無損檢測技術在起重機械安全檢驗中的應用

伍步勝

（中海石油（中國）有限公司深圳分公司惠州作業公司，廣東 湛江 518000）

在對起重器械進行檢驗測量時，操作人員可依據設備零部件和各項參數指標，采用無損檢測的方式對所有零部件進行無損檢測，多方面對設備故障進行考量分析，第一時間發現問題并解決修復，全面保證起重機械在使用過程中的可靠性與穩定性[1]。

1 無損檢測概述及在起重機械檢測過程中的價值

無損技術通常是指在對目標進行檢測時，避免對目標組成構件、性能等造成損害的一種檢測技術。以此為基礎，借助化學、物理手段實現對目標的檢測，如電磁手段、磁粉手段、聲波手段以及超聲波手段等，充分運用現代化設施以及先進理念，對檢測目標內、外部結構、性能以及關鍵部位的零部件等進行一系列檢測，例如對吊鉤的危險斷面的檢查、對裂痕類的檢驗排查。當前無損檢測已經成為一種被普及運用的技術，并且相關領域表現十分成熟，可以對不同種類的關鍵設備進行檢測和維護，也是當前日常維護以及故障檢驗起重機械時不可或缺的一種技術[2]。

無損檢測是借助各種科學技術，對不同類型的機械設備進行查驗，及時發現設備出現的缺陷以及問題。盡管無損檢測在諸多方面都具有明顯優勢，可是在實際運用中，仍有一些值得注意的問題。例如，由于起重機是由諸多滑輪等眾多零件組裝而成，而在實際運行時組裝零件在一定程度上會受交變應力所影響，極易導致設備內部出現損傷缺陷。如果不能在第一時間解決相關故障，必定會使設備故障問題更加嚴重，甚至引發極具危險性的裂痕問題。所以應對設備各項問題進行及時排查檢測，并采用科學的處理手段，確保起重機穩定運行。無損檢測的主要優勢是在實際操作中可依據起重機實際情況，以科學手段對其內部元件進行分析，全面掌握鋼絲繩以及眾多部件所存在的缺陷。與此同時，無損檢測還可以根據元件參數特點對潛在故障進行排查，及時發現故障并處理[3]。

在起重機正常運行時，為避免由于負載變化而產生難以處理的缺陷，減少正常運轉時所出現的問題，務必掌握應力變化規則以及相關系數，全方位了解設備實際信息，借助科學調理手段處理隱患。

2 起重器械無損檢測要點

由于起重器械種類繁多，各類型機械在設計、生產、檢驗及驗收等方面存在一定偏差，所以對其進行檢測時也需采用針對性方式。在實踐中，主要是對機械各個部位元件以及其結構上容易發生缺陷的部位采用無損技術進行檢測，同時運用對應的手法與標準開展探傷工作。

檢測時必須保證機械全部構件，如吊索、制動器等沒有受到損傷，并且在檢測完后整體上也不能產生裂紋，避免其受到永久性磨損。而對于滑輪大多數摩擦部位元件，檢測其表層磨損程度的相關標準也十分嚴格，特別是對于一些金屬元件，處理焊縫時必須全面遵循相關規定。在進行無損檢測時，詳細標準可以參考各類機械技術說明書或者技術要求等，應依照對應的技術標準對各類檢測對象采取針對性檢測手法與技術。

3 無損檢測在起重機械安全檢驗工作中的實踐應用

由于檢測起重機械時所需關注的問題來自多個層面，檢測時必須結合設備實際屬性以及相關參數開展工作，檢測起重機械時常用的技術手段如下。

3.1 射線檢測

起重機主要組裝部分大部分是采用焊接手段實現連接，倘若焊接方面出現故障，起重機正常運轉時必將受到影響，嚴重的還會引起焊口撕裂，進而出現一系列安全故障。鑒于此種情況，對設備焊接情況進行檢查檢修很有必要，而X光線可在相關檢查檢修工作中發揮關鍵作用。由于X光線對光難以穿透的物質有良好的穿透性，并且在穿透物質過程中會讓物質內部原子產生電離反應，進而出現光化學現象，實際操作中應做好警示隔離，防止照射人。采用膠片感光方式對其實際強度進行查驗后，可以確定具體操作位置。檢測起重機內部元件故障時通常運用射線檢測方式，運用X光線對修復焊接面進行檢測后，可直接反映出焊接水平。在對設備進行射線檢測時，要保證設備厚度一致，大小規整，并且鋼板形狀要整齊。除此之外，其還可在后期對X射線的檢測結果以及相關影像資料進行永久性存放保管，所以射線檢測是當前普遍運用的一種方式。

