游樂(lè)設(shè)施無(wú)損檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)若干問(wèn)題探討

張新東

(江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院 南京 210036)

游樂(lè)設(shè)施種類繁多，結(jié)構(gòu)各異，運(yùn)動(dòng)形式多樣，其主要由鋼結(jié)構(gòu)、金屬零部件、行走線路、動(dòng)力裝置、機(jī)械傳動(dòng)、乘人設(shè)施、電器和安全防護(hù)裝置等幾大部分組成，鋼結(jié)構(gòu)常用的鋼材主要是普通碳素鋼，金屬零部件一般以軋制件、焊接件、鍛件和鑄件作坯件，經(jīng)機(jī)械加工制成。軋制件、焊接件和鍛件主要采用碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼或低合金結(jié)構(gòu)鋼。其中軸類零部件使用的常用材料為45鋼和40Cr等。焊縫和零部件的質(zhì)量至關(guān)重要，游樂(lè)設(shè)施鋼結(jié)構(gòu)和金屬零部件連接通常采用焊接和螺栓連接，連接一旦失效，后果不可想象。為確保游樂(lè)設(shè)施的安全運(yùn)行,國(guó)家頒布了一系列法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)游樂(lè)設(shè)施的設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)行、檢驗(yàn)和修理等各環(huán)節(jié)進(jìn)行了嚴(yán)格規(guī)定，而無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在游樂(lè)設(shè)施的制造、安裝和檢驗(yàn)過(guò)程中得到廣泛使用，對(duì)質(zhì)量控制起到十分關(guān)鍵的作用。

重要部件及重要焊縫的質(zhì)量直接影響到游客的生命和財(cái)產(chǎn)安全，無(wú)論是企業(yè)的自檢還是檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的檢驗(yàn)，無(wú)損檢測(cè)都是必不可少的手段。目前游樂(lè)設(shè)施重要零部件和重要焊縫的無(wú)損檢測(cè)暫無(wú)專用標(biāo)準(zhǔn)，一般根據(jù)選用的檢測(cè)方法參考相應(yīng)的方法標(biāo)準(zhǔn)，常規(guī)無(wú)損檢測(cè)方法可參照采用JB/T 4730—2005《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)》、GB/T 4162—1991《 鍛壓鋼棒超聲波探傷方法》及GB/T 6402《鋼鍛件超聲波檢驗(yàn)方法》，其它無(wú)損檢測(cè)方法可采用各自的方法標(biāo)準(zhǔn)。

1 無(wú)損檢測(cè)技術(shù)要求

目前對(duì)游樂(lè)設(shè)施在制造、安裝和使用檢驗(yàn)過(guò)程中要求進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)的法規(guī)為國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局頒布的《游樂(lè)設(shè)施安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程(試行)》和《游樂(lè)設(shè)施監(jiān)督檢驗(yàn)規(guī)程(試行)》，在GB 8408—2008《游樂(lè)設(shè)施安全規(guī)范》和GB/T 18158—18166等游藝機(jī)通用技術(shù)條件的標(biāo)準(zhǔn)中也給出了無(wú)損檢測(cè)的具體要求，要求如下：

1)游樂(lè)設(shè)施安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程(試行)

“第六條(二) 機(jī)械零部件所用金屬材料需考慮其力學(xué)性能、熱處理性能、沖擊韌性等方面的要求。對(duì)需焊接成型的重要受力部件，焊前應(yīng)作焊接工藝評(píng)定，焊后消除殘余應(yīng)力，重要受力焊縫應(yīng)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。

第七條(六) 重要軸(銷軸)類零部件出廠時(shí)必須進(jìn)行100%無(wú)損檢測(cè)。

(七) 滑行車類的重要軸、銷軸應(yīng)每年進(jìn)行1次無(wú)損檢測(cè)，其他重要軸類(不易拆卸的除外)零部件每3年拆檢1次，進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。

第九條(二) 重要受力焊縫、不同材質(zhì)的焊縫，必須由具有相應(yīng)資質(zhì)的技術(shù)工人完成，必須進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，必須符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求。”

2)GB 8408—2008《游樂(lè)設(shè)施安全規(guī)范》

“8.4.3 重要的軸和銷軸宜進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，硬度應(yīng)符合 GB/T 699 和 GB/T 3077 的規(guī)定。調(diào)質(zhì)后的零件，應(yīng)進(jìn)行探傷檢驗(yàn)。

