本文摘要：摘要：分析了承壓設(shè)備監(jiān)理過程中，影響常規(guī)無損檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)靈敏度的因素，闡述了如何根據(jù)承壓設(shè)備的具體情況，恰當(dāng)?shù)乜刂茩z測(cè)靈敏度，并強(qiáng)調(diào)在保證安全性的前提下，應(yīng)兼顧經(jīng)濟(jì)性要求。 關(guān)鍵詞：承壓設(shè)備;無損檢測(cè);質(zhì)量控制要求;檢測(cè)靈敏度 在承壓設(shè)備的制造
摘要：分析了承壓設(shè)備監(jiān)理過程中，影響常規(guī)無損檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)靈敏度的因素，闡述了如何根據(jù)承壓設(shè)備的具體情況，恰當(dāng)?shù)乜刂茩z測(cè)靈敏度，并強(qiáng)調(diào)在保證安全性的前提下，應(yīng)兼顧經(jīng)濟(jì)性要求。
關(guān)鍵詞：承壓設(shè)備;無損檢測(cè);質(zhì)量控制要求;檢測(cè)靈敏度
在承壓設(shè)備的制造過程中，焊接施工占有重要的地位，焊接質(zhì)量在很大程度上決定了承壓設(shè)備的質(zhì)量。焊接質(zhì)量的檢査主要依靠專業(yè)的無損檢測(cè)。應(yīng)用最廣泛的無損檢測(cè)方法有目視檢測(cè)、射線檢測(cè)、超聲檢測(cè)、磁粉檢測(cè)和滲透檢測(cè)等。這些無損檢測(cè)方法專業(yè)性很強(qiáng)，對(duì)檢測(cè)操作的規(guī)范性要求很高，對(duì)檢測(cè)人員的技能水平和責(zé)任心要求也很高。只有符合相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)要求的合格的無損檢測(cè)才能滿足焊接質(zhì)量檢查的要求。近年來，國家對(duì)承壓設(shè)備的安全性要求越來越高，規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)無損檢測(cè)的要求也越來越高。隨之而來的是用于無損檢測(cè)的成本支出也逐年提高。如何在控制好無損檢測(cè)質(zhì)量，確保承壓設(shè)備安全運(yùn)行的前提下，控制好無損檢測(cè)的造價(jià)，是設(shè)備監(jiān)理工程師必須關(guān)注的問題。故，合理地制定無損檢測(cè)的質(zhì)量控制要求是解決此問題的關(guān)鍵。
1無損檢測(cè)的質(zhì)量控制
監(jiān)理想要做好無損檢測(cè)的質(zhì)量控制，首先應(yīng)明確無損檢測(cè)監(jiān)理的質(zhì)量控制要求。無損檢測(cè)是利用專業(yè)技術(shù)手段對(duì)金屬結(jié)構(gòu)中的缺陷進(jìn)行探測(cè)的過程，其目的是檢測(cè)出超過標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范規(guī)定的缺陷。無損檢測(cè)監(jiān)理是對(duì)無損檢測(cè)單位進(jìn)行的無損檢測(cè)過程實(shí)施的監(jiān)督檢查，以保證超標(biāo)缺陷的檢出率在合理的可接受范圍內(nèi)。所謂“檢出率”就是已檢出的超標(biāo)缺陷和實(shí)際存在的超標(biāo)缺陷數(shù)量之比。