954：電力設備無損檢測技術研究

馮耀慶

摘 要：無損檢測技術對于電力設備的重要性不言而喻，目前已在電力設備檢測中得到了廣泛的應用。無損檢測技術種類較多，文章主要對目前應用于電力設備檢測的無損檢測技術進行了分析，以促進這些技術的進一步推廣。

關鍵詞：電力設備；無損檢測技術；超聲檢測技術；射線檢測技術；聲發射檢測技術

一、無損檢測的定義

無損檢測是指基于不影響或危害被檢測對象具體功能條件下，通過射線、紅外線等技術對設備、零件、材料等實施物理、化學、缺陷的檢測技術。無損檢測滿足電力行業的高安全性、穩定性要求，這使其成為保證電力設備處于良好運行狀態的重要技術之一。特別是隨著計算機技術、數字化技術、圖像識別技術的發展與整合，無損檢測技術已在電力設備檢測中得到了深入的應用。

二、無損檢測類型分析

目前而言，無損檢測技術主要有超聲檢測、射線檢測、聲發射檢測、紅外檢測、滲透檢測、磁粉檢測、渦流檢測這幾種，在電力設備檢測中都有所涉及，但就其應用廣泛性和發展前景而言，尤以超聲檢測、射線檢測、聲發射檢測最為突出，現分析如下：

2.1射線檢測技術

射線檢測具有穿透性好、電離作用等優勢，主要應用在電子、石油化工、機械制造等領域鑄件、焊縫的檢測中。

射線檢測的原理為：根據射線在介質中傳播的衰減特性判斷。如果強度均勻的射線由被檢測對象一面注入其中，由于缺陷與被檢物材料對射線衰減特性不同，透過被檢物不均勻的射線強度，以此判定被檢測物表面或內部存在缺陷。但這種技術在電力工程中使用存在一定的缺陷：復雜的工藝、擺放位置不當、現場條件等因素均會影響其最終檢測結果。

以急冷轉換器來說，主要是利用工業生產的余熱來產生蒸汽，用于發電或工業生產生活使用，其工況條件差，主要承受局部高溫，特別是管板角焊縫處，由于結構原因，該部位易產生疲勞裂紋，高應力脆裂。由于管角縫之間緊密相連，用超聲的方法因掃查距離不足，只有從射線方面進行考慮：根據源的尺寸和工件的具體幾何條件，計算出了源的最小透照焦距。綜合比較各方面的因素，同時參照ASME標準中鑄鋼件射線透照時對幾何不清晰度的規定，確定幾何不清晰度值和焦距。使用的增感屏和膠片要根據管徑大小和焊縫寬度特制。膠片裝好后才將孔口封住，不漏光即可。從膠片側送源時，若對射線防護不夠，易引起膠片感光。基于邊蝕效應屏蔽、射線穿透焊縫時穿透厚度以及對膠片側片屏蔽保護等綜合因素考慮，對內設計確定最佳板厚、圈筋數來完成射線檢測。

2.2超聲檢測技術

超聲檢測技術因具有投資成本低、反應速度快、靈敏性高等優點，得以在金屬板材、鑄件、房屋建筑等領域廣泛使用。

超聲檢查的原理為：借助超聲波在界面給出的反射、折射及其在介質傳播中的衰減，由發射探頭向被檢測對象發射超聲波，接探頭接收從界面反射回來的超聲波或透過檢測對象的透射波，檢查設備是否存在缺陷，并對缺陷進行定量、定位。但這種檢測技術也存在一定的局限性：會受到材料材質、晶粒度、檢測人員工作經驗、主觀性等方面的影響。

在電力設備中，厚壤工件、粗晶材料和復雜形狀工件較多，如汽輪機轉子葉根、輪槽和鍵槽等，難以用普通單一的探頭進行檢測，而超聲相控陣技術的應用正好解決這一難題。在電力設備中存在著大量的焊縫檢測，若使用相控陣焊縫探頭，通過不同探頭組的創建，可使相控陣配置覆蓋焊縫區域，實時顯示焊縫區域圖像信號，再加上聲線追蹤技術的應用，可手動進行焊縫檢測操作，快速定位缺陷區域。

2.3聲發射檢測技術

聲發射檢測技術最大的區別就是動態性，該技術諸多的優點：能檢測出活動性缺陷；提供整體性、大范圍快速檢測；可根據載荷、時間、溫度等變化信息開展在線監控和檢測；適用于其他方法無法開展環境下的檢測和受限復雜形狀結構的檢測。

