為了保證設備的監控技術間減高使用率和安全運行，設備老化的使設少半高效診斷和及時維修十分必要。日本JFE鋼鐵廠針對主要設備已運行30年~40年的備檢現狀，非常重視對設備上可能出現的修停裂紋和腐蝕的檢查工作，以防止因設備老化而發生事故。監控技術間減近年來，使設少半他們已開發出有效診斷缺陷的備檢技術，可對鋼結構和機器零件進行檢測，修停實現了鋼鐵生產設備中的監控技術間減各種有效的劣化診斷。一些技術目前已應用于JFE的使設少半實際生產項目中。日前，備檢他們將這些設備狀態監控技術的修停應用和實踐結果進行了梳理。

　　監控技術使設備檢修停產時間減少一半

　　據統計，監控技術間減從1995年~2009年，使設少半JFE監控傳感器的備檢安裝數量增長了約25倍。同時，測溫計、流量計和壓力表等監控裝置的應用量也大大增加。這些監控裝置應用于熱軋廠和其他設施，JFE同時還對設備負荷狀態的變化進行監控。

　　除采用設備監控傳感器以外，JFE還進行各種其他項目的檢查和詳細的診斷，以精確地了解設備狀況。這些設備診斷工作中超過半數是裂紋診斷，主要運用超聲波檢測、磁粉檢測和相控陣超聲檢測等方法。其他的詳細診斷工作包括基于設備振動波形的頻率分析和自相關處理、位移診斷、應力診斷、扭矩診斷和鐵粉記錄圖診斷等。

　　本文所述的設備狀態監控技術均為無損、遠程、高精度檢測和快速診斷技術，一方面根據各種設備的不同老化模式而針對性地開發，另一方面這些技術也可應用到更廣闊的范圍。例如，利用高溫衍射時差(TOFD)法開發的遠程裂紋診斷技術檢測高爐熱風爐鋼質外殼上的焊縫裂紋，利用紅外熱成像技術開發的各種檢測手段，均已投入實際生產應用，并且使用時無需搭建腳手架或打開設備。無損超聲波探傷診斷技術也已應用于煤氣管道支架的檢測。在振動檢測分析方面，已實現對低速旋轉機器、軸頸軸承和其他傳統技術難以檢測的設備故障的早期診斷。此外，利用局部放電和機軸電壓波形開發的用于診斷大型電機的在線檢測技術，利用高頻波幅衰減原理開發的設備診斷技術，利用聲發射現象開發的絕緣退化診斷技術，地震破壞的高精度預測技術等設備檢測技術均已應用于實際生產，為設備的穩定運行作出了貢獻。根據統計數據，由于開發并大量采用這些設備狀態診斷技術和設備運行控制裝置，JFE在2007年下半年因設備檢修造成的停產時間減少了一半左右。

　　高溫TOFD法遠程診斷裂紋

　　高溫衍射時差(TOFD)法(簡稱為高溫TOFD法)的原理是：兩個超聲波傳感器設置于探傷位置的兩側，其中一個傳感器發出超聲波，另一個傳感器檢測出由裂紋的頂端和底端產生的衍射波。在這一過程中，從兩個衍射波傳播時間之差中檢測出裂紋的位置和高度。高溫TOFD法的裝置由裂紋檢測傳感器和一臺自行小車組成，小車承載著傳感器行走在熱風爐外殼上。

　　在高溫TOFD法遠程裂紋診斷技術的開發中，應注意五個問題：一是能夠快速連續地檢測裂紋的高度，二是能夠高精度地檢測裂紋高度，三是能夠同時檢測橫向和縱向裂紋，四是能夠檢測高達200℃的熱風爐鋼殼的缺陷，五是能夠在圓筒形豎向表面上進行圓周向和垂直向的缺陷檢測。正因上述特點，采用TOFD法是由于與坡口超聲波探傷法相比它更適于連續檢測，并具有優異的裂紋高度檢測精度。但操作時應當注意，為了獲得準確的裂紋高度和位置，有必要驗證示波器的波形，對波形進行合理化處理。

