高端机械装备再制造无损检测探究

高端机械装备再制造无损检测探究

龙其彩

广东省万和电气有限公司广东省佛山市528522

摘要：无损检测技术是一种现代化的技术手段，是指在不破坏被检测物外表的情况下进行检测的技术。高端机械设备再制造已经成为一项新兴产业，其全球制造产值高达上千亿美元，具有极高的经济价值。但是由于再制造设备的损坏形式多样，一些微小的损坏都有可能影响再制造设备的使用寿命，所以必须要采用无损检测技术来检测一些难以被发现的损伤，为进一步提高高端机械设备再制造质量奠定基础。

关键词：高端机械设备；设备再制造；无损检测

引言

随着科技的发展进程不断推进，越来越多的高端机械设备诸如飞机、工程机械设备之类不断更新换代，应用领域也更加广泛。然而高端机械设备在长时间的服役后会出现严重的损伤，这也就是说，大量的高端机械装备在达到损伤严重后将作报废处理，其报废速度与新设备的更新换代的速度相当，这在某种程度上来说是一种经济损失。对报废的高端机械设备进行再制造可有效降低这种损失，充分利用其中可重复利用的资源，增加企业效益。

1高端机械设备再制造无损检测特点

在对设备进行再制造过程中的检测过程也存在一些特点：第一，高端机械设备的内部构造复杂程度较高，设备的很多部位诸如离心式压缩机叶片等在检测过程中很难到达，大大加强了监测工作的实施难度；第二，高端设备的制造材料错综复杂，其中包括了多种轻金属合金、钢铁材料以及一些复合材料的使用。其中复合材料部位的损伤多为基体或纤维出现断裂，这会在一定程度上增加常规超声波检测的工作难度，而钛合金则因其的粗晶结构影响涡流检测的实施。

2高端机械设备再制造无损检测的内容

高端机械设备主要是指一些为国民经济发展具有重要影响的行业，包括航天工程、船舶行业等，这些行业的机械设备表现为技术的高精端，是知识密集型设备的代表，集结了多个行业的先进研究成果。正是因为高端机械设备的技术水平较高，因此设备的服役条件十分复杂，一旦出现损伤就有可能造成严重危害。当前常见的高端机械设备损伤多为应力损伤与疲劳损伤，根据无损检测技术的技术特征，高端机械设备再制造无损检测的内容主要集中在以下几方面：①结构复杂。结构复杂是高端机械设备的主要特征，其中含有大量的微小零部件，拆装难度很大，所以设备的检测可达性不理想，例如涡轮盘、压气机盘等，这些设备一直是故障损伤检测的难点区域。②材料范围广。由于高端机械设备中使用了大量零部件，这些零部件的构成材料的分布范围广泛，常见钛合金、高强度钢、铝合金等复合材料，而不同检测材料所适应的检测手段都是不同的。例如，复合材料的故障损伤多为分层损伤、纤维断裂等，并且不同材料之间的声波衰减系数不同，导致传统的检测手段效果不理想。③微小损伤。微小损伤是高端机械设备的常见损伤，这是因为高端机械设备的使用寿命相对较长，因此很多设备都会出现裂纹拓展的现象，导致零部件上出现了很多不易察觉的裂纹，影响了再制造产品的使用。

3设备表面与内部的检测

3.1射线检测

射线检测技术主要根据射线穿过物质表面而造成的强度变化来确定损伤的，其衰减程度受被检测物体的材质、穿透距离等因素影响。在将强度均匀的射线照射在被检测物体表面时，假设被检测物体没有质量问题，那么射线将会均匀分布在物体表面，并在另一个侧面表现出来；而如果被检测物体存在缺陷，则射线的强度分布不均匀，此时通过荧光屏等手段，就能确定被检测物体的内部缺陷情况。从相关技术的发展来看，常见的射线检测主要包括X射线、中子射线等，随着信息传感技术的发展，工业射线CT、射线实时成像系统等逐渐得到推广，并在设备零部件无损检测中发挥着越来越大的作用。例如文献[2]在相关问题研究中，采用工业射线CT，对飞机关键零部件的腐蚀情况进行检测，最终成功定位了腐蚀零部件的位置，因此得出结论：工业射线CT能够快速定位高端设备的损伤情况，检出效率高，值得推广。从大范围来看，射线检测技术在核工业、机械工程等关键领域已经得到广泛的推广，并且正在不断探索新的应用领域。

