設(shè)備維修中應(yīng)用無損檢測技術(shù)的重要性

摘 要  無損檢測技術(shù)是第二次世界大戰(zhàn)后迅速發(fā)展起來的一門新的綜合性工程科學(xué)，它已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于眾多的科技領(lǐng)域特別是工業(yè)領(lǐng)域。本文積筆者從事無損檢測技術(shù)工作二十多年的實踐經(jīng)驗, 介紹了無損檢測技術(shù)的特點與先進(jìn)性, 通過許多典型事例說明在設(shè)備維護(hù)中應(yīng)用無損檢測技術(shù)的重要性, 指出這是非常有效的故障探查與診斷技術(shù), 并且以具體實例介紹了無損檢測技術(shù)的應(yīng)用方法、檢測工藝及適用的設(shè)備器材, 本文力圖使設(shè)備維護(hù)人員對代表當(dāng)今世界先進(jìn)工業(yè)水平的無損檢測技術(shù)能有一個較好的了解，希望能促使設(shè)備維修人員在設(shè)備工程中重視應(yīng)用無損檢測技術(shù), 進(jìn)一步提高設(shè)備維護(hù)水平以保障機(jī)械設(shè)備的安全運(yùn)行和延長設(shè)備使用壽命, 滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要和獲取更好的經(jīng)濟(jì)效益。
       1.前言
       無損檢測技術(shù)是在第二次世界大戰(zhàn)后迅速發(fā)展起來的一門綜合工程技術(shù)，它主要是根據(jù)物質(zhì)的各種物理特性變化，在不損傷被檢物使用性能與形狀的條件下可以實現(xiàn)百分之百檢查，從而判斷被檢物的質(zhì)量狀況。因此，它的應(yīng)用已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)、物理研究和生物工程等廣大科技領(lǐng)域獲得極大的重視和迅猛發(fā)展，已經(jīng)成為控制產(chǎn)品質(zhì)量、保證設(shè)備安全運(yùn)行等方面的極為重要的技術(shù)手段。不僅如此，它已經(jīng)從單純的檢測技術(shù)發(fā)展為無損評價技術(shù)，不僅包含了無損檢查與測試，還涉及以斷裂力學(xué)為基礎(chǔ)的損傷容限設(shè)計而對產(chǎn)品及設(shè)備的安全使用壽命作出評估，因此盡管無損檢測技術(shù)本身并非是一種生產(chǎn)技術(shù)，但其技術(shù)水平卻能反映該部門、該行業(yè)、該地區(qū)甚至該國的工業(yè)技術(shù)水平。在機(jī)械制造業(yè)以及軍事工業(yè)中它已經(jīng)占據(jù)了相當(dāng)重要的地位，在許多重要的大型設(shè)備安全保障體系中都發(fā)揮著重要作用。然而，在一般設(shè)備或者普通民用設(shè)備的診斷維護(hù)工程中則尚未受到足夠的重視和廣泛應(yīng)用。本文欲就這方面的問題闡述筆者的一些看法。
       2.問題的提出
       除了航空工業(yè)、航天工業(yè)、核工業(yè)以及許多軍事工業(yè)等已經(jīng)廣泛采用無損檢測技術(shù)外，在一些民用工業(yè)如鍋爐壓力容器、大型發(fā)電設(shè)備以及一些大型的、承受高載荷的機(jī)械設(shè)備等的安全保障系統(tǒng)中也已經(jīng)由國家有關(guān)管理部門立法強(qiáng)制實施無損檢測技術(shù)。但是在眾多的民用、公用和游樂設(shè)備中與人身安全密切相關(guān)的設(shè)備安全保障體系往往沒有考慮無損檢測技術(shù)，目前這些設(shè)備的檢查大多數(shù)采用目視檢查及運(yùn)行中用人耳監(jiān)聽有無異常響聲或者定期解體檢查等落后的在役設(shè)備安全檢查方法，因此常常不能及早有效地發(fā)現(xiàn)事故隱患。