特种设备无损检测技术仿真的探讨

特种设备无损检测技术仿真的探讨

柯文丽

广东省特种设备检测研究院茂名检测院    广东茂名   525000

摘要特种设备的主要特征在于：制造难度较高、使用针对性较强。因此无论特种设备是否发生损坏，对其进行检测时一旦造成设备损坏，即难以修复，而特种设备损坏对其所处的系统能够造成严重的限制。因此在检测特种设备时普遍选用无损检测的方法。目前使用较为普遍的无损检测方法包括射线检测、超声检测以及电磁检测三种，不同类型的无损检测适合使用范围不同，使用的要求同样各不相同。本文就特种设备无损检测的必要性以及不同无损检测技术如何应用进行了系统梳理。

关键词：特种设备 探伤 无损检测 仿真探测

引言

在生活当中特种设备的使用事实上相当广泛，很多生活中普遍使用的设备均属于特种设备，如压力容器、锅炉、大型游乐设施等，特种设备的主要特征在于大都需要根据使用者的要求进行定制，因此这些设备无论安装调配或者后续施工过程中故障的排除均较为困难。特种类型的设备使用有损的检测方法进行检测时，一旦对设备本身造成损坏，即能够对后续的使用造成影响和妨碍。因此目前检测特种设备时，普遍采用的检测方法为无损检测，本文主要探讨的即为无损检测的各种方法。

1 无损仿真技术应用必须性

特种设备检测过程中应当尽量避免检测行为造成设备的损伤，为达到这一目的检测过程中应当尽量使用无损的检测方法。无损检测不仅不会对设备造成损伤，同时检测的速度更快效率更高，因此近些年来无损技术得到了普遍性的使。然而随着使用的普遍化，无损技术的检测精度不足、技术类型与被检测设备的需求不符等问题同样突出体现。

以目前使用较为普遍的各种无损检测技术而言：RT射线技术的应用，主要集中在金属类型设备焊缝检测方面，使用RT射线检查焊缝质量时，能够在不对焊缝造成任何影响的前提下，对漏焊以及焊接厚度不达标、平整度不足等问题进行有效检出。RT射线是一种定量定性的检测技术，因此能够满足使用中大部分的检测需求。而同样属于无损检测技术的超声检测，使用的效果以及应用范围则完全不同。超声检测当中使用普遍性较大的UT检测，是一种单纯性的定量检测，该种技术的优势在于能够检测厚度较大的设备，然而对于问题的类型等却无法有效确认。MT的磁粉检测技术，主要用于特种设备的表面检测，在表面以及近表面缺陷检测方面，该种技术拥有较高的优势，然而在内部检测方面却存在更多的不足之处。因此不同类型的检测技术应当与不同检测需求相匹配，以便实现检测的目的。而CIVA的仿真技术，能够建立与被检测设备一致的仿真环境，通过仿真的实验判断不同检测技术的使用效果，在仿真技术的支持下，无损检测能够达到更好的检测效果。

2 无损仿真技术类型及应用

目前使用最为普遍的无损检测仿真平台，为CIVA平台。该平台已经融合包括UT、RT以及ET等多种不同的技术模块，CIVA平台是一种专门性的用于无损检测仿真的平台，应用平台既有模型的情况下，且能够达到较好的无损检测仿真模拟效果。

2.1 射线技术

射线技术是目前所有无损检测技术当中应用最为普遍的一个类型，使用检测射线能够对被检测设备内部进行彻底的检测，使用射线进行检测，被检测设备内部的结构以及材质等均能够得到彻底性的分析和记录，操作人员则能够通过传感器获得检测的相关数据。射线检测过程中，对检测的效果能够造成突出影响的因素包括：射线源、电压电流、底片曝光时间、透照形式、使用设备。射线检测技术在检测结构相对较为简单的设备时，能够达到更好的检测效果。当设备的结构过于复杂，并且同时存在多种类型材料，则检测过程中参数设置发生偏差的可能性较高。该种情况下，使用CIVA平台能够帮助检测人员在仿真模拟的环境当中反复尝试，确定适合的参数，保证检测的准确性。

