特種設備無損檢測新技術的應用研究

柯洪剛　范樹孫

摘 要：本文簡單分析了特種設備無損檢測的幾項新型技術，包括聲發射檢測技術、TOFD 技術、磁記憶檢測技術等，分別分析了其基本原理、優缺點及應用，為從事特種設備無損檢測的人員提供一定的參考與借鑒。

關鍵詞：特種設備；無損檢測；新技術；應用；研究

中圖分類號： TD40 文獻標識碼： A

隨著經濟社會的發展，特種設備無損檢測技術及方法也在不斷豐富，技術水平也在逐漸提高。各種技術的基本原理有較大的區別，需要技術人員根據其特點，結合檢測項目的情況合理選擇，因而對該問題的深入研究也是十分有必要的。

1聲發射檢測技術

1.1聲發射檢測技術的基本原理及優缺點

聲發射檢測技術（ Acoustic Emission，簡稱AE），是一項新型的無損檢測方法，材料在受到外力的作用時，其內部會發出一定的應力波，再通過探測判斷容器內部結構是否受到損傷，或者評估其受到損傷的情況。聲發射檢測技術的基本原理是聲發射源發射的彈性波經過一定的傳播途徑，最后到達材料表面，使得聲發射傳感器探測出現表面位移的現象，探測器則會把材料的機械振動轉變為電信號，再實施放大處理，并結合觀察到的聲發射信號，對其實施深入的分析與推斷，判斷材料產生聲發射的基本流程。該技術存在一定的缺陷，即其無法提供靜態缺陷的情況，實施聲發射檢測之前，需要先調查掌握其過往的受力情況，且聲發射過程中會存在一定的噪聲，需要對其進行處理或者排除，才能得到較為準確的檢測結果。

1.2技術應用

聲發射技術的應用范圍較為廣闊，對于各種大型構件進行水壓檢測，評估其缺陷情況，并進行報警等，包括壓力容器檢測、鍋爐檢測、管道檢測等，較為實用。

2 TOFD 技術

2.1技術原理

TOFD 技術即Time of Flight Diffraction Technique，其主要是通過缺陷端部衍射波播的時間差來對缺陷進行檢測，并判斷缺陷程度的檢測方法，也可以稱為衍射時差法超聲檢測技術。其技術原理的本質是利用超聲波衍射現象，使用縱波斜探頭，在被檢測設備沒有出現缺陷部位，先發射超聲脈沖，直通波會比底面反射波更快的到達接收探頭。如果設備中有缺陷，兩種兩波之間，探頭就會接收到衍射波或反射波。

2.2優缺點分析

該技術的優點在于檢測數據是以數字形式的形式表現出來，且能夠永久保存，隨時對其進行選取及分析，且數據通訊及傳輸十分便利。較難檢測的缺陷也能夠被檢測出來，包括不垂直缺陷、設備表面缺陷、裂紋等；檢測的準確性良好，能夠準確的檢測是缺陷的高度，適應性也極強，能夠對溫度超過200℃ 的表面實施檢測，且檢測過程簡單方便。該技術操作時無法設置獨立的空間，能夠在保持生產工藝狀態的過程中進行檢測，并能夠根據工程的評定標準，迅速評定缺陷，并根據標準評定顯示的缺陷進行挖補修復。

2.3適用范圍

根據相關標準的規定，該技術的使用范圍是全焊透的對接接頭，且材質一般屬于低碳鋼或者合金鋼，構件的厚度保持在12mm至400mm之間，均可以使用其進行無損檢測。

2.2技術應用

TOFD 技術主要是應用于各工業現場檢測工程中，包括石油采油管道對接焊縫的檢測、西氣東輸天然氣管線焊縫的檢測等。現代的工程項目逐漸增加，該技術的現場應用實際操作經驗不斷積累，技術水平在實踐中也在不斷進步與優化。

3磁記憶檢測技術

3.1技術原理及優缺點

磁記憶檢測技術（ Metal Magnetic Memory，簡稱為MMM） ，是漏磁檢測方式，其是對設備磁化狀態進行測量，從而判斷出其的應力集中區。該技術的基本原理是鐵制構件在工作受載荷的狀態下，處于地磁環境中，構件的內部會出現磁疇組織定向及不可逆的重新取向，在應力與變集中區，漏磁場最為嚴重的 Hp 的變化會逐步構成。此時法向分量 Hp會改變符號，并存在零值，該條件下，磁場的切向分量 Hp存在最大值，即使荷載解除后，該變化還是會保存再來，設備中應力較為集中的部位，可以采用漏磁場法向分量 Hp的測定，將其準確的計算出來。該技術的優點在于可以直接進行檢測，不需要使用串門的磁化裝置對金屬表面提前實施預處理， 十分靈敏，能夠確定出現疲勞裂紋的位置，及金屬層滑動面的位置，且能夠表現出裂紋在構件組織中的發展方向，有效的預測設備未來的狀態，進行未來危險的預報。能檢測出設備的實際應力及變形狀況的信息，便于分析缺陷出現的因素。

3.2技術應用

其在我國的石油、化工行業中的應用十分廣泛，最為典型的應用則是某電廠對接焊口的檢測及鍋爐改造的檢驗等，未來還會不斷的拓展出新的應用領域。

4相控陣檢測技術

超聲相控陣探頭是以惠更斯原理進行設計的，其探頭是數量不等且互相獨立的壓電晶片構成的陣列，每個晶片被當做一個單位，利用電子控制系統根據相應的規則及順序對其進行控制，激發不同的單元，使得其發出的超聲波疊加構成一個波面陣。再根據相應的規則及順序接收反射波時，并將信號進行合成，根據合成結果顯示出現。該技術一般應用于較為高精尖的行業，如核工業、航空工業等，也可以應用于檢測壓力容器、高能管道焊縫、輸油管道焊縫等。

結語

現代科學技術的發展，各項特種設備的運用，使得生產活動能夠正常進行，而該類特種設備的質量對于后期的應用情況、使用效果及其在生產活動中基本作用的發揮等，均有著直接的作用，需要對其進行相應的無損檢測。現代科技的發展，無損檢測技術也十分豐富，本文僅僅簡單介紹了幾項較為常見的技術，實踐的活動中，還需要檢測人員根據特種設備的性質、特點等， 結合無損檢測技術的優缺點等，合理選擇無損檢測技術，提升檢測的準確性，保障特種設備的質量，為生產活動的正常進行提供保障。

參考文獻

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