波纹管质量无损检测仪

波纹管是一种带横向波纹的圆柱形薄壁弹性壳体,其生产历史已有一百多年。直到第二次世界大战时期才用作仪器、仪表的弹性敏感元件和各类管道的联结元件,现已广泛用于矿山、石油、化工、冶金、电力、热力、航海、航天等工程设备中，起密封、吸振、降噪、储能、热补偿和介质隔离作用。 波纹管有多种形式就波的形状而言,以U型波纹管应用广泛,其次还有C型、Ω型、矩形和S型等 就层数而言,则分为单层和多层波纹管。 本例针对某机型机头与容器间壁厚为0.2mm，运行2000多小时发生泄漏的单层U型波纹管，使用金相显微镜，扫描电子显微镜等专业设备对波纹管失效部位做全面分析。 拿到波纹管泄漏样品（图 1），对于搞机械的来讲，很容易想到用气压测试确定波纹管泄漏大致位置。事实也是如此，采用此种方法可以很方便的确认泄漏位置大致位于接头焊缝附近。紧接着去除波纹管接头部保护环及编织网，裸眼观测，对于大一些的裂纹可以直接看到，但是对于微小裂纹或者说想要知道裂纹萌生——发展——失稳的整个过程，就必须要借助于体式显微镜。体视显微镜放大倍数50倍，以其较经典显微镜更为出色的大景深，广泛应用于各种断口的宏观观察和拍照。 图 1 波纹管宏观形貌 图 2为是焊缝附近裂纹。其拍摄照片可以直观的反映出裂纹位置以及近裂纹表面焊接过程中产生的高温氧化色。仅仅观测到裂纹，确定裂纹位置对于查找其产生的根本原因还是远远不够的。想要了解的是整个波纹管寿命周期，从生产到使用究竟是哪个环节的问题导致了其异常开裂，进而引起泄漏。这就需要搜集各个环节的信息，越详细越好，例如：生产制造工艺、材料技术标准、设计技术条件、安装过程、使用过程… … 。通常想要真正了解原因，这些条件都是必要的。 图 2 焊缝部位裂纹局部宏观形貌 接下来要使用的更为精密设备和复杂的制样来观察分析。众所周知，机械行业大多传动部件其加工过程中都要热处理，其目的就是通过改变材料组织进而优化材料机械性能。对于生产检验，一般测试机械性能就可以了，但是对于失效分析，想要查清问题背后的原因，仅测性能是不够的，需要观察组织去了解影响性能背后的原因。观察组织就要用到材料领域的——金相显微镜。这里使用的是金相显微镜，其可在50-1000倍观察样品。图 3、图4和图 5是使用显微镜拍摄的照片。其中开裂确切位置清晰可见——焊接热影响区，同时可见波纹管管壁痕迹，表明母材与焊料熔合不是很好，管壁裂纹起始位置可见细小的晶间裂纹。 图 3 焊缝部位裂纹周围组织局部形貌 图 4 断裂起始位置表面晶间裂纹局部形貌 图 5 表面晶间裂纹周围组织局部形貌 失效分析当中的重头戏——断口分析，其要使用的设备也是失效分析中重量级的设备——扫描电子显微镜，简称SEM。SEM以其出色的放大倍数和观察景深而闻名。随机配备的能谱仪，更使其如虎添翼，使得其在失效分析领域大放异彩。图6 、图7 为使用SEM拍摄到的波纹管断裂面的照片，其清晰告知断裂模式为晶间腐蚀—疲劳断裂。 图 6 断口开裂源部位表面晶间裂纹局部形貌 图 7 断口裂纹扩展区疲劳纹局部形貌 304不锈钢的敏化温度区间大致为425-815℃[1]。在焊接接头的焊接过程中，热影响区热循环峰值温度在600-1000℃。在随后的冷却过程中，如果在304敏化温度区域停留时间过长将会导致材料晶间腐蚀敏感性增加。焊接时可以通过提高焊接速度的方法来增大电流，维持较低的热输入，从而降低晶间腐蚀的倾向，也可以对焊接后的不锈钢进行固溶处理和稳定化处理来降低焊接件晶间腐蚀敏感性[1,2]。 综上，结合各种背景信息以及各种测试分析手段的相互佐证，可以得出造成连接机头和容器波纹管泄漏的原因为波纹管接头焊接工艺不当，使得304表面使用过程中产生晶间腐蚀，进而萌生晶间裂纹在周期性载荷作用下造成波纹管早期疲劳开裂。 参考文献[1]. 张晶莹. 304奥氏体不锈钢的晶间腐蚀与防护.装备制造技术,2012,2:154-155.[2]. 赵强,肖维宝 等.304不锈钢法兰焊接裂纹分析与返修.焊接,2017,2:54-56. 作者阿特拉斯科普柯(无锡)压缩机有限公司 程晓波

