无损检测技术在承压特种设备中的应用

代 立，玛合巴丽•波旦白

（新疆阿勒泰地区特种设备检验检测所，新疆阿勒泰 836500）

受到运行条件的影响，承压特种设备在投入生产使用一段时间后就会出现一些问题，为了保证设备的安全运行，保障企业的生产效率，对承压特种设备进行定期检测是十分重要的。但在传统的检测技术中，一旦出现操作失误就很有可能会破坏设备的性能，而无损检测技术可以有效解决这个问题，在不对设备造成任何损伤的情况下完成检测内容，因此无损检测技术被广泛应用于承压特种设备的检测中。通过分析可知，在对承压特种设备实施无损检测技术时，要注意准备工作、明确设备缺陷类型以及对设备结构和材料的保护，从而优化检测流程，提高检测结果的精准度。

1 无损检测技术概述

1.1 概念

无损检测技术，指的是对检测物通过声、光、磁等手段在不破坏其原有性能的情况下完成检测。在没有对检测对象造成损害的基础上，完成检测并判断出其是否存在缺陷，并给出相关的具体信息，这是一种新兴的检测技术，在工业生产中得到了广泛应用。

1.2 特点

（1）非破坏性：无损检测技术是一种非破坏性的检测技术，所以非破坏性是这种技术最显著的特点。

（2）全面性：相比较传统的破坏性检测技术，无损检测技术可以对被检测对象进行全面检测。

（3）全程性：传统的破坏性检测技术通常是被用于原材料的检测，而不适用于对生产过程中或生产完成后的产品进行检测，因为这会导致产品的性能受到破坏。

而无损检测技术不仅可以对原材料进行检测，还可以对成品设备进行检测，因为这种检测技术不会对产品造成任何破坏，所以具有全程性。

1.3 意义

1.3.1 降低产品生产成本

通过无损检测技术对产品生产过程进行检测，能够发现生产中存在的问题，同时能够明确问题出现在哪个环节和问题的原因，从而对生产环节进行调整，做出针对性的改进措施，进一步优化生产工艺，降低废品率，有效避免因为成品质量不合格造成的资源浪费，从而降低产品生产成本，使企业的产生投入能够发挥出最大的价值。例如，在进行厚板焊接时，可以在焊接过程中进行一次无损检测，明确没有在工艺环节出现问题后再继续进行焊接，这样能够有效避免返修问题，减少修补成本。

1.3.2 保证生产安全运行

因为承压类特种设备的运行条件比较苛刻，因此其在使用一段时间后就会存在安全隐患，容易发生破坏事故，即便是设计和质量在标准范围内的设备也是一样的。如材料因受到应力作用和高温环境影响而发生蠕变，设备的应力集中部位受到了温度和压力所形成的波动而造成应力作用，从而产生疲劳。设备壁厚因为腐蚀作用发生了减薄变化或者是出现了材料恶化的问题。这些问题是因为设备在生产中存在规范允许的小缺陷，投入使用之后这些小缺陷随之扩展开裂，或设备在运行对使原本没有缺陷的地方造成了缺陷，从而影响了设备功能。因此，在承压特种设备的使用过程中，需要进行定期检查，降低安全隐患，避免事故发生。

1.3.3 提高产品生产质量

应用无损检测技术能够对试件内部缺陷或者是肉眼无法看到的表面缺陷进行检测。因为这种技术的灵敏度比较高，而且具有较宽的应用范围，所以检测结果具有较高的精准性和可靠性。所以，无论是对承压类特种设备的最终质量检测，还是在设备生产制造过程中的检测都在积极应用无损检测技术。因此，通过无损检测能够有效控制设备生产质量。

2 无损检测技术在承压特种设备中的应用

2.1 检测分类

2.1.1 超声波检测

超声波检测是一种利用声学性能的检测方式，将超声波在检测过程中的传播波形反射情况和穿透时间的能量变化差别作为依据，判断工件材料是否存在缺陷以及缺陷的位置、大小等情况，比较适用于对焊缝的检测。通常的检测对象为焊缝内部有裂纹、未熔合等隐藏问题的承压类特种设备，或者是厚度为8～300 mm 的容器。这种检测方式所用的仪器体积小，携带比较方便。在技术人员不能够进入承压特种设备内部时，可以通过超声波探伤仪器进行内部表面焊缝处的检测。而且，这种检测方式具有良好的安全性，不会对人体产生任何伤害。

