NDT在我國物流領(lǐng)域的應(yīng)用及前景分析

作者:北方交通大學(xué)物流所 丁鵬玉 王耀球

　　
　　
　　摘 要：系統(tǒng)介紹NDT技術(shù)的概念及其發(fā)展，NDT在我國物流領(lǐng)域中的應(yīng)用，展望在我國物流領(lǐng)域里的應(yīng)用前景，簡要提出存在的問題和發(fā)展方向。
　　關(guān)鍵詞：無損檢測 物流 設(shè)備檢測 前景分析
　　
　　現(xiàn)代物流業(yè)的發(fā)展，需要有質(zhì)量保證手段來支持。因為商品在流通過程中，處于大氣、陽光等或其他介質(zhì)作用下的環(huán)境之中，尤其是在搬、運、裝、卸的作業(yè)階段，商品受到物理、化學(xué)及力學(xué)的綜合作用，將發(fā)生有形損耗。在物流中心和配送中心，特別是在供應(yīng)鏈的末端，廣泛應(yīng)用對商品的無損檢測技術(shù)，才能保證及時、完好地向最終用戶配送所需產(chǎn)品。
　　1．無損檢測及其發(fā)展
　　1.1無損檢測
　　 無損檢測（Non-Destructive Testing，NDT）又稱為無損檢測技術(shù)，是建立在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)上的一門應(yīng)用型技術(shù)學(xué)科，它以不損壞被檢測物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)為前提，應(yīng)用物理的方法，檢測物體內(nèi)部或表面的物理性能、狀態(tài)特性以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，檢查物質(zhì)內(nèi)部是否存在不連續(xù)性（即缺陷），從而判斷被檢測物體是否合格，進而評價其適用性。一般而言，無損檢測技術(shù)主要包括射線檢測（RT）、超聲檢測（UT）、磁粉檢測（MT）、滲透檢測（PT）和電磁檢測（ET）五大常規(guī)檢測方法。
　　作為現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)之一，無損檢測技術(shù)在保證產(chǎn)品質(zhì)量、工程質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量上具有其獨特的優(yōu)勢，具體包括：⑴非破壞性，即在不損傷被檢材料、工件或設(shè)備的情況下，應(yīng)用物理方法來測定材料的內(nèi)部性能和結(jié)構(gòu)；⑵可靠性，即利用適宜的檢測方法和檢測規(guī)范，可以直觀可靠的得到被檢對象的測量指標；⑶原位檢測，即不需對被檢對象拆卸解體，利用檢測儀器現(xiàn)場或在線測量。因此，無損檢測被譽為現(xiàn)代工業(yè)的“質(zhì)量衛(wèi)士”。
　　
　　1.2 現(xiàn)代無損檢測技術(shù)的發(fā)展
　　 隨著現(xiàn)代基礎(chǔ)研究的不斷深化和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，無損檢測技術(shù)得到了長足發(fā)展，其中主要表現(xiàn)在以下幾個方面。
　�、庞嬎銠C技術(shù)
　　 計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展促進了無損檢測向著數(shù)字成像、自動檢測和遠場檢測方向的發(fā)展。以超聲檢測為例，它以檢測靈敏度高、聲束指向性好、對裂紋等危害性缺陷檢出率高、適用性廣泛等優(yōu)點在當(dāng)今無損檢測領(lǐng)域中占有重要的地位。由于計算機技術(shù)的介入，超聲成像技術(shù)異軍突起，使超聲檢測技術(shù)向數(shù)字成像自動化方向發(fā)展。近年來，超聲檢測在復(fù)合材料和非金屬材料以及市政工程（如城市供水供氣管網(wǎng)的核查）、水利工程（例如水庫大壩蟻穴的檢查）等方面的成功應(yīng)用就是很好的佐證。
　�、萍{米技術(shù)
　　 納米材料是指晶粒尺寸為納米級(10-9米)的超細材料。隨著納米技術(shù)的發(fā)展，微電子和光電子的結(jié)合更加緊密，在光電信息傳輸、存貯、處理、運算和顯示等方面，使光電器件的性能大大提高。納米材料制成圖像采集器件比現(xiàn)在的圖像增強器體積更小，容量更大，分辨率更高，圖像更加清晰�？梢灶A(yù)想，納米技術(shù)將會進一步推動射線成像技術(shù)的發(fā)展。
　�、墙饘俅庞洃浽\斷技術(shù)