8.13.5 涉及到人身安全的重要的軸、銷軸，應(yīng)進(jìn)行100%的超聲波與磁粉或滲透探傷。涉及到人身安全的重要焊縫，應(yīng)進(jìn)行100%的磁粉或滲透探傷。超聲波探傷方法和質(zhì)量評(píng)定按GB/T 4162有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，檢驗(yàn)質(zhì)量等級(jí)不低于A級(jí)。厚度大于250mm的零件超聲波檢驗(yàn)方法和質(zhì)量評(píng)定按GB/T 6402有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，檢驗(yàn)質(zhì)量等級(jí)不低于2 級(jí)。磁粉探傷方法與質(zhì)量評(píng)定按JB/T 4730有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，檢驗(yàn)質(zhì)量等級(jí)不低于Ⅲ級(jí)。滲透探傷方法與質(zhì)量評(píng)定按JB/T 4730有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，檢驗(yàn)質(zhì)量等級(jí)不低于Ⅲ級(jí)。有必要進(jìn)行焊縫射線探傷的，其探傷方法與質(zhì)量評(píng)定按JB/T 4730有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，檢驗(yàn)質(zhì)量等級(jí)不低于Ⅱ級(jí)?！?/p>

2 問(wèn)題的提出

由上可知，游樂(lè)設(shè)施常用的無(wú)損檢測(cè)方法有以下四種，內(nèi)部無(wú)損檢測(cè)包括射線檢測(cè)、超聲波檢測(cè)，表面無(wú)損檢測(cè)包括磁粉檢測(cè)和滲透檢測(cè)，原理不作具體描述，筆者通過(guò)實(shí)踐結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)這四種方法分別提出一些想法和建議。

2.1 超聲波檢測(cè)

1)目前游樂(lè)設(shè)施采用的超聲波檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4162—1991《鍛軋鋼棒超聲波檢驗(yàn)方法》和GB/T 6402《鋼鍛件超聲波檢驗(yàn)方法》，主要側(cè)重軸類零部件原材料的檢測(cè)，GB/T 6402檢驗(yàn)條件中規(guī)定鍛件檢驗(yàn)一般應(yīng)在鍛件熱處理之后和鉆孔開(kāi)槽等加工之前進(jìn)行。在用設(shè)備的重要銷軸檢測(cè)沒(méi)有很好的專項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。

2)上述標(biāo)準(zhǔn)中要求做試塊，要求同等的表面條件同曲率，這個(gè)由于游樂(lè)設(shè)施制造單位較多，其種類也繁多，結(jié)構(gòu)各異，軸類零部件大都為非標(biāo)生產(chǎn)，筆者檢測(cè)時(shí)需要根據(jù)不同的設(shè)備做大量的試塊，法定檢驗(yàn)中不大容易實(shí)現(xiàn)，同時(shí)定期檢驗(yàn)試塊無(wú)法攜帶。

3)游樂(lè)設(shè)施的軸類零件受力復(fù)雜，而且好多軸都是單一失效點(diǎn)，又不易拆卸，在線超聲波檢測(cè)難度較大，是否可研究并制定專門的超聲波檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)或其他替代檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。

4)12cm以下小直徑軸的超聲波檢測(cè):在對(duì)棒材的超聲波探傷中，存在著探頭與棒材的耦合問(wèn)題，特別是小直徑棒材，其圓周曲面的曲率較大，聲束發(fā)散嚴(yán)重，會(huì)產(chǎn)生波形轉(zhuǎn)換，形成表面變型波，使得缺陷信號(hào)受到干擾，因而對(duì)缺陷進(jìn)行定位、定量、定性較為困難，甚至無(wú)法檢測(cè)。針對(duì)小直徑棒材的特點(diǎn)，有人采用爬波法檢測(cè)，試驗(yàn)結(jié)果表明，爬波對(duì)徑向缺陷敏感，而對(duì)軸向缺陷檢測(cè)效果差，為此，筆者可采用瓦形晶片制作的雙晶探頭水浸法，但是根據(jù)每臺(tái)套的游樂(lè)設(shè)施不同的小直徑軸現(xiàn)場(chǎng)無(wú)損檢測(cè)時(shí)，對(duì)比試塊不容易實(shí)現(xiàn)，而且水浸法要有專門的機(jī)械控制裝置，在現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)中沒(méi)法實(shí)現(xiàn)。

5)對(duì)重要銷軸中的缺陷進(jìn)行精確的定性、定量難度較大，仍須作深入研究。對(duì)具有復(fù)雜形狀或不規(guī)則外形的試件進(jìn)行超聲檢測(cè)有困難。缺陷的位置、取向和形狀對(duì)超聲波檢測(cè)結(jié)果有一定影響。

