摘   要：通過大型冶金企業檢測案例，重點描述現代化大型工業企業（冶金）設備管理采用無損檢測的效果，提出了對“在役設備”進行無損檢測研究的必要性和緊迫性，同時對設備管理中的無損檢測方法進行了描述。 
       關鍵詞：設備管理；冶金設備；無損檢測；探傷；在役設備；設備安全； 

       1. 概述 
       與破壞性實驗[1]相對的無損檢測（Nondestructive testing，縮寫為NDT）被定義為：在不損害被檢對象未來的使用性能，或者不影響當前的工作狀況（態），應用各種物理原理和化學現象，對性能或者參數進行檢驗和測試，籍以評價他們的完整性、連續性、安全可靠性及某些理化性能。由此，無損檢測的內容非常廣泛，在材料科學、機械制造、軍工、航天、交通運輸、考古等領域廣泛存在，甚至醫學上的一些檢測（CT、B超、紅外、X透照等等）亦可包含其中，可以說是一種全領域的技術[2]。
對于工業企業，無損檢測在產品質量檢測中的應用已廣為人知，在設備管理中也是非常重要的手段，其在軍工、船舶、航空、核電、壓力容器中的應用在文獻資料中已廣有介紹，本文不再詳述。 
       1.1工業應用 
       無損檢測在工業生產中的應用與生產力水平以及決策層對產品質量的重視程度密切相關，在生產和生活水平較低，產品供不應求時人們只重產量不求質量，無損檢測可有可無；只有隨著市場經濟的發展，生活水平的提高，產品供大于求時，質量成為產品競爭力的重要因素，無損檢測才煥發生命力，廣泛用于工業生產。 
       同樣，無損檢測在設備管理中的應用亦是如此，只有在連續化的大生產以及較高的設備管理模式（如預知維修）時，無損檢測才能充分服務于設備管理，保障設備和人身安全，提高設備的有效工時。 
       國際無損檢測的發展趨勢是從無損探傷、進而到無損檢測，然后到無損評價階段。這個過程不是簡單的名稱變化，它是隨當今的數學、物理、電子科學的發展而發展的，是從單一的檢查到綜合的測評的一個過渡，它總是同一個國家的工業水平相互適應、相互促進的，代表國家工業水平。 
       1.2寶鋼常用無損檢測手段列表 
       表1 工業設備管理涉及無損檢測方法列表 

       2. 無損檢測在大型企業設備管理中的應用 
       2.1設備管理中應用無損檢測的重要性 
       現代企業的設備管理工作可以定義為：為了減少設備事故和人身傷亡的發生，保持、提高設備的性能、精度，降低維修費用，最大限度提高生產能力和創造經濟效益，企業圍繞設備所開展的所有工作。國外的大型工業企業以及寶鋼通過多年來的實踐經驗證明，無損檢測融入設備的一生管理，是設備管理工作的重要程序和工具。 
       一個現代化的大型鋼鐵企業，從原料輸送、燒結、焦化、煉鐵、煉鋼、連鑄、軋鋼的生產能力很大程度依賴于設備的正常運轉，所以必須保證在役設備的穩定和備件的可靠性，企業才能安全高效的運轉。
寶鋼作為世界知名的特大型企業，70年代末，在引進國外先進設備的同時也引進了先進的設備管理模式——“點檢定修制”，無損檢測和振動診斷、電器檢驗作為“精密點檢”的手段在點檢定修制中占有重要地位，經過多年的發展，圍繞設備一生管理，逐步建立了預知維修模型，形成了寶鋼特色的設備管理體系，為寶鋼的安全生產和設備順行奠定了堅實基礎。