這樣說比較容易理解，但是這僅僅是一個(gè)理想化的質(zhì)量控制指標(biāo)，因?yàn)閷?shí)際存在的超標(biāo)缺陷究竟有多少，只有對(duì)構(gòu)件進(jìn)行完全解剖或者進(jìn)行精確地?cái)鄬訏呙璨拍艽_認(rèn)，而解剖會(huì)破壞構(gòu)件的完整性，金屬結(jié)構(gòu)的斷層掃描技術(shù)又尚未完全成熟。因此在得不到準(zhǔn)確“檢出率”的情況下，是無法使用“檢出率”來對(duì)檢測(cè)過程進(jìn)行有效度量的，所以“檢出率”這個(gè)控制指標(biāo)并沒有實(shí)際的意義。
檢測(cè)過程所能達(dá)到的效果只能用檢測(cè)靈敏度來度量，也就是檢測(cè)過程所能發(fā)現(xiàn)的最小缺陷的尺寸一-此處所提及的缺陷本應(yīng)該是實(shí)際缺陷，但實(shí)際缺陷種類繁多、形狀復(fù)雜，用于度量檢測(cè)靈敏度并不方便，所以只能用形狀簡單、易于標(biāo)準(zhǔn)化的人工缺陷來模擬實(shí)際缺陷，從而對(duì)檢測(cè)靈敏度進(jìn)行度量。即，滲透檢測(cè)和磁粉檢測(cè)使用的是帶有壓裂痕的靈敏度試塊和試片，超聲檢測(cè)使用的是試塊中的橫孔、平底孔和槽射線檢測(cè)使用的是像質(zhì)計(jì)的金屬絲。但人工缺陷和實(shí)際缺陷有明顯差別，用人工缺陷來度量實(shí)際缺陷的檢測(cè)靈敏度，可能會(huì)發(fā)生偏差。
2實(shí)際焊接缺陷檢測(cè)靈敏度和人工缺陷檢測(cè)靈敏度
無損檢測(cè)質(zhì)量控制指標(biāo)應(yīng)該是實(shí)際缺陷的檢測(cè)靈敏度。人工缺陷檢測(cè)靈敏度可以在一定程度上反應(yīng)實(shí)際缺陷的檢測(cè)靈敏度，但不能完全代替實(shí)際缺陷檢測(cè)靈敏度。NB/T47013-2015《承壓設(shè)備無損檢測(cè)》(以下簡稱NB/T47013)標(biāo)準(zhǔn)中除了規(guī)定人工缺陷檢測(cè)靈敏度的具體要求外，還規(guī)定了與常規(guī)無損檢測(cè)方法相關(guān)的檢測(cè)程序、步驟、工藝參數(shù)和操作細(xì)節(jié)的要求，這些檢測(cè)要求對(duì)于實(shí)際焊接缺陷的檢測(cè)靈敏度也是十分重要的。
2.1射線檢測(cè)
射線檢測(cè)中使用較多的人工缺陷是金屬絲像質(zhì)計(jì)。就形態(tài)上來講，金屬絲和焊接缺陷有很大的差異。射線穿過像質(zhì)計(jì)的金屬絲和穿過焊接缺陷的衰減量相差很大，其影像在底片上產(chǎn)生的黑度差也很大。一般焊接缺陷的黑度大于母材的黑度，而像質(zhì)計(jì)金屬絲的黑度比母材的要小，造成人工缺陷檢測(cè)靈敏度和實(shí)際焊接缺陷檢測(cè)靈敏度的對(duì)比效果不直觀，對(duì)焊接缺陷在厚度方向上的尺寸估計(jì)沒有參考作用。標(biāo)準(zhǔn)NB/T47013中的射線檢測(cè)部分，對(duì)像質(zhì)計(jì)靈敏度的判定是這樣規(guī)定的：如果底片黑度均勻部位(一般是指臨近焊縫的母材金屬區(qū))能夠清晰地看到長度不小于10mm的連續(xù)金屬絲影像時(shí)，則認(rèn)為該金屬絲是可以識(shí)別的。也就是說像質(zhì)計(jì)靈敏度所指的需識(shí)別的金屬絲在臨近焊縫的母材金屬區(qū)內(nèi)可識(shí)別，就可以滿足檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。對(duì)于在焊縫金屬區(qū)內(nèi)是否可識(shí)別沒有要求，而實(shí)際焊接缺陷大部分都是在焊縫金屬內(nèi)的。