　　 金屬磁記憶診斷技術(shù)，它能有效地應(yīng)用于在役設(shè)備早期損傷檢測。其基本原理是：鐵磁性金屬如出現(xiàn)缺陷或缺陷形成之前，其微小區(qū)域的變化在地球磁場的作用下，會發(fā)出磁場變化的信息，即所謂的磁記憶特性。由于設(shè)備構(gòu)件自身的遺傳性即在生產(chǎn)制造中形成的微觀的缺陷以及在后來的運行中負荷的關(guān)系，金屬的磁記憶以累積的方式表現(xiàn)出來，運行中構(gòu)件負荷作用力的大小和方向的變化會引起金屬磁量值和方向的變化，對金屬構(gòu)件表面漏磁場進行掃描檢測，便可確定應(yīng)力集中的區(qū)域，從而間接地判斷該鐵磁構(gòu)件存在缺陷的可能性。金屬的磁記憶方法不需要對設(shè)備表面進行預(yù)處理，能夠快速、準確地對設(shè)備進行診斷，從而達到設(shè)備疲勞損傷早期預(yù)警控制的目的。
　　2．NDT在我國物流系統(tǒng)中的應(yīng)用
　　 物流，是一個若干領(lǐng)域經(jīng)濟活動系統(tǒng)的、集成的、一體的現(xiàn)代概念。基本含義為：按用戶的要求，將物的實體從供給地向需求地移動的過程。整個國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域生產(chǎn)的可動產(chǎn)品，都要通過物流完成所有權(quán)的轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)人力、物力、財力、科技錯構(gòu)筑的產(chǎn)品使用價值。物流是連接現(xiàn)代化生產(chǎn)生活的一個重要紐帶，作為一門重要的現(xiàn)代工業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)，無損檢測在物流系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。
　　2.1生產(chǎn)設(shè)備檢測
　　 ⑴鋼軌探傷
　　 目前，在我國鐵路正線中，超期服役的鋼軌約占總長度的1/4以上，每年損失的鋼軌達十幾萬根，對鐵路運輸安全造成了極大威脅。因此，對鋼軌進行周期性檢查，及時發(fā)現(xiàn)損傷鋼軌，根據(jù)損傷程度分別予以監(jiān)視或更換，是控制突發(fā)性斷軌事件的主要措施之一。通過使用超聲波檢測、射線檢測、電磁檢測等技術(shù)，可以實現(xiàn)對線路的多種項目的檢測，主要包括軌道幾何形狀，車輛振動性能，輪軌作用力三個主要方面。通過采用新的無損檢測的原理和技術(shù)，實現(xiàn)了用慣性測量原理測量軌道的絕對位移；用光電原理測量軌距；加速度自動補償系統(tǒng)測軌道橫向水平及超高；數(shù)字濾波、伺服系統(tǒng)等技術(shù)的應(yīng)用，結(jié)合計算機的廣泛應(yīng)用，使得無損檢測大大提高了檢測精度，現(xiàn)在已經(jīng)開始了對旅客乘車舒適度進行測量，正在滿足現(xiàn)代物流提出的各種要求。
　　 ⑵管道檢測
　　 管道運輸也是一種主要的運輸手段，主要為特定的商品如石油、天然氣等。為保障上述物資的運輸暢通和最低程度的減少運輸中的損失，必須保證管道的密封性，由于管道運輸具有線路長的特點，檢測管道的密封性在以前是一件很艱苦的工作，現(xiàn)在通過無損檢測技術(shù)可以很便捷的實現(xiàn)，通過射線檢測、超聲檢測以及磁粉檢測，可以很直觀的檢測出管道腔內(nèi)外的情況，包括是否存在裂縫、氣孔等安全隱患。例如，在宏偉的“西氣東輸”工程中，就全線應(yīng)用了先進的X射線檢測技術(shù)�！拔鳉鈻|輸” 是西部大開發(fā)的重點工程，“西氣東輸”工程重要干線管道全長4千多公里，橫貫9個省市自治區(qū)，整個工程計劃耗用鋼材175萬噸，焊材5100噸，主管道投資384億元，主管線和城市管網(wǎng)投資將突破1000億元。輸氣主管道管徑為1118mm，輸氣壓力為8.4Mpa。工程計劃2003年底全線貫通，首期工程建設(shè)后，可以達到年供氣量120億立方米的輸運任務(wù)。由于“西氣東輸”工程責(zé)任重大，因此按照國際管理實行業(yè)主負責(zé)制，實施工程建設(shè)的全過程管理，工程質(zhì)量實行終身負責(zé)制。為了保證焊接質(zhì)量，焊縫實行100%射線探傷檢測。
　　
　　 ⑶裝載設(shè)備檢測
