无损检测与评价在起重机械检验中的应用研究

杨世超 白树彬

摘要：起重机械是一种复杂的机械设备，在现代工业生产中有着广泛的应用。起重机设备的结构较为复杂，而且不同型号的起重机在结构类型上也存在一定的差异，所以在进行起重机检测时也需要运用不同的检测技术，才能保证其检测结果的准确性。本文就主要针对起重机无损检测技术的相关问题进行简单的探讨。

关键词：起重机械；无损检测；检测技术

引言

起重机是建筑及工业领域常见的空间运输工具，起重机的应用有效缓解了对人力劳动的依赖，提高了生产效率，因此，对建筑领域和工业领域来说十分重要。起重机品种多样，数量繁多，内部结构也因此而千差万别。但共同点在于无论何种起重机，其主要受力结构件多是采用焊接工艺进行连接，而焊缝内部有可能出现裂纹、加渣、气孔或其他质量缺陷，从而会对起重机的质量、使用寿命乃至生产安全造成威胁。考虑到检测结果以及生产效率，无损检测技术因检测误差小，耗时短等优势成为当前主流的检测技术。

1.无损检测简介

无损检测指的是以不损害、不影响检测对象使用性能，对内部结构没有损坏的情况下，采用声、光、电、热、磁等物理或化学手段，借助现代技术和设备，对试件内部及表面的结构、性质、状态及缺陷的类型、性质、数量、形状、位置、尺寸、分布及其变化进行检查和测试的方法。工业化时代，无损检测是一种必不可少的检测技术，甚至能够在一定程度上体现着一个国家的工业化发展水平，世界已经公认无损检测对工业化发展具有极为重要的意义。目前主要的无损检测方式有射线检测（RT）、超声检测（UT）、磁粉检测（MT）和液体渗透检测（PT）四种。其他无损检测方法有涡流检测（ECT）、声发射检测（AE）、热像/红外（TIR）、泄漏试验（LT）、交流场测量技术（ACFMT）、漏磁检验（MFL）、远场测试检测方法（RFT）、超声波衍射时差法（TOFD）等。

2.无损检测与评价在起重机械检验中的应用

2.1目视检测

目视检测技术主要是用来对起重机械的整体质量和功能部件进行观察，包括机械部件的尺寸、表面质量以及安全保护装置等；同时可以利用目视检测技术对电气照明设备进行检测，判断设备运行的状态。

2.2磁粉检测

铁磁性材料被磁化后，其表面和近表面的磁场应当是连续的，而如果在表面或近表面存在裂缝、微裂缝以及其他缺陷的存在，就会出现磁场的不连续性，从而使得工件表面或近表面的磁力线发生局部畸变，而产生漏磁场，在缺陷产生的部位就会吸附磁粉，从而出现不规则形状的磁痕，对于判定缺陷产生的位置、形状以及尺寸均较为直观，且操作方便，因而在起重机械检测中得以广泛应用。

在实际工作中，磁粉检测之前要做好准备工作，主要包括对待检部位表面进行彻底的清洁，去除工件表面的污垢、油脂、铁锈及氧化层等，一般配合以清洁剂、打磨处理等方式，然后进行干燥处理，使其表面粗糙度和洁净程度能够达到磁粉检测的要求。在对工件进行磁化前要测试工件的灵敏度是否合格，一定要保证所测试工件灵敏度是合格的方可进行磁化，磁化的时间规定为0.5s-2.0s，磁化的同时在工件表面涂抹均匀的磁悬液，磁悬液涂抹1s后方可停止磁化。然后用专用的胶带纸粘贴在磁痕显示的表面上，使磁痕能够显示在胶带纸上，揭下胶带纸就可以作为分析的资料或作为记录保存起来。为了降低漏检率，应当对待检测区域进行检测方向相互垂直的前后两次检测，如果要显示的更为清晰，也可以采用荧光磁粉来替代普通磁粉。