　　該方法可實現對橫向和豎向裂紋的同時檢測。對豎向裂紋傳感器而言，發送和接收傳感器的布置與焊接線呈直角;而橫向裂紋傳感器的布置與焊接線呈45度傾角。這種布局可在一次掃描中同時檢測橫向和豎向裂紋。而橫向和豎向裂紋則可根據橫向和豎向裂紋傳感器不同的敏感度并通過觀察示波器波形來區分。

　　在進行穩定、高敏感度的超聲波探傷時，必須給傳感器與受檢表面之間提供一種穩定的耦合介質，以增加超聲波的傳播效率。由于受檢表面是豎向的，給角度探測器的楔型簡單地涂抹耦合介質是不夠的，因此JFE在研究中采用了不間斷地供應水作為耦合介質。連續的供水還能起到冷卻的作用。同時，為了在探頭與受檢表面之間保持一個均勻的水膜，在楔型上還加工有一個深度0.2毫米的槽子。考慮到受檢面的溫度問題，研究人員本來計劃選用水和一種黏性溶液作為合適的耦合介質，但實際使用的檢測裝置允許采用水作為耦合介質，在高達200℃范圍內均可實施檢測。

　　在結構設計方面，為了在傳感器與受檢表面之間保持一個恒定的壓力，他們采用了一種鏈接機制和彈簧，將傳感器懸掛在自行小車上，不僅能夠靈活操作，還能消除表面不規則對測定值的影響。另外，他們還采用了一種能夠調整傳感器之間間距的結構，使之與受檢區域的鋼板厚度相對應。

　　紅外熱成像技術實現高精度檢測

　　紅外熱成像檢測技術是運用紅外熱成像技術開發出的一種裂紋診斷法，其應用大大提高了鋼廠設備的診斷效率，具體方法為：

　　首先，切割一段真正的行車大梁作為試樣，用以測試出檢測裂紋所需的最小應力，從而驗證熱彈性發熱效應。然后將一個疲勞裂紋引入到切割試樣的三角形肋部的焊趾上，采用2Hz的正弦波形給試樣加載一個振動時應力幅度從100MPa衰減到10MPa的應力波形。之后用200毫米焦距的遠攝鏡頭從距被測物15.3米處進行紅外熱成像檢測，作用應力由連接到試樣上的應變表測量。

　　試驗結果表明：裂紋區的高溫部分代表裂紋的尖端，可將溫度的上升精確地轉換為應力。根據實驗室試驗結果，對一臺待修行車的箱形大梁實施了遠程裂紋診斷試驗。在大梁上安裝一臺絞車，用于提升荷載，同時可進行橫向移動。作用到絞車輪上的荷載是絞車的靜負載加上懸掛的載荷(額定載荷的80%)。隨著絞車在大梁上連續幾次橫向移動，作用到大梁上的應力發生變化，這時由安裝于地面的紅外熱成像儀測量作用在大梁上的應力波動。測量面與地面上的紅外熱成像儀之間的距離約為23米。隨著兩個裂紋尖端的應力急劇增加，裂紋上的應力集中可被清晰地檢測出來。另一方面，兩個裂紋尖端之間的應力幾乎為零，說明在這一區域既無壓力也無張力。這是因為裂紋開口除尖端以外的區域未受到機械約束，在該區域沒有應變作用。

　　當絞車三次通過測量區時，作用到實體部分的應力從30MPa達到80MPa左右。根據有限元分析法(FEM)的計算，本試驗中80%載荷條件下的應力為30MPa~60MPa，說明可以精確地測量應力。另一方面，應力集中使作用到裂紋尖端的應力增大至100MPa~180MPa。在裂紋尖端的應力曲線中，每次通過測量區均檢測到兩個峰值，說明絞車的兩個輪子通過裂紋尖端的瞬間應力達到最大值。從時間序列變化數據中的二維數據和應力波動中可獲得裂紋長度。綜上所述，應用熱彈性發熱法通過載荷力波動進行行車結構裂紋遠程診斷的可行性得到證實。這種紅外熱成像檢測技術在未來還將開展進一步的驗證研究。

　　聯系人：張經理 聯系電話：18961839009本文來自浙江容大檢測技術服務有限公司-浙江化學檢測認證，如有轉載請注明出處http://jczx075.china.herostart.com