表2 檢測技術在設備一生管理中介入的環節 

       眾所周知，鋼鐵企業是一種消耗設備資源的產業，企業包含的設備種類很多，如寶鋼就涵蓋了港口、運輸、化工、能源、冶煉、板帶軋鋼設備、管線鋼設備、機械修造設備等十幾個專業的，包括了大型復雜鋼結構（高爐/轉爐）、大型鍛件（軋輥）、鑄件（軋機）、減速機、傳動裝置、壓力容器、起重機、重載車輛、汽輪機、風機、機床等，幾乎涉及各種機械加工方法。 
       作為檢測手段中的一項重要技術，無損檢測幾乎可以貫穿設備管理的每一個環節。 
       2.2設備前期管理 
       2.2.1設備制造安裝階段的無損檢測 
       隨著ISO9000族標準的推廣，檢測技術作為產品的過程控制得到了重視和普及。無損檢測作為金屬加工領域的重要手段在鑄造、鍛造、焊接、熱處理、噴涂、機械加工中有效控制了加工質量，阻止有缺陷的半成品進入下道工序，降低損失。 
       這個階段，除了重要設備的駐廠監檢，設備管理工作一般介入較少，主要依靠制造廠的質量檢測部門。 
       2.2.2重要設備的監檢 
       我國的重工業成套加工能力已經得到了世界的認可，但是應當看到，國內相當多的企業在質量體系和質量意識上還待提高。所以在許多合作制造項目中，外方往往采用駐廠監檢的方式督促制造廠被動的重視工序檢驗。 
       寶鋼三期設備和十五規劃項目普遍采用了重要設備的監督檢測，無損檢測工程師和焊接工程師對高爐、轉爐、鋼包、軋機等的全過程監檢已經成為正常工作流程。例如98年寶鋼300噸轉爐國產化過程中的一次監檢，派出的無損檢測技術人員采用超聲波檢測，在抽檢中發現了焊接超標缺陷。缺陷得以及時返修，從而保證了工程質量和工期。 
       寶鋼三期工程據統計共派出680組次的專業檢測人員，發現了重大質量隱患142項，其中80項屬于鑄鍛件原材料或者焊接超標缺陷，18項屬于制造廠漏檢，其他是缺陷處于合格與否的臨界值，在讓行中執行不嚴格。 
       與此同時，這種監檢方式有利于國內企業對于產品質量的重視，發現問題后，能夠引起制造廠的質檢人員、加工人員乃至高層領導的重視，從而保證工期和質量，避免了設備發往用戶后再返修的工期延誤。有時候檢測人員還可以利用自己的知識協助制造廠改進制造工藝，從而避免缺陷產生。 
       2.2.3驗收檢驗 
       一些設備（備件）雖然經過了制造廠的自檢，但是由于利益的歸屬不同，檢驗結果的可靠性也需要進行驗證，以便于保證設備質量，同時對供應商進行評價。 
       例1：一些耐磨鑄件如爐篦條、抓斗襯板、料倉耐磨板等消耗件，Cr元素的微量下降意味著成本的大幅度降低，同時也降低了耐磨的效果。于是，針對這些高值或者大量消耗的備件我們采用了未損光譜定量分析的手段，在一批RTCr-1.5的爐篦條中，含量應當在1.2~1.9%的Cr實際檢測僅為0.049%。依據檢測結果，作了退賠處理，確保了用戶的利益，對不良的供應商進行降低合作級別的處理。 
       例2：軋輥工作層厚度和軋輥的壽命密切相關，噸鋼軋輥的消耗已經成為鋼材成本的主要構成。所以采用超聲波對復合軋輥進行工作層/復合層進行厚度測試已經成為寶鋼的管理程序。 
       例3：2001年新廠區基礎建設時，地下工業水管在覆土1個月后進行地下管線防腐檢測，經過非開挖檢測，發現10余處有外防腐層破損信號。根據結果，定點開挖后，除一處為吊裝中將瀝青涂層碰傷，其余都是在焊接后的瀝青和防腐膠帶沒按照工藝執行造成的。對這些防腐層破損處進行了及時處理，避免了管道的異常腐蝕，為管道的運行奠定了基礎。 
       此外，我們通過超聲波檢測和復型金相在檢測過程中，還發現了其他一些問題，如：供貨商以鑄鋼代替鍛鋼的行為，嚴重不符合圖紙規定，降低了設計要求，埋下了事故隱患；利用修復件冒充新品，這種行為在輥軸類產品中出現較多，供貨商利用堆焊、噴涂等手段進行翻新，然后隱瞞修復過程，利用最終質量報告交 付用戶，構成不誠信交易。當存在焊接等缺陷時，這種翻新修復件極易產生設備事故。 
       2003年，在拆卸支承輥液壓軸承時，在高壓狀態下，端部一只堵頭飛射而出，差點釀成人身事故，后查明屬于油孔加工時，鉆頭斷裂后，重新開孔，廢孔雖然焊堵，但是與油路仍舊相通導致事故。事后，除了要求供應商注明加工過程的檢驗記錄，還增加超聲波檢測，是否有多余廢孔存在。