就以廣東省近年來發(fā)生的多起重大安全事故為例，例如廣州東方樂園的高速慣性列車--“過山車”因疲勞裂紋引起輪軸螺栓斷裂、從化市天湖鐵索橋的鐵索斷裂、廣州海印橋吊索鋼纜腐蝕斷裂、廣州西基港塔吊的吊臂折斷等事故，又如筆者曾經(jīng)工作過的某機(jī)械廠四柱液壓沖床的液壓缸因緊固螺栓疲勞斷裂造成缸蓋飛出....等。如果在這些設(shè)備的維護(hù)條例中規(guī)定采用無損檢測技術(shù)進(jìn)行定期檢查，并且無損檢測技術(shù)往往可以在不解體的條件下實行檢查(稱做原位檢查)則是可以盡早發(fā)現(xiàn)事故徵候從而避免事故發(fā)生的。然而，由于許多設(shè)備管理人員對于無損檢測技術(shù)并無認(rèn)識，不了解無損檢測技術(shù)的應(yīng)用范圍及其特點，在制定設(shè)備維護(hù)管理制度時往往未把無損檢測技術(shù)的應(yīng)用考慮進(jìn)去，因此可以說在設(shè)備工程體系中缺少了一種先進(jìn)而且有效的強(qiáng)有力的質(zhì)量保障手段。據(jù)筆者所知，例如起重設(shè)備的吊鉤、鋼纜，壓榨設(shè)備中的輥軸直到混凝土結(jié)構(gòu)件或高架橋、高速公路的路面，驚險游樂設(shè)施中承受高載荷的零部件等均尚未制定有關(guān)的無損檢測方法與驗收標(biāo)準(zhǔn)。因此，如何把先進(jìn)的無損檢測技術(shù)引入這些領(lǐng)域是一個很重要的課題。
       3.無損檢測技術(shù)在設(shè)備工程中的作用
       為了保障在役設(shè)備的安全運(yùn)行，無損檢測技術(shù)可以充分發(fā)揮其非破壞性及可靠性并且在許多情況下更可以實施原位檢測(即不需拆卸解體)的特長。眾所周知，無損檢測與評價技術(shù)是一門新興的、多學(xué)科綜合應(yīng)用的、理論與實踐緊密結(jié)合的工程科學(xué)，無論在理論性、系統(tǒng)性和工藝性方面都有較高的要求，它包括了諸如物理學(xué)、材料科學(xué)、電子技術(shù)、測量技術(shù)以及信息技術(shù)等多方面的內(nèi)容，可以說材料的每一種特性幾乎都可以用作某種無損檢測方法的基礎(chǔ)，幾乎所有形式的能量都能被利用來確定材料的物理特性或者用于檢測缺陷。就目前已經(jīng)應(yīng)用的無損檢測技術(shù)方法而言就已達(dá)到數(shù)十種，它涉及到的物理基礎(chǔ)就有聲、光、熱、電、磁、機(jī)械、核輻射、物理化學(xué)、電磁、粒子束或者其中某些特性的組合應(yīng)用，目前應(yīng)用最多的無損檢測方法主要有超聲波檢測、磁粉檢測、渦流檢測、射線照相檢測和滲透檢測(稱為五大常規(guī)方法)，此外聲發(fā)射檢測和泄漏檢測方法也已獲得越來越多的應(yīng)用。當(dāng)然，各種無損檢測方法也各有其不同特點，有各自的檢測工藝要求、適用對象與檢測范圍。
       在役設(shè)備重要承力件中最常見也是最危險的缺陷就是疲勞裂紋，特別是早期疲勞裂紋更是難以用目視檢查發(fā)現(xiàn)的，而若是正確地采用滲透檢測(對被檢件表面粗糙度有一定要求)、磁粉檢測(必須是鐵磁材料)、渦流檢測(必須是導(dǎo)電材料)、超聲波檢測以及射線照相檢測(基本上不受材料種類影響)這些常規(guī)的無損檢測方法就能有效地檢測出來。下面根據(jù)筆者從事無損檢測技術(shù)工作多年的實踐經(jīng)驗舉出一些最常見的設(shè)備部件在役檢查中采用無損檢測方法的例子：