2.3电磁检测

利用电磁检测技术可以对涡流膜层厚度和裂纹进行检测。第一，检测涡流膜层厚度。如果需要对起重机械表面的涂层厚度进行检测时，需要依靠涡流效应的作用，检测的过程是准确的判断需要检测的金属结构表面和涡流检测的线圈厚度，如果线圈具有一定的频率则需要对其进行计算之后才能获得准确的膜层厚度。通常影响膜层厚度的主要因素是受到板厚和导电率的影响，因此在检测时不惜要对金属结构表面进行彻底的清洁。第二，裂缝的检测。需要对裂缝进行检测时，可以利用交变磁场局部磁化金属试件的方式。当金属试件处在交变磁场内部时，其本身就会出现不同程度的感应电流，而且会形成感应磁场。如果该试件的结构表面存在裂缝，就会出现磁场梯度异常泄露的状况，以此便可以判断裂缝的具体位置以及裂缝的深度等信息。利用电磁检测技术检测起重机械结构表面裂缝具有快速、准确的有点，而且可以对裂缝进行全方位的评估，为裂缝的处理提供详细的依据。

2.4超声检测技术

超声检测是一种较为常见的无损检测技术，是通过专业的设备发射的超声波作用于零部件，通过超声波在其表面和内部结构的传播和反射来检测零部件的内部缺陷的方法。在实际应用中，超声检测主要用于起重机械的锻造吊钩内部、吊钩柄圆柱部分、悬挂夹板等部位的裂纹、夹杂等缺陷，另外，对起重机械主要受力构件的焊缝质量、各部位的对接焊缝、T形焊缝以及高强螺栓的质量等均能精确检测出来。

以平板对接焊缝和T形焊为例。在探测平板对接焊缝时，首先要根据实际情况选择适当K值的斜探头，在探伤的时候将斜探头垂直放置在待检测焊缝的外表面上，并以锯齿状、斜向、环绕等运行轨迹进行缺陷的扫查，对于探查到的缺陷位置要标记出来，并记录缺陷的深度、长度等相关信息。在探测T形焊缝时，在选择好探头，检测时要尽量使探头发出声束的方向并与焊缝结构相垂直，并根据焊缝的结构形式选择以下一种或几种探测方式：（1）翼板外侧斜探头直射法。（2）翼板外侧沿焊缝用直探头或斜探头探测法。（3）腹板册斜探头直射法或一次反射法。

2.5声发射检测

应力作用下材料的变形和裂纹扩展是结构失效的重要机制。在材料的局部区域，应力集中，可以迅速释放能量，产生瞬态弹性波，称为声发射。声发射技术是在1950由德国凯塞（Kaiser）开始研究，60年代初，美国Green（绿色）谁在无损检测领域开始了声发射技术的研究，并获得了快速发展。声发射检测是一种通过接收和分析材料的声发射信号来评价材料的性能或结构完整性的无损检测方法。塑性变形过程、应力腐蚀、裂纹萌生和扩展过程可以产生声发射现象。声发射信号可以连续检测，监测材料内部变化的全过程。因此，声发射检测是一种动态无损检测方法。声发射检测如图7和图8所示。声发射检测的特点：（1）声发射检测仪检测被测对象本身的能量，而不是通过超声波或X射线无损检测仪器提供的；（2）实时信息可显示或提供工件缺陷与载荷、时间、温度等变量的变化，在线监测安全评估，因此特别适用于大型起重机的操作过程；（3）声发射检测是线性缺陷敏感，可以在这些缺陷的外部应力活动的情况下检测到，一个稳定的缺陷不产生声发射信号；（4）接近工件的要求，所以适合特殊检测危险环境，如高温、辐射、易燃、易爆和有毒的环境。在起重机的安全性能的过程中，除了上述的无损检测方法外，还存在视觉检测和振动试验对起重机各部件的整体性能和金属结构的试验。

结束语

综上，无损检测技术在起重机械中的安全检查应用与起重机械的状态有关。在起重机械安装完成之后，应用无损检测技术进行设备的安全检验，需要应用无损检测技术中的振动测试与射线检验。在起重机械的运行阶段中，还需要对其进行安全检验，符合起重机械运行环节中的无损检测技术有超声波检测、磁粉检测、声发射检测技术等。

参考文献

[1]趙有魁.无损检测技术在起重机械安全检验中的应用[J].电焊机，2015（09）.

[2]吴占稳.起重机的声发射源特性及识别方法研究[D].武汉：武汉理工大学，2008.

[3]陈辉.起重机激光检测仪的研制[D].杭州：杭州电子科技大学，2011.

[4]周永华.钢丝绳故障的弱磁无损检测技术研究[D].武汉：武汉理工大学，2009.

（作者单位：博思特能源装备（天津）股份有限公司）