2.1.2 射线检测

射线检测主要是对不锈钢、铝合金、碳钢等物质采用x射线、y射线等进行检测的技术，根据检测物周围的异常射线判断工件是否存在缺陷及其具体情况。一般会对气孔、疏松等体积性缺陷问题使用这种检测方式。在进行检测时，检测对象的板件厚度要在2～200 mm。但是，在进行这种技术检测时会产生大量的辐射释放到空气中，对环境造成严重的污染，同时也会对人身造成损害。

2.1.3 渗透检测

模块化多电平MMC在直流侧发生单极故障时，由于直流侧没有集中电容的存在，故障电流自短路点过换流器桥臂子模块流入联接变压器接地点形成故障通路，如图5所示。故障电流的幅值取决于直流电压、接地电阻及短路过渡电阻的大小[13-15]。

渗透检测是通过对工件缺陷部位渗入荧光染料或着色染料的渗透剂，然后再利用显像剂将工件的缺陷问题暴露出来。这种检测方式只适用于有色金属、陶瓷等非金属材料的工件，因为检测中使用的是特殊性渗透剂，所以不能用于吸收性材料。这种检测技术主要对设备裂纹、疏气孔、氧化斑疤等近表面缺陷进行检查。优点是不会受到检测对象材料种类、工件结构、化学成分等方面的限制，在野外环境下也可以进行检测，而且全部的缺陷都会通过一次检测就呈现出来。缺点是对设备中闭合型表面缺陷或者内部缺陷的察觉不够灵敏。另外，在检测过程中还要注意对镀铬试块和铝合金试块的使用进行区别，同时对渗透检测试块的使用要正确，避免因操作性错误导致无效测试。

2.1.4 磁粉检测

该技术是通过磁粉作为媒介完成对工件的缺陷检测，这种检测技术主要适用于镍、钴等铁磁性物质，检测的主要是设备外部裂纹、凹凸等表面问题，对气孔、夹渣等内部缺陷是检测不出来的。磁粉检测分干法和湿法两种检测方法，研究表明，磁粉检测能够在300 ℃的环境下对铁磁性材料进行表面缺陷检测，与常温检测的结果相差无异。这种检测技术的优点是操作简单、成本较低，但对技术人员要求较高，需要技术人员具备丰富经验和超强的能力。而且，检测工件要具有光滑的表面，需要较长的时间才会呈现出结果。

2.1.5 涡流检测

该技术是利用电磁感应效应，根据检测线圈阻抗的变化明确试件的导电性能。线圈在承载交变电流的情况下，与导电试验件靠近，试验件受到线圈磁场的影响出现涡流，而磁场会同时受到涡流的影响，检测线圈的阻抗会随之发生变化，从而了解试件的导电性能。该项技术被广泛应用于检测各个金属管、棒、线材料，能够准确判断出导电材料上的裂纹、孔洞等缺陷，油漆层的缺陷能够通过这种检测技术被及时发现。涡流检测技术比较高效，而且在不接触工件的情况下就可以完成检测。另外，通过涡流检测还能够有效降低外界信号对钢管在线、离线监测过程中产生的干扰。

2.2 检测流程

2.2.1 准备工作

准备工作是实施无损检测技术中的一个重要环节，对设备参数要进行提前设置，并且在安装探头前要做好探头的频率、晶片的大小及中心距离参数的检查工作。对壁端比较薄的承压特种设备进行检测时，检测探头应选择高频率的。在做出检测判断时需要考虑耦合不良的因素，注意超声波的穿透反射是否受其影响，保证判断的准确性。在探头处于设备表面的情况下，直通波和底波的时间差要保持大于20个周期的状态。对壁端比较厚的承压特种设备进行检测时，则检测探头应选择低频率的，并且要保持探头设备在检测对象下表面的位置。另外，在对承压设备进行无损检测的过程中，中心频率数值差要保持在20%左右的状态，同时要保证设定的频率能够将所有信号覆盖。无损检测结果会受到检测设备灵敏度的影响，因此在进行检测操作前需要对检测仪器的灵敏度进行调试，或者通过换能器测试基准值是否合格，灵敏度数值一定要根据检测目标进行设定，确定设备的灵敏度没有问题再开始检测环节。无损检测图像的精准度会受到承压设备平均化参数的影响，因此在检测时要提前做好该项参数的设定。

