng)設(shè)備檢驗(yàn)力度，以精細(xì)化、自動(dòng)化和全面化作為檢測(cè)技術(shù)發(fā)展方向，對(duì)特種設(shè)備安全事故進(jìn)行有效預(yù)防和控制。目前，就檢測(cè)效果而言，在不破壞檢測(cè)對(duì)象原有的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和狀態(tài)的提前下，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是一種重要的檢驗(yàn)手段，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備內(nèi)部整體狀況的全面高精度檢測(cè)，高效、精準(zhǔn)地找出設(shè)備存在的缺陷及隱患，從而有效提高檢驗(yàn)質(zhì)量，及時(shí)把控設(shè)備使用狀況，保障特種設(shè)備安全運(yùn)轉(zhuǎn)[1]。

與其他檢測(cè)技術(shù)相比，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是利用現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)手段，非破壞性地對(duì)設(shè)備進(jìn)行全面系統(tǒng)性檢測(cè)，并針對(duì)性地對(duì)設(shè)備表面及內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷引發(fā)的電、光、熱和聲等現(xiàn)象進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與綜合性評(píng)價(jià)，可以多角度地把控特種設(shè)備檢驗(yàn)質(zhì)量，具有高可靠性、高精度、高效率等特點(diǎn)[2]。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用分析，還可以進(jìn)一步優(yōu)化和創(chuàng)新特種設(shè)備制造技術(shù)，因此該檢測(cè)技術(shù)在一定程度上也反映了一個(gè)國(guó)家的工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展水平[3]。

1 特種設(shè)備無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)

1.1 應(yīng)用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的必要性

隨著特種設(shè)備在各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用，以及特種設(shè)備本身具有的高危性、封閉性、涉及生命安全等特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用設(shè)備會(huì)有不同程度的損傷，積累到一定程度可能會(huì)出現(xiàn)災(zāi)難性的安全事故，因此需及時(shí)有效地檢驗(yàn)出設(shè)備存在的缺陷和質(zhì)量問(wèn)題，并進(jìn)一步采取相關(guān)措施確保設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行[4]。傳統(tǒng)的損傷檢測(cè)技術(shù)是將特種設(shè)備完全拆卸，借助物理或化學(xué)無(wú)損技術(shù)對(duì)拆卸后的設(shè)備缺陷進(jìn)行探測(cè)和發(fā)現(xiàn)，不僅會(huì)損壞設(shè)備，且檢測(cè)準(zhǔn)確性、精度及效率較低，無(wú)法達(dá)到當(dāng)前特種設(shè)備檢驗(yàn)的預(yù)期效果。而無(wú)損檢測(cè)技術(shù)以非損壞性特點(diǎn)為前提下，采用科學(xué)的物化手段，不僅能檢測(cè)、定位設(shè)備的缺陷，還能對(duì)設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)、運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析和識(shí)別，通過(guò)數(shù)據(jù)分析和圖像技術(shù)可以全面綜合性評(píng)價(jià)缺陷對(duì)設(shè)備的影響程度，從而提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和時(shí)效性[5]。該技術(shù)在檢測(cè)效率、準(zhǔn)確率、適用性等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，因此對(duì)提高檢驗(yàn)質(zhì)量和保障特種設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

1.2 無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

與其他類(lèi)型的檢測(cè)技術(shù)相比，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)可貫穿于特種設(shè)備原材料、制造工藝和使用運(yùn)行整個(gè)環(huán)節(jié)，具有較為突出的優(yōu)勢(shì)，因此在特種設(shè)備檢驗(yàn)領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。其優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在以下4 個(gè)方面：

（1）非破壞性。整個(gè)檢測(cè)過(guò)程中不會(huì)拆卸和損壞特種設(shè)備，能夠保證被檢測(cè)對(duì)象結(jié)構(gòu)與性能的完整性，從而有效提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性和效率[6]。與傳統(tǒng)的損傷檢測(cè)技術(shù)相比，非破壞性是該技術(shù)極為典型的優(yōu)勢(shì)。

