試論無損檢測與評價(jià)技術(shù)在起重機(jī)械檢驗(yàn)中的應(yīng)用研究

章雨璐

（撫州市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)中心，江西 撫州 344000）

21世紀(jì)，我國工業(yè)快速發(fā)展，在基建、工業(yè)生產(chǎn)等各個(gè)方面的進(jìn)步顯著。其中主要依賴各種設(shè)備的幫助，而起重設(shè)備的作用最突出，應(yīng)用最廣泛。所以需要充分保證起重設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，而無損檢測技術(shù)為設(shè)備性能提供了良好幫助。

1 無損檢測和評價(jià)技術(shù)概述

以廣義角度分析，該技術(shù)不僅可以檢查缺陷問題，同時(shí)可以評價(jià)與確認(rèn)試件力學(xué)穩(wěn)定性、幾何數(shù)據(jù)以及化學(xué)成分等。現(xiàn)階段，該技術(shù)在石油化工以及鐵道民航等方面具有廣泛應(yīng)用，充分保證工業(yè)與運(yùn)輸業(yè)等行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展。無損檢測以及評價(jià)技術(shù)主要誕生于第二次世界大戰(zhàn)后，可以將試件物理特征變動(dòng)情況作為參照，并借助相關(guān)能夠不破壞試件的技術(shù)完成檢驗(yàn)工作。在相關(guān)高新技術(shù)不斷發(fā)展過程中，不斷向無損評價(jià)方向發(fā)展，能夠準(zhǔn)確檢測試件，同時(shí)可以借助斷裂力學(xué)對試件損傷容限進(jìn)行檢測分析，進(jìn)而對設(shè)備或是產(chǎn)品使用年限進(jìn)行確定，雖然該技術(shù)并不涉及工業(yè)領(lǐng)域然而對于工業(yè)發(fā)展水準(zhǔn)具有直接影響，有效保證大型設(shè)備安全運(yùn)行，現(xiàn)階段該技術(shù)在大型設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。然而因?yàn)橄嚓P(guān)原因，其實(shí)際應(yīng)用存在一定局限性。以根本角度分析，該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，所獲信息缺乏良好精準(zhǔn)度，同時(shí)需要科學(xué)選擇無損檢測技術(shù)，以充分保證試件實(shí)際需求得到滿足。同時(shí)無損檢測儀器性能也會影響最終檢測結(jié)果，要想充分保證檢測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，需要積極分析該技術(shù)，以充分提高檢測儀器使用性能。

無損檢測以及評價(jià)技術(shù)屬于一種應(yīng)用優(yōu)勢、新型測試技術(shù)，當(dāng)前，其可以和斷裂力學(xué)、損傷容限技術(shù)以及其他技術(shù)等進(jìn)行有效結(jié)合，進(jìn)而檢測試件缺陷情況，對試件相關(guān)缺陷隱患進(jìn)行有效檢測，進(jìn)而對試件的缺陷隱患進(jìn)行確定，及時(shí)得到相關(guān)缺陷的物理數(shù)據(jù)信息，檢測人員可以結(jié)合檢查數(shù)據(jù)對試件進(jìn)行準(zhǔn)確評價(jià)。基于其中設(shè)備實(shí)際運(yùn)用，聲發(fā)射、滲透以及超聲檢等檢測技術(shù)需要對部件組成進(jìn)行充分了解。其中設(shè)備零部件主要涵蓋制動(dòng)器、滑輪、鋼絲繩、吊鉤等，應(yīng)該事先分析零件屬性，防止發(fā)生安全隱患。起重設(shè)備運(yùn)用時(shí)，會出現(xiàn)永久性變形、裂紋以及其他缺陷問題，荷載波動(dòng)情況較大。要想充分防止內(nèi)部缺陷問題或是異常加工問題等，應(yīng)該對應(yīng)力變化情況進(jìn)行充分了解，并根據(jù)沖擊荷載等應(yīng)力系數(shù)調(diào)整工藝。因?yàn)閷?shí)施過程中，可能涵蓋結(jié)構(gòu)部件、零部件缺陷等問題，選擇無損探測手段檢測重要焊縫與零部件，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷隱患，并及時(shí)處理。

2 起重設(shè)備檢測中常用無損檢測技術(shù)

2.1 超聲波檢測技術(shù)應(yīng)用

超聲波即頻率在20000Hz以上的機(jī)械波，超聲探傷主要所用頻率在1～5MHz。超聲波超透能力突出、能量高、方向性好，遇到界面產(chǎn)生波形轉(zhuǎn)換、折射以及反射等，充分實(shí)現(xiàn)探傷目標(biāo)。

超聲波主要用于起重設(shè)備焊接接頭、金屬結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷檢測工作。比如，對鍛造吊高夾雜、裂紋以及其他缺陷檢測工作，同時(shí)對高強(qiáng)度螺栓以及金屬結(jié)構(gòu)焊縫曲線等，超聲波探傷優(yōu)點(diǎn)主要在于不會危害工作人員健康、成本低、速度快以及靈敏度高等，另外，可以對缺陷展開定量與定位處理。主要缺點(diǎn)就是缺陷顯示缺乏主觀特點(diǎn)，并且主觀因素會對探傷結(jié)果產(chǎn)生嚴(yán)重影響，在大厚度零部件檢測中具有良好適用性，見圖1。

圖1 檢測人員開展起重設(shè)備金屬部分焊縫現(xiàn)場超聲檢測工作

2.2 射線檢測

X射線可以對可見光無法穿透的物體進(jìn)行有效穿透處理，同時(shí)穿透物體過程中，能夠促使原子分離，并形成光化學(xué)反應(yīng)。所以若是工件局部發(fā)生缺陷問題，投射射線的強(qiáng)度會出現(xiàn)變化，之后借助膠片感光對投射線強(qiáng)度進(jìn)行檢測，即能夠?qū)ぜ欠裼腥毕莺腿毕菸恢眠M(jìn)行判斷。