3.2 觀察檢測

觀察檢測方式也稱為目測，是完成起重機組裝工作的關鍵步驟，也是不可或缺的、最重要的步驟之一。在開展相關工作時，要求具有豐富實踐經驗的專家仔細觀察，對起重機的工作狀態、組成元件、整體結構以及綜合性能給出一定評斷。由于目測檢測方式所涉及的內容較為龐雜，進行實際評斷時要參考起重機表面平整程度、內部元件安裝尺寸與大小形狀、設備實際載荷能力、電力供給系統檢測、保護系統狀態以及設備綜合運行狀態等多方面。目測主要是對設備整體金屬結構、設備是否符合相關安裝要求進行綜合性分析，對設備整體性能與運行情況進行全方位試驗，做出合理判斷。對電力供給系統的檢測包含照明、地線連接、相關裝置配備情況等。只有將前期工作做好，起重機在后期運行時安全性才能得到保證，避免因起重機故障等相關問題對施工造成不良影響。

3.3 振動檢測

振動檢測主要是對設備剛度進行測驗，這種檢測方式也是無損檢測中最關鍵的內容之一。在對起重機主梁的振幅、振動頻次進行相關檢測以后，振動會減小。檢測起重機剛度時，主要評判依據是設備振動幅度的強弱。當前起重機設備種類多，不同型號的特點也不相同，并且內部構造及元件十分繁雜細小，極具精準性。由此，在對其進行振動檢測時也會因為設備之間存在的型號差異使得檢測結果出現差異。與此同時，在對起重機進行振動檢測時，不同位置對應的結果也大不相同，所以在實踐操作時要重點關注相關問題。如果發生振動，工作人員可觀察吊鉤起升或下降時是否發生振動，也可能是調節控制剎車油路的壓力控制閥件、剎車構件內部彈簧斷裂、滾筒內部剎車片摩擦異常等原因造成的。

3.4 磁粉檢測

起重機長期運轉后部件表層逐漸會產生微小裂痕、縫隙等缺陷，而磁粉檢測能有效解決此方面問題。由于磁粉檢測可充分利用磁場的連續特點，實際檢測時一旦磁場出現斷裂，就會使出現問題部位的裂痕以及縫隙的形狀不規律，這是故障位置吸收磁粉所導致的，據此可準確定位到損傷部位具體位置，進而對其實際形狀以及大小進行判斷，為后續維護工作提供保障。由于起重機內部元件大多由金屬構成，所以其具有一定的磁吸屬性，使用過程中元件在一定程度上會受到磁化干擾，進而喪失功能，通過磁粉檢測能迅速定位并確認構件是否有故障。磁粉檢測現場工作如圖1所示。

圖1 磁粉檢測現場工作圖

3.5 滲透檢測

設備表面出現裂痕等問題時可以使用滲透檢測，且滲透檢測的實際結果不受化學因素及物理因素影響，所以滲透檢測當前可以運用在不同材料的設備中，特別適合用在室外場所中。盡管設備內部元件幾何問題并不會對滲透檢測產生不良影響，但是滲透檢測速度較慢，而且還會使用到化學檢測劑，對人體健康會造成不良影響，也會對生態環境造成嚴重破壞，所以在實際運用過程中要重點做好個人防護，制定相應的防范措施防止污染海洋。

3.6 超聲波檢測

采用超聲檢測技術可對機械材料對接處或者交接焊縫部位所存在的缺陷進行全方位檢測，所以超聲檢測也是最為普遍的檢測機械焊縫問題的手段，在當前被廣泛使用。采用這種檢測方式能夠有效檢測機械吊鉤內部所存在的裂紋現象、白點等，作為承載工具的集裝箱專屬吊具由金屬材料組成，所以要著重檢測焊接縫質量。

使用此種技術檢測起重機時，需結合板厚和焊接類型挑選合適的K值斜探頭，同時還要結合檢測標準以及被檢測部件的實際厚度，科學挑選對比試塊，之后再結合人工缺陷實際當量數據確定距離，進而正確判斷缺陷當量。在實際檢驗過程中，斜探頭還應該和焊縫中心位置保持垂直，在焊接兩邊位置進行鋸齒形排查等工作，還可以適當采用轉角或者環繞等形式進行掃查，進而精準定位到缺陷位置，之后在焊縫表面位置做出相應標記，將缺陷實際所在位置進行精準記錄。