6)檢驗(yàn)時(shí)，筆者也常遇到加工后的軸表面有臺(tái)階，內(nèi)部有加油孔，這些也會(huì)影響超聲波檢驗(yàn)結(jié)果。

7)《游樂(lè)設(shè)施安全規(guī)范》引用文件中超聲波檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4162—1991適用于檢驗(yàn)直徑20～250mm的鍛軋鋼棒，20mm以下的重要銷軸超聲波檢測(cè)就沒(méi)有檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)在此標(biāo)準(zhǔn)已修訂，放寬了要求，12mm以上均可，實(shí)際工作中最好執(zhí)行新的標(biāo)準(zhǔn)，所以引用標(biāo)準(zhǔn)的年代號(hào)不宜限定。

8)游樂(lè)設(shè)施檢驗(yàn)規(guī)程和其他標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有提到涉及人身安全的重要受力焊縫(除滑行類的軌道對(duì)接焊縫)內(nèi)部質(zhì)量進(jìn)行內(nèi)部無(wú)損檢測(cè)，焊縫有內(nèi)部缺陷按現(xiàn)行要求將不能進(jìn)行有效的控制。所以是否應(yīng)在游樂(lè)設(shè)施相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和檢驗(yàn)規(guī)程中增加焊縫超聲波檢測(cè)要求(必要時(shí)增加射線檢測(cè)要求或其他新技術(shù))。實(shí)際工作工程中，許多游樂(lè)設(shè)施制造單位為了加強(qiáng)重要焊縫的質(zhì)量控制，進(jìn)行了超聲波無(wú)損檢測(cè)，依據(jù)JB/T 4730，但是遇到一些問(wèn)題，比如因結(jié)構(gòu)的原因?qū)雍缚p、角焊縫只能在單面單側(cè)進(jìn)行檢測(cè)，這種情況的檢測(cè)如何判定焊縫內(nèi)部質(zhì)量是否合格。

9)GB/T 18159—2008《滑行類游藝機(jī)通用技術(shù)條件》10.11.2中規(guī)定“當(dāng)滑行車類游藝機(jī)的車速不小于50km/h時(shí)，軌道對(duì)接焊縫應(yīng)進(jìn)行100%超聲波與100%的磁粉探傷，必要時(shí)進(jìn)行射線探傷。”，而GB 8408—2008中8.13.5中沒(méi)有規(guī)定焊縫超聲波無(wú)損檢測(cè)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)和判定依據(jù)。

10)GB/T 4162—1991不包括奧氏體粗晶鋼棒的檢測(cè)。

2.2 磁粉、滲透檢測(cè)

由于標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定了重要焊縫和重要軸、銷軸都要進(jìn)行100%的磁粉或滲透檢測(cè)，也就是說(shuō)選擇其中一種即可，但實(shí)際操作過(guò)程中會(huì)遇到以下問(wèn)題：

1)目前焊縫的磁粉檢測(cè)，需要打磨焊縫，但大多數(shù)不好打磨，有的打磨完了，磁軛無(wú)法放置或由于接觸不好影響檢測(cè)靈敏度。

2)游樂(lè)設(shè)施涂層做得很好，打磨后影響美觀，且重做涂層后達(dá)不到防銹的效果，所以需要帶涂層檢測(cè)，但帶涂層檢測(cè)需要做大量的試驗(yàn)，積累數(shù)據(jù)，制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

3)建議通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，新增加渦流檢測(cè)方法，這樣可以帶涂層檢測(cè)。

4)磁粉檢測(cè)中缺陷深度無(wú)法顯示。

5)在游樂(lè)設(shè)施無(wú)損檢測(cè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)明確鐵磁性材料應(yīng)優(yōu)先選用MT(除非在MT不適用情況)，因?yàn)闈B透檢測(cè)只能檢測(cè)表面開(kāi)口性缺陷。

2.3 射線檢測(cè)

技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)中要求不多，只有滑行類游樂(lè)設(shè)施通用技術(shù)條件中提出了“當(dāng)滑行車類游藝機(jī)的車速不小于50km/h時(shí)，軌道對(duì)接焊縫應(yīng)進(jìn)行100%超聲波與100%的磁粉探傷，必要時(shí)進(jìn)行射線探傷?！?，射線檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)操作危險(xiǎn)性大，軌道高度較高，且為架空的，實(shí)現(xiàn)很復(fù)雜。

3 建議

1)制定游樂(lè)設(shè)施無(wú)損檢測(cè)專項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。

