无损检测技术在特种设备检验中的应用

王伟

甘肃省特种设备检验检测研究院 甘肃兰州 730050

特种设备工作环境复杂，若设备受损失效，很容易导致安全事故发生，既会损害企业经济，还会对企业形象产生影响。所以其安全性尤为重要，因此在特种设备服役期间，应认真检测设备运行情况，排除安全隐患，确保设备安全运行。

1 无损检测技术简述

随着科学技术的发展，专业技术逐渐被应用到各行业中，特种设备中无损检测技术应用逐渐被人们认可，当前，其多被应用到工业企业中，例如，石油化工企业管道和不同容器中，例如输送管道、油罐等，因设备内部压力较高，面对这一情况，使用传统检测法检测，常常会出现安全事故，最终给企业带来较大损失。无损检测技术在企业发展中十分重要，通过研究无损检测技术速度、方法适用性等，可以确保设备合理运行，最终帮助企业提升整体经济效益。

无损检测技术是在不破坏待测物体物理与化学性质的基础上，应用现代科技开展的检测，便于获得待测物体理化性质，合理描述物体内部结构与状态。身为非破坏性检测技术，无损检测技术在工业发展中被广泛应用。无损检测技术主要有以下特点：

（1）非破坏性：非破坏性作为无损检测技术的主要特点，其优点是在得到检测结果期间，不伤害待测设备。

（2）互容性：因其非破坏性，所以检测期间可以就相同待测设备开展多次检测，确保检测结果合理准确[1]。

（3）动态性：对在用设备开展探伤检测，并累计统计待测设备工作期间产生的损伤，以便操作人员掌握待测设备的运行状况。

（4）严格性：检测期间使用的仪器设备，应在有效期内，无损检测人员，应具备相关资质证书，确保检测过程规范、检测结果准确合理，真实有效。

2 常规无损检测技术简介

2.1 射线检测法

射线检测作为工业应用中常见的一种无损检测技术。其主要包含：X、γ、β等射线检测。在特种设备检测中，X射线检测十分常用，所以本文重点介绍X射线检测技术的特点及应用。

（1）X射线检测的主要特点有：a、对被检工件无特殊要求，检测结果显示直观，检测灵敏度高，重复性好；b、检测结果可以长期保存；c、适宜于体积型缺陷。

（2）X射线检测原理为：通过被检设备期间，对比无缺陷位置，有缺陷(如气孔)对X射线吸收不同，具体借助被检设备X射线强度，判断被检设备缺陷情况。

X射线检测底片的获取：将感光材料放在被检测试件后，用于接收不同强度射线。在暗室处理后，胶片会获得透照影像，结合影像形状与黑度即可评定材料缺陷形状、大小和位置。

（4）X射线检测的应用：X射线检测应用领域非常广泛，常应用于铸造、焊接工艺缺陷的检验；复合材料的检验；机场、车站等公共场所的检查；弹道、爆炸、核技术等的检测[2-3]。

2.2 磁粉探伤法

磁粉探伤法在特种设备检测中应用较为广泛，主要用于铁磁表面与近表面缺陷检测，磁粉探伤原理为，借助漏磁场、磁粉间相互作用开展缺陷检测。当随着铁质材料的磁化，其表面连续性会变得不均匀，连续性不均匀会改变磁力线。磁力线发生改变后，材料局部会有漏磁场产生，该漏磁场具有较强吸附力，吸附设备表面的磁粉，形成能够清晰观察到的磁痕，这样，即可了解材料表面哪些位置不连续，同时了解其不连续性，当前这种检测方法十分有效。磁粉检测原理，决定其适用范围，目前其只能适用于具有铁磁性的材料。例如铁质材料、马氏体不锈钢等。上述材料磁性较强，均可使用磁粉技术开展缺陷检测[4-5]。

2.3 超声波探伤法

超声波检测利用被检测材料和缺陷材料声学性能特点，使用相应检测设备及器材，通过传播过程中超声波的反射、折射、衍射情况以及传播时间、能量变化情况，对检测对象内部、表面进行检测，最后统一分析并评价检测结果的无损检测方法。

（1）超声波检测的原理。超声波检测是采用一定方法将声源产生的超声波发射进入被测工件内部，如果工件中存在缺陷，该缺陷与工件材料间有一个交界面，随着交界面间声阻抗的不同，超声波在传播过程中会发生反射、折射、衍射等情况，最终通过监测缺陷回波信号即可判断缺陷位置；然后由回波信号位置掌握缺陷距探测面长度，并对缺陷位置进行准确定位；借助回波幅度对缺陷当量大小情况进行判定。

（2）超声波检测的优缺点。超声波检测具有如下优势：检测速度快、灵敏度高、速度快、成本低，不会对人体造成伤害，定位和定量缺陷位置。缺点为缺陷位置显示不直观，探伤技术难以操作，常常会受到主客观因素作用，检测结果保存不方便，并对工件表面要求高，同时要求检验人员要有较强的专业技术，能辨别缺陷种类[6]。

（3）超声波检测的应用。超声检测适用范围很广，可适用于各种金属和非金属材料的板材、管材、锻件、铸件、焊接件等的检测；既可以是内部缺陷，也可以是表面缺陷。超声检测可以有效检出焊接接头中的缺陷，如：未熔合、未焊透、裂纹等，也可以检出原材料中的埋藏性缺陷。所以被广泛应用于钢结构、压力容器、石化、冶金、航天、铁路交通等方面。

