[摘 要]隨著科學(xué)技術(shù)水平的提升,我國機(jī)械化水平也越來越高。機(jī)械設(shè)備在長時間使用中,可能由于客觀因素影響造成設(shè)備故障現(xiàn)象出現(xiàn),影響到設(shè)備的正常使用和壽命。無損檢測技術(shù)能夠為安檢操作人員提供快速準(zhǔn)確的決策依據(jù),是冶金生產(chǎn)消除故障隱患、保證安全生產(chǎn)的重要手段。文章重點論述了無損檢測技術(shù)在冶金設(shè)備機(jī)械安檢中的應(yīng)用,僅供參考。

[關(guān)鍵詞]無損檢測技術(shù),冶金設(shè)備,安檢,應(yīng)用

中圖分類號：TH507 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）32-0000-01

1 導(dǎo)言

科學(xué)技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)非常成功的滲入到了人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€領(lǐng)域,并且在它自身迅速發(fā)展的同時,也極大的助力了其他傳統(tǒng)領(lǐng)域的發(fā)展,可以這樣說科學(xué)技術(shù)已經(jīng)成功地改變了這個世界,科學(xué)技術(shù)已經(jīng)為我們開辟出了一個全新的時代,冶金機(jī)械設(shè)備安全檢測中常用的監(jiān)測手段包括有超聲波檢測、紅外熱成像、激光檢測、渦流檢測及全息照相等。

2 無損檢測技術(shù)概述

無損檢測技術(shù)是產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督和控制中一項不可或缺的重要環(huán)節(jié),是以不損傷被檢對象為前提,對其施以聲、光、熱、電、磁等物理激勵,利用材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化或存在缺陷產(chǎn)生的異常反應(yīng),對材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)及表面缺陷的空間分布、種類特征、數(shù)量尺寸等信息及其變化作出定性及定量評價。

可視化成像技術(shù)是通過將檢測到的物理信號轉(zhuǎn)換為直觀的圖像信息來重現(xiàn)缺陷,使檢測結(jié)果更精準(zhǔn)、更直觀,進(jìn)而可以實現(xiàn)人工智能檢測和篩選?？傮w來說,可視化無損檢測技術(shù)經(jīng)歷了由表及里的發(fā)展過程,即從起初的表面、近表面缺陷可視化,逐步發(fā)展為后來的內(nèi)部缺陷可視化。最早的表面缺陷可視化無損檢測技術(shù)主要有肉眼觀察法、內(nèi)窺鏡法和滲透法。

肉眼觀察法是最早使用的可視化無損檢測方法,但飛機(jī)燃油箱等危險操作環(huán)境對操作人員的人身安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅,因此該法在復(fù)雜檢測環(huán)境中逐漸被淘汰。工業(yè)內(nèi)窺鏡檢測最早應(yīng)用于美國飛機(jī)發(fā)動機(jī)制造過程的檢測和診斷,可到達(dá)肉眼無法觀察到的部位,通過圖像轉(zhuǎn)換實現(xiàn)間接目測。滲透檢測應(yīng)用了毛細(xì)現(xiàn)象、潤濕現(xiàn)象等表界面科學(xué)理論,但其使用的滲透液、去除劑、顯像劑等檢測劑中包含有毒有機(jī)物和有害粉塵顆粒,嚴(yán)重危害人體健康。

3 超聲無損檢測及成像技術(shù)

現(xiàn)代超聲成像技術(shù)包括超聲顯微鏡,A、B、C、D、F、T掃描及三維投影成像（P掃描）,幅度-傳播時間-位置曲線法（ALOK）,全息成像,合成孔徑聚焦技術(shù)（SAFT）,超聲相控陣（PA）技術(shù),衍射時差法（TOFD）,聲場定位技術(shù)等。綜合來看,超聲可視化無損檢測技術(shù)穿透能力強(qiáng)、適合檢測內(nèi)部缺陷、適用面廣,但對復(fù)雜形狀或不規(guī)則外形工件進(jìn)行檢測較為困難,非線性超聲、表面波、導(dǎo)波等技術(shù)是新興的研究熱點。

