特种设备无损检测新技术的应用

桂 丹 杨兴征

(泰安市利德容器制造有限公司，山东 泰安 271000)

0 前言

随着现代工业发展，能源、石油化工装置的建设项目越来越多，工程进度要求越来越短，工程质量要求越来越高。特种设备无损检测技术和方法也是层出不穷。

1 TOFD技术(Time of Flight Diffraction Technique)

TOFD技术(Time of Flight Diffraction Technique)是一种利用缺陷端部的衍射波播时间差来进行缺陷检测和定量的方法，即衍射时差法超声检测技术。

1.1 TOFD 检测原理

TOFD是一种利用超声波衍射现象。通常使用纵波斜探头，在工件无缺陷部位，发射超声脉冲后，直通波先于底面反射波到达接收探头。工件存在缺陷时，在两波之间，衍射波或反射波会被接收探头接收到。除上述波外，还有缺陷部位和底面因波型转换产生的横波，一般会迟底面反射波到达接收探头。

1.2 TOFD技术的应用

TOFD技术被更多的应用到各工业现场检测工程中，如新疆中国石油采油管道对接焊缝检测项目、西气东输天然气管线陕京段焊缝检测项目等，大量的现场应用案例为今后进一步发展完善这项技术和扩展国内各领域尤其是焊缝无损检测项目提供了平台。

1.3 TOFD 的优点

①检测数据可以用数字形式永久保存。取用、再分析、通讯传输方便。②不垂直与检测表面的缺陷和裂纹可被检测出③缺陷的高度可以精确确定。④对200℃以上的表面可以进行检测。⑤TOFD检测系统检测方便，搬运容易。

1.4 TOFD 的缺点

①TOFD检测的发射和接收探头必须能够安放用于焊缝的两边，对于几何形状复杂的工件检测比较困难。②检测时，存在上下表面检测不到的盲区。③点状缺陷的测量尺寸不够准确。

2 声发射(Acoustic Emission，AE)检测

声发射(Acoustic Emission，AE)检测就是材料受力时材料内部发出的应力波经过探测来判断容器内部结构损伤程度的一种新的无损检测方法。

2.1 AE即声发射检测原理

从声发射源发射的弹性波最终传播到材料表面，引起可以用声发射传感器探测的表面位移，探测器将材料的机械振动转换为电信号，然后再被放大。根据观察到的声发射信号进行分析与推断以了解材料产生声发射的机制。

2.2 声发射技术的应用

声发射技术的应用已较广泛。声发射技术已用于压力容器、锅炉、管道等大型构件的水压检验，评定缺陷的危险性等级，作出实时报警。

2.3 声发射技术的优点

①适用于动态检测。②只需接收探头。当物体中有声发射事件发生时，在测控范围内的任何部位都能探测到。③大部分材料都可以应用声发射技术来检测。

2.4 声发射技术的缺点

①声发射不能提供静态缺陷的情况。②进行声发射检测前，需要知道其受力历史。③声发射过程中伴有大量噪声，不注意排除噪声，将会得到错误的结果。

3 磁记忆(Metal Magnetic Memory，MMM)检测

磁记忆(Metal Magnetic Memory，MMM)检测就是通过构件磁化状态的测量来推断其应力集中区的一种漏磁检测方法。

3.1 磁记忆检测原理

工作受载荷作用的铁制构件处于地磁环境下，其内部会发生磁畴组织定向和不可逆的重新取向(这种组织具有磁致伸缩性质)，最大的漏磁场Hp的变化在应力与变集中区形成。此时法向分量Hp(y)改变符号并具有零值，而磁场的切向分量Hp(x)具有最大值。这种不可逆的变化在工作载荷作用消除后继续保留下来，工件的应力集中部位通过漏磁场法向分量Hp(y)的测定便可准确推断。

3.2 磁记忆检测技术应用

磁记忆技术引入我国后，得到推广应用。如福建厦门篙屿电厂对接焊口项目;燕山石化CJA-78412LT锅炉改造检验项目，磁记忆检测技术在我国石油、化工行业也获得了大量应用。

3.3 磁记忆检测方法的优点

①无需对被检金属表面进行预处理，专门的磁化装置不需要，灵敏度较高。②产生疲劳裂纹的区域和金属层滑动面位置可被确定。③能显示出裂纹在构件组织中的发展趋势，进行未来危险的预报。④可显示被检测对象实际应力---变形状况的信息，并找出缺陷形成的原因。

3.4 磁记忆检测方法的缺点

检测结果易受工件本身及外界因素的影响，不能很好的进行定性定量的具体分析，不能作为单独的缺陷定性无损检测方法，需要其他的无损检测方法加以辅助。

4 总结

根据TOFD的原理和特点，在检测厚壁容器和大管径的管道方面进行了应用。采用声发射进行在线监测，可以对压力容器的安全性进行评价，从而决定是否延长压力容器的检验周期;作为一种崭新的在役诊断方法，磁记忆检测技术必将得到进一步的发展，造福于人类社会。

[1]ASTME2373-2004 Standard Practice For Use of The Ultra-sonic Time of Flight Diffraction(TOFD)Technique[S]

[2]林俊明，林春景等.基于磁记忆效应的一种无损检测新技术：哈尔滨工业大学出版社，2000.

[3]叶琳，张艾萍.声发射技术在设备故障诊断中的应用：机械工业出版社，2000.