聲發射技術目前在諸多電力設備無損檢測中得到了廣泛的應用，其中一個重要方向就是對變壓器、GIS、絕緣子等設備局部放電進行檢測，其與傳統局部放電檢測方法的有效結合提高了無損檢測效率。出聲發射技術動態檢測優勢較為明顯，能夠全過程監測缺陷的產生、擴展到破壞，因此，該檢測技術特別適合電力設備的在線監測。

2.4磁粉檢測

磁粉檢測具有操作簡便、迅速且靈敏度高等優點，主要用于檢測鐵磁性材料和工件表面或近表面裂紋，對材料內部缺陷的檢出率隨埋藏深度的增加而迅速下降。當焊件進行磁粉檢測時，對于焊接性能差的鋼種或是特厚鋼板應每焊一層進行一次檢驗，以保證及時發現焊接過程中產生的裂紋。檢測區域為焊縫區及熱影響區。檢測前要清理焊縫的表面污垢、焊接飛濺和氧化皮等。使用干粉或與清洗液不同的磁懸液時，必須等焊縫干燥后才可檢驗。應在焊縫兩個相互垂直的方向分別磁化一次，一般采用連續法磁化。磁粉檢測最大的局限是只能用于鐵磁性焊件，且檢測后要退磁和清洗。

2.5滲透檢測

滲透檢測用于檢測焊接件的表面開口裂紋、奧氏體鋼和有色金屬，具有檢測速度快、操作簡便、缺陷顯示直觀且檢測靈敏度較高等特點。

滲透檢測前應用清洗劑清洗焊件表面或缺陷內部的污物并吹干水分，涂滲透劑時一般采用刷涂法，局部檢測采用刷涂法或噴罐法。滲透時間應根據所用滲透劑型號、檢測靈敏度要求以及滲透劑廠家的推薦時間試驗決定。對焊接冷、熱裂紋和火口裂紋的跡痕顯示特征定義為略帶曲折的波浪狀或鋸齒狀的細紋，只限細條紋、星狀或鋸齒狀條紋。滲透檢測的主要不足之處是表面粗糙度影響缺陷的檢出率以及難以定量控制檢驗操作的程序。

2.5渦流檢測

渦流檢測可在不去除表面涂層的情況下探測金屬材料的表面及近表面裂紋。目前，焊縫的渦流檢測主要采用多頻渦流或脈沖渦流檢測方法，已成功應用于海洋采油平臺鋼結構焊縫疲勞裂紋和油氣輸送管道內外壁腐蝕與裂紋的檢測。

常規絕對式渦流探頭用于檢測導體裂紋時，其信號大小與裂紋深度密切相關，可用來估算裂紋深度。但當探頭不垂直于被檢工件或左右搖擺不定時，就會產生干擾信號，導致檢測的穩定性及準確性大大降低。此外，絕對式探頭對鐵磁性材料的磁導率極其敏感，焊縫表面高低不平和熱影響區變化以及銹蝕的表面都會造成嚴重的干擾信號。

2.6其他無損檢測新技術

激光全息干涉測量技術具有靈敏度高、檢測速度快、不用探頭接觸零件表面、不需要耦合劑、對構件的形狀和表面狀態無特殊要求、能全場直觀顯示缺陷情況等優點，而且檢測結果易于保存。激光全息技術已應用于印制電路板內的焊接接頭、壓力容器焊縫質量的檢測。

微波檢測是以微波為信息載體，對各種適用材料和構件進行無損檢測和材質評定。它不僅能用來定位工件內的裂紋，而且可以測定裂紋的尺寸。

紅外熱像技術的結合可使檢測的靈敏度提高、檢測范圍擴大；聲全息技術作為超聲波技術的擴充，可使超聲檢測技術更有效。

三：結語

這些無損檢測方法所依據的原理各不相同，這就決定了每一種檢測方法有其自身特點、適用范圍和局限性，這也是多種無損檢測方法并存于電力設備檢測的原因。在電力設備無損檢測實踐中，避免試圖使用一種檢測方法解決所有問題，要結合檢測對象本身及環境，充分認識和發揮某一種無損檢測方法的優勢和特點，然后聯合使用其他無損檢測方法，這幾種方法的聯合應用將能有效解決一系列問題。

參考文獻：

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