（2）全面性。整個(gè)檢測(cè)過(guò)程中會(huì)嚴(yán)格依照檢測(cè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)合理地篩選檢測(cè)設(shè)備、檢測(cè)技術(shù)和檢測(cè)人員，把定位和分析設(shè)備缺陷的需求當(dāng)作著力點(diǎn)，對(duì)于容易被忽視的檢測(cè)盲區(qū)，根據(jù)檢測(cè)對(duì)象結(jié)構(gòu)與性能特征，采用多種檢測(cè)方法進(jìn)行補(bǔ)充檢測(cè)，從而達(dá)到全方位檢測(cè)的效果，使檢測(cè)結(jié)果更具參考性[7]。

（3）全程性。在特種設(shè)備自身特殊性和復(fù)雜性的整體環(huán)境下，在不破壞檢測(cè)對(duì)象原有完整性的提前下，該技術(shù)不管是針對(duì)原材料、制造工藝還是對(duì)處于運(yùn)行狀態(tài)設(shè)備的檢測(cè)，均呈現(xiàn)較強(qiáng)的適用性，可貫穿特種設(shè)備檢驗(yàn)的整個(gè)過(guò)程[8]，檢測(cè)范圍十分廣泛，有利于識(shí)別設(shè)備結(jié)構(gòu)損傷、失效機(jī)理，綜合分析運(yùn)行時(shí)間對(duì)設(shè)備質(zhì)量的累計(jì)影響，具有全程保障檢測(cè)質(zhì)量的優(yōu)勢(shì)。

（4）互容性。對(duì)于相同待測(cè)物，根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)與性能特征，在整個(gè)檢測(cè)過(guò)程中可采用多種技術(shù)進(jìn)行重復(fù)檢測(cè)，互相驗(yàn)證多種技術(shù)的檢測(cè)結(jié)果，從而使檢測(cè)結(jié)果更具準(zhǔn)確性[9]。

2 特種設(shè)備無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

在特種設(shè)備檢驗(yàn)中廣泛應(yīng)用的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)有射線檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、超聲波檢測(cè)、渦流檢測(cè)、紅外線檢測(cè)、滲透檢測(cè)等，各有其長(zhǎng)處和應(yīng)用范圍。在開(kāi)展檢測(cè)之前，需結(jié)合被檢測(cè)設(shè)備的屬性和應(yīng)用環(huán)境，根據(jù)實(shí)際需求選擇科學(xué)合理的檢測(cè)技術(shù)和時(shí)機(jī)，充分發(fā)揮無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，保障特種設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行[10]。

（1）射線檢測(cè)技術(shù)。射線檢測(cè)技術(shù)在特種設(shè)備檢測(cè)中應(yīng)用較為廣泛，其工作原理是被測(cè)物可對(duì)不同射線產(chǎn)生差異化吸收和散射，在光量子穿透設(shè)備后，借助電子信息技術(shù)，以膠片作為記錄載體獲取光圖信息，可直觀的通過(guò)光圖分析判定設(shè)備具體缺陷問(wèn)題[11]。現(xiàn)階段X 射線檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用最廣，適用于各種鑄鋼件熔化焊的對(duì)接、角接焊縫，能有效檢測(cè)及定位承壓類(lèi)特種設(shè)備的內(nèi)部缺陷。其優(yōu)點(diǎn)是對(duì)材料厚度不大于200 mm 的特種設(shè)備氣孔、夾渣等缺陷檢出率較高，且能直觀發(fā)現(xiàn)缺陷的數(shù)量、尺寸和位置[12]；缺點(diǎn)是檢測(cè)裂紋類(lèi)缺陷時(shí)，光圖數(shù)據(jù)穩(wěn)定性差、檢測(cè)設(shè)備成本較高、檢測(cè)速率也較慢、檢測(cè)材料具有局限性，檢測(cè)過(guò)程中射線也會(huì)對(duì)人體有危害和污染環(huán)境。

（2）磁粉探傷技術(shù)。磁粉探傷技術(shù)的工作原理是，鐵磁性被測(cè)物被磁化后，其近表面的夾雜物、裂紋和未焊透等缺陷處會(huì)產(chǎn)生漏磁場(chǎng)現(xiàn)象，形成畸變不連續(xù)性的磁力線，使施加在設(shè)備表面有顏色的磁粉被大量吸附，進(jìn)而直觀呈現(xiàn)出被測(cè)物缺陷的具體位置[13]。磁粉探傷技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單、設(shè)備成本較低、檢測(cè)效率較快和靈敏度較高等優(yōu)點(diǎn)，但也具有局限于檢測(cè)鐵磁性材料、檢測(cè)設(shè)備范圍較小等缺點(diǎn)，因此仍有進(jìn)一步發(fā)展和擴(kuò)大的應(yīng)用范圍。

