特種設備無損檢測新技術的應用

桂 丹 楊興征

(泰安市利德容器制造有限公司，山東 泰安 271000)

0 前言

隨著現代工業發展，能源、石油化工裝置的建設項目越來越多，工程進度要求越來越短，工程質量要求越來越高。特種設備無損檢測技術和方法也是層出不窮。

1 TOFD技術(Time of Flight Diffraction Technique)

TOFD技術(Time of Flight Diffraction Technique)是一種利用缺陷端部的衍射波播時間差來進行缺陷檢測和定量的方法，即衍射時差法超聲檢測技術。

1.1 TOFD 檢測原理

TOFD是一種利用超聲波衍射現象。通常使用縱波斜探頭，在工件無缺陷部位，發射超聲脈沖后，直通波先于底面反射波到達接收探頭。工件存在缺陷時，在兩波之間，衍射波或反射波會被接收探頭接收到。除上述波外，還有缺陷部位和底面因波型轉換產生的橫波，一般會遲底面反射波到達接收探頭。

1.2 TOFD技術的應用

TOFD技術被更多的應用到各工業現場檢測工程中，如新疆中國石油采油管道對接焊縫檢測項目、西氣東輸天然氣管線陜京段焊縫檢測項目等，大量的現場應用案例為今后進一步發展完善這項技術和擴展國內各領域尤其是焊縫無損檢測項目提供了平臺。

1.3 TOFD 的優點

①檢測數據可以用數字形式永久保存。取用、再分析、通訊傳輸方便。②不垂直與檢測表面的缺陷和裂紋可被檢測出③缺陷的高度可以精確確定。④對200℃以上的表面可以進行檢測。⑤TOFD檢測系統檢測方便，搬運容易。

1.4 TOFD 的缺點

①TOFD檢測的發射和接收探頭必須能夠安放用于焊縫的兩邊，對于幾何形狀復雜的工件檢測比較困難。②檢測時，存在上下表面檢測不到的盲區。③點狀缺陷的測量尺寸不夠準確。

2 聲發射(Acoustic Emission，AE)檢測

聲發射(Acoustic Emission，AE)檢測就是材料受力時材料內部發出的應力波經過探測來判斷容器內部結構損傷程度的一種新的無損檢測方法。

2.1 AE即聲發射檢測原理

從聲發射源發射的彈性波最終傳播到材料表面，引起可以用聲發射傳感器探測的表面位移，探測器將材料的機械振動轉換為電信號，然后再被放大。根據觀察到的聲發射信號進行分析與推斷以了解材料產生聲發射的機制。

2.2 聲發射技術的應用

聲發射技術的應用已較廣泛。聲發射技術已用于壓力容器、鍋爐、管道等大型構件的水壓檢驗，評定缺陷的危險性等級，作出實時報警。

2.3 聲發射技術的優點

①適用于動態檢測。②只需接收探頭。當物體中有聲發射事件發生時，在測控范圍內的任何部位都能探測到。③大部分材料都可以應用聲發射技術來檢測。

2.4 聲發射技術的缺點

①聲發射不能提供靜態缺陷的情況。②進行聲發射檢測前，需要知道其受力歷史。③聲發射過程中伴有大量噪聲，不注意排除噪聲，將會得到錯誤的結果。

3 磁記憶(Metal Magnetic Memory，MMM)檢測

磁記憶(Metal Magnetic Memory，MMM)檢測就是通過構件磁化狀態的測量來推斷其應力集中區的一種漏磁檢測方法。

3.1 磁記憶檢測原理

工作受載荷作用的鐵制構件處于地磁環境下，其內部會發生磁疇組織定向和不可逆的重新取向(這種組織具有磁致伸縮性質)，最大的漏磁場Hp的變化在應力與變集中區形成。此時法向分量Hp(y)改變符號并具有零值，而磁場的切向分量Hp(x)具有最大值。這種不可逆的變化在工作載荷作用消除后繼續保留下來，工件的應力集中部位通過漏磁場法向分量Hp(y)的測定便可準確推斷。

3.2 磁記憶檢測技術應用

磁記憶技術引入我國后，得到推廣應用。如福建廈門篙嶼電廠對接焊口項目;燕山石化CJA-78412LT鍋爐改造檢驗項目，磁記憶檢測技術在我國石油、化工行業也獲得了大量應用。

3.3 磁記憶檢測方法的優點

①無需對被檢金屬表面進行預處理，專門的磁化裝置不需要，靈敏度較高。②產生疲勞裂紋的區域和金屬層滑動面位置可被確定。③能顯示出裂紋在構件組織中的發展趨勢，進行未來危險的預報。④可顯示被檢測對象實際應力---變形狀況的信息，并找出缺陷形成的原因。

3.4 磁記憶檢測方法的缺點

檢測結果易受工件本身及外界因素的影響，不能很好的進行定性定量的具體分析，不能作為單獨的缺陷定性無損檢測方法，需要其他的無損檢測方法加以輔助。

4 總結

根據TOFD的原理和特點，在檢測厚壁容器和大管徑的管道方面進行了應用。采用聲發射進行在線監測，可以對壓力容器的安全性進行評價，從而決定是否延長壓力容器的檢驗周期;作為一種嶄新的在役診斷方法，磁記憶檢測技術必將得到進一步的發展，造福于人類社會。

[1]ASTME2373-2004 Standard Practice For Use of The Ultra-sonic Time of Flight Diffraction(TOFD)Technique[S]

[2]林俊明，林春景等.基于磁記憶效應的一種無損檢測新技術：哈爾濱工業大學出版社，2000.

[3]葉琳，張艾萍.聲發射技術在設備故障診斷中的應用：機械工業出版社，2000.