无损检测技术在特种设备制造中的应用与发展

陈多虎

（张掖市特种设备检验所，张掖 734000）

特种设备的应用较为广泛，是危险性较大的设备。一旦特种设备的制造质量不符合要求，将会给相关使用单位造成严重的经济损失，严重时甚至会直接影响人员的生命安全。因此，特种设备制造中广泛应用无损检测技术进行检测，是保证特种设备制造质量的关键环节。

1 无损检测技术在特种设备制造中应用的重要性

无损检测技术是在不损伤被检测物使用性能和形态的前提下，通过测量因物质内部缺陷或组织结构差异引起的物理量变化，了解和评价被检测材料、产品和设备构件的性质、状态、质量以及内部结构等的一种特殊检测技术。它在检测过程中不但能检测出设备在制造过程中存在的缺陷，还能保证不影响到特种设备的质量。随着科学技术水平的不断提升，人们对特种设备的要求越来越高。因此，特种生产企业应不断提升质量，在特种设备制造中充分发挥无损检测技术的无损伤、高灵敏等优势。此外，在高应力、高温以及高循环载荷等复杂恶劣条件下和恶劣环境中工作的零部件或构件等，仅利用一般的外观检查、尺寸检查和破坏性抽检等方式已经不能满足要求，需要充分应用无损检测技术全面检查材料的内外部。目前，特种设备制造的检测方法有很多，不同检测方法的用途也不同，应根据实际情况具体选择，以保证特种设备制造质量。

2 无损检测技术在特种设备制造中的具体应用

2.1 射线检测技术

射线检测技术主要有X 射线和中子射线等，其中X 射线的应用范围最广。该技术利用零部件或构件吸收射线的原理，了解零部件或构件内部存在的问题。此外，射线检测技术可以形成图像，明确问题所在的具体位置和尺寸等。在检测过程中，若零部件或构件已经存在较大问题，那么直接利用射线检测技术可以很好地检测其情况。例如，零部件或构件存在气孔，可以利用X 射线检测技术直接显示出气孔的位置[1]。但是，对于裂缝类问题，因为射线容易穿过裂缝，所以射线检测技术不能保证检测的准确度。此外，由于受到射线自身因素的影响，射线检测技术不能检测到钢板分层的问题。

2.2 涡流检测技术

目前，涡流检测技术发展的速度较快，在特种设备制造中已被有效利用。该技术可以有效检测特种设备中的腐蚀、磨损以及表面裂缝等问题，主要用于检测换热设备（如常见的换热管）内部存在的问题。

2.3 超声波检测技术

超声波检测技术具有穿透力强、灵敏度高以及检测时间短等特点，如图1 所示。该技术用到的设备体积较小，操作方便，且不会对人体造成危害，因此应用范围广。超声波检测技术可以检测设备的裂缝、材料厚度、材料硬度以及内部存在的问题，但检测表面粗糙的设备往往效果不理想[2]。

图1 超声波检测技术

2.4 磁粉检测技术

利用磁粉检测技术可以了解铁磁性材料设备的表面情况。检测时，若设备表面存在问题，则磁力线会出现畸变，因此可利用该现象及时发现设备的表面问题。相比超声波检测技术和射线检测技术，磁粉检测技术能够更加直观地显示检测结果。此外，该技术在应用过程中灵敏性较高，不受设备外形的影响，但只能检测铁磁性材料。

2.5 TOFD 技术

TOFD 技术是利用超声波衍射时间差进行检测，以了解和分析设备内部所存在的问题。TOFD 技术利用衍射的方法，而传统超声波利用反射的方法。该技术检测特种设备缺陷时先发出超声波脉冲，若存在问题，会及时返回衍射波。该技术优点主要表现在以下几个方面。第一，它能够直观表达具体数据，且检测到的数据能够实现永久储存，有利于后期具体分析数据。第二，在数据传输和灵敏度等方面效果良好。第三，自身的适应能力强，能够检测表面温度超过2000℃以上的设备。第四，检测过程中操作流程简单，不会对相关检测人员造成影响，能够更好地保证安全。目前，该技术应用于各类管道（如天然气管道）的对接焊缝检测，能够取得良好的检测效果。

2.6 声发射技术

声发射技术是利用声音进行检测，即发出声音到达被检测的设备表面后，设备表面接收声波，以了解设备表面的具体情况。此外，通过探测器将表面的具体情况转化为信号，经过处理后就能了解具体的设备制造质量。该技术在检测过程中不能明确问题的具体位置，且会受到其他噪声的影响。因此，该技术在应用中应避免外界因素的影响，以取得准确的检测结果。该技术大多应用于大型设备的检测（如水压测试），还可应用于管道和锅炉等的检测。

3 无损检测技术在特种设备制造中的发展现状和建议

3.1 发展现状

目前，特种制造单位利用无损检测技术能够有效提高特种设备的生产质量，为特种设备制造带来更多的经济收益。此外，随着无损检测技术的不断发展，人们对该技术的研究越来越深入。但是，实际工作中，部分人员只依靠经验进行检测，部分人员检测前没有经过培训，导致检测效果一定程度上受人员自身专业素质的影响[3]。

3.2 建议

首先，为了能够取得良好的检测效果，特种设备制造中应根据实际情况选择最正确的无损检测技术。例如，检测设备内部时，最好选用超声波检测技术和射线检测技术；检测设备表面时，应选择磁粉检测技术。

其次，检测时应根据具体情况采用多种技术的组合。目前，在特种设备制造过程中，单一的检测技术已经不能完全满足需要。此时，需组合多种检测技术，最大程度地保证特种设备的制造质量。例如，利用TOFD 检测技术进行检测时，可以增加射线检测技术检测设备表面，以保证最终结果的准确性。

最后，检测时应合理安排检测顺序。例如，高强度钢焊缝应在24h后进行检测，以准确了解高强度钢焊缝的质量，进而取得理想的检测效果。

4 结语

为保证特种设备的制造质量，应合理运用无损检测技术检测特种设备。应用过程中，检测人员应根据特种设备的焊缝性质采取正确的方法，并减少人为因素的影响。此外，应加大研究力度，提高无损检测技术的应用，推动无损检测技术向自动化和高精准度等方向发展，从而有效提升我国的特种设备检验水平。