圖1 支承輥異常加工廢孔 

       2.3設備上機前的檢測： 
       從現代設備管理看，設備事故損失的不僅僅是直接損失，還包括生產線停機的機會利潤損失、人身事故損失、環保損失、企業形象損失等，一次大的設備事故可以讓企業股價大跌甚至破產，例如導致惡性人身事故或者嚴重環境污染。 
       某軋鋼生產線統計，一支工作輥剝落事故，將導致3小時的事故處理，軋輥直接損失為25萬元，但每小時的機會損失為30.07萬元。可見避免設備帶隱患上機的代價絕不僅僅是設備價格的簡單等號。
由于制造廠的質量保障體系良莠不齊，或者由于制造廠的疏漏，一些設備或者備件可能殘留一些制造缺陷。其次，在運輸過程中會出現機械損傷，一些備件由于時效原因也會出現延遲裂紋。所以有必要針對重要的備件或者設備進行檢測。 
       現在，寶鋼針對軋機主傳動軸、聯軸器、風機轉子、行車車輪、卷筒、軋輥等已經實行了經常檢驗或者上機前檢驗，將這種制度列入寶鋼的設備采購和備件管理制度，并且正在籌建備件檢測中心。 
       綜合檢測數據表明，超出設計要求的數據占到了檢測數據總量的10%，以2003年計算，重要備件不合格需要修整后或者監控使用的占抽檢數的1.8%，進口產品也有不合格退賠的現象。 
       2.4設備運行過程中的無損檢測： 
       通過設備的失效分析表明，疲勞裂紋、磨損/腐蝕、變形是機械構件失效的三大原因，其中疲勞裂紋以及腐蝕均可以通過周期性的無損檢測來發現，從而合理安排檢修時間，達到狀態維修的目的。 
       例一：一批進口的100噸重型牽引卡車，服役10年后，一輛車在行駛途中主傳動軸斷裂，所幸未發生交通事故，但突發事故嚴重影響了物流的調配。經過分析，發現系焊縫部位疲勞斷裂。隨即陸續對剩余的29輛卡車的傳動軸進行熒光磁粉檢測，發現8輛車存在不同程度的表面疲勞裂紋，據此有針對性地進行了修復，消除了事故隱患。在運輸機械的檢修時，在疲勞裂紋的發展初期，采用常規的目視檢查和敲擊聽音往往無法察覺，采用無損檢測才是一種有效的辦法。 
       例二：某軋機電機的輸出扁頭，在98年的檢測中發現了一條20mm長的疲勞裂紋，由于該備件價值較高，一邊準備備件訂購，一邊經過分析采取止裂孔的處理辦法，由于是帶傷運行，所以每半年進行一次檢測，一直未見擴展。在2001年的檢測中發現，裂紋越過止裂孔延伸了2mm，于是再次進行止裂孔處理，在周期監護下沿用至今，阻止了裂紋擴展，同時節約了新備件的采購費用。 
       例三：理論分析表明，冷軋工作輥輥面如果存在0.2mm深度的殘余損傷性裂紋，在下一個軋制周期中將可能釀成帶狀剝落事故。為了有效防止軋輥事故導致的異常停機，寶鋼針對性地采用了渦流、表面波、熒光磁粉等檢測方法對磨削后的軋輥進行監控，大大降低了軋輥事故，結合良好的軋輥磨削技術，輥耗已經接近世界先進水平，取得了良好的經濟效益。 