2.2 超声技术

超声用于检测设备时，主要依靠超声的反射以及散射情况确定设备的内部结构等，目前使用较为普遍的检测超声为A型超声波。使用超声波对多层符合材料进行检测时，不同材料的反射各不相同，因此根据超声的反馈情况能够确定设备的内部情况。而CIVA平台的9代能够用于超声检测的仿真，其基本功能包括：（1）明确不同检测目的下应用使用哪些探头，包括探测时应当使用接触、水浸、双晶或者探列类型的探头；探头表面应当为矩形或圆形；探头的发射形式应当为聚焦或者透镜的形式；非平面的探头应当为球形、双焦或者费马聚焦的表面；双晶探头是否能够使用非对称的类型；离子检测时阵列应当位于探头的内环或者外环；柔性的智能探头是否适合使用。（2）对设备所有工件进行完整的仿真模拟，异形以及角度特殊的工件同样能够实现完整的模拟。（3）设备设计造成时所有的CAD文件能够直接导入CIVA平台中，生产对应的工件，如：二维的CAD文件能够在平台上转化成为三维的工件；PXF以及IGES等多种类型的二维文件均能够读取；平台的工具能够对CAD文件进行编辑；IGES以及STEP等类型的三维文件同样能够通过平台读取。（4）该平台能够模拟生产不同类型的材质，使得仿真工件更为接近真实。（5）该平台能够根据需求模拟不同类型的探头阵列，包括矩阵、环阵等。且：平台能够对晶片进行单独定义；能够完成接收孔的调整；能够模拟不同类型的电子扫描；能够进行聚焦对象的调整；能够使用电子进行扇形的扫描；能够在仿真状态下加入动态延迟；能够应用非均-幅值的法则。（6）该平台在缺陷模拟时，能够模拟一般类型的缺陷、各种类型的平面缺陷、多种类型的复合缺陷、设备固体物夹杂的问题。（7）该平台能够根据检测者的需求，使用多种动态形式保存检测的结果。（8）使用该平台，能够有效模仿不同超声设备检出不同缺陷时，能够产生怎样的反馈，以此做检测评定的标准。（9）在信号处理方面，检测过程中可能运用的一般性处理措施包括滤波以及去卷积，相对先进并且针对性更显著的处理措施如小波或高斯去卷积等，在CIVA平台上均有对应的模块，并且利用平台当中的3D工具，能够在更接近真实环境的情况下，对信号进行分段的处理。采用CIVA平台对设备进行仿真时，能够根据扫描的结果、设备设计的原始图纸等，综合生产与当前设备更为接近的仿真模型，以此提高仿真模拟的真实性。另外，该平台在超声声束的真实还原方面同样具备显著性的优势，能够对延迟等情况进行更为细腻的模拟还原，达到仿真实验的目的。

2.3 电磁技术

目前使用较为普遍的电磁检测包括两种类型，磁粉检测以及涡流检测。其中涡流检测需要依赖电磁感应，因此该种检测方式更加适合检测导电材料的设备。使用CIVA平台，不仅能够对设备进行仿真模拟，同样能够模拟材料的导电等情况，因此该平台用于电磁检测技术的仿真实验时同样能够达到较好的效果。在CIVA平台上能够用于电磁检测技术仿真实验的模块包括：（1）Field Computation，该模块能够模拟检测过程中设备内部的磁场情况；（2）Defect Response，该模块的主要作用在于模拟当设备确实存在缺陷时，不同参数情况下，检测设备能够给予怎样的反馈。电磁技术本身由于受到环境影响以及设备的使用影响较大，因此适用的普遍性不高，目前并不属于普遍性应用的技术类型。

结语

工业生产以及社会生活当中，特种设备都能够起到重要的作用。如锅炉以及压力容器，都是生产以及生活当中需要普遍使用的设备。与规模化生产和使用的设备相比，特种设备的重要特征之一即为具备较高的针对性。因此特种设备使用过程中更加需要避免设备损伤的出现，防止设备损坏对生产以及生活的妨碍。任何设备在长时间使用过程中均无法完全避免损坏，即便无需进行维修，新设备需要安装并调试，需要优化改造的设备同样需要进行改造前的检测，因此无损检测是一种需求量较大的检测方法。

参考文献：

[1]靳屹立.特种设备检测中无损检测技术的应用研究[J].检验检疫学刊.2020,(3).147-149.

[2]翟世伟.无损检测技术在特种设备检验中的运用研究[J].中国科技投资.2018,(31).210：145-147.