2.2.2 明确缺陷类型

渗漏、腐蚀等现象是承压特种设备在运行时间过长后常见的一些问题，而承压特种设备性能会因为这些问题而发生变化。在进行无损检测时必须要明确缺陷面积、大小及其他具体信息，通过检测中出现衍生射波信号具体情况判断出缺陷类型，从而能够采取合理修补措施来提升设备的性能。如果在检测过程中出现了底波中断的情况，则要及时采取耦合损失的方法进行修正。

2.2.3 盲区、补充检测

在进行承压设备检测时，检测盲区是一种比较常见的现象，针对这种情况可以通过补充检测来解决。检测盲区的存在会导致检测结果精准度降低，因此对于设备裂缝低于50 mm 或者是上表面盲区厚度是总体厚度1/5设备进行检测时，一定要采取重复检测的方式，提高检测结果的精准度。

2.2.4 提交报告

在检测完成后，检验机构要及时提交检验报告，报告中应明确设备的安装状态等级，并且要在报告中附上设备概况，对于设备在检测中出现的问题要加以说明，同时要提出相关建议。根据检测报告中的内容，设备安全管理人员通过对多次检测结果的分析和对比，能够更加充分了解设备情况，并且完成数据库的建立，以便通过数据分析，对设备进行更有效的检查和维护，保证设备能够安全运行。

3 承压特种设备检测中存在的问题

承压类特种设备是一种重要的工业生产设备，在工业生产中应用这种设备能够有效优化生产工艺，提高生产效率。但是，承压设备在投入生产运行一段时间后就会出现一些设备缺陷，这些缺陷会影响承压设备的功能，从而导致设备在运行中存在安全隐患，降低企业生产效率，对企业的发展产生不良影响。目前在承压特种设备的检测中仍然存在一些问题，主要可分为以下几种：①承压特种设备的检测会受到机构、人员以及方式等方面的影响，存在一定的局限性。承压特种设备的检测结果与检测手段、人员技术等因素息息相关。②检测的现场条件会影响检测的具体实施，如设备的使用环境、生产条件等方面都会对检测产生影响，因此检测条件可能会无法完全满足检测的标准需求。③在对承压特种设备检测时，一般都是以宏观检测为主，但这就会导致许多设备中的问题暴露不出来，影响检测结果的准确性。

4 无损检测技术在承压特种设备中的应用策略

4.1 确定设备试验周期

确定设备试验周期是在对承压特种设备实施无损检测技术的基础。

根据实验周期来明确检测中的时间节点，优化承压特种设备检测流程，提高检测效率，避免在检测过程中产生一些不必要的环节。例如，在对承压特种设备进行无损检测时，应根据实际情况调整设备检测的时间节点，出发点以设备部件热处理为基准，并按照相关要求实施规范操作。然后根据压力载荷、设备材质等具体情况来确定合理的实验周期。

4.2 无损检测技术选择

承压特种设备无损检测技术类型比较多，每种检测技术都有自身的优势和不足。但每种检测技术都非适用于所有工件的检测。因此，在对承压特种设备采取无损检测技术时，必须要根据设备的实际情况，以及运行中出现的问题、工作环境等方面的状况，科学选择适合的无损检测技术，保证能够通过无损检测技术及时、准确地检测出设备中存在的缺陷，使设备能够通过有效的修补手段提高性能，保障设备在运行中的安全性，避免因设备缺陷问题造成安全事故。

4.3 设备结构及材料的保护

无损性是应用无损检测设备的主要因素，一切检测行为也都是在围绕无损的基础条件下进行的。因此，在对承压特种设备进行无损检测时，必须要在对设备结构及材料的保护上进行。在检测之前要对设备的基本条件进行评估，并根据检测手段的特点，对检测中出现的问题进行改进，优化检测方案，提高检测质量。另外，对于承压特种设备的无损检测要制定一套完整的体系保护方案，明确重点内容，完善保护工作措施，从而避免在检测过程中出现意外事故，影响无损检测技术的有效应用。

5 结语

通过无损检测技术能够降低产品生产成本，保证生产安全运行，并且能够提高产品生产质量。承压特种设备的无损检测分为超声波检测、射线检测、渗透检测、磁粉检测以及涡流检测。不同的检测方式具有不同的优势，因此在对设备进行检测时，需要根据设备的自身问题和具体情况科学选择检测方式，保证检测方式的合理性。在检测时要注意各个细节，优化检测流程，保证检测结果的有效性，使无损检测在承压特种设备的检测应用中发挥出最大的价值和作用。