       除了國家對壓力容器等特種設備強制性地進行無損檢測外，象大型風機、減速機、渦輪、轉爐設備、皮帶輸送輥軸、廠房鋼結構、鋼質煙囪、港口機械、重型卡車軸和鋼圈、起重鋼絲繩等都列入了周期檢測的范疇，近年來，機械設備的突發事故有了明顯的下降，一些設備疲勞斷裂、腐蝕、磨損、材質劣化等重大隱患通過無損檢測和幾何量檢測、金相分析得到了提前解決。 
       同時，針對地下管線的腐蝕狀況檢測和評價也周期性在逐步開展，對于防止突發性的爆管事故起到了有效的遏制作用。 
       2.5設備修復后的無損檢測 
       設備的定期維修或預知維修效果需要通過必要的檢測以確認修理效果。對于裂紋的修補、磨損的補焊等都可以通過超聲波、射線等手段加以控制，對于止裂孔處理的裂紋，必須利用超聲波等方法查找裂紋的末端，在開孔后進行確認，以保證裂紋處理干凈不會進一步擴展。
此外，設備外協維修之后，重要的設備也應當按照新設備的標準進行驗收，以確保上機質量。 
       2.6設備管理中的其他應用 
       此外，無損檢測作為失效分析中的重要技術，在失效工件的缺陷狀況、殘留裂紋深度等方面也有較大的應用。在一些非常規檢測中，例如石墨電極中金屬顆粒的檢測、銅鋁電極爆炸焊的結合強度檢測等都是利用常規手段經過設計，解決一些特殊的設備管理問題。 
       3. 無損檢測在大型企業設備管理中運用的阻礙 
       但是,在近10年的推廣過程中，也存在一些阻礙和不足，這主要有賴于國內設備管理水平的整體提升，在此就不做探討。 
       3.1落后的設備管理模式制約了無損檢測的發展 
       3.2設備管理人員對無損檢測的作用不夠了解； 
       3.3無損檢測技術人員知識面缺少廣度； 
       3.4設備管理的無損檢測缺乏標準和專業理論支持； 
       3.5無損檢測行業某些不規范運作影響了設備管理無損檢測的良性循環； 
       4. 結束語 
       隨著寶鋼設備管理模式的進步，無損檢測已經融入到了設備管理體系中，并且成為了有力的管理工具。經過多年的運行，重要設備也形成了周期檢測模式，對于提高設備的工作效率，減少設備事故起到了較好的效果。 
       但是應該看到，無損檢測同時是一種耗費技術資源的工作，在設備管理中應用的廣度和深度將直接影響整體設備管理效率，但是目前還無法對直接價值進行量化和評價，這也是我們下一步對于20年來無損檢測數據進行分析整理所要進行的工作。 
       總之，隨著國內整體設備管理水平的提高，各種有效工具的利用，可以預期，無損檢測將在設備管理中煥發光彩。 

       [1] 破壞性實驗：指燈泡壽命實驗、金屬疲勞實驗、取樣化學分析、力學沖擊實驗、樣品解剖實驗等 
       [2] 李家偉、陳積懋 . 概論 《無損檢測手冊》。 
       作者簡介：羅云東 無損檢測工程師 中國無損檢測學會委員 上海市無損檢測委員 無損檢測III高級人員 13301606306 021-56190442 
       穆為明 工商管理碩士 設備管理工程師 從事冶金設備管理25年