試論無損檢測與評價技術在起重機械檢驗中的應用研究

章雨璐

（撫州市特種設備監督檢驗中心，江西 撫州 344000）

21世紀，我國工業快速發展，在基建、工業生產等各個方面的進步顯著。其中主要依賴各種設備的幫助，而起重設備的作用最突出，應用最廣泛。所以需要充分保證起重設備穩定運行，而無損檢測技術為設備性能提供了良好幫助。

1 無損檢測和評價技術概述

以廣義角度分析，該技術不僅可以檢查缺陷問題，同時可以評價與確認試件力學穩定性、幾何數據以及化學成分等?，F階段，該技術在石油化工以及鐵道民航等方面具有廣泛應用，充分保證工業與運輸業等行業穩定發展。無損檢測以及評價技術主要誕生于第二次世界大戰后，可以將試件物理特征變動情況作為參照，并借助相關能夠不破壞試件的技術完成檢驗工作。在相關高新技術不斷發展過程中，不斷向無損評價方向發展，能夠準確檢測試件，同時可以借助斷裂力學對試件損傷容限進行檢測分析，進而對設備或是產品使用年限進行確定，雖然該技術并不涉及工業領域然而對于工業發展水準具有直接影響，有效保證大型設備安全運行，現階段該技術在大型設備中得到廣泛應用。然而因為相關原因，其實際應用存在一定局限性。以根本角度分析，該技術在實際應用中，所獲信息缺乏良好精準度，同時需要科學選擇無損檢測技術，以充分保證試件實際需求得到滿足。同時無損檢測儀器性能也會影響最終檢測結果，要想充分保證檢測數據準確性，需要積極分析該技術，以充分提高檢測儀器使用性能。

無損檢測以及評價技術屬于一種應用優勢、新型測試技術，當前，其可以和斷裂力學、損傷容限技術以及其他技術等進行有效結合，進而檢測試件缺陷情況，對試件相關缺陷隱患進行有效檢測，進而對試件的缺陷隱患進行確定，及時得到相關缺陷的物理數據信息，檢測人員可以結合檢查數據對試件進行準確評價。基于其中設備實際運用，聲發射、滲透以及超聲檢等檢測技術需要對部件組成進行充分了解。其中設備零部件主要涵蓋制動器、滑輪、鋼絲繩、吊鉤等，應該事先分析零件屬性，防止發生安全隱患。起重設備運用時，會出現永久性變形、裂紋以及其他缺陷問題，荷載波動情況較大。要想充分防止內部缺陷問題或是異常加工問題等，應該對應力變化情況進行充分了解，并根據沖擊荷載等應力系數調整工藝。因為實施過程中，可能涵蓋結構部件、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，可以及時發現缺陷隱患，并及時處理。

2 起重設備檢測中常用無損檢測技術

2.1 超聲波檢測技術應用

超聲波即頻率在20000Hz以上的機械波，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，遇到界面產生波形轉換、折射以及反射等，充分實現探傷目標。

超聲波主要用于起重設備焊接接頭、金屬結構內部缺陷檢測工作。比如，對鍛造吊高夾雜、裂紋以及其他缺陷檢測工作，同時對高強度螺栓以及金屬結構焊縫曲線等，超聲波探傷優點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。主要缺點就是缺陷顯示缺乏主觀特點，并且主觀因素會對探傷結果產生嚴重影響，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備金屬部分焊縫現場超聲檢測工作

2.2 射線檢測

X射線可以對可見光無法穿透的物體進行有效穿透處理，同時穿透物體過程中，能夠促使原子分離，并形成光化學反應。所以若是工件局部發生缺陷問題，投射射線的強度會出現變化，之后借助膠片感光對投射線強度進行檢測，即能夠對工件是否有缺陷和缺陷位置進行判斷。

射線檢測在起重設備受拉部件焊接接頭的內部缺陷中有著廣泛應用。相比壓力容器、鍋爐以及其他承壓設備，起重設備壁厚較薄，借助常規X射線就能夠對其中設備焊接質量進行檢查。射線檢測目標通常是形狀規則、厚度均勻的鋼板以及鋼管連接焊縫等，例如，塔式起重設備關鍵結構件對接焊縫、懸掛夾板和吊鉤鉤片焊縫。射線檢測所獲影像非常清晰，同時能夠永久保存，所以應用較為廣泛，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，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，線圈內和線圈周邊形成交變磁場，促使試件中形成漩渦感應交變電流，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，同時還會受到試件表面缺陷情況、磁導率、電導率以及形狀尺寸等。

渦流檢測原理即借助激磁線圈促使導電構件形成渦電流，通過探測線圈對渦電流實際變化量進行測定，進而得到試件缺陷信息。但是，因為渦流屬于交變電流，集膚效應較為突出，檢測數據只是可以獲得試件表面以及表面部位數據信息。

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，能夠促使自動化發展。在棒材、線材、管材等工件中具有良好適用性。該技術缺點在于盡可以對導電材料僅表面與表面缺陷進行檢測，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展而來，開展檢測工作時，借助一組永磁鐵讓鋼絲繩達到磁飽和狀態。之后借助磁頭對鋼絲繩進行包裹處理，并以勻速方式運行。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生波動，霍爾傳感器能夠快速捕捉，進行電信號轉變，將模擬信號直觀地顯示出來。

2.4 聲發射檢測

基于應力作用，材料會發生裂紋拓展以及變形問題，造成結構失效。材料局部的應力較為集中，促使能量快速釋放，同時形成瞬態彈性波，即聲發射。該技術Kaiser在1950年開始研究，Green等人在20世紀60年代開始在無損檢測行業中應用聲發射技術，促使該技術得到快速發展。

該技術主要借助對材料聲發射信號接收以及分析等工作實現材料完整性以及性能等檢測工作。材料應力腐蝕、擴展、裂紋形成以及塑性變形等均會形成聲發射。實現聲發射信號檢測工作后，即能夠對材料內部缺陷發生過程中進行連續檢測，見圖4。

圖4 聲發射技術原理

該技術主要特點如下：（1）聲發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，需要通過檢測儀器獲得能量。（2）能夠提供試件缺陷在溫度、時間以及載荷變化過程中缺陷實時變化數據，所以在大型起重設備工作時的安全性評價與在線監控工作具有良好適用性。（3）聲發射檢測非常敏感線性缺陷，可以對基于外加應力下產生的缺陷情況進行有效探測，缺陷較為穩定，并不會出現聲發射信號。（4）因為無須接近試件，所以在有毒、易爆、易燃、核輻射以及高低溫以及其他高危環境中具有良好適用性。

3 結語

無損檢測以及評價技術應用于起重設備中，能夠保證設備運維工作穩定開展，減少危險事件發生概率，并對缺陷隱患進行技術處理。常用的無損檢測技術主要涵蓋聲發射檢測、渦流檢測等技術，在設計應用過程中，需要充分結合實際情況，科學選擇檢測方法，才可以充分提高檢測效率與質量。