母材區(qū)厚度相同、表面平整，底片上母材區(qū)的黑度相同，金屬絲的影像識(shí)別不受干擾。而焊縫金屬區(qū)厚度不同、表面有波紋和溝槽，焊縫金屬區(qū)在底片上面的影像黑度時(shí)常會(huì)存在較大的梯度，焊縫缺陷的識(shí)別受到的干擾大。特別是在焊縫的中部，當(dāng)焊縫的余高比較高時(shí)，黑度往往不達(dá)標(biāo)或接近標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的下限，這就使缺陷的識(shí)別更加困難;也就是說當(dāng)母材較薄，焊縫余高較高時(shí)，像質(zhì)計(jì)靈敏度和焊接缺陷檢測(cè)靈敏度的關(guān)聯(lián)比較差。所以，完全依賴像質(zhì)計(jì)靈敏度來判斷透照工藝是否合適是不全面的，還應(yīng)當(dāng)根據(jù)其選取的透照工藝參數(shù)(如底片的黑度、透照的厚度比、焦距、曝光電壓、底片的顆粒度等)的恰當(dāng)程度來判斷，并且參照底片上焊縫影像的細(xì)節(jié)(焊縫表面的溝槽波紋等)的清晰程度作出判斷。像質(zhì)計(jì)靈敏度和實(shí)際缺陷靈敏度同步形成，直接驗(yàn)證實(shí)際缺陷的檢測(cè)過程。
2.2超聲檢測(cè)
影響超聲波實(shí)際缺陷檢測(cè)靈敏度的因素主要有以下3個(gè)方面。
(1)標(biāo)準(zhǔn)反射體檢測(cè)靈敏度。標(biāo)準(zhǔn)反射體檢測(cè)靈敏度是指在確定的探測(cè)范圍內(nèi)，最大聲程處發(fā)現(xiàn)規(guī)定大小和形狀的標(biāo)準(zhǔn)反射體(也就是在試塊中預(yù)先加工的標(biāo)準(zhǔn)尺寸和形狀的人工缺陷)的能力。標(biāo)準(zhǔn)反射體靈敏度是在實(shí)際焊接缺陷檢測(cè)開始之前在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試塊上進(jìn)行調(diào)整的，對(duì)實(shí)際缺陷的檢測(cè)過程沒有同步的直接驗(yàn)證作用。試塊內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)反射體的大小、形狀、位置都是已知的，其反射波很容易被發(fā)現(xiàn)，也很容易識(shí)別。超聲波標(biāo)準(zhǔn)反射體靈敏度在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中有明確的規(guī)定。過高的檢測(cè)靈敏度會(huì)使顯示屏上雜波增加，反而會(huì)對(duì)實(shí)際缺陷檢測(cè)靈敏度有不利影響。
(2)檢測(cè)的完善程度。實(shí)際焊接缺陷比試塊中的標(biāo)準(zhǔn)反射體要復(fù)雜得多，其位置不確定，形狀不規(guī)則，性質(zhì)也不確定，對(duì)聲波的反射有很大的差異。對(duì)于一些危險(xiǎn)性較大的面狀缺陷，只有當(dāng)聲束以接近垂直的方向入射時(shí)，才能獲得較高的反射波。發(fā)現(xiàn)實(shí)際焊接缺陷必須經(jīng)過一個(gè)搜索過程.