特种设备检验中无损检测技术的应用分析

韩世勋

（甘肃省特种设备检验检测研究院，甘肃 兰州 730050）

1 概述

尽管在生产的各个领域中都会使用承压特种设备，但是由于特种设备在运行时温度、压力等因素，会造成设备的不稳定，而且还会产生大量的有毒、有害等气体，特种设备运行时，需要工作人员按照流程科学操作，避免在运行时出现安全事故。目前，在对特种设备行业中的锅炉、压力容器、压力管道等承压设备进行检测时，一般会采用无损检测技术，该技术具有检测精度高、破坏性小等优势。但是在应用无损检测技术时，需要根据设备的实际情况，采用针对性的方法，才能提升检测的精度，保证在检测时准确查找设备存在的问题，以此制定解决方案。

2 无损检测技术在承压特种设备检验中的依据

各行业在使用特种设备时，都需要按照《特种设备安全监察暂行条例》规定，严格遵循检验检测标准对设备进行检查，其中对无损检测技术制定严格的标准，要求检测人员必须按照法律法规严格进行检验检测。在无损检测技术中，主要包括超声检测、射线检测、磁粉检测、渗透检测四种常规检测方法，对这四种检测技术的应用原则以及相关要求都制定严格的标准，有助于在借助无损检测技术进行特种设备检测时，可以获得准确的检测数据。

3 无损检测技术在承压特种设备检验中的分类

石油化工等行业的承压特种设备检验时，根据设备的材料类型和使用情况，需要采用不同的无损检测方法。以承压特种设备制造为例，特种设备在制造时都会进行焊接操作，为避免在焊接时焊缝出现缺陷，采用的无损检测方法应对焊缝进行预防性检测，其中采用包括射线、磁粉、渗透以及超声波等检测方法，同时还可以采用涡流检测方法。由于每种方法的检测范围不同，受到人员操作等因素影响，可能会影响到最终的检测结果。所以，检测人员应根据设备制造要求，利用各自检测技术具有的优势，结合自己的检测知识和技能，制定合理的检测方法，从而在检测时既能获得事半功倍的效果，而且保证检测质量和效率。

3.1 射线检测

射线检测技术，借助x、y 射线具有的光量子能力，可以对需要检测的物体依靠强大的穿透力，将物体内部存在的缺陷查找出来，并且还能确定存在缺陷的位置以及大小。目前，承压特种设备使用的碳钢、铝合金以及不锈钢等物质，都能通过射线检测技术完成检测。采用射线检测技术，可以对特种设备材质中存在的气孔等缺陷进行检测，但是检测人员应注意的是，该方法对材质厚度在2-200mm 范围内的设备进行检测，同时针对材质中出现的细裂纹和未熔合等问题进行有效的检测。另外，采用该技术进行检测时，检测人员应做好防护工作，同时控制检测时释放的有毒气体，避免检测人员受到辐射的同时，还能减少对环境的污染。

3.2 磁粉检测

采用磁粉检测技术进行检测时，借助磁粉进入到设备材质内，可有效检测出材质内存在的缺陷。磁粉检测技术操作简便，并且成本较低，但是检测范围只能在具有铁磁性物质使用，一般为镍、碳素钢以及合金钢等材质。另外该方法通常会检测设备的表面和近表面尺寸很小、间隙极窄和目视难以看出的缺陷，可对材质表面和近表面存在的裂纹，或者未焊透等进行检测。在对特种设备采用磁粉技术进行无损检测时，若环境温度低于300℃，可采用干磁粉进行检测，获得的检测数值作为常温下结果。但是干磁粉方法在应用时，需要检测人员具有丰富的经验以及专业操作能力，只有这样，才能在光滑的材质表面短时间内完成检测。