超聲相控陣成像技術(shù)因其具有可靈活控制聚焦聲束的特點而常用于高聲衰減率材料,是通過對各獨立陣元通道的發(fā)射和接收進(jìn)行相位延時控制,來操控合成聲束的聚焦和掃查過程,進(jìn)而實現(xiàn)超聲場可視化。

該技術(shù)現(xiàn)階段的發(fā)展方向主要是與數(shù)字信號分析和處理以及其他超聲成像技術(shù)相結(jié)合。動態(tài)光彈法是一種聲場可視化技術(shù),劉力博等研制的多通道動態(tài)光彈成像系統(tǒng)能在固體中激勵出焦點可控的聚焦聲波,模擬超聲掃查,觀察超聲場在固體中的分布特征并將其可視化。西安金波公司利用濾波反傳播算法反演獲得缺陷形狀,研制出了一種可視化激光超聲檢測系統(tǒng),莫潤陽等采用該發(fā)射系統(tǒng)檢測含缺陷高壓絕緣子,同時對聲場進(jìn)行了可視化研究。

ujita等、Bazulin等深入研究了SAFT和TOFD。SAFT可簡化檢測系統(tǒng)、降低成本,且檢測對象廣泛,適合檢測各向同性與各向異性、單層與多層材料,亦可用于分層粘合材料等非線性超聲成像的復(fù)雜情況。TOFD是利用缺陷端部產(chǎn)生衍射能量信號的時差進(jìn)行定位和定量分析,尤其適合檢測焊縫缺陷,但其檢測結(jié)果受較多因素干擾,如頻率、分辨率、聲束發(fā)散和材料結(jié)構(gòu)噪聲等超聲因素,以及探針的相對位置、擠壓載荷、人為移動、分布的對稱性等人為因素均可對測量數(shù)據(jù)產(chǎn)生一定誤差。

4 無損檢測技術(shù)在冶金設(shè)備機(jī)械安檢中的應(yīng)用

4.1 紅外熱像無損檢測

紅外熱成像技術(shù)通過非接觸檢測被測物體的表面溫度場,并以溫度分布熱圖像的形式在顯示屏上直接顯示,進(jìn)而推斷物體內(nèi)部是否存在缺陷。它將人們的視覺范圍從可見光擴(kuò)展到紅外波段,再現(xiàn)人眼在可見光范圍內(nèi)無法觀察到的物體外型輪廓或表面熱分布,為準(zhǔn)確判斷設(shè)備運行狀態(tài)和查找故障點提供幫助。紅外熱成像技術(shù)的優(yōu)點是不受電磁干擾,所以廣泛應(yīng)用于檢測電力設(shè)備和電力傳輸線路。

在電力系統(tǒng)中,電氣設(shè)備的運行異常大多伴有發(fā)熱現(xiàn)象,如冶金電纜因外在因素造成的機(jī)械損傷、絕緣老化、過流及過電壓造成的擊穿等,電機(jī)內(nèi)部鐵芯、繞組因絕緣層損壞而導(dǎo)致的短路、過載及散熱故障,電氣連接件接線端子的松動脫落、氧化腐蝕等引起溫度上升,造成局部過熱或整體溫度異常。一般情況下,溫度異常處較其他正常溫度高出10～15℃。因此,利用紅外熱成像儀對設(shè)備巡檢,以設(shè)備的熱狀態(tài)分布為依據(jù)對設(shè)備運行狀態(tài)良好與否進(jìn)行診斷,隨時掌握設(shè)備運行狀態(tài),早期發(fā)現(xiàn)隱患或迅速診斷出事地點,減少經(jīng)濟(jì)損失。紅外熱成像儀檢測故障具有不停產(chǎn)、不接觸、遠(yuǎn)距離、快速、直觀診斷電氣設(shè)備的特點。