2)游樂(lè)設(shè)施各制造單位查清本單位產(chǎn)品存在重要受力對(duì)接焊縫、全焊透角焊縫情況，按照不同產(chǎn)品列出重要受力焊縫、全焊透角焊縫實(shí)際分布情況，以及這些焊縫布置是否經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)分析，在相應(yīng)設(shè)計(jì)文件是否得到體現(xiàn)，所采用的檢測(cè)方法是否能夠檢測(cè)出來(lái)是否全焊透。

如果不能滿足要求，應(yīng)修改設(shè)計(jì)并進(jìn)行焊接結(jié)構(gòu)優(yōu)化，杜絕制造或使用過(guò)程中不可檢測(cè)的單一失效焊縫。

對(duì)于要求全焊透的重要對(duì)接焊縫與角接焊縫，應(yīng)通過(guò)強(qiáng)化技術(shù)要求和制定有效的制造工藝，強(qiáng)化制造過(guò)程中檢驗(yàn)和無(wú)損檢測(cè)(推薦100%超聲加20%射線，或100%射線。對(duì)于制造過(guò)程中無(wú)法進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)的部位，通過(guò)人工檢驗(yàn)留有檢驗(yàn)部位照片證實(shí)，確保制造質(zhì)量)。

3)角焊縫和對(duì)接焊縫的無(wú)損檢測(cè)目前只要求表面檢測(cè)，其實(shí)承受動(dòng)載荷的角焊縫或?qū)雍缚p應(yīng)強(qiáng)化內(nèi)部無(wú)損檢測(cè)，所以游樂(lè)設(shè)施相關(guān)技術(shù)規(guī)范中應(yīng)增加此方面的要求。

4)重要焊縫無(wú)損檢測(cè)，在焊縫表面不打磨涂層的情況下，建議使用渦流檢測(cè)技術(shù)，并制定相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。在有防腐層的情況下，可采用特殊的筆式探頭對(duì)焊縫表面進(jìn)行快速掃描檢測(cè)，可以快速檢測(cè)鐵磁性材料存在的表面和近表面裂紋，并可對(duì)裂紋深度進(jìn)行測(cè)量。該方法快速準(zhǔn)確，并能對(duì)裂紋進(jìn)行定性和半定量評(píng)估。

5)對(duì)在用設(shè)備輪軸進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)時(shí)，加強(qiáng)對(duì)輪軸受力情況的研究，輪軸在使用中主要缺陷產(chǎn)生在輪軸周向,且周向缺陷對(duì)輪軸的影響較大，實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中是否可以只在輪軸兩端用直探頭進(jìn)行掃查周向裂紋，這樣不需要拆卸。

6)在用游樂(lè)設(shè)施的重要銷軸有的不易拆卸，有的拆裝后要重新磨合，很容易損傷銷軸，建議多采用新的無(wú)損檢測(cè)方法進(jìn)行在線檢測(cè)和監(jiān)測(cè)，比如相控陣等。游樂(lè)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)做相應(yīng)完善。

7)游樂(lè)設(shè)施相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中，建議增加金屬磁記憶檢測(cè)方法，它是一種檢測(cè)材料應(yīng)力集中和疲勞損傷的無(wú)損檢測(cè)與診斷的新方法，鑒于許多在用游樂(lè)設(shè)施零部件的失效由疲勞裂紋引起，因此該技術(shù)特別適用于游樂(lè)設(shè)施鐵磁性金屬重要焊縫和軸類零部件的快速檢測(cè)。磁記憶是一種弱磁檢測(cè)方法，無(wú)須對(duì)工件進(jìn)行磁化，其應(yīng)力集中部位在地磁場(chǎng)的作用下即可顯示出磁記憶信號(hào)。一般在磁粉檢測(cè)前進(jìn)行。

4 結(jié)論

游樂(lè)設(shè)施是危險(xiǎn)性較大的特種設(shè)備，安裝在公共場(chǎng)合，社會(huì)影響較大，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在確保游樂(lè)設(shè)施的質(zhì)量和安全使用中扮演著重要的角色。故要充分研究無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，在應(yīng)用常規(guī)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)上，開(kāi)拓創(chuàng)新，把新技術(shù)應(yīng)用到游樂(lè)設(shè)施檢測(cè)過(guò)程中，同時(shí)要進(jìn)一步完善游樂(lè)設(shè)施無(wú)損檢測(cè)專項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)無(wú)損檢測(cè)工作，加強(qiáng)對(duì)重要受力焊縫和重要銷軸的質(zhì)量控制，確保游樂(lè)設(shè)施安全運(yùn)營(yíng)。

[1]李向東.大型游樂(lè)設(shè)施安全技術(shù)[M].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2010：453.

[2]中華人民共和國(guó)特種設(shè)備安全監(jiān)察條例[M].北京：中國(guó)法制出版社，2009.