在汽輪機(jī)制造廠建立目視檢測(cè)體系淺析

趙健雄，王 剛，楊 泓

(東方汽輪機(jī)有限公司，四川 德陽(yáng)618000)

1 目視檢測(cè)的定義及分類

現(xiàn)代目視檢測(cè)是指用觀察評(píng)價(jià)物品(諸如容器和金屬結(jié)構(gòu)以及加工用材料、零件和部件的正確裝配、表面狀態(tài)或者清潔度等)的一種對(duì)產(chǎn)品無(wú)損害的檢測(cè)方法，它僅指用人的眼睛或借助于光學(xué)儀器對(duì)工業(yè)產(chǎn)品表面作觀察或者測(cè)量的一種方法，一般將目視檢測(cè)限制在電磁譜的可見光范圍之內(nèi)。

圖1 幾種常用目視檢測(cè)設(shè)備(從左至右:放大鏡視頻內(nèi)窺鏡焊縫檢驗(yàn)尺)

目視檢測(cè)可以分為兩大類，第一類是直接目視檢測(cè)(Direct Visual Testing)，是指直接用人眼或者不超過(guò)6 倍的放大鏡進(jìn)行檢測(cè);第二類是間接目視檢測(cè)(Remote Visual Testing)，是指借助輔助光學(xué)儀器或設(shè)備進(jìn)行的間接觀察。常用目視檢測(cè)設(shè)備有平面鏡、放大鏡、內(nèi)窺鏡、焊縫檢驗(yàn)尺等(見圖1)，也有更加復(fù)雜的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)以及機(jī)器人用作輔助工具。

2 目視檢測(cè)在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前ISO 標(biāo)準(zhǔn)、ASME 標(biāo)準(zhǔn)、BSEN 標(biāo)準(zhǔn)、RCCM 標(biāo)準(zhǔn)、歐洲標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)都有目視檢測(cè)方面的具體內(nèi)容并形成不同的標(biāo)準(zhǔn)化體系。ASME 規(guī)范第五卷第9 章對(duì)目視檢測(cè)的適用范圍、檢測(cè)規(guī)程、檢測(cè)方法、檢測(cè)報(bào)告等方面給出了具體的要求。法國(guó)RCC-M 標(biāo)準(zhǔn)是法國(guó)壓水核反應(yīng)堆核島機(jī)械部件制造規(guī)則，該標(biāo)準(zhǔn)第III 卷MC7000 是針對(duì)目視檢測(cè)方法提出應(yīng)滿足的要求。

在國(guó)內(nèi)無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域，目視檢測(cè)人員資格認(rèn)證及持證上崗制度尚處在起步階段，國(guó)家質(zhì)檢總局在2007 年發(fā)布的GB/T20967 -2007《無(wú)損檢測(cè)目視檢測(cè)總則》中明確了要進(jìn)行目視檢查前被檢對(duì)象的先決條件(例如工件的表面狀況、配合面的對(duì)準(zhǔn)、工件的形狀)，以及直接和間接目視檢測(cè)的一般原則，且此標(biāo)準(zhǔn)的修訂參考的是EN 13018 -2001《無(wú)損檢測(cè)目視檢測(cè)總則》。目視檢測(cè)在國(guó)內(nèi)的主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)楹娇蘸教煲约懊裼煤税踩O(shè)備(核島)方面。在航空航天領(lǐng)域，目視檢測(cè)最廣泛的應(yīng)用為使用內(nèi)窺鏡對(duì)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)及螺旋槳等部位進(jìn)行檢測(cè)，因?yàn)檫@些部位高熱環(huán)境，工作條件惡劣，一旦發(fā)生缺陷，必須快速準(zhǔn)確地測(cè)定缺陷位置、性質(zhì)及程度。

在民用核安全設(shè)備領(lǐng)域，尤其是核島領(lǐng)域，是目前目視檢測(cè)應(yīng)用范圍最廣的領(lǐng)域。由于核島部件對(duì)質(zhì)量的要求更加細(xì)致全面，并且前期核電生產(chǎn)很大程度上借鑒了國(guó)外的模式以及標(biāo)準(zhǔn)(RCCM＆ASME)，所以對(duì)目視檢測(cè)這一概念做出了全面并且廣泛的詮釋。核工業(yè)設(shè)備制造中對(duì)直接、間接的目視檢測(cè)方法都做出了詳盡的規(guī)定，包括方法、要求、設(shè)備、條件、人員資質(zhì)，判定依據(jù)等各個(gè)方面。