射線檢測在起重設(shè)備受拉部件焊接接頭的內(nèi)部缺陷中有著廣泛應(yīng)用。相比壓力容器、鍋爐以及其他承壓設(shè)備，起重設(shè)備壁厚較薄，借助常規(guī)X射線就能夠?qū)ζ渲性O(shè)備焊接質(zhì)量進(jìn)行檢查。射線檢測目標(biāo)通常是形狀規(guī)則、厚度均勻的鋼板以及鋼管連接焊縫等，例如，塔式起重設(shè)備關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件對接焊縫、懸掛夾板和吊鉤鉤片焊縫。射線檢測所獲影像非常清晰，同時(shí)能夠永久保存，所以應(yīng)用較為廣泛，見圖2。

圖2 射線檢測的原理

2.3 渦流檢測

對于渦流檢測技術(shù)，其原理見下圖。

圖3 渦流檢測的原理

在被測金屬板上方放置線圈，并通交流電，此時(shí)，線圈內(nèi)和線圈周邊形成交變磁場，促使試件中形成漩渦感應(yīng)交變電流，即渦流。渦流大小以及分布情況不僅受電流頻率、大小以及線圈尺寸、形狀等因素影響，同時(shí)還會受到試件表面缺陷情況、磁導(dǎo)率、電導(dǎo)率以及形狀尺寸等。

渦流檢測原理即借助激磁線圈促使導(dǎo)電構(gòu)件形成渦電流，通過探測線圈對渦電流實(shí)際變化量進(jìn)行測定，進(jìn)而得到試件缺陷信息。但是，因?yàn)闇u流屬于交變電流，集膚效應(yīng)較為突出，檢測數(shù)據(jù)只是可以獲得試件表面以及表面部位數(shù)據(jù)信息。

開展渦流檢測過程中，線圈并不需要直接接觸被測工件，能夠展開高速檢測工作，能夠促使自動(dòng)化發(fā)展。在棒材、線材、管材等工件中具有良好適用性。該技術(shù)缺點(diǎn)在于盡可以對導(dǎo)電材料僅表面與表面缺陷進(jìn)行檢測，缺陷顯示缺乏直觀性。其中，鋼絲繩檢測儀即借助渦流原理發(fā)展而來，開展檢測工作時(shí)，借助一組永磁鐵讓鋼絲繩達(dá)到磁飽和狀態(tài)。之后借助磁頭對鋼絲繩進(jìn)行包裹處理，并以勻速方式運(yùn)行。鋼絲繩銹蝕、磨損、斷絲以及其他缺陷均會造成磁通量與漏磁量發(fā)生波動(dòng)，霍爾傳感器能夠快速捕捉，進(jìn)行電信號轉(zhuǎn)變，將模擬信號直觀地顯示出來。

2.4 聲發(fā)射檢測

基于應(yīng)力作用，材料會發(fā)生裂紋拓展以及變形問題，造成結(jié)構(gòu)失效。材料局部的應(yīng)力較為集中，促使能量快速釋放，同時(shí)形成瞬態(tài)彈性波，即聲發(fā)射。該技術(shù)Kaiser在1950年開始研究，Green等人在20世紀(jì)60年代開始在無損檢測行業(yè)中應(yīng)用聲發(fā)射技術(shù)，促使該技術(shù)得到快速發(fā)展。

該技術(shù)主要借助對材料聲發(fā)射信號接收以及分析等工作實(shí)現(xiàn)材料完整性以及性能等檢測工作。材料應(yīng)力腐蝕、擴(kuò)展、裂紋形成以及塑性變形等均會形成聲發(fā)射。實(shí)現(xiàn)聲發(fā)射信號檢測工作后，即能夠?qū)Σ牧蟽?nèi)部缺陷發(fā)生過程中進(jìn)行連續(xù)檢測，見圖4。

圖4 聲發(fā)射技術(shù)原理

該技術(shù)主要特點(diǎn)如下：（1）聲發(fā)射儀器所檢測的能量主要來自被測試件，并非射線或是超聲檢測技術(shù)，需要通過檢測儀器獲得能量。（2）能夠提供試件缺陷在溫度、時(shí)間以及載荷變化過程中缺陷實(shí)時(shí)變化數(shù)據(jù)，所以在大型起重設(shè)備工作時(shí)的安全性評價(jià)與在線監(jiān)控工作具有良好適用性。（3）聲發(fā)射檢測非常敏感線性缺陷，可以對基于外加應(yīng)力下產(chǎn)生的缺陷情況進(jìn)行有效探測，缺陷較為穩(wěn)定，并不會出現(xiàn)聲發(fā)射信號。（4）因?yàn)闊o須接近試件，所以在有毒、易爆、易燃、核輻射以及高低溫以及其他高危環(huán)境中具有良好適用性。

3 結(jié)語

無損檢測以及評價(jià)技術(shù)應(yīng)用于起重設(shè)備中，能夠保證設(shè)備運(yùn)維工作穩(wěn)定開展，減少危險(xiǎn)事件發(fā)生概率，并對缺陷隱患進(jìn)行技術(shù)處理。常用的無損檢測技術(shù)主要涵蓋聲發(fā)射檢測、渦流檢測等技術(shù)，在設(shè)計(jì)應(yīng)用過程中，需要充分結(jié)合實(shí)際情況，科學(xué)選擇檢測方法，才可以充分提高檢測效率與質(zhì)量。