天科泰瑞检测（天津）有限公司 天津 300192
摘要：通过对近年发生的特种设备安全事故及特种设备行业中的几种常用无损检测技术的能力范围和局限性的简述，为广大工程技术人员和安全管理人员根据不同的材料、不同的环境条件下的不同特种设备，如何选择最合适的检测技术，保障特种设备安全运行提供参考。
关键词：特种设备；安全；事故；无损检测技术
特种设备是指涉及生命安全、危险性较大的锅炉、压力容器、压力管道、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施，同时也包括其附属的安全附件、安全保护装置和与安全保护装置相关的设施。特种设备具有在高温、高压、高空、高速条件下运行的特点，是人民群众生产和生活中广泛使用的具有潜在危险的设备，有的在高温高压下工作，有的盛装易燃、易爆、有毒介质，有的在高空、高速下运行，一旦发生事故，会造成严重人身伤亡及重大财产损失。我国特种设备的重大、特大事故时有发生，据估算，事故发生率是发达国家的4至6倍，损失严重。例如，“十一五”期间，全国共发生较大以上事故1538起，死亡1601人，受伤1744人。尤其是近年来几个大城市相继发生多起电梯和自动扶梯事故，造成极大的社会影响。改革开放以来，全国使用的各类特种设备每年以超过10%的速度增长，并呈现大型化、高速化的趋势。我国现有特种设备生产企业数万家，已经形成从设计、制造、检测到安装、改造、修理等完整的产业链，年产值达数万亿元。随着特种设备数量的增加，特别是人民群众对生活质量要求的提高，电梯、客运索道、大型游乐设施的增加，特种设备的安全工作已经从传统的生产安全，发展成为社会生活安全，社会影响越来越大，安全形势仍不容乐观。下图为2015年我国南方某石化生产基地发生事故前后照片。
对此，国家政府十分重视其安全，不断探索，寻找解决办法，对这类设备、设施均实行特殊监管，以保障安全。
无损检测就是发现安全隐患预防安全事故的直接而有效的手段之一。无损检测是在现代科学基础上产生和发展的检测技术，它借助先进的技术和仪器设备，在不损坏、不改变被检测对象理化状态的情况下，对被检测对象的内部及表面的结构、性质、状态进行高灵敏度和高可靠性的检查和测试，借以评判它们的连续性、完整性、安全性以及其他性能指标。作为一种有效的检测手段，无损检测在我国已广泛应用于经济建设的各个领域，例如特种设备的制造检测和在用检测，以及机械、冶金、石油天然气、化工、航天航空、船舶、铁道、电力、核工业、兵器、煤炭、有色金属、建筑等行业。尤其在保证承压类特种设备产品质量和使用安全方面，无损检测技术显得特别重要。
在科学技术和制造技术高度发达的今天，无损检测技术正在快速发展，新的无损检测技术例如射线数字成像检测、衍射时差法超声检测（TOFD）、相控阵超声检测等不断发展和完善，而传统的检测技术仍然老当益壮，这其中射线检测、超声波检测、磁粉检测、渗透检测、涡流检测是最常使用的方法。
射线检测是根据被检工件由于材质、密度、厚度等的不同，对射线产生不同的吸收或散射的特性，对被检工件的质量、尺寸、特性等作出判断，能确定缺陷平面投影的位置、大小以及缺陷的性质。射线检测适用于各种材料的检验，对被检工件的表面和结构没有特殊要求，它的检验原理决定了这种技术最适宜检验体积型缺陷，能检测出焊接接头中存在的未焊透、气孔、夹渣、裂纹和坡口未熔合以及铸件中存在的缩孔、夹杂、气孔和疏松等缺陷。
超声波检测是利用材料及其缺陷的声学性能差异对超声波传播波形反射情况和穿透时间的能量变化来检验材料内部缺陷的无损检测方法。
常规的超声波检测技术采用的是A型超声脉冲方法与其他检测技术相比较具有成本低、检测范围广、速度快、灵敏度高等优点。对确定工件的内部缺陷的大小、位置、取向、性质等参量较之其它无损检测方法有综合优势尤其是面状缺陷检出率较高，但是它对工件的形状的复杂性有一定的限制，继而发展出了衍射时差法超声检测（TOFD）技术和超声相控阵技术。