運用超聲技術檢測角焊縫過程中，在挑選檢測面以及探頭時還應綜合性考量各種缺陷發生概率，確保聲束可以和焊接缺陷部位保持垂直。根據機械結構種類，大體可以把角焊縫形式分為5種，分別為接板內部直探頭、斜探頭、外部斜探頭以及主板內、外部斜探頭。根據被檢測對象采用單項或多項搭配方式進行檢測。直探頭是檢測角焊縫的主要手段，根據不同情況可適當采用斜探頭。

在檢測T形焊縫時，運用超聲技術依舊應該結合缺陷類型挑選探頭和檢測面，盡量保證聲束可以和缺陷位置垂直。依據焊縫結構類型，采用以下3種方式檢測T形焊縫：①翼板外斜探頭方式；②腹板斜探頭方式，腹板實際厚度小于25 mm時采用此方式，K值通常保持在2.5左右，不能超過3.0；③翼板外直探頭，采用此檢測方式時最好選擇K1探頭。評價缺陷過程中要結合腹板真實厚度，把其作為標準。

此外，還要保證超聲波實際頻率為2萬Hz以上，并且探頭頻率要始終保持在3 MHz左右。超聲波檢測擁有諸多優勢，例如可提升檢測工作的靈敏度，使檢測更具時效性、成本費用低，不威脅人體健康。

3.7 電磁檢測

3.7.1 渦流測厚

檢測線圈和被檢對象表層金屬之間的漆層實際厚度會在一定程度上影響到檢測阻抗值，相較于一些頻率穩定的檢測線圈，借助測量線圈阻抗變化情況能夠準確計算提離厚度。由于渦流測厚會受電導率與板厚的影響，所以要想有效處理此類影響，通常要挑選具有高頻率特點的渦流。

作為空間電磁耦合，通常情況下渦流并不需要處理被測對象表層，可有效提高膜層厚度檢測質量，確保檢測結果精準和可靠，進而消除有可能對檢測精度造成不良影響的雜質。

3.7.2 裂紋檢測

在運用電磁技術檢測起重機裂紋時，可對機械金屬試件采取一交變磁場，使其局部得到磁化，當試件受到交變磁場影響時，也會相應產生感應電流，同時還會產生感生磁場。倘若試件存在缺陷，其表層區域還會出現泄漏磁場，借助磁敏元件收集畸變，可獲取缺陷數據，例如裂紋具體區域以及實際深度等。

采用這種方式檢測起重機裂紋具有精準高效優勢，同時還可以對裂紋開展定型評價。但在檢測時會受到集膚效應干擾，導致波形和裂紋實際情況間呈非線性關系，所以在運用時應利用人工對比形式精準采集信息。

使用電磁技術檢測機械裂紋時，通常不必處理機械表層，可對金屬結構焊縫列進行全方位檢測，并且檢測結果精準度與磁粉檢測結果相當，可快速檢查起重機。但是此種方式一定程度上會受磁場信號的制約，如果在磁粉檢測前沒對其開展相關退磁操作，將會導致被測部位受到很大干擾，所以應在磁粉檢測前采用這種檢測方式。

3.7.3 鋼絲繩檢測

通常情況下使用漏磁手段檢測鋼絲繩。當探頭進入鋼絲繩后，還需對其進行技術磁化，依照缺陷所導致的磁場參數變化狀況，可有效識別鋼絲繩各類型缺陷，并對其開展相關判別以及定型或定量分析。檢測時是否清理油污或灰垢并不會對檢測造成影響，由于滑輪、卷筒等組件會因受到摩擦導致其夾雜巨量鐵磁顆粒，所以有必要對其進行適當清潔。

3.8 磁記憶檢測

磁記憶檢測主要是對金屬結構真實應力集裝情況開展分析檢查。借助對金屬組件的測量，對應力集中區域進行合理判斷，進而實現對機械缺陷部位的判斷和監控。這種方式可定義為弱磁檢測，并不用磁化工件，應力集中區域也會因受到地磁場影響傳遞相應信號。若對工件開展磁粉檢測后未能及時開展退磁工作，就會導致此信號微弱，所以同樣需要在磁粉檢測前開展。

4 結論

綜上所述，無損檢測在安全檢驗起重機械方面發揮著關鍵性作用，實踐中要充分依照具體狀況合理運用不同檢測手段。倘若起重機械出現缺陷，勢必產生隱患，所以起重機械的檢驗、檢測工作必須引起相關人員的重視。利用先進的、便捷的檢測技術，最大限度減少起重作業發生故障的概率，及時發現問題，消除隱患，提高起重機運行的可靠性。