954：电力设备无损检测技术研究

冯耀庆

摘 要：无损检测技术对于电力设备的重要性不言而喻，目前已在电力设备检测中得到了广泛的应用。无损检测技术种类较多，文章主要对目前应用于电力设备检测的无损检测技术进行了分析，以促进这些技术的进一步推广。

关键词：电力设备；无损检测技术；超声检测技术；射线检测技术；声发射检测技术

一、无损检测的定义

无损检测是指基于不影响或危害被检测对象具体功能条件下，通过射线、红外线等技术对设备、零件、材料等实施物理、化学、缺陷的检测技术。无损检测满足电力行业的高安全性、稳定性要求，这使其成为保证电力设备处于良好运行状态的重要技术之一。特别是随着计算机技术、数字化技术、图像识别技术的发展与整合，无损检测技术已在电力设备检测中得到了深入的应用。

二、无损检测类型分析

目前而言，无损检测技术主要有超声检测、射线检测、声发射检测、红外检测、渗透检测、磁粉检测、涡流检测这几种，在电力设备检测中都有所涉及，但就其应用广泛性和发展前景而言，尤以超声检测、射线检测、声发射检测最为突出，现分析如下：

2.1射线检测技术

射线检测具有穿透性好、电离作用等优势，主要应用在电子、石油化工、机械制造等领域铸件、焊缝的检测中。

射线检测的原理为：根据射线在介质中传播的衰减特性判断。如果强度均匀的射线由被检测对象一面注入其中，由于缺陷与被检物材料对射线衰减特性不同，透过被检物不均匀的射线强度，以此判定被检测物表面或内部存在缺陷。但这种技术在电力工程中使用存在一定的缺陷：复杂的工艺、摆放位置不当、现场条件等因素均会影响其最终检测结果。

以急冷转换器来说，主要是利用工业生产的余热来产生蒸汽，用于发电或工业生产生活使用，其工况条件差，主要承受局部高温，特别是管板角焊缝处，由于结构原因，该部位易产生疲劳裂纹，高应力脆裂。由于管角缝之间紧密相连，用超声的方法因扫查距离不足，只有从射线方面进行考虑：根据源的尺寸和工件的具体几何条件，计算出了源的最小透照焦距。综合比较各方面的因素，同时参照ASME标准中铸钢件射线透照时对几何不清晰度的规定，确定几何不清晰度值和焦距。使用的增感屏和胶片要根据管径大小和焊缝宽度特制。胶片装好后才将孔口封住，不漏光即可。从胶片侧送源时，若对射线防护不够，易引起胶片感光。基于边蚀效应屏蔽、射线穿透焊缝时穿透厚度以及对胶片侧片屏蔽保护等综合因素考虑，对内设计确定最佳板厚、圈筋数来完成射线检测。

2.2超声检测技术

超声检测技术因具有投资成本低、反应速度快、灵敏性高等优点，得以在金属板材、铸件、房屋建筑等领域广泛使用。

超声检查的原理为：借助超声波在界面给出的反射、折射及其在介质传播中的衰减，由发射探头向被检测对象发射超声波，接探头接收从界面反射回来的超声波或透过检测对象的透射波，检查设备是否存在缺陷，并对缺陷进行定量、定位。但这种检测技术也存在一定的局限性：会受到材料材质、晶粒度、检测人员工作经验、主观性等方面的影响。

在电力设备中，厚壤工件、粗晶材料和复杂形状工件较多，如汽轮机转子叶根、轮槽和键槽等，难以用普通单一的探头进行检测，而超声相控阵技术的应用正好解决这一难题。在电力设备中存在着大量的焊缝检测，若使用相控阵焊缝探头，通过不同探头组的创建，可使相控阵配置覆盖焊缝区域，实时显示焊缝区域图像信号，再加上声线追踪技术的应用，可手动进行焊缝检测操作，快速定位缺陷区域。

2.3声发射检测技术

声发射检测技术最大的区别就是动态性，该技术诸多的优点：能检测出活动性缺陷；提供整体性、大范围快速检测；可根据载荷、时间、温度等变化信息开展在线监控和检测；适用于其他方法无法开展环境下的检测和受限复杂形状结构的检测。