搜索的徹底程度取決于檢測(cè)的完善程度，其主要包括掃查聲束是否覆蓋了整個(gè)檢測(cè)區(qū)域，聲速的入射角度是否滿足各類方向性強(qiáng)的缺陷檢出要求。其取決于檢“面”和“側(cè)”的數(shù)量，使用不同K值探頭的多少，是否檢測(cè)橫向缺陷，焊縫余高是否磨平，掃查區(qū)修模后達(dá)到的粗糙度，掃查方式是否完全，掃查速度及耦合條件等諸多因素。實(shí)際上也就是使?jié)M足聲能要求的聲束以利于各類實(shí)際缺陷檢出角度的方向穿過整個(gè)被檢測(cè)區(qū)域的完全程度。
(3)對(duì)實(shí)際焊接缺陷波的識(shí)別與解讀。在實(shí)際焊接缺陷檢測(cè)中發(fā)生的邊角反射、表面溝槽反射、根部焊瘤反射等類非缺陷反射波比試塊中邊角反射波要復(fù)雜，容易發(fā)生誤判，或者造成缺陷漏檢。在掃查過程中，缺陷波往往是稍縱即逝的，如何能及時(shí)捕捉到缺陷波，隨即變化掃査方式或更換不同入射角的探頭，反復(fù)探測(cè)，使反射波高達(dá)到最大，正確地對(duì)缺陷定位、定量、甚至定性，是對(duì)操作者責(zé)任心和技能水平的較大考驗(yàn)。
NB/T47013的第3部分6.3.14.1明確要求對(duì)“超過評(píng)定線的信號(hào)，應(yīng)注意其是否具有裂紋、未熔合、未焊透等類缺陷特征，如有懷疑時(shí)，應(yīng)采取改變探頭折射角(K值)，增加檢測(cè)面，觀察動(dòng)態(tài)波形并結(jié)合工藝特征做出判定，如對(duì)波形不能判斷時(shí)，應(yīng)輔以其他檢測(cè)方法做綜合判定。”這需要檢測(cè)人員具有比較豐富的操作經(jīng)驗(yàn)和較高的技術(shù)水平，才能正確地解讀缺陷波的動(dòng)態(tài)波形并結(jié)合結(jié)構(gòu)工藝特征做出判斷。
2.3磁粉檢測(cè)和滲透檢測(cè)
磁粉檢測(cè)中使用帶有人工刻槽的標(biāo)準(zhǔn)試片是非常重要的，其可以檢驗(yàn)磁粉檢測(cè)設(shè)備、磁粉和磁懸液的綜合性能，了解被檢工件表面有效磁場強(qiáng)度和方向，有效檢測(cè)區(qū)是否完全覆蓋焊縫缺陷發(fā)生區(qū)域，以及磁化方向是否正確。但標(biāo)準(zhǔn)試片靈敏度和實(shí)際缺陷檢測(cè)靈敏度還是有明顯區(qū)別：靈敏度試片表面平整光滑，刻痕的顯示容易被觀察到，而焊縫表面粗糙且常帶有溝槽，雖然按照要求進(jìn)行了修磨，但粗糙度很難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)試片的水平。實(shí)際缺陷形態(tài)復(fù)雜，有時(shí)隱藏在焊縫表面溝槽的底部不易觀察，標(biāo)準(zhǔn)試片靈敏度不能反映被測(cè)焊縫表面預(yù)處理的質(zhì)量，這對(duì)于磁粉檢測(cè)實(shí)際缺陷檢測(cè)靈敏度是十分重要的。
另一方面標(biāo)準(zhǔn)試片檢測(cè)和焊縫實(shí)際缺陷檢測(cè)不是完全實(shí)時(shí)同步的。標(biāo)準(zhǔn)試片的檢測(cè)條件和實(shí)際焊縫的檢測(cè)條件是否完全一致，存在不確定性。滲透檢測(cè)人工缺陷標(biāo)準(zhǔn)試塊(試片)靈敏度也存在類似的局限性。此外滲透檢測(cè)的實(shí)際缺陷檢測(cè)靈敏度對(duì)被檢測(cè)表面的污垢、氧化皮、金屬屑十分敏感，這些東西很容易阻塞缺陷的開口，嚴(yán)重影響檢測(cè)效果。而滲透檢測(cè)靈敏度試塊(試片)表面是潔凈的。滲透檢測(cè)人工缺陷靈敏度無法反映實(shí)際缺陷檢測(cè)預(yù)清洗的質(zhì)量。通過以上分析可以看出用人工缺陷確定檢測(cè)靈敏度，尚存在諸多不足之處，實(shí)際缺陷檢測(cè)靈敏度完全依賴人工缺陷檢測(cè)靈敏度作出判斷是不全面的。