无损检测行业在我国已有几十年的历史，随着社会经济的发展，无损检测行业已经涉及到了人们生活当中的各个方面。曾有专家表示，无损检测是一个朝阳行业，这个行业的发展空间很大，尤其是中国发展前景非常广阔。我国的无损检测行业的现状又是怎样呢?小编带你一起来看看。　　一、涉及无损检测的一些相关数字：　　截止2013年4月份，据调查的数字表明：　　(1)应用无损检测技术的企业单位据估计超过3万家，并且还有不断增加的趋势。　　(2)从事无损检测的专业机构和服务单位(公司、检验所、检验站、检验中心等)超过 2000 家(其中特种设备检验协会核准的持证机构 300 多家，有资料说我国目前从事第三方无损检验服务的公司达 600 多家， 也有说是我国能够提供第三方检测的大大小小检测公司有 6000 多家，包括无损检测、理化试验、计量等)。　　(3)涉及相关无损检测设备器材制造的厂家单位达 800 多家，分布于全国25个省、市及自治区，下表列出涉及相关无损检测设备器材制造的厂家单位的统计数字供参考：　　(4)开展无损检测技术方面的研究与相关应用的各种科研院所超过200 家。　　(5)开展无损检测应用技术方面的研究、开设无损检测技术课程的大学、学院、职业技术学院、技术学校超 过 100 家 每年全国培养超过千名无损检测专业或无损检测方向的毕业生(包括博士、硕士、学士，本科、 大专、中专、技校) 其中开设无损检测专业或者以无损检测技术为方向的检测技术专业的高等职业技术 学院、技术学校已经有 20 多家，包括军队系列的士官学校和职业技术学院以及开展在职教育的军事学院。　　(6)无损检测设备器材经销贸易、维修服务和技术服务企业单位超过600家。下表列出涉及相关无损检测设 备器材经销贸易、维修服务和技术服务企业单位的统计数字仅供参考：　　(7)目前在我国从事与无损检测技术相关工作的人员估计在35万人以上，包括生产第一线的无损检测操作人员，无损检测工程技术人员，无损检测技术管理人员，无损检测设备器材制造企业人员，教育界、科研 界与无损检测技术应用相关的科研教学人员、与无损检测技术专业相关的在校学生和研究生，无损检测设 备器材经销贸易、维修服务技术服务以及专业从事第三方无损检测服务企业的人员等。　　例如铁道系统据称有5万人以上，石油化工、油田、天然气、锅炉压力容器四个行业据称有 12 万人以上、航空工业系统据称有2万人以上，台湾无损检测业界约有 3000人，此外还有航天、汽车、机械工业、电力、核电、军队、 电子工业、食品医药卫生、轻工及其他行业领域未作了解。　　(8)中国无损检测市场的容量，据笔者估计，目前每年无损检测仪器设备器材销售总额约 30 亿元人民币(例如目前工业射线胶片销售量每年就约达5亿元)，连同无损检测人员技术资格等级培训与资格鉴定、认证 费用，第三方无损检测业务等，与无损检测技术相关的市场总容量估计达到约 60 亿元人民币。　　国外某知名度和权威性很高的检测公司估测中国第三方检测市场是一个超过500亿美元的巨大市场(未说明是每年还是一段时期)，不过这个数字包括无损检测、理化检测、计量检测及其他所有检测业务，也有一说是中 国第三方无损检测业务每年有大约 20 亿人民币的市场)。　　应当指出，由于中国无损检测市场存在着巨大的容量和潜力，目前除了世界上著名的无损检测设备器 材制造商几乎都在中国建立了分公司、办事处或者有其代理商外，许多国家的中、小无损检测设备器材制 造商以及国际著名的检验机构、培训机构等也都纷纷在努力寻求进入中国市场，还有不少国外无损检测设备器材产品在中国已经采取或者正在寻求“OEM”(俗称贴牌)制造方式，还有的国外企业正在寻求并购中国的无损检测设备器材制造企业。　　