3 目視檢測(cè)在汽輪機(jī)行業(yè)的應(yīng)用

目視檢測(cè)的基本原理很容易理解以及吸收，對(duì)被檢對(duì)象要求低，適用于多種材質(zhì)、結(jié)構(gòu)以及不同位置的檢查，而且除了間接目視外，對(duì)檢測(cè)設(shè)備的要求很少，同時(shí)間接目視的檢測(cè)設(shè)備相對(duì)來(lái)說(shuō)也比較容易掌握，最重要的是目視檢測(cè)在嚴(yán)格依照規(guī)范操作時(shí)，有很強(qiáng)的可重復(fù)性，對(duì)產(chǎn)品本身沒(méi)有任何影響。雖然目前汽輪機(jī)行業(yè)的制造領(lǐng)域沒(méi)有全面推行目視檢測(cè)這一概念，但是很多目視檢測(cè)方法都已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。

內(nèi)窺鏡在汽輪機(jī)、燃機(jī)等產(chǎn)品生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用就是一個(gè)很好的示例。內(nèi)窺鏡具有操作簡(jiǎn)單、效果直觀，能夠在空間位置局限的場(chǎng)合使用等諸多優(yōu)點(diǎn)。燃機(jī)、核電的BOP 設(shè)備中有大量型號(hào)、規(guī)格、形狀等各異的管道設(shè)備，包括汽、水、油等管道，這些管道一般都有較高的使用要求，但是人眼無(wú)法檢測(cè)，這種情況下，可以通過(guò)內(nèi)窺鏡對(duì)管道內(nèi)部的外觀進(jìn)行檢查。常規(guī)的管道檢查問(wèn)題類型項(xiàng)目如表1 所示。

除了使用內(nèi)窺鏡這種間接目視方式外，直接目視也有廣泛應(yīng)用。例如對(duì)于焊縫的外觀檢查，在焊接完成之后以及PT 或者M(jìn)T 檢查之前，要對(duì)焊縫是否有裂紋、咬邊、未熔合、氣泡、成形不良進(jìn)行判定，如果存在上述或者其他目視可見缺陷，就必須將這些缺陷去除，為后續(xù)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)項(xiàng)目(PT、MT、UT 等)提供檢查的條件，避免產(chǎn)生不必要的返工。此外，使用焊縫尺對(duì)焊縫的余高、焊縫寬度等尺寸要素進(jìn)行檢查判定，這對(duì)判定焊縫是否合格提供了有力的支撐。此外，對(duì)于焊縫之外的其他類型的外觀檢測(cè)也是屬于目視檢測(cè)的范疇，這些產(chǎn)品包括鑄件、鍛件以及機(jī)械加工件，檢查的內(nèi)容包括了從表面制造缺陷到結(jié)構(gòu)設(shè)備的完整性甚至于尺寸的準(zhǔn)確性。以上這些都說(shuō)明，目視檢測(cè)在常規(guī)的制造行業(yè)，包括原材料、加工、鑄鍛造、裝配等各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景，對(duì)于提高產(chǎn)品的控制質(zhì)量可以發(fā)揮很大作用。

表1 內(nèi)窺鏡檢查常規(guī)缺陷示意

但是，在傳統(tǒng)的汽輪機(jī)制造領(lǐng)域，完整的目視檢測(cè)(VT)的概念卻并沒(méi)有被很多人熟知或接受。很大一部分原因是部分人認(rèn)為目視檢測(cè)太簡(jiǎn)單，誰(shuí)都可以做，不像射線探傷(RT)、超聲波探傷(UT)那般有技術(shù)含量，認(rèn)為目視檢測(cè)就是簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的看，不需要培訓(xùn)，不需要規(guī)范，隨意性較大，從事目視檢驗(yàn)工作的人員往往都不被認(rèn)作專業(yè)的無(wú)損檢測(cè)人員，這些誤解給目視檢測(cè)的推廣造成了很大的阻礙。

目前，在生產(chǎn)過(guò)程中，非量化控制已經(jīng)被廣泛推廣，涵蓋到的產(chǎn)品外觀、清潔度等問(wèn)題都作為了產(chǎn)品質(zhì)量的一項(xiàng)指標(biāo)加以控制，雖然這些都有各自的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，但是在具體執(zhí)行的時(shí)候，仍然具有較大的隨意性。對(duì)檢查者的資質(zhì)、檢查需要具備的條件、檢查需要的步驟等都沒(méi)有嚴(yán)格的規(guī)定。這些就導(dǎo)致了檢查結(jié)果的不確定性。