（3）超聲波探傷技術(shù)。超聲波探傷技術(shù)的工作原理是，利用超聲波在穿透被測(cè)物時(shí)會(huì)產(chǎn)生折射和發(fā)射現(xiàn)象，呈現(xiàn)出時(shí)間和能量的衰減特性，借助計(jì)算機(jī)軟件載體可獲取全面的設(shè)備信息，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備內(nèi)外部缺陷位置和大小的精確定位[14]。該技術(shù)的適用性極強(qiáng)，能夠穿透厚度為8～300 mm 的材料，檢測(cè)缺陷種類(lèi)也較齊全，可以全面、有效檢測(cè)設(shè)備，因此有著廣泛的應(yīng)用范圍[15]。該技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單、設(shè)備成本較低、精度高、速度快、無(wú)污染和人體危害等優(yōu)點(diǎn)，但不適用于檢測(cè)形狀不規(guī)則、復(fù)雜的特種設(shè)備。

（4）渦流檢測(cè)技術(shù)。近年來(lái)，渦流檢測(cè)技術(shù)作為一門(mén)快速發(fā)展的新興技術(shù)，受到現(xiàn)代工業(yè)的廣泛關(guān)注。其工作原理是以電磁感應(yīng)為基礎(chǔ)，借助導(dǎo)電線圈帶來(lái)的磁場(chǎng)，使被測(cè)物表面感生渦流變化量，從而快速實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備表面缺陷的定位[16]。目前，該技術(shù)多應(yīng)用于檢測(cè)壓力容器縫隙表面的微細(xì)孔、腐蝕、磨損等缺陷，具有檢測(cè)效率高、靈敏度較高、不受溫度影響、無(wú)環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)，其局限性有僅適用于檢測(cè)金屬材料、檢測(cè)精度較低、不適用于檢測(cè)內(nèi)部缺陷等。

（5）紅外線檢測(cè)技術(shù)。由熱力學(xué)原理可知，任何物體表面會(huì)向周?chē)l(fā)射或者吸收輻射能，且輻射能與物體的物理、化學(xué)等特性有關(guān)。因此，紅外線檢測(cè)技術(shù)的工作原理是以紅外線的溫度敏感效應(yīng)為基礎(chǔ)，借助熱像儀和紅外探測(cè)器，可直觀地看到被測(cè)物表面的熱量分布情況，從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確判定設(shè)備表面缺陷的位置、類(lèi)型、風(fēng)險(xiǎn)危害程度[17]。目前，常用的紅外線檢測(cè)技術(shù)有主動(dòng)和被動(dòng)兩種形式，其中主動(dòng)式檢測(cè)需借助人工加熱被測(cè)物，根據(jù)熱導(dǎo)率的差異來(lái)判斷設(shè)備該部位是否存在缺陷；被動(dòng)式檢測(cè)是利用設(shè)備自身溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)缺陷檢測(cè)。該檢測(cè)技術(shù)適用于檢驗(yàn)各種特種設(shè)備，但因檢測(cè)精確度較低、可靠性較差、便攜性差和設(shè)備成本較高，當(dāng)前主要作為一種輔助檢驗(yàn)手段[18]。因此，仍需加強(qiáng)探測(cè)傳感技術(shù)的研發(fā)，進(jìn)一步提高溫度分辨力。

（6）滲透檢測(cè)技術(shù)。滲透檢測(cè)技術(shù)以液體的毛細(xì)管作用為基礎(chǔ)，結(jié)合固體燃料發(fā)光現(xiàn)象，借助有色滲透液、去除劑和顯像劑，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備表面開(kāi)口狀缺陷的有效檢測(cè)。該技術(shù)有高便攜性、設(shè)備成本較低、靈敏度高、檢測(cè)范圍易控、適用于檢測(cè)復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)備等優(yōu)點(diǎn)，可有效檢測(cè)出設(shè)備表面開(kāi)口處裂紋、氣孔和氧化斑等缺陷，但具有不適用于檢測(cè)多孔材料、無(wú)法檢測(cè)設(shè)備內(nèi)部缺陷、污染環(huán)境等缺點(diǎn)。因此，仍需結(jié)合其他無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，以不斷提高該技術(shù)研究、擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域。