　　 裝卸，是在貨物運輸和保管中隨同發(fā)生的作業(yè)。裝卸作業(yè)對保證車站、港口的暢通，加快車船的周轉(zhuǎn)起著重要作用。裝卸機械已成為工礦企業(yè)、車站碼頭的重要設(shè)備，它對提高企業(yè)的生產(chǎn)能力、保證產(chǎn)品質(zhì)量、減輕勞動強度、降低產(chǎn)品成本、提高運輸效率、加快物資流通等方面有著重要的影響。但目前我國裝卸機械趴窩、帶病作業(yè)的情況，還相當(dāng)嚴重，機械的技術(shù)狀態(tài)還有待進一步改善。在保證運輸安全、提高運輸能力、效率和效益的前提下，必須保證裝卸機械的正常使用和定期檢查。
　　 裝卸機械一般能完成起升、變幅、旋轉(zhuǎn)、走行四個主要功能。裝卸機械的特點是制動頻繁，使得很多重要部件容易產(chǎn)生疲勞和磨損，造成安全隱患，通過在機械外表往往不能及時發(fā)現(xiàn)金屬疲勞，如承力鋼絲繩、液壓伸縮臂等關(guān)鍵部件。因此要通過無損檢測的方法，對機械內(nèi)部狀況做深入的了解，及時排除安全隱患。對于在役的承力鋼絲繩，目前已經(jīng)有商品化的便攜式電磁（渦流）鋼纜斷絲檢測儀，可以進行簡便的原位檢測；另外機械設(shè)備上的緊固螺栓或軸類零件或者殼體等只要有一端或一側(cè)暴露在外就可以采用超聲波檢測方法原位探測有無疲勞裂紋而無需拆卸解體后檢查，實際上由于這些零件或部位在原位上處于張應(yīng)力或者彎曲應(yīng)力作用下，所產(chǎn)生的疲勞裂紋的開隙度往往大于卸載后的狀況，因此利用原位無損檢測方法的效果反而常常優(yōu)于解體拆卸下來進行檢測的效果；外露的設(shè)備承力部位或部件例如起重設(shè)備的吊臂、吊鉤；軌道及夾板、輪軸或輪轂等）可以采用磁粉檢測、渦流檢測、滲透檢測等方法進行檢測；
　　2.2 物品檢驗
　�、怕每臀锲窓z驗
　　 在我國，已經(jīng)成功利用紅外線檢測技術(shù)，實現(xiàn)對旅客攜帶物品及貨運商品進行安全檢查。很大程度上保障了旅客、貨物的安全運輸，大大消除了發(fā)生重大事故的隱患。檢測系統(tǒng)的基本原理為：當(dāng)射線透過被檢物體時，不同的材質(zhì)、形狀的物體對射線的吸收能力不同（例如，空氣或非金屬材質(zhì)對射線的吸收能力遠遠低于金屬對射線的吸收能力），通過把光信號轉(zhuǎn)換為電信號，就可以清晰的透視被檢物體的情況，既而在接受電信號的終端就可以對被檢物體的狀況進行監(jiān)視和在線的了解。如在星羅棋布的車站、海關(guān)、機場等地的安全檢查系統(tǒng)，均采用紅外線線檢測系統(tǒng)。
　�、七\輸貨物檢驗
　　 無損檢測應(yīng)用于物品檢驗的另一個主要對象是貨物檢驗。在我國最為常見的就是集裝箱檢查系統(tǒng)，它一般采用射線檢測技術(shù)，利用機械拖動裝置以流水作業(yè)方式拖動集裝箱貨車進入密閉的掃描通道接受扇形高能X射線的掃描；由高靈敏度的探測系統(tǒng)接收穿過集裝箱后X射線，強弱變化X射線被轉(zhuǎn)換為電信號，再經(jīng)過計算機處理產(chǎn)生集裝箱清晰的透視圖象，使用圖像處理技術(shù)對集裝箱內(nèi)的貨物圖像進行分析后，再與貨主的報關(guān)單、裝箱單的申報內(nèi)容相比較，就能判斷是否存在夾帶、偽報等違法走私行為。
　　
　　3．NDT在我國的應(yīng)用前景分析
　　隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和全球經(jīng)濟一體化時代的到來，市場經(jīng)濟的競爭將變得愈加激烈，而我國的現(xiàn)代化物流雖然有些發(fā)展，但仍處于起步階段，物流設(shè)備和物流技術(shù)還很落后，物流設(shè)施的檢測也沒有得到足夠的重視。因此在我國加入WTO之際，為了適應(yīng)物流現(xiàn)代化的要求，要大范圍推廣NDT技術(shù)。
　　我國的問題：原有物流系統(tǒng)中的NDT技術(shù)提高；物流系統(tǒng)的現(xiàn)代化要求NDT的配套推廣（大范圍應(yīng)用）；一些新應(yīng)用領(lǐng)域的開發(fā)（例如：貨物損害的責(zé)任認定。）
　　我國的客觀環(huán)境要求（入關(guān)）：物流服務(wù)、品質(zhì)的提高需要NDT；應(yīng)用NDT技術(shù)，對于提高設(shè)備使用率、降低安全隱患、減少維修養(yǎng)護時間、提高工作效率十分有效；與國際接軌，貨物運輸?shù)氖鹿守?zé)任認定；社會安全的要求，國際恐怖事件的蔓延、北京2008年奧運（我國舉辦大型國際會議及比賽的次數(shù)增加），NDT作為一種有效的防范手段廣泛應(yīng)用于流通商品的檢測過程中。
　　隨著物流業(yè)的發(fā)展日趨成熟，NDT技術(shù)必將在商品流通領(lǐng)域里得到廣泛的應(yīng)用。
　　
　　參考文獻：
　　1．無損檢測概述 張家駿 機械工業(yè)出版社
　　2．物流現(xiàn)代化 包健