起重机械无损检测技术

起重机械无损检测技术

摘要作为特种设备，起重机械的结构相差巨大，种类庞杂，对其检测方法也不尽相同。起重机械作为重要的生产设备，其能否顺利运行不仅关乎施工进度，也与生产安全关系密切。从零件设计到整体的材料安装与实验，存在着许多的标准规范着起重机械。无损检测在起重机械检测上发挥着突出作用，但没有专用标准作为参考。

关键词起重机械；无损检测；技术

1 起重机械与无损检测技术概述

起重机械多种多样，检测应该根据其设计、检验与验收的技术要求进行。对特殊部件、不同结构存在的缺陷做好针对性的无损检测，同时做好探伤与测评。

裂纹等机械损伤在一切零部件，如吊链、真空吸盘、吊钩、车轮、齿轮、滑轮、集装箱的吊具、卷筒、安全钩等都不应存在，同时，试验后的永久变形、裂纹也应避免；对于摩擦部件的表面磨损量，如吊具、滑轮、齿轮、吊链环等规定也相当严格；对于部件与其焊缝的当量尺寸，规定也较为明确；钢丝绳等专用零部件的质量要求较为严格，甚至存在对防腐层涂料厚度的规定。所以，起重机械各机构存在着差异性的技术质量要求，在进行无损检测时，利用的检测工艺与方法必须具有针对性。

2 无损检测应用于起重机械

2.1 目视检测

该办法适用于检查机械的表面质量、几何尺寸、安全保护与机械装置的试验、载荷试验等机械部分检测与接地保护、电控装置、检验照明电路等电气部分检测。试运行机构与器具测量是主要的检测手段。

2.2 渗透检测

裂纹是常见的起重机械缺陷种类，危险系数较高的要数表面开口裂纹。因为磁探仪检测对结构与材料要求较为特殊，同时因检测效果要求，只能选用无损检测中的渗透检测法。将机械表面进行干燥清理，除去铁屑、氧化皮、铁锈、毛刺、焊接飞溅等杂物是必要的检测前工作。以Ra《12.5m为表面构件粗糙度取值，在合格测试对比试块之后，可进行<10min的渗透，后清洗并进行5～10min的干燥，在经<7min的显像即可。如果检测时不利观察或光线阴暗，可以荧光渗透剂作业。

2.3 磁粉检测

干燥清洁结构表面是磁粉探伤前的必要准备，氧化皮、铁锈、油脂等物质不可存在与受检表面。打磨为主要处理方式，以25n》Ra的表面粗糙度为参考。磁化检测应在合格检测灵敏度之后进行，以0.5～2s时间为宜。另外，可添加少许磁悬液，确保磁粉浓度均衡，磁化应在磁悬液停止添加后1s左右暂停。为减少漏检，各受检处应对此检测。磁痕上粘上胶带纸，可对焊缝的缺陷系数作记录。若检测时条件不利于观测或光线阴暗，则采取荧光磁粉检测。

2.4 电磁检测

2.4.1 测量涡流膜层厚度

以涡流提离法测得结构表面的漆层厚度，主要通过观察线圈阻抗获得，因阻抗受漆层厚度影响，检测线圈频率固定，以观察电压（阻抗）变动即可获得提离（膜层）之厚度。板厚与结构电导率影响涡流膜层的测厚，可选择频率大的涡流克服制约。若5MHz<频率，则线圈的阻抗几乎不受板厚、基体材料的影响。因采用空间电磁耦合法，无需要求结构表面清洁，但是，想要得到精确的膜层厚度，应适度清洁处理。

2.4.2 检测裂纹

以交变磁场磁化局部金属试件，感应电流也会在试件上产生并出现感生磁场。若缺陷存在于试件，异常磁场梯度将出现，可以获取畸变磁场法得出缺陷数据，如裂纹深度与方位。该办法具有准确率高，速度快的特点，并可评估裂纹。因集肤效应关系，可以人力试样对比化解裂纹深度、波幅的非线性特点，从而获取裂纹深度数据。裂纹方位影响探伤结果，应不少于2次的垂直检测法对同一表面探伤。因属空间电磁耦合，检测面无需整洁。且对铁锈、防护漆层、金属覆盖面等有较强的穿透力，该检测法与磁粉检测不相上下。因磁场信号影响缺陷判定，若先行磁粉检测则应退磁处理，避免干扰磁场信号。

2.4.3 检测钢丝绳

漏磁法是检测钢丝绳的主要方法。将钢丝绳技术磁化，以磁通量、磁场强度等磁场参数来判定钢丝绳受何种缺陷，且对腐蚀、断丝等定性与损失横截面积量、断丝数等定量作出判断。检测钢丝绳时，对灰垢、油污等不必太过在意。但对夹杂在绳股之间的磁性物质则需清理或在检测后适度的修改检测结果，减小误差。图1为检测门式斗轮取料机的钢丝缺陷图像。可以发现，有多处磨损与一处断丝，其截面积的损失量分别是1.9%与2.2%。

图1 检测门式斗轮取料机的钢丝缺陷

2.5 金属磁记忆检测

该方法主要检测结构的集中应力情况。根据对Hp（y）（法向分量）的零点与Hp（x）（磁场的切向分量）最值对集中应力区进行判断，同时监控、预测缺

陷的变化。作为若磁检测法，磁记忆法可忽略磁化工件的步骤，磁记忆信号通过地磁场即可在集中应力位置显示。但应注意到，若先行进行过磁粉检测，则需要退磁处理，否则剩余磁场将会对磁记忆信号覆盖。图2为某起重机械的补办边缘位置的焊缝磁记忆信号显示图。Hp（x）与Hp（y）在该处存在若干，集中应力区也同时存在，查询设备的维修记录，发现开裂补焊在该处数次进行，证明较大应力的确存在该处。

图2 起重机械的补办边缘位置的焊缝磁记忆信号

2.6 应力测试

应力测试主要通过对检测结构的变形与应力情况做测量，以此判断起重机械能否工作。加载后制动或锁死结构是静态应力测试的前提，以低于设计规定值进行的工况测试是动态应力测试的限制。对应力危险区种类确定来对应变片与测试点的种类进行明确是测试方案制定前的必要准备。单向应力片适用于单向应力，三个应变片适用于扭转应力、二向应力情况，明确灵敏度系数，标距在1.0-30mm 间，尽量小。先磨光再以丙酮清洗，应变片粘贴后应出现2%》电阻值前后差，绝缘电阻与应变片的电阻值应大于100-200MΩ。零应力是加载的前提，然后再回零卸载，期间往复多次，稳定电阻应变片，自重应力应该计算在应力测试数据之中，这是由于无法消除自重，应力状态必须为零。考核结构完整性而非安全判别根据是在工况超载时出现的；当结构最大应力载荷额定时，判断依据参考应力危险区种类。

除了以上的无损检测方法外，针对材料的角接焊缝缺陷超声检测与射线检测以及检测裂纹的声发射检测等都为检测起重机械提供了较为有效可靠的检测办法。

3 结语

工业生产离不开起重机械的协作。在我国，老旧起重机与新型的自动化、高性能起重机并存且数量多。综合利用多种无损检测法确保起重机械运行安全，是相关责任人不可推卸的责任。本文简要介绍了几种常用的检测办法，希望能起到技术参考的作用。

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