3 特種設(shè)備無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的質(zhì)量控制

對(duì)特種設(shè)備運(yùn)用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)展開(kāi)全面檢驗(yàn)工作時(shí)，既要科學(xué)合理的選擇無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，又要綜合應(yīng)用多種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，充分發(fā)揮無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，從而保障特種設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（1）針對(duì)性。不同種類(lèi)的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)存在的長(zhǎng)處和應(yīng)用范圍，為了做好檢驗(yàn)質(zhì)量控制，有效提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和效率，需明確無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的適用范圍。從實(shí)際情況出發(fā)，結(jié)合被檢測(cè)設(shè)備的屬性和使用狀況，依據(jù)其指標(biāo)數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)備潛在的缺陷及問(wèn)題進(jìn)行預(yù)測(cè)，識(shí)別分析設(shè)備結(jié)構(gòu)損傷、失效機(jī)理，合理選擇最佳的檢測(cè)技術(shù)。

（2）時(shí)效性。在開(kāi)展特種設(shè)備的無(wú)損檢測(cè)時(shí)，需結(jié)合檢測(cè)材料、檢測(cè)目的、檢測(cè)結(jié)果、設(shè)備結(jié)構(gòu)、設(shè)備使用狀況等多個(gè)因素，合理安排檢測(cè)時(shí)間，使其符合相關(guān)基準(zhǔn)規(guī)范要求，確保檢測(cè)結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性。例如：有些設(shè)備的材料有裂紋延遲傾向，依照相應(yīng)的規(guī)范要求，需將檢測(cè)時(shí)間安排在焊接完成后的24 h 內(nèi)；對(duì)高壓密閉反應(yīng)鍋爐進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，將檢測(cè)時(shí)間安排在在鍋爐停工或冷卻狀態(tài)，可獲取高準(zhǔn)確性的檢測(cè)結(jié)果。

（3）綜合性。為進(jìn)一步提高無(wú)損檢測(cè)過(guò)程科學(xué)性、檢測(cè)效率、結(jié)果準(zhǔn)確性，需結(jié)合待測(cè)設(shè)備材料、形狀、結(jié)構(gòu)、使用狀況等實(shí)際情況，綜合運(yùn)用多種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各檢測(cè)技術(shù)間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，有效控制檢驗(yàn)質(zhì)量，保障特種設(shè)備安全運(yùn)轉(zhuǎn)。例如，磁粉檢測(cè)技術(shù)在檢測(cè)壓力容器表面裂紋缺陷方面有著較高的靈敏度，但是無(wú)法檢測(cè)到壓力容器內(nèi)部埋藏缺陷，精確度較差。如果將其與超聲波探傷技術(shù)綜合使用，則可有效提升檢測(cè)結(jié)果的可靠性、精度、效率等，達(dá)到嚴(yán)控檢驗(yàn)質(zhì)量的效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

由于特種設(shè)備自身特殊性、制造技術(shù)不斷創(chuàng)新和需求量不斷增加，對(duì)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)水平提出了更高要求，需不斷完善和創(chuàng)新檢測(cè)技術(shù)，充分發(fā)揮無(wú)損檢測(cè)技術(shù)非破壞性、全面性、全程性和互容性等優(yōu)勢(shì)，推廣檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用范圍，建立健全完整的檢測(cè)計(jì)劃，結(jié)合特種設(shè)備的實(shí)際情況，科學(xué)合理選擇最佳檢測(cè)技術(shù)，制定設(shè)備缺陷檢測(cè)方案，以及預(yù)防和解決策略，提升檢測(cè)效率，使檢測(cè)結(jié)果更具精確性和可靠性，進(jìn)而有效確保檢驗(yàn)質(zhì)量，保障特種設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，提升工業(yè)生產(chǎn)效益，推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。