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无损检测先进技术的研究和应用
2014-7-6   来源:http://www.analysis-tech.com   作者:安赛斯科技

1,射线检测技术

目前,我国射线检测技术的主要研究领域为射线成像缺陷自动识别技术、射线计算机辅助成像技术和射线断层扫描(CT)技术。兰州三磊公司、北京自动化研究所和中国特种设备检测研究院已经开发出射线实时成像系统,被成功应用于许多钢管和石油液化气钢瓶制造厂的焊缝快速检测。清华大学成功开发集装箱的快速X射线实时成像系统,被广泛应用于我国海关的货物检查。中国科学院高能所、重庆大学和西北大学已成功开发出γ射线CT检测设备,工业X射线和高能X射线(2~9MeV)CT设备已被应用于精密铸造和焊接部件的缺陷检测、尺寸测量和结构分析等领域。

2,超声检测技术

我国超声检测技术的主要研究领域包括检测方法研究和设备研发。在检测设备方面,主要为数字化超声波探伤仪、TOFD超声检测系统、超声成像系统和磁致伸缩超声导波检测系统的开发;在检测方法和技术方面,主要为自动超声检测技术、超声成像检测技术、人工智能技术、TOFD超声检测技术和超声导波检测技术和方法的研究。

继武汉中科公司于1988年研制了我国首台数字化超声波探伤仪后,目前我国已有10多家公司能够生产便携式和多通道数字化超声波探伤仪,实现了通道数最高可达128个,采样率最高可达100MHz的研制能力。这些系统主要被应用于无缝钢管、焊接钢管、火车车轮、石油钻杆和汽车关键部件的自动化检测。

目前TOFD检测技术的研究和应用主要包括设备开发、信号分析和处理、锅炉压力容器制造、压力管道安装和水电设备的安装检测。目前,10多个锅炉压力容器制造厂已经购买了TOFD检测设备,开展厚壁锅炉压力容器的焊缝检测;5家检测机构已经制定了TOFD检测企业标准,并得到我国锅炉压力容器标准化技术委员会的备案批准,开展了大量TOFD检测技术服务。2005年武汉中科首先开发出HS 800型TOFD超声检测商品化设备,目前该公司与中国特种设备研究院(CSEI)合作开发出适用壁厚6~400 mm的新一代多通道TOFD检测设备。

CSEI 是我国唯一的国际级承压设备无损检测技术研究机构,自2002年开始开展了大量TOFD超声检测技术的研究工作,并牵头制定了我国承压设备TOFD超声检测标准草案。2003年,CSEI采用自行开发的TOFD超声检测设备,检测了西气东输管道数百处焊缝返修部位;自2007年起,CSEI采用Omniscan MX、Isonic 2005和HS 800型仪器进行了36台反应器和换热器、22台400~3 000立方米球形储罐和14台100 000立方米大型常压石油储罐的焊缝检测,检测壁厚为28~340 mm。

近年来,我国从英国TWI、Guided Waves公司和美国西南研究院进口了10多台超声导波检测系统,用于带保温层工业管道和埋地管道腐蚀缺陷的长距离检测。自2004年至今,CSEI已经成功应用TELETEST设备,检测了5条工业管道和27条埋地管道,发现了许多严重腐蚀性缺陷。另外,CSEI与华中科技大学共同承担了国家“十一五”科技攻关项目,已经成功开发出了基于磁致伸缩技术的超声导波检测系统样机。CSEI已经牵头指定了压力管道超声导波和磁致伸缩导波检测方法标准草案。

3,电磁检测技术

我国电磁检测技术的主要研究领域包括涡流检测技术、远场涡流检测技术、脉冲涡流检测技术、漏磁检测技术和金属磁记检测技术。

常规涡流检测仪器从模拟式到全数字化已经先后开发了五代,最近开发的仪器采用了包括DSP、阵列探头、多通道、数据转换和分析等许多先进的电子与信息技术,推动了涡流检测技术被广泛应用于管道元件制造过程中的在线检测和换热器的定期检验中。

脉冲涡流检测技术是近年来由国外引进的新技术。2005年,CSEI从荷兰RTD公司进口了首台INCOTEST脉冲涡流检测仪,用于带保温层钢质压力容器和管道腐蚀的检测。该设备最大可穿透150mm厚的保温层,可对6~65mm厚的钢板进行剩余厚度测量,测量灵敏度达壁厚的10%。通过使用该设备,CSEI已成功检测了数十条带保温层的工业管道和100多台带保温层的压力容器,并发现了一些严重腐蚀性缺陷。另外,CSEI与华中科技大学通过共同承担国家“十一五”科技攻关项目,已经成功开发出了脉冲涡流检测系统样机。CSEI已经牵头制定了带保温层钢腐蚀脉冲涡流检测方法标准草案。