4.2 傳動軸類的檢測

傳動軸是機(jī)電設(shè)備中的重要的傳動部件之一,傳動軸廣泛應(yīng)用在機(jī)電設(shè)備中。比如礦井提升機(jī)的主軸,帶式輸送機(jī)的主軸,通風(fēng)機(jī)的主軸等都是最重要的承載部件,由于長期的過負(fù)荷運轉(zhuǎn),傳動軸的內(nèi)部容易產(chǎn)生疲勞的裂紋,如果不能及時發(fā)現(xiàn)裂紋給予恰當(dāng)?shù)奶幚?疲勞裂紋就會不斷的擴(kuò)展延伸,最后會導(dǎo)致傳動軸的斷裂,給煤礦的安全生產(chǎn)帶來很多隱患,這些隱患如果不能及時進(jìn)行處理,會導(dǎo)致事故的發(fā)生。因此在煤礦的安全檢查中應(yīng)該重點對各個傳動軸做定期的超聲波檢測,通過超聲波檢測能夠有效預(yù)防因傳動軸斷裂引起的安全事故。

4.3 激光全息檢測

激光全息無損檢測法是通過對被檢測物體施加外加熱載荷或機(jī)械載荷等,使物體產(chǎn)生微小的形變,由于缺陷部位的形變量與其他正常部位的形變不同,通過比對加載前后所形成的全息圖像來反映材料以及結(jié)構(gòu)內(nèi)部是否存在缺陷?；镜臋z測原理可簡述如下：首先,由激光器發(fā)出的激光經(jīng)由分束鏡一分為二,一束直接投射到全息干版上,用另一束去照射被檢測物體并將其反射到干版上,使干版曝光得到一張原始全息圖。第二步,將被測物體實施熱加載后,重復(fù)上述過程在干版上,得到第二張全息圖。這樣在一塊干版上疊加的全息圖就記錄了被測物體在兩種不同狀態(tài)下的光波場,經(jīng)過比對和分析后就可對被檢物體的實時狀況得出結(jié)論。

4.4 射線檢測

主要用在檢測材料或者構(gòu)件的內(nèi)部缺陷。當(dāng)射線入射方向與裂紋平面相一致的時候,射線檢測法才會檢測出裂紋類的缺陷。所以,射線檢測法只可以用在鑄件和焊縫的檢查方面。因為在鑄件和焊縫中經(jīng)常存在的缺陷都是體積類型的,即便是鑄造裂紋和焊接裂紋也具備一定的體積性。但是對于輕材料和較薄的工件可以使用軟射線檢測法,對于重材料和厚度較大的工件可以使用硬射線,如使用加速器和同位素作為射線源。通常底片照相法具有較高的檢測靈敏度。為了提高檢測效率,工業(yè)電視法也已普遍應(yīng)用,采用圖像增強(qiáng)器和計算機(jī)圖像處理技術(shù)以后,工業(yè)電視法的靈敏度已得到了很大提高,計算機(jī)輔助x射線層析攝影術(shù)的應(yīng)用,使射線檢測領(lǐng)域進(jìn)行了一次革命,它可以提供更高的檢測靈敏度和極其豐富的信息。

結(jié)束語

綜上所述,無損檢測技術(shù)在機(jī)械化設(shè)備故障檢測中應(yīng)用,能夠有效提升維修效率,同時降低維修中對設(shè)備帶來的二次損傷,具有十分突出的作用,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,我國工程設(shè)備的機(jī)械化水平越來越高,特種工程設(shè)備更是如此,隨之而來的是此類設(shè)備的機(jī)械故障的檢修更加的困難,在這種情況下傳統(tǒng)的檢測方法已很難滿足需要。將無損檢測技術(shù)應(yīng)用于冶金機(jī)械安檢中,能夠?qū)σ苯鹪O(shè)備重要承載部位進(jìn)行安全性評估,有效地避免安全生產(chǎn)隱患,值得推廣。