3.3 渗透检测

渗透检测技术借助荧光染料，或者使用具有附着能力的染料进入到工件内，利用显像剂通过液体毛细，对工件存在的缺陷进行检测。该方法一般应用在有色金属、陶瓷等非金属材质，可避免染料附着在材质表面或内部。通常情况下，在环境温度低于250℃，奥氏体不锈钢材料进行焊接时，可采用渗透技术对焊接部位进行检测。与磁粉检测方法相同，在检测时需要对焊接位置出现的裂纹、气孔以及氧化斑等具有开孔特性的缺陷进行检测。渗透检测技术具有的优势为：可以在隔绝水、电等条件下，在户外完成对设备的检测。而该方法的缺点主要是无法对设备内部存在的闭合型缺陷进行检测。

以我国某石油焦电站锅炉为例，该锅炉额定蒸发量、额定出口压力与额定出口温度分别为220t/h、9.8MPa、540℃。在2018 年4 月出现停运现象，需对其进行停炉检验。首先，可对其外观进行检查，主蒸汽管道、汽包以及受热面为重点观察对象；其次，需对其重点部位进行打磨抛光处理；最后，针对此特种设备，选择使用渗透检测以及磁粉检测这两种无损检测方法，后发现其存在损坏现象。利用渗透检测，发现汽包管座角焊缝有裂纹存在，为疲劳裂纹；发现汽包省煤器再循环管孔有多处裂纹存在，为疲劳裂纹。利用磁粉检测，发现主蒸汽管道有裂纹存在；发现左侧水冷壁集箱封头焊缝有密集裂纹存在，为焊接裂纹。如图1 所示。

图1 主蒸汽管道裂纹

通过针对性整改，完成了裂纹修补工作，让锅炉恢复平稳运行。在检测过程中，特种设备没有受到任何检测损伤。由此可见，无损检测技术在特种设备检测中的应用具有重要作用。

3.4 超声波检测

使用超声波进行检测时，该技术借助声学原理，对材质内存在的缺陷，通过声波反射对穿过的时间以及能量变化进行分析，进而将材质内存在的缺陷的位置和大小精准定位。该技术检测材质的厚度一般在8-300mm 范围内，检测的内容包括焊缝中存在的裂纹、未融合等问题。采用超声波检测方法，既具有操作简单对人体无损伤等特点，还能针对设备的特殊结构的内部以及高温状态等条件下进行检测，可以获得准确的检测数据。

3.5 涡流检测

涡流检测技术借助电磁原理，将导电材料放置在检测材质上，通过感应电流产生的导体性质获得检测数据。该方法的具有检测速度快特点，但是无法对较深的并且规则性的结构进行检测。一般应用在具有导电性能的金属材料上，在金属材料的表面具有缺陷时，利用此种方法可以取得良好效果。

3.6 盲区补充检测

使用不同检测方法进行检测时，检测人员可以利用检测仪器获得数值。但是，在许多复杂特殊结构的设备进行超声检测时，由于存在检测盲区，直通波信号无法传送到检测仪器，进而无法对设备盲区内是否存在缺陷进行定位。一般情况下，对设备的焊缝进行检测时，若焊缝的小于50mm 时，需要对10mm的盲区进行检测，才能保证检测精度。另外，在进行盲区检测时，采用宽频带窄脉冲探头、变更探头等方式对盲区进行补充检测，同时使用计算机制作成TOFD 图像，以便准确定位材质存在缺陷的位置和大小。检测人员应充分利用TOFD 图像，对盲区补充检测获得的数据，要求必须准确合理，同时根据扫描信号探明盲区缺陷潜在的趋势，以便在预防和解决缺陷时，可以提供参考依据。

4 结语

综上所述，在对特种设备检验过程中，采用无损检测技术，需要根据设备的性质、检测技术的优势等综合考虑，以此获得准确的检测数据。在特种设备应用的各个领域，由于特种设备的结构复杂性，对特种设备检测时需要较高水平的技术，借助无损检测技术获得相关的数据，可对设备存在的缺陷制定预防策略以及解决措施，进而在提升检测效率的同时，有效提升设备在运行时的稳定性和安全性，保证特种设备运行作用以及运行质量。