3無損檢測(cè)技術(shù)等級(jí)的選擇
為了適應(yīng)各類承壓設(shè)備對(duì)無損檢測(cè)靈敏度的不同要求.NB/T47013對(duì)各種常規(guī)無損檢測(cè)方法規(guī)定了不同的技術(shù)等級(jí)。
4實(shí)際缺陷檢測(cè)靈敏度的控制
4.1常用無損檢測(cè)技術(shù)等級(jí)的最低要求和較高要求
(1)射線檢測(cè)。NB/T47013第2部分《射線檢測(cè)》中規(guī)定承壓設(shè)備焊接接頭的射線檢測(cè)一般應(yīng)采用AB級(jí)射線檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)原則，射線檢測(cè)AB級(jí)靈敏度技術(shù)是承壓設(shè)備焊縫檢測(cè)的最低靈敏度要求。從滿足AB級(jí)靈敏度的最低要求到達(dá)到B級(jí)靈敏度技術(shù)要求之間，有相當(dāng)大的空間對(duì)檢測(cè)靈敏度進(jìn)行調(diào)控。例如，根據(jù)被檢測(cè)設(shè)備的結(jié)構(gòu)條件和環(huán)境條件適當(dāng)降低曝光電壓，降低固有不清晰度，適當(dāng)加長焦距降低幾何不清晰度，盡可能降低透照厚度比，控制黑度至更合適的范圍，采取措施降低散射線對(duì)清晰度的影響，甚至可在施焊時(shí)對(duì)焊縫余高進(jìn)行適當(dāng)?shù)乜刂频取?/p>
(2)超聲檢測(cè)。NB/T47013第3部分《超聲檢測(cè)》中明確規(guī)定承壓設(shè)備焊接接頭在制造、安裝時(shí)的超聲檢測(cè)，對(duì)厚度在6—200mm間的工件，一般應(yīng)采用B級(jí)超聲檢測(cè)技術(shù)等級(jí)。同樣在滿足B級(jí)技術(shù)等級(jí)到滿足C級(jí)技術(shù)等級(jí)之間，也有一定的調(diào)控空間。C級(jí)區(qū)別于B級(jí)的主要規(guī)定是：C級(jí)要求將焊縫余高磨平。這是一項(xiàng)很費(fèi)時(shí)費(fèi)工的工作，檢測(cè)的投入大大增加，但對(duì)于橫向缺陷的檢出是很有效的。在不磨平焊縫余高的情況下，采用以下措施可以在一定程度上彌補(bǔ)橫向缺陷的檢測(cè)靈敏度：在焊縫兩側(cè)的斜平行掃査區(qū)，加大清理的力度以使掃查面更加光潔;增加多種K值、多種頻率的探頭的斜平行掃查;增加不同檢測(cè)人員的復(fù)測(cè)等。
4.2小結(jié)
綜上所述，4種常規(guī)無損檢測(cè)方法在滿足最低靈敏度要求的基礎(chǔ)上，都有相當(dāng)大的空間對(duì)實(shí)際缺陷的檢測(cè)靈敏度進(jìn)行調(diào)控。實(shí)際缺陷檢測(cè)靈敏度越高，缺陷的檢出率就越高，承壓設(shè)備的安全性就越有保障。但另一方面檢測(cè)靈敏度越高，檢測(cè)的投入就越大，檢測(cè)成本就越高。作為監(jiān)理工程師既要控制好無損檢測(cè)的質(zhì)量，又必須控制好造價(jià)，片面追求高檢測(cè)靈敏度是不可取的。
4.3討論