一般來(lái)說(shuō)，目視檢測(cè)之前都要編制相應(yīng)的目視檢測(cè)工藝，對(duì)于重要的零件還需要針對(duì)性的編制操作卡，其中對(duì)于實(shí)施目視檢測(cè)所需要的光照強(qiáng)度、檢驗(yàn)距離、檢驗(yàn)角度、檢驗(yàn)時(shí)間、檢驗(yàn)部位、檢驗(yàn)順序都有明確的規(guī)定。不同類型的目視檢測(cè)光照度都會(huì)有所不同，例如對(duì)于一般的目視檢測(cè)光照強(qiáng)度不低于160lx，局部目視檢測(cè)最低光照強(qiáng)度應(yīng)該達(dá)到500lx。而核電行業(yè)，一般情況下目視檢測(cè)都要求有不小于1200lx 的光照強(qiáng)度。此外并不是任何光源都可以作為目視檢測(cè)的光源，要從光譜能量分布特性、光源壽命以及使用條件和經(jīng)濟(jì)性多方面考慮。目視檢測(cè)過(guò)程中應(yīng)對(duì)檢查情況進(jìn)行記錄，檢查完畢后再出具正式的目視檢查報(bào)告，內(nèi)容包括被檢對(duì)象、使用標(biāo)準(zhǔn)、儀器設(shè)備、缺陷問(wèn)題等，必要時(shí)可使用照片、草圖、影像等媒介記錄作為附件支撐。目視檢查流程如圖2 所示。

圖2 目視檢查流程示意圖

同時(shí)，目視檢測(cè)資質(zhì)有嚴(yán)格的分級(jí)制度，國(guó)內(nèi)使用的也是國(guó)際上比較通用的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí)制度。不同級(jí)別人員可以從事的活動(dòng)范圍以及擁有的權(quán)限有明顯的區(qū)別，較高等級(jí)資質(zhì)的獲得需要多年的工作經(jīng)驗(yàn)以及充分的技能培訓(xùn)。

以上這些都說(shuō)明了目視檢測(cè)是一門嚴(yán)謹(jǐn)、復(fù)雜并且有很高技術(shù)含量的方法，并且在很多領(lǐng)域目視檢測(cè)都已經(jīng)被認(rèn)作是無(wú)損檢測(cè)的一個(gè)重要分支。然而，現(xiàn)狀卻是目前目視檢測(cè)沒(méi)有在常規(guī)機(jī)械制造領(lǐng)域大范圍推廣。很大原因是因?yàn)閷T 作為一門無(wú)損檢測(cè)項(xiàng)目實(shí)施需要投入大量的人力、財(cái)力，培養(yǎng)一名VT人員的成本不低于類似PT、MT 人員，而國(guó)家目前對(duì)此尚無(wú)強(qiáng)制要求;同時(shí)目視檢測(cè)因?yàn)楦蟪躺弦蕾囉跈z驗(yàn)者的主觀判斷，需由操作者自身去判定識(shí)別，如果對(duì)其中的要領(lǐng)把握不夠可能就會(huì)得出不恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)論，這一點(diǎn)也區(qū)別于PT 等的直觀明了，相比之下，難度更高。

將全新VT 理念及體系運(yùn)用到汽輪機(jī)產(chǎn)品上需做大量探索，例如識(shí)別具體什么樣的零件需要做目視檢測(cè)，目視檢測(cè)具體涵蓋哪些范圍，制定什么樣的標(biāo)準(zhǔn)，使用什么樣的設(shè)備。因?yàn)楫a(chǎn)品的重要性級(jí)別不同，不能一視同仁的執(zhí)行同一標(biāo)準(zhǔn)，因此又需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行重要度分級(jí)。而且建立完善、順暢的目視檢測(cè)體系，一兩年時(shí)間很難完成。在目前生產(chǎn)可以進(jìn)行的情況下，推廣目視檢測(cè)難度很大。

4 汽輪機(jī)企業(yè)建立目視檢測(cè)體系條件分析

目視檢測(cè)作為一種對(duì)表面狀態(tài)進(jìn)行觀察的方法，其檢測(cè)水平直接關(guān)系到產(chǎn)品的最終質(zhì)量，其本身工作質(zhì)量的可靠性，在很大程度上決定了產(chǎn)品的最終質(zhì)量以及安全使用的可靠性，也就是說(shuō)目視檢測(cè)體系的可靠性是保證產(chǎn)品安全使用的重要條件之一。表2 從質(zhì)量管理的角度對(duì)公司目視檢測(cè)體系的建立完善進(jìn)行對(duì)照分析。

表2 現(xiàn)狀與體系要求對(duì)照表

從表2 中可以看出，首先建立完整的目視檢查人員培訓(xùn)機(jī)制是后續(xù)一切工作開展的基礎(chǔ)，從人、機(jī)、料、法、環(huán)的各方面來(lái)說(shuō)，人是排名第一位的，設(shè)備由人來(lái)使用，方法規(guī)范由人來(lái)制定。

5 結(jié)語(yǔ)

在當(dāng)前產(chǎn)品質(zhì)量要求越來(lái)越高的前提下，目視檢測(cè)作為控制產(chǎn)品外觀質(zhì)量以及內(nèi)在質(zhì)量的重要方法具有重要的意義。而實(shí)施這一體系的核心，就是由合格的人員使用合格的設(shè)備，按照批準(zhǔn)的文件進(jìn)行目視檢測(cè)工作。

［1］ 王躍輝.目視檢測(cè)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2005.