漏磁检测的研究和应用领域包括大型常压储罐底板腐蚀检测、管道元件制造过程的在线检测、钢丝绳检测、石油钻杆的检测和无保温层工业管道的腐蚀检测等。在大型常压储罐底板腐蚀检测方面,我国一些检验单位从英国SILVER WING公司引进了专用油罐底板漏磁检测设备,开展了大量的检测服务,也有少量单位从美国引进低频电磁涡流检测设备,开展检测应用;我国华中科技大学、清华大学、爱德森公司和大庆石油学院近年来也先后开发了大型常压储罐底板漏磁扫描检测仪器,并在检测现场得到成功应用。自2003年开始,CSEI牵头承担了国家科技基础性工作和社会公益研究专项项目,开展大型储油罐罐底板腐蚀漏磁检测技术方法的研究。该项目设计和制造了大量试板,对不同厚度钢板和不同形状的模拟腐蚀坑人工缺陷的漏磁信号进行了系统研究,最终形成了JB/T10765-2007《无损检测常压金属储罐漏磁检测方法》标准。另外,华中科技大学和合肥工业大学还分别开发了石油钻杆和压力管道元件的漏磁检测设备,并在我国油田和钢管制造厂得到大量应用。在钢丝绳检测方面,我国主要有5家公司生产和销售漏磁检测仪,钢丝绳检测的国家标准也于2008年初完成报批稿。

磁记忆检测技术于20世纪末由俄罗斯引入我国。清华大学、南昌航空大学和北京工业大学等开展了这方面的研究工作。厦门爱德森公司也于2000年开发出面向市场的磁记忆检测仪器。随后,清华大学和CSEI也先后开发出磁记忆检测仪器。在应用领域,我国一些科研院所和检验检测机构开展了在电站锅炉、压力容器、压力管道、飞机、气轮机、风力发电机和桥梁等结构上使用磁记忆技术的应用研究,并得到初步成功。在俄罗斯的推动下,目前ISO组织已制定和颁布了磁记忆检测术语和焊缝检测的国际标准,CSEI已牵头制定了《无损检测 磁记忆检测 总则》标准草案,磁记忆检测术语标准也正在制定中。

4,声发射检测技术

声发射技术于20世纪60年代末引入我国,已广泛应用于我国石油、石化、电力、航空、航天、冶金、铁路、交通、煤炭、建筑、机械制造与加工领域。全国约有40多个大专院校和研究院所从事金属材料、、复合材料、钢结构、压力容器、飞机、岩石、水泥、仪器开发和信号处理等方面的研究工作,有60多个检验检测机构,近20个三级和400个二级人员能够从事声发射检测工作。

目前进行的声发射信号分析和处理的常用方法包括常规参数分析、时差定位、关联图形分析、频谱分析、小波分析、模式识别、模糊分析和灰色关联分析等。

我国声发射技术应用最多的领域是压力容器检测。目前我国有50多个检验机构300多个持证人员从事压力容器的声发射检测工作,超过70%的多通道声发射检测仪用于压力容器检测,检测数量达500~1000台/年。同时,声发射检测技术也应用与飞机结构疲劳裂纹的萌生与生长检测,北京航空材料研究所于1983年就开始了此项工作,近十年来,空军第一研究所耿荣生教授领导的研究团队,先后对多架飞机进行了整机疲劳试验的声发射监测,提前发现了部分螺栓孔疲劳裂纹的萌生和发展,为延长飞机的使用寿命作出了突出贡献。

我国于1984年由武汉大学开展研究铁磁性材料的磁-声发射现象。在研究硅钢片的磁-声发射特征后,沈功田与徐约黄发现180度磁畴壁的运动也可以产生磁声发射的现象。随后,我国与英国学者合作开展了磁-声发射和巴克豪森效应的研究工作。

5,红外检测技术

我国对红外检测技术的研究始于20世纪70年代初,通过近30年的努力,红外技术在我国得到越来越广泛的应用。电力系统是研究与应用红外热成像技术较早的行业,1975年西安热工所与昆明物理所等单位联合研制了我国首台HRD-1型红外热像仪,1996年苏州热工所研制成功了HSY-01型红外扫描测温仪。近20年来电力系统引进了约60台红外热像仪,广泛应用于电力设备裸露载流体及接头热状态的检测。

CSEI、中科院沈阳金属所和天津石化公司等单位开展了金属试样、压力容器和压力管道缺陷的热传导分析、断裂力学和应力分析等方面的研究,并对液化石油气储罐、反应器、加热炉和高温压力管道等设备开展了成功的红外热成像检测应用。

房屋热诊断技术正在我国逐步开展应用。采用红外检测技术可以诊断出建筑物外墙面的剥离、沙浆空洞、水渗透、墙板渗透的走水路线以及大型建筑物输热系统的热损失等。另外,红外热成像技术在印制电路板的故障检测、陶瓷工业和机械加工等方面也有成功应用。近年,首都师范大学开展了红外热波检测技术的研究与应用。

在检测标准的制定方面,目前我国只有GB/T 12604—1996《无损检测术语 红外检测》和GB8174—1987《设备及管道保温效果的测试与评价》标准。

在检测人员资格认可方面,2003年8月,国家质量监督检验检疫总局颁布的《特种设备检验检测人员考核与监督管理规则》正式将红外热成像技术作为特种设备(包括压力容器)检测的无损检测方法之一。专业的无孙检测公司可以从事压力容器的红外检测工作,自此,压力容器的红外成像检测工作已正式纳入我国的特种设备安全监察法规体系,得到政府的正式认可。但由于缺乏检测标准,目前的人员培训和认证考核工作尚未开展。

 
 
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