無損檢測(cè)實(shí)際缺陷檢測(cè)靈敏度，應(yīng)根據(jù)承壓設(shè)備的具體情況分別確定。例如，對(duì)于低碳鋼強(qiáng)度級(jí)別在42g-mm-2以下，壁厚在14mm以下的，使用條件一般的中低壓容器和壓力管道，可以適用較低的檢測(cè)靈敏度。注意，這里的“較低”指必須滿足NB/T47013規(guī)定的最低靈敏度要求。承壓設(shè)備在以下幾種情況下，適用于較低靈敏度要求：①該類材料焊接性能好，不會(huì)岀現(xiàn)淬硬組織，危險(xiǎn)缺陷發(fā)生率低;②低碳鋼有明顯的屈服平臺(tái)，塑性變形能力強(qiáng)，對(duì)應(yīng)力集中不敏感;③壁厚薄.材料變形在壁厚方向受到的約束小，持續(xù)變形使應(yīng)力集中鈍化，塑性區(qū)加大，應(yīng)力分布趨于均勻化;④材料的塑性、韌性都比較好，導(dǎo)致承壓設(shè)備失效的缺陷臨界尺寸比較大;⑤低碳鋼屈強(qiáng)比低，設(shè)計(jì)許用應(yīng)力低，該類承壓設(shè)備具有較充裕的強(qiáng)度儲(chǔ)備。
5結(jié)語
無損檢測(cè)的質(zhì)量控制指標(biāo)是實(shí)際缺陷檢測(cè)靈敏度，人工缺陷檢測(cè)靈敏度可以幫助檢測(cè)人員對(duì)實(shí)際缺陷檢測(cè)靈敏度做出判斷，但不應(yīng)是判斷的全部依據(jù)。無損檢測(cè)監(jiān)理人員應(yīng)當(dāng)對(duì)那些人工缺陷檢測(cè)靈敏度不能反映的.但對(duì)實(shí)際缺陷檢測(cè)靈敏度有顯著影響的操作因素給予充分的關(guān)注。NB/T47013標(biāo)準(zhǔn)適用于在制和在用的金屬材料制承壓設(shè)備的無損檢測(cè)，而金屬材料制承壓設(shè)備種類繁多，從材料、結(jié)構(gòu)、制造工藝到使用條件和安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)都存在巨大差異。對(duì)于某一特定的承壓設(shè)備的無損檢測(cè)質(zhì)量控制要求，應(yīng)充分體現(xiàn)區(qū)別對(duì)待的原則，就是根據(jù)承壓設(shè)備的材料性能，如強(qiáng)度級(jí)別、塑性、韌性和可焊性，承壓設(shè)備的壁厚，對(duì)應(yīng)力集中的敏感程度，主要失效模式，承壓設(shè)備的工作介質(zhì)，壓力等級(jí)等情況，來制定不同的質(zhì)量控制要求，切不可不分對(duì)象等同對(duì)待。無損檢測(cè)質(zhì)量控制要求的確定，首先應(yīng)滿足安全性要求，但也必須兼顧經(jīng)濟(jì)性要求。
機(jī)械工程師評(píng)職知識(shí)：機(jī)械設(shè)備類的期刊有哪些
《機(jī)電工程技術(shù)》由廣東省機(jī)械工程學(xué)會(huì)、廣東省機(jī)械研究所、廣東省機(jī)械技術(shù)情報(bào)站主辦。是經(jīng)過國家科技部、國家新聞出版總署批準(zhǔn)出版的大型綜合性機(jī)電期刊，雜志專注領(lǐng)域：通用零部件、機(jī)床及機(jī)床附件、數(shù)控系統(tǒng)、工控系統(tǒng)、模具、量具刃具、儀器儀表、CAD/CAM/ERP/PDM/PLM等專業(yè)領(lǐng)域。
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