       在役的承力鋼絲繩：目前已經(jīng)有商品化的便攜式電磁(渦流)鋼纜斷絲檢測儀，可以進(jìn)行原位檢測；機(jī)械設(shè)備上的緊固螺栓或軸類零件或者殼體等只要有一端或一側(cè)暴露在外就可以采用超聲波檢測方法原位探測有無疲勞裂紋而無需拆卸解體后檢查，實際上由于這些零件或部位在原位上處于張應(yīng)力或者彎曲應(yīng)力作用下，所產(chǎn)生的疲勞裂紋的開隙度往往大于卸載后的狀況，因此利用原位無損檢測方法的效果反而常常優(yōu)于解體拆卸下來進(jìn)行檢測的效果；外露的設(shè)備承力部位或部件(例如起重設(shè)備的吊臂、吊鉤；軌道及夾板、輪軸或輪轂等)可以采用磁粉檢測、渦流檢測、滲透檢測等方法進(jìn)行檢測；承力彈簧：可以采用超聲表面波法或磁粉檢測方法；承壓容器或筒體等：除了可以采用超聲波檢測、磁粉檢測、滲透檢測以及射線照相檢測等方法外，還可以在耐(水)壓試驗過程中同時作聲發(fā)射檢測進(jìn)行動態(tài)監(jiān)控；此外諸如利用熱紅外線檢測技術(shù)監(jiān)察高速運(yùn)行部件的異常熱點、利用遙控聲發(fā)射技術(shù)監(jiān)測運(yùn)行設(shè)備中的異常、使用內(nèi)窺鏡技術(shù)檢查內(nèi)孔表面缺陷....等等，例子是很多的，在此不一一例舉。
       4.在設(shè)備工程中推廣應(yīng)用無損檢測技術(shù)需要注意的的問題
       在設(shè)備工程中推廣應(yīng)用無損檢測技術(shù)時有以下幾個問題是必須高度重視的：
       [1] 首先是設(shè)備工程管理人員應(yīng)該對無損檢測技術(shù)的方法原理、應(yīng)用對象及適用范圍、適用的檢測器材以及新的技術(shù)與器材發(fā)展有較好的認(rèn)識和較多的了解，在設(shè)備管理工作中正確建立應(yīng)用無損檢測技術(shù)的觀念；
       [2] 無損檢測技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)與設(shè)備管理人員建立良好的溝通與配合協(xié)作關(guān)系，正確開展在役設(shè)備的無損檢測技術(shù)工作以及編制適用的檢驗質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)和檢驗工藝；
       [3] 無損檢測技術(shù)本身對從事無損檢測工作的人員有嚴(yán)格的技術(shù)資格等級要求，我國已經(jīng)與世界各國一樣實行了無損檢測人員技術(shù)資格等級定期考核鑒定制度，把無損檢測人員分為初級、中級和高級三個等級，無損檢測人員必須具有相應(yīng)的技術(shù)資格等級并在此技術(shù)資格等級授權(quán)的范圍內(nèi)工作。因此，在設(shè)備工程中應(yīng)用無損檢測技術(shù)時必須注意無損檢測人員的技術(shù)資格等級和有效期限。
       5.結(jié)束語
       無損檢測技術(shù)屬于高新科技領(lǐng)域的特種測試技術(shù)，當(dāng)把它與斷裂力學(xué)、損傷容限設(shè)計等安全評價技術(shù)相結(jié)合時，它不但能有效地檢測出危害性缺陷而且可以根據(jù)檢測評定缺陷的大小、數(shù)量、長度、密集度、缺陷所在位置及缺陷性質(zhì)等因素對在役設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行的安全性、使用壽命等做出評價，因此，如果能在設(shè)備工程中廣泛推廣應(yīng)用無損檢測技術(shù)，相信對在役設(shè)備安全運(yùn)行的保障體系將做出極其有益的貢獻(xiàn)和獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。