2.4 渗透探伤法

渗透检测作为一种新的无损检测技术，其将毛细管作用原理为基础，多用来检测非疏孔性金属及非金属零部件表面开口问题。检测期间，在零部件表层添加溶有荧光染料及颜色染料渗透液，在毛细管作用下，经过一定时间的渗透，这种液体可以渗进开口缺陷内。然后将工件表面多余渗透液清除，干燥后在上面施加一定显像剂，在毛细血管作用下缺陷内渗透液会重新吸附至零件表层，此时缺陷会被无限放大，这时就能检测缺陷形状及分布情况。

（1）渗透检测的优点。渗透检测可以检出各种非疏孔性材料表层开口缺陷，如裂纹、气孔、折叠等。渗透检测不会受到材料组织结构、化学成分等方面影响，如此既可检测金属材料，还能检测塑料、陶瓷等非金属材料。渗透检测检测灵敏度很高，显示直观，容易判断，操作迅速、简便。此外，渗透检测便于携带、检测费用低、适宜野外工作等。所以其在工业领域被广泛应用。

（2）渗透检测的局限性。渗透检测利于应用在多孔、疏松材料工件，也不利于应用在表面粗糙工件中，检测多孔性材料期间，材料表面荧光背景较强，导致缺陷显示被掩盖；工件表面若十分粗糙，很容易引起一定假象，从而使检测效果不断降低。再者，渗透检测只可以检出零部件表面开口型问题，被污染物堵塞或经机械处理后，难以检测出开口被封闭的缺陷。另外，渗透检测仅可以检出缺陷表面排布，很难锁定缺陷深度，所以不能定量评价缺陷情况[7]。

3 无损检测技术在特种设备中应用建设

特种设备包含机电类与承压类两种，其中，机电类多在工业生产方面应用，例如，压力管道与锅炉等方面，承压类多应用在日常生活中，例如场内车辆与大型游乐设施。从这一点中我们了解到，特种设备为现代生产与工业发展贡献较大力量，随着其广泛使用，实际应用期间也会出现很多缺陷损伤问题，若检测体系与技术不系统，很容易会危及周遭人员。但传统检测方法很容易二次损坏设备，情况严重的还会影响特种设备运行。无损检测技术能在不损坏被检对象期间，开展相关检验操作，这对特种设备检测而言，无疑是最佳选择。当前，无损检测应用可实现下面目标：确保产品质量，保证产品安全应用，更改制造工艺，减少生产成本等。

3.1 保护试件结构与材质

无损检测的优势为具备无损特点，检测前后，不会对被检试件产生破坏，特别是特种设备，应防止由于检测的操作开展而破坏设备。在特种设备检测期间，应先分析检测方法，分析无损检测结果与破坏性试验结果之间的差异，合理选择保护试件结构与材质的检测方法。

3.2 合理选择无损检测方法

特种设备无损检测期间，不同检测方法特点不同，所以不是所有的方法都能解决所有工件缺陷，为确保检测结果准确、可靠，应结合设备材质、制造方法、介质、失效模式、缺陷种类、部位等情况，合理选择无损检测方法。

因检测原理不一样，检测技术应用场景与范围不同，针对相同设备开展无损检测，使用不同检测方法所得到的检测结果也可能不一样，因为检测结果精度和操作人员密切相关[8]。

3.3 正确选择无损检测的实施时机

特种设备无损检测，应结合被检材料、检测目的、结果等，明确检测时间，确保其与规范要求相符。一般情况下，特种设备检测多安排到材料热处理后，比如，很多材料有裂纹延迟问题，结合实际检测要求，多将检测工作放到焊接完成一天内。再者，针对不同材质与厚度，检测时间也有很大差异。所以无损检测时，应结合检测目标、设备材质、制造工艺等情况，合理选择无损检测技术。例如，拼接封头检测工作应在成形后进行；有延迟裂纹材料应在焊接完24小时后开展无损检测；有再热裂纹材料可在热处理后，再进行一次无损检测等。

3.4 综合应用各种无损检测方法

在无损检测技术快速发展期间，特种设备无损检测技术不断成熟。对比国际检测技术，国内检测技术有待进一步提升。为提高检测结果准确性，有必要联合待测设备情况，综合不同无损检测技术，将不同无损检测技术优势全面发挥出来。比如，就射线探伤检测技术而言，其检测精度更高，图像反应更加准确，但操作期间会对操作人员产生辐射，超声波技术不会损害人体，且有检测速度快与成本低等特点，缺陷不直观显示，检测精度相对射线探伤检测技术而言更低。如果将射线检测与超声波检测结合起来，即可形成健全的检测技术与方案，也便于提升无损检测技术水平[9-10]。

3.5 融合无损检测与破坏性检测技术

无损检测技术优点较多，但也存在一定局限性，难以替代破坏性检测。在设备进行检测时，应对比分析无损检测、破坏性检测结果，如此方能确保做出的判断合理。

4 结语

综上，在科技快速发展期间，无损检测技术在特种设备检测中广泛应用。在设备检测期间，应结合设备运行工况、设备材质、可能发生的失效模式等因素，综合考虑，选择适宜的无损检测方法，以确保被检设备的安全运行，防止安全事故发生。