沈英杰 李赞 朱旭晨

摘要：特种设备在我们日常生活中较为常见，和广大人民群众生活有着密切的联系。因其使用过程中一旦失效，具有较大的危险性，必须要加强对其进行检验检测，以及时发现运行风险隐患。常见的特种设备如锅炉、压力容器、压力管道、电梯、起重機械、客运索道、大型游乐设施、场内专用机动车辆等，这些设备的安全运行关系到国家发展和国民经济建设情况，其设计、制造、安装、改造、修理、检验、检测、使用等环节过程都要得到质量监督控制，而无损检测是其中最为有效、最关键的检验检测手段。

关键词：特征设备;无损检测;仿真

1 特种设备无损检测技术仿真的必要性

无损检测作为特种设备检验中最为关键的技术，不仅是具有成本低、高效率等优势，其可以在不损坏特种设备的情况下进行检测，所得到的检测结果也较为准确，值得大范围推广。近几年来，无损检测新技术在特种设备中的应用不断增加，相应的问题也逐渐突显出来，一些技术细节需要得到优化，尤其是在先进技术发展水平上和发达国家还存在较大差距。无损检测技术主要包括以下几种：射线检测、超声检测、磁粉检测、渗透检测、红外检测、涡流检测等等，需要根据设备的实际需求，综合考虑检测工况特点，选择出最合理有效的检测方法。

无损检测技术在承压特种设备的检验检测中得到了广泛应用，但每种检验检测方法都有其适用条件，如射线检测RT对金属焊接缺陷有较高的检出率和准确性，显示直观，定性定量准确，而在较大厚度下超声检测UT相对检出率更高，同时对一些面积性缺陷的定量定位明显优于射线检测，但定性困难;磁粉检测MT在铁磁性材料的表面缺陷和近表面缺陷有较高的检出率;而渗透检测PT更适合于非多孔性材料的表面开口缺陷的检验检测;涡流检测ET则是适用于金属导电材料型材、比如管材的高效检测。所以在实际应用中，还需要针对具体工件和相应的产品标准制定科学有效的检验检测工艺方法。近几年来，特种设备中新型材料应用不断增加、设备结构也更加复杂，对无损检测技术提出了更高的要求，需要在实施检测前制定出详细的检测工艺，明确其中的检测要求。

2 特种设备无损检测技术仿真的应用

2.1 射线检测仿真技术

射线检测是特种设备中应用最为广泛的一种，可以穿透特种设备和内部物质发生作用，穿透物质的射线会将被检测物质的结构、成分信息传递给探测器，检验检测人员根据接收到信息判断缺陷情况。比如：射线照相检测技术利用胶片的黑度反映射线强弱变化，以此判断缺陷的具体信息。但在这个过程中需要综合考虑到射线源类型、电压、电流以及曝光时间、透照方式、焦距、探测器等。尤其是在一些厚度较大、构造复杂的特种设备中应用，需要调节的参数较多，想要将射线源、照射时间等参数调整到最佳状态极为困难，但是借助仿真软件可以让工作效率得到真正的提高，找到最佳检测参数。相应的信息内容也会被永久保存，为下一次的检测工作提供参考，射线检测技术常用在管道对接焊缝缺陷问题检测上，先利用CIVA建立检测过程模型，在完成环境模拟仿真的基础上，设置相应参数，完善配置相应的连续射线谱。需要设置的参数包括：单阶、计算焦距、选择透照方式、设置曝光时间、添加各类型缺陷等，生成高质量仿真图像，进而研究不同检测参数下对缺陷结果的影响，优化参数配置，制定出较完善的检测工艺，切实降低检测难度、提高效率。

2.2 超声检测仿真技术

超声检测也是特种设备中常见的检测方式，在检测焊缝内部缺陷和的人力无法接触的内表面裂纹，被检测材料会将超声波反射、折射、衍射、散射出去，根据接收换能器对超声波信号的处理分析、确定相应的缺陷材料信息。作为特种设备无损检测技术中最为成熟的一种，其应用较为广泛，A型超声波扫描脉冲最为常见。CIVA仿真可以对整个过程进行模拟，包括探头、工件、缺陷。以特种设备中T型管道焊缝为例，其极容易出现未熔合、未焊透等危险性缺陷，严重威胁着特种设备运行安全。如果想要尽早发现缺陷，就要根据检测面、探头等参数进行确定，从以往的应用经验来看，声束应尽可能与焊缝接头中的主要缺陷向垂直。这种要求在无形之中增加了工艺难度。但是借助CIVA仿真平台中可以模拟特殊几何构建内超声波传播声场的功能，就可以得到T型管焊缝超声探头扫查路径模拟图，包括探头类型、扫查方式，从而及时发现其中存在的问题。

2.3 电磁检测仿真技术

磁粉检测也是无损方法的一种，其和涡流检测统称为电磁检测，涡流检测主要是基于电磁感应完成的，非常适合导电材料，导体自身各种变化都会引起涡流变化，继而帮助工作人员更好的判定导体性质和状态CIVA仿真软件不仅可以实现内部电场仿真，也能够完成单探头或者是阵列探头检测缺陷的仿真。常见的涡流仿真模块主要有Field Computation模块和Defect Response模块两种，前者常用于内部电磁场进行仿真，后者则可以对缺陷响应进行模拟仿真。但无论是涡流还是磁粉检测都会受到客观因素的影响，因此并没有得到普遍推广，但是在材料表层或者表面涂层上的检测时，电磁检测技术效果较优。目前，在很多管状材料中应用广泛。但不同特种设备上管道存在较大差异，因需要根据不同类型的情况，确定具体的检测工艺。借助CIVA先建立仿真模型，设置探头类型、摆放路径、扫查路径、激励频率等参数，进而分析缺陷长度、深度等数据指标，对比分析仿真结果和实际检测，找出最佳检测工艺。随着阵列探头技术不断成熟，远场涡流检测技术，会在特种设备检验检测中进一步推广应用。

3 总结

综上所述，特种设备在中国工业发展进程上发挥着至关重要的作用，加强对这些设备的质量控制，能够让工业得到更好的发展，强化国民经济。现阶段，国家特种设备无损检测技术取得了重大进展，在此基础上借助仿真软件对检测工艺进行指导优化开发，让各类检验检测标准得到进一步完善。CIVA仿真软件在多种无损检测方法中都可以得到应用，和实际检测的结果差异不大，这对完善无损检测技术，提高检测技术水平具有深厚应用价值和助推意义。

参考文献

[1]刘怿欢，夏美玲，赵聪.特种设备无损检测技术仿真的探讨[J].化学工程与装备，2020.

[2]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，v.30（03）：155-157.

[3]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，2018，000（031）：210.