3.2超声波检测

超声波检测是无损检测最常见的技术形式。在技术应用过程中，依靠超声波检测前方位置的声波发射装置与超声波接收设备，超声波设备能够发射不同频段的超声波，在这种情况下，若声波设备没有检测到设备的故障，那么接收设备的信号变量结果显示为“1”；而如果超声波检测技术发现了设备零部件出现的损害情况，所接收的信号变量将会为“2”，之后技术人员通过高频电脉装置的波形分析结果，就能精准判断零部件存在的故障问题。为了进一步提高超声波检测技术的无损检测质量，可以借助相关公式进行计算，其基础数据处理公式为：h=m×Dn，在这个公式中，m代表超声波发射装置与被检测物体之间的距离；D代表被检测物体的规格参数（如直径、体积等）；N代表被检测物体接触波面的距离。通过这些数据，就能精准判断被检测物体的故障位置。

4表面/近表面检测

4.1磁粉检测技术

磁粉检测技术主要利用磁粉的聚集效应完成缺损检测，在零部件缺损的部位，受磁场作用影响，磁粉将会不断的聚集在缺陷部位，最终快速确定故障。磁粉检测技术具有很强的适应性，并且具有检测结果直观、工艺简单等优势，成为多数企业开展无损检测的首选方法。从目前磁粉检测技术的发展情况来看，虽然这种方法的应用简单，但是依然处于持续发展阶段，有学者为了能够进一步降低磁粉检测技术的成本，开始研究价格更低廉的高性能磁粉，也有学者通过CCD设备来构建基于磁粉灵敏度的理论模型，评估磁粉在不同检测环境下的应用效果。总体而言，磁粉检测技术在高端机械设备再制造领域已经得到了广泛的应用，成为再制造设备结构件检测的常见技术之一。

4.2涡流检测

涡流检测技术以电磁感应原理为基础，通过测定被检测物体的导电工件在交变磁场激励作用下所出现的涡流特征来判断零部件是否存在缺陷。传统的涡流检测技术在零部件缺陷的定位、定性分析上都存在一定的难度，但是随着计算机处理技术的发展，涡流检测技术得到了进一步的推广，包括小波交换、小波分析等方法开始被应用到涡流检测技术中，有些技术人员通过人工神经网络方法来进行被检测零部件的厚度测量等。总体而言，各种算法与涡流信号处理技术的更新，显著降低了涡流检测技术的难度，让无损检测人员能够快速识别零部件存在的损伤问题，推动了涡流检测技术的发展。

4.3红外检测技术

红外检测技术主要依靠红外热像设备完成检测的，通过测量被检测对象的红外辐射能变化情况，将其转变为可以用于实验分析的信号。在检测过程中，被检测零部件会出现不同的温度场结果，并以色彩图的形式表现出来，技术人员可以根据零部件的温度场变化来判断是否存在缺陷。从技术应用效果来看，红外检测技术对零部件缺陷的敏感度高，但是受红外检测技术原理影响，红外检测技术会受到多种因素的影响，例如设备刚刚运转结束后，其本身温度过高，因此检测结果可能不准确，再加之相关设备的成本较高，所以该技术尚未得到大范围推广。但是近几年，有些学者针对红外检测技术的特征，对红外检测技术的技术应用路径进行了调整，提出了振动热像法、调制热像法等，这些检测方法的应用效果理想。

结束语

无损检测技术作为一种现代化的缺陷、故障检测手段，能够在不破坏设备结构的情况下完成检测，其检测质量已经得到诸多学者的认可。因此在高端机械设备再制造的检测工作中，必须要充无损检测技术入手，充分了解无损检测技术的应用范围、技术要求特征之后，对无损检测技术的应用技巧进行改进，保证无损检测技术能够快速识别高端机械设备再制造的缺陷，最终创造更多的经济效益。

参考文献：

[1]杜珍.高端机械装备再制造无损检测综述[J].低碳世界，2016（34）：278-279.

[2]沈伟.高端机械装备再制造无损检测综述[J].橡塑技术与装备，2015，41（15）：19-20.