二、国产无损检测设备器材基本状况　　国产无损检测设备器材大致上可以分为26 大类，具体产品型号和品种则超过千种。大体上已经涵盖了目前国内无损检测技术应用的大部分领域，特别是常规无损检测的设备、器材、附件、耗材等，基本上达到了价廉物美和能够满足一般的检测需要，并且已经有不少国产的NDT产品输出到大陆以外的国家和地区。　　例如便携式数字超声探伤仪和模拟式超声探伤仪、数字式超声测厚仪、超声检测标准试块、超声探头、X 射线探伤机、各种射线检测辅助器材、便携式涡流检测设备、大型涡流检测自动化系统̷̷等。　　[1] 超声波检测设备：数字式与模拟式通用便携式超声探伤仪，大型自动化超声探伤系统(管材、棒材、 板材、焊接管等)，各种专用检测仪器设备(如球墨铸铁球化率计、螺栓紧固力检测仪、声速计、陶瓷绝 缘子超声检测仪等)，各种通用与专用的超声探头，超声测厚仪(测厚精度最高能达到 0.001mm，已有具 备穿过涂层测厚功能的测厚仪)，TOFD超声探伤仪，相控阵超声探伤仪等。　　国内超声探伤仪制造厂已超过 30 家，其中能够制造TOFD、相控阵仪器的已经超过5 家，专业超声探头制造厂家超过50家，并已经有能够制造TOFD、相控阵探头以及复合压电材料探头的专业厂家。与超声检测相关器材制造厂家总计超过 165 家。此外，管道磁致伸缩导波检测系统、桥梁缆索磁致伸缩导波检测系统、空气耦合超声检测系统等也已经在 2011 年问世。　　[2] 磁粉检测设备与材料：通用便携式(交直流式、蓄电池式、带逆变器的蓄电池式)、移动式、床式磁粉探伤机(采用多种类型的磁化电流，最大周向磁化电流已能达到 3.5 万安培)，各种专用磁粉检测设备，大型半自动化与自动化磁粉检测系统，脉冲磁化设备，退磁机，辅助仪器(如磁场测量仪器、退磁计等)，耗材(磁粉、磁膏、浓缩磁悬液、高闪点载液等)。旋转磁场、复合磁化、荧光磁粉检测等方法的应用得 到更大普及，用于磁粉检测的自动爬行装置、应用CCD摄像记录的自动化荧光磁粉探伤系统等都已面市。相关磁粉检测设备与材料的制造厂家超过 129 家。　　[3] 渗透检测设备与材料：适应不同灵敏度等级要求(普通工业级到核工业级和特种材料)的着色渗透、 荧光渗透、着色荧光渗透用材料，便携式器材(如喷罐型)、大型自动渗透流水线系统，各种辅助设备器 材(如静电喷涂设备、荧光渗透液专用污水处理设备等)。与渗透检测器材相关的制造厂家超过 36 家。　　[4] 射线检测设备：X射线、γ 射线、β 射线、中子射线、高能X射线(如电子直线加速器)，X射线管(定 向、周向，玻璃管、波纹陶瓷管、金属陶瓷管)，通用便携式、移动式、大型固定式射线检测设备，变频、恒频、恒电位X射线机，辅助设备器材(如半自动及全自动洗片机、干片机、观片灯--包括最新的LED型观 片灯、黑白密度计、符合国内外各种标准的像质计、工业X射线底片扫描仪、射线剂量监测仪器、工业射 线胶片、暗盒、铅字、磁钢、洗片架、洗片槽̷等)，各种射线防护器材与装置，各种放射性同位素源(如192Ir、60Co、75Se、137Cs、137Yb、170Tm、153Gd等γ 源和252Cf中子源等)。相关射线检测设备器材、辅助器材等的制造厂家超过 240 家。　　[5] 涡流检测设备：通用便携式数字化涡流探伤仪、脉冲涡流检测系统、阵列涡流检测系统、大型自动化涡流探伤系统、各种专用涡流检测仪器设备、配套的各种涡流换能器、涂镀层测厚仪，配套的辅助器材，材质分选仪、导电率仪、硬度分选仪、金属探测器、钢绳张力测试仪、钢丝绳检测仪等。相关涡流检测(电 磁检测)的制造厂家超过 47 家。　　[6] 漏磁检测设备：通用、专用以及大型自动化漏磁检测系统。　　[7] 内窥镜：光学内窥镜、光纤内窥镜、视频内窥镜(电子内窥镜)。　　[8] 光学测量仪器：白光照度计、黑光照度计、紫外线强度计、荧光亮度计等。　　