带涂层的特种设备超声波检测

□ 臧扬扬

一、无损检测技术及超声波检测技术的发展现状

无损检测技术的发展已经历一个世纪，尽管无损检测技术就其本身来说并非是一种生产技术，但是其技术水平却能反映一个部门，一个行业，一个地区甚至一个国家的工业化水平。无损检测技术包括超声波检测(UT)、射线检测(RT)、渗透检测(PT)、磁粉检测(MT)、涡流检测(RT)等常规的检测技术和声发射(AE)、TOFD、红外线检测等新兴的检测技术。这些技术随着时代在不断发展，同时对于缺陷的检测的精确性和准确性都在不断地提高。超声波无损检测技术(UT)作为五大常规检测技术(RT、MT、PT、UT、ET)之一，与其它常规无损检测技术相比，它具有被测对象范围广，检测的深度大，对于缺陷定位的准确，检测的灵敏度高，成本低廉，使用方便快捷，检测速度快，对人体无害以及便于现场使用、操作等特点，因而世界各国都对超声无损检测给予了高度的重视。

二、带涂层超声波检测的目的及其意义

随着我国工业化水平的不断提高，人们越来越重视安全的问题。而与无损检测息息相关的特种设备安全就显得尤为突出。对于特种设备的无损检测问题，随着检测技术的不断发展，精确性也在不断提高，但随之而来的问题也显得尤为突出。国家规定对于带涂层的特种设备的超声检测应该打磨掉其表层的涂层，露出设备的母材。而对于一些特殊的设备，打磨掉其涂层可能会对其使用性能及其稳定性产生一定的影响。因此本文主要探究在不打磨掉其表层涂层的情况下，应用超声波检测会对检测结果产生怎样的影响，以及对其影响的大小。

三、带涂层的特种设备的无损检测现状

《中华人民共和国特种设备安全法》规定:特种设备指的是对人身和财产安全有重大危险性的锅炉、压力容器、压力管道、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施和场(厂)内专用机动车辆等。而在这之中压力容器、大型游乐设施等的危险性更大，一旦发生事故将直接威胁到人们的生命财产安全。因此对于特种设备的检测就显得尤为重要。而在检测之中关于设备表层的防腐层的问题引起了人们的关注。对于压力容器、大型游乐设施等特种设备，在进行超声检测时，国家规定必须打磨掉其表层的防腐层，然后在进行检测。但是在实际的检测中，打磨可能会造成以下几个问题:一是在打磨的过程中，需要大量的人力物力，会造成不必要的资源的浪费;二是在打磨的过程中很有可能会造成一定的机械损伤，从而造成设备的壁厚减薄，应力集中等;三是对于一些特殊的场合，如天然气站、液化石油气站等存在易燃易爆产品的场所，打磨产生的火花可能会引起意外的事故，因此本文主要探究在不除去特种设备(压力容器、大型游乐设施等)表层的防腐层的情况下，探究对缺陷超声检测结果的影响。

四、超声波检测的特点和基本原理

超声波是一种机械波，机械振动与波动是超声波探伤的物理基础。其频率大于20kHz。超声波检测的原理是利用超声波在界面处的反射和折射以及超声波在介质中传播过程中的衰减，由发射探头向被检件发射超声波，由接收探头接收从界面(缺陷或本底)处反射回来超声波或透过被检件后的透射波，以此检测工件是否存在缺陷，并对缺陷进行定位、定性与定量。由于超声波检测的方法的多样性和广泛的适用性，超声波检测在特种设备的全面检查、定期检查中扮演着十分重要的角色。特种设备安全技术规范(TSG R7001-2013)中规定:压力容器对接接头的无损检测比例一般分为全部(100%)和局部(大于或等于20%)两种。但无论是全部检测还是局部检测，超声波检测都是不可或缺的一种检测方法。游乐设施安全规范(GB 8408-2008)规定:涉及到人身安全的重要的轴、销轴，应进行100%超声波探伤。可见超声波检测在游乐设施的检验中起着重要的作用。

五、超声波检测的优点和局限性

超声无损检测技术(Ultrasonic Testing，简称UT)作为五大常规检测技术之一，在利用其进行检测的时候有很多的优点:一是超声波检测适用的范围广，包括金属材料、非金属材料和复合材料;二是对缺陷的定位准确，其中对条形缺陷和面积型缺陷的检出率比较高;三是超声波检测的灵敏度比较高，能够检测出工件内部的小尺寸的缺陷。

然而利用超声波进行检测的时候存在一定的局限性:一是不能直观对缺陷进行定量分析;二是同一缺陷，其位置、取向等不同，检测结果可能就不相同，容易引起人们的误判;三是对于一些外形比较复杂的工件来说，探头不容易布置，不利于检测的进行。

六、特种设备(压力容器、大型游乐设施)的防腐涂层

涂层工艺指的是应用某种特定的材料为了达到一定的防腐目的经过一定的工艺方法产生交联聚合反应，从而在工作的外表面上构成具有一定厚度的涂层的工艺过程，这种涂层称之为防腐层。其主要作用有很多如:一是装饰作用:涂料能够调配出各种各样的颜色，由于涂层能够形成多种平面感的效果，从而构成美丽的外观以及所需的特殊的性能，从而起到一定的美化作用;二是保护作用:对于一些长期暴露在一些特定的环境中(酸、水蒸气、以及其他的腐蚀性的气体、紫外线等，其表层的防腐层会产生一定的防护作用;三是其他的作用:涂层还能起到一定的防止静电、耐热、保温等作用，从而加强了产品的适用性，大大拓宽了产品的适用范围。

七、在超声波检测中特种设备常见的缺陷

在大型的游乐设施中其轴类主要是锻造加工而成的。而在大型游乐设施中，最常见的缺陷是出现在其转轴之上。在其轴上由于剪切等力的作用，使得转轴可能会产生轴向或是周向的条形的缺陷，以及在锻造过程之中出现的点状的缺陷。

压力容器在使用过程中，受到高压、腐蚀、疲劳等外界环境的影响和材料性能的老化，难免会产生损伤破坏。在压力容器中常见缺陷可能会在焊缝及其周围或是在设备的母材中。在焊缝中可能会存在夹渣、气孔、未熔合、未焊透等。在设备的母材中可能会出现圆形气孔、缩松、孔等缺陷，这些缺陷的形态各不相同，机理也不尽相同。

八、结语

随着科学技术的不断进步，超声波无损检测技术也在不断发展，其应用的范围在不断扩充，在实际的工程中扮演着越来越重要的角色。而与特种设备的安全息息相关的防腐涂层也发挥着至关重要的作用。对于带涂层的特种设备的内部缺陷的检测问题已经引起了有关检测部门的高度关注。所以本文所探讨的利用超声波技术检测带涂层的工件内部缺陷的方法会成为将来无损检测的一个重要手段。

［1］中华人民共和国特种设备安全法［S］.北京:中国法制出版社，2014

［2］2008 G B.游乐设施安全规范［S］.2008

［3］方超群.防腐涂层对超声波检测金属厚度的影响［J］.水电与新能源，2011