声发射技术目前在诸多电力设备无损检测中得到了广泛的应用，其中一个重要方向就是对变压器、GIS、绝缘子等设备局部放电进行检测，其与传统局部放电检测方法的有效结合提高了无损检测效率。出声发射技术动态检测优势较为明显，能够全过程监测缺陷的产生、扩展到破坏，因此，该检测技术特别适合电力设备的在线监测。

2.4磁粉检测

磁粉检测具有操作简便、迅速且灵敏度高等优点，主要用于检测铁磁性材料和工件表面或近表面裂纹，对材料内部缺陷的检出率随埋藏深度的增加而迅速下降。当焊件进行磁粉检测时，对于焊接性能差的钢种或是特厚钢板应每焊一层进行一次检验，以保证及时发现焊接过程中产生的裂纹。检测区域为焊缝区及热影响区。检测前要清理焊缝的表面污垢、焊接飞溅和氧化皮等。使用干粉或与清洗液不同的磁悬液时，必须等焊缝干燥后才可检验。应在焊缝两个相互垂直的方向分别磁化一次，一般采用连续法磁化。磁粉检测最大的局限是只能用于铁磁性焊件，且检测后要退磁和清洗。

2.5渗透检测

渗透检测用于检测焊接件的表面开口裂纹、奥氏体钢和有色金属，具有检测速度快、操作简便、缺陷显示直观且检测灵敏度较高等特点。

渗透检测前应用清洗剂清洗焊件表面或缺陷内部的污物并吹干水分，涂渗透剂时一般采用刷涂法，局部检测采用刷涂法或喷罐法。渗透时间应根据所用渗透剂型号、检测灵敏度要求以及渗透剂厂家的推荐时间试验决定。对焊接冷、热裂纹和火口裂纹的迹痕显示特征定义为略带曲折的波浪状或锯齿状的细纹，只限细条纹、星状或锯齿状条纹。渗透检测的主要不足之处是表面粗糙度影响缺陷的检出率以及难以定量控制检验操作的程序。

2.5涡流检测

涡流检测可在不去除表面涂层的情况下探测金属材料的表面及近表面裂纹。目前，焊缝的涡流检测主要采用多频涡流或脉冲涡流检测方法，已成功应用于海洋采油平台钢结构焊缝疲勞裂纹和油气输送管道内外壁腐蚀与裂纹的检测。

常规绝对式涡流探头用于检测导体裂纹时，其信号大小与裂纹深度密切相关，可用来估算裂纹深度。但当探头不垂直于被检工件或左右摇摆不定时，就会产生干扰信号，导致检测的稳定性及准确性大大降低。此外，绝对式探头对铁磁性材料的磁导率极其敏感，焊缝表面高低不平和热影响区变化以及锈蚀的表面都会造成严重的干扰信号。

2.6其他无损检测新技术

激光全息干涉测量技术具有灵敏度高、检测速度快、不用探头接触零件表面、不需要耦合剂、对构件的形状和表面状态无特殊要求、能全场直观显示缺陷情况等优点，而且检测结果易于保存。激光全息技术已应用于印制电路板内的焊接接头、压力容器焊缝质量的检测。

微波检测是以微波为信息载体，对各种适用材料和构件进行无损检测和材质评定。它不仅能用来定位工件内的裂纹，而且可以测定裂纹的尺寸。

红外热像技术的结合可使检测的灵敏度提高、检测范围扩大；声全息技术作为超声波技术的扩充，可使超声检测技术更有效。

三：结语

这些无损检测方法所依据的原理各不相同，这就决定了每一种检测方法有其自身特点、适用范围和局限性，这也是多种无损检测方法并存于电力设备检测的原因。在电力设备无损检测实践中，避免试图使用一种检测方法解决所有问题，要结合检测对象本身及环境，充分认识和发挥某一种无损检测方法的优势和特点，然后联合使用其他无损检测方法，这几种方法的联合应用将能有效解决一系列问题。

参考文献：

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