[9] 声发射检测设备：多通道声发射检测便携式系统与大型系统。　　[10] 泄漏检测设备：电火花检漏仪、智能声脉冲快速检漏仪、管道泄漏检测定位仪、有机惰性荧光示踪检 漏产品、渗透检漏液、地下管道探测检漏仪、地下电缆探测检漏仪、管线定位仪、燃气管道检漏仪、湿法 涂层检漏仪等。　　[11] 硬度测定仪器：里氏硬度计、超声波硬度计。　　[12] 电磁超声探伤设备：电磁超声检测系统、自动化电磁超声探伤系统、电磁超声测厚仪。　　[13] X 射线实时成像与工业 CT 设备：采用图像增强器型、DR 型的通用设备、专用设备，分辨率测试卡。　　[14] 激光检测设备：便携式激光电子散斑仪、利用激光数字散斑干涉技术的大型自动化轮胎无损检测系统、激光材料厚度在线测量仪、在线激光测径仪、激光数字检测仪，激光超声检测系统，全息感光胶片与干板 等。　　[15] 电位法裂纹深度测量仪。　　[16] 红外检测设备：红外线测温仪、红外内窥仪、红外热象仪。　　[17] 配合各种无损检测方法应用的各种系列的标准试块、灵敏度试块与试片、通用对比试块、专用对比试 块，还有如山东瑞祥模具有限公司(山东济宁模具厂)专业化生产的系列商品化焊缝自然缺陷试件可满足 检测方法试验和无损检测人员技术资格培训与考核应用的需要。　　[18] 配合无损检测应用的各种专用机械辅助装置与系统：半自动化与自动化探伤系统的机械装置、射线检 测用管道爬行器、试块刻伤机、商品化 X 射线机固定夹具和支架、升降车等。　　[19] 配合荧光磁粉、荧光渗透检测的紫外线灯(便携式、袖珍式、大面积辐照型)、黑光光源(除了常规的高压汞灯、灯管外，还有采用 LED 的紫外光源)。　　[20] 岩石、混凝土、桩基的检测设备，混凝土钢筋检测仪、数显回弹仪、钢筋位置测定仪、楼板厚度测定 仪、波速测井仪等。　　[21] 微波检测系统、太赫兹波检测系统。　　[22] 热电金属材料分选仪。　　[23] 磁测应力仪。　　[24] X 射线应力测定仪、X 射线衍射仪。　　[25] 金属磁记忆技术：智能化磁记忆金属检测仪、应力集中磁检测仪、裂纹磁指示仪。　　[26] 其他：如表面粗糙度仪、测振仪、残余应力测试仪、超声波浓度计、超声波流量计、超声波液位计、 陶瓷泥料水份速测仪̷̷等。

近日，中国农业大学食品科学与营养工程学院副教授韩东海和他的研究团队成功研制除了一种最新的无损水果检测仪器，使用该仪器，可以在不损坏水果的前提下，对其内部质量进行检测，这项成果填补了国内鸭梨黑心病的无损检测方法的空白，对苹果水心病的检测精度和褐变苹果的正确判别率有了显著提高，总体达到了国际同类研究的先进水平。　　相信很多消费者都有过这样的经历：在水果市场看到一些水果外表非常鲜艳，其实里面却已经腐烂。如今，中国农大成功研制出一种最新的无损水果检测仪器，使用该仪器，可以在不损坏水果的前提下，对其内部质量进行检测，从而为水果栽培管理、品质控制以及分选、分级提供了可靠的内部质量依据。这项“水果内部质量快速无损检测方法”的成果，已经顺利通过了教育部组织的成果鉴定。　　据悉，这项研究是由中国农业大学食品科学与营养工程学院副教授韩东海和他的研究团队完成的。他们采用短波近红外透射光谱快速无损检测的方法，自主研制了苹果水性病、鸭梨黑心病的检测仪器。该项新的技术是利用光学透射原理，对水心病苹果、内部褐变苹果、黑心鸭梨等水果在不破坏、不损伤的情况下，对其内部质量的好坏实现快速判断。　　鉴定专家表示，这项成果填补了国内鸭梨黑心病的无损检测方法的空白，对苹果水心病的检测精度和褐变苹果的正确判别率有了显著提高，总体达到了国际同类研究的先进水平。该方法与国际同类检测方法相比，具有正确率高、仪器设备简单、易于操作等特点，经北京、山西等地果园试用证实，效果良好。该技术为提高我国水果的商品品质控制水平，提供了先进的无损检测方法，具有相当广阔的市场前景。