TOFD的技术原理、工艺规程、标准、数据分析方法与常规脉冲反射法超声不同，使用一收一发双探头，接收来自工件不连续性上下沿发出的衍射波，与单探头脉冲回波法相比，TOFD方法检测速度更快，更利于捕捉信号，发现工件中的不连续性缺陷。
超声相控阵技术是通过控制各个独立阵元的延时，可生成不同指向性的超声波波束，产生不同形式的声束效果，可以模拟各种斜聚焦探头的工作，并且可以电子扫描和动态聚焦，无需或少移动探头，检测速度快，探头放在一个位置就可以生成被检测物体的完整图像，实现了自动扫查，且可检测复杂形状的物体，克服了常规A型超声脉冲法的一些局限。
磁粉检测是利用合适的磁化力对待检工件进行磁化，然后在工件表面待检区域施加铁磁粉（干粉或者悬浮液），磁化后在那些材料不连续处的磁场将发生畸变，在部分磁通泄漏工件表面产生了漏磁场，从而吸引磁粉形成一种迹象指示——磁粉堆积（磁痕），在适当的光照条件下，能够有效显现出缺陷的位置和形状，然后根据相关标准对这些缺陷的尺寸、形状及其分布等因素进行分析对比，磁粉检测仅用于对铁磁材料进行检测。
磁粉检测方法优点也很多，能显示出来的缺陷的形状、大小、位置、比较准确，而且使用方便、检测速度快，工艺简单，费用低廉。尤其适用于检测材料的线状缺陷，例如裂缝、含有非金属的夹杂物、未焊透部分以及一些其他构件表面及近表面可能会导致磁漏现象的缺陷。
渗透检测技术是借助于染料液体的附着、渗透，观察这过程中的变化，能使被检测的工程构件更直观、更清楚的显示出存在的瑕疵。渗透探伤常用于检查各种材料及焊缝的表面缺陷。与其它无损探伤方法相比，渗透探伤操作方便，设备简单，成本低廉，同时不受工件形状和尺寸大小的限制，渗透探伤结果肉眼可见，必要时还可以拍照片存档保存，因而应用十分广泛。
涡流检测技术运用的是电磁感应原理，主要是将通电线圈放置在待检测金属样品附近，金属样品内会感应出涡流。与不含缺陷的同类金属制品相比，被检制品中若存在缺陷或者结构发生改变都会导致涡流变化。因为涡流的分布和大小，除与线圈的形状和尺寸、电流的大小和频率等有关外，还取决于试件的电导率、磁导率、形状和尺寸、与线圈的距离以及表面有无裂纹缺陷等因素。因而，在保持其他因素相对不变的条件下，利用探测线圈测量涡流所引起的磁场变化，可推知试件中涡流的大小和相位变化，进而获得有关电导率、缺陷、材质状况和其他物理量(如形状、尺寸等)的变化或缺陷是否存在等信息。与其他检测技术相比较，涡流检测技术操作更方便、检测更快，并且检测成本也较低。
涡流检测通常能够在几秒钟内完成，这使得它易于整合到生产线中，并且此过程不需要用到耦合剂，检测前也不需要对样品进行预清洗工作。此外，由于涡流还受电导率影响，这种技术还可以用来检测合金材料之间的差异性等。
无损检测技术是在第二次世界大战后迅速发展起来的一门综合工程技术，属于高新科技领域的特种测试技术，当把它与断裂力学、损伤容限设计等安全评价技术相结合时，根据不同的材料、不同的检测需求，可以选择最合适的检测技术，它不但能有效地检测出危害性缺陷，而且可以根据检测评定缺陷的大小、数量、长度、密集度、缺陷所在位置及缺陷性质等因素对在役设备继续运行的安全性、使用寿命等做出评价，已经成为控制产品质量、保证设备安全运行等方面的极为重要的技术手段。
参考文献 :
[1] NB/T 47013.1-2015《承压设备无损检测》[S].
论文作者:田小玉
论文发表刊物:《基层建设》2018年第26期
论文发表时间:2018/10/1
标签：缺陷论文; 检测技术论文; 工件论文; 涡流论文; 特种设备论文; 超声论文; 形状论文; 《基层建设》2018年第26期论文;