1概况

特种设备安全工程技术中心为山东省特种设备检验研究院（以下简称省院）内设机构，主要负责省院实验室和检验设备的运行和管理、科研成果的推广和产业化、特种设备合于使用评价、现场使用的大型检验设备的开发应用与推广工作；负责特种设备事故技术分析、开展特种设备基于风险的检验与研究、特种设备的安全评价的研究与推广工作；负责相关社会化服务和市场开拓工作。

工程技术中心围绕特种设备材料、结构、焊接、腐蚀和检测等方面开展科学研究并为社会提供相应服务，拥有雄厚的人力资源和技术优势，可开展具有国家质检总局授予的法定检验、检测，可开展山东省人民法院认可的特种设备司法鉴定。中心现有博士4人，研究员1人，特种设备高级检验师1人，ASME授权检验师3人，高级失效分析师1人。

工程技术中心下设材料机加工车间、材料机械性能实验室、材料微观表征实验室、化学分析实验室、腐蚀实验室、失效分析实验室、基于风险的检验（RBI）实验室及有限元仿真和超声仿真实验室等。拥有包括蔡司电子扫描显微镜、蔡司金相显微镜，动静疲劳试验机、电子万能试验机、TESMAN台式直读光谱仪、美国PAC多通道声发射仪、美国MsS超声导波检测系统、美国AIS公司TOFD超声成像检测系统、R/D TECH超声TOFD及相控阵检测系统、ANSYS有限元仿真软件、超声TOFD及相控阵模拟软件、RBI基于风险的软件等在内的各种先进检测仪器设备及软件282台套，设备原值1200余万元。

工程技术中心瞄准特种设备共性、关键性检验检测技术难题，在材料性能、腐蚀、结构、载荷、损伤等方面开展各项研究，取得了丰硕成果。承担国家质检总局、省科技厅和企业委托的研究项目十余项，参与863课题研究工作1项，获得省部级科技奖励4项。其中，“立式金属储油罐罐底腐蚀在线检测技术及评价研究”获得山东省科技进步二等奖，“尿素合成塔综合分析检验技术”获得山东省科技进步三等奖，“在用冷库压力容器在线动态检验及评价技术研究”荣获国家质检总局科技兴检三等奖，“大型承压设备在线检验与监测技术研究”荣获第三届安全生产科技成果奖。

近年来，在省院各级领导的大力支持下，工程技术中心在开展研究的同时，重视科技成果的转化及应用。目前可面向社会提供取证咨询、结构优化设计、材料理化试验、材料腐蚀试验、特殊结构无损检测、特种设备在线监测、设备安全风险评价、特种设备事故及失效技术分析、特种设备产品质量司法鉴定等服务，为企业提供设计、材料、制造、使用、检验、维修、改造等与特种设备安全相关的“一体化”解决方案。

2检测能力

2.1缺陷检测为用户提供超声相控阵、TOFD超声、常规超声、涡流、漏磁检测服务，为用户提供全方位的无损检测解决方案。可对锅炉、压力容器、压力管道、起重机、钢结构等设备表面及埋藏缺陷进行精确检测。

2.1.1 缺陷声发射整体性检测重点设备：美国PAC48通道声发射仪、美国PAC32通道声发射仪。可对锅炉、压力容器、压力管道、起重机、钢结构等进行一次加载，实现整体性状况监测与评估。特别适合新造及在用大型承压设备的验收检验与评价。

项目：

1、压力容器在线检测

2、立式金属储油罐罐底腐蚀在线检测

3、压力容器、压力管道泄漏检测。

4、起重机结构安全性检测

2.2.2 缺陷尺寸精确检测重点设备：美国AIS公司八通道TOFD检测系统、RD-TECH公司便携式TOFD检测仪、RD-TECH公司相控阵检测仪。特别适合特种设备、风电叶片、复合材料、汽轮机叶片片、钢结构等复杂结构埋藏缺陷的检验检测。

项目：

1、中厚壁容器、管道、锅炉部件TOFD检测

2、复杂形状机械零部件缺陷检测

3、材料缺陷准确定位、定性

2.2.3 缺陷涡流检测重点设备：埃德森涡流探伤仪。对各种管状金属材料进行缺陷检测与评估。

项目：

1、换热器管涡流检测

2、汽轮机叶片缺陷检测

3、小型复杂零件表面、近表面缺陷检测

2.2.4 缺陷导波检测重点设备：美国MsS超声导波检测系统。可开展压力管道等管状中空设备的缺陷检测与评估。尤其适合压力管道安装首次检测后的在用状态对比检测评估。

项目：

1、压力管腐蚀、焊接缺陷、机械损伤检测

2、管状中空设备装置缺陷检测

2.2.5 复杂结构超声检测工艺重点设备：超声仿真软件。用于复杂零部件的超声检测工艺制定，辅助埋藏缺陷及伪缺陷判断，降低加工试块高额成本。

项目：

1、脉冲反射法超声检测工艺

2、超声TOFD成像检测工艺

3、超声相控阵检测工艺

2.2 材料理化分析拥有机加工、疲劳、高温、常温拉伸、常温低温冲击、洛氏、布氏、维氏硬度计等整套理化试验设备，可以为企业提供包括金相、成分分析、机械性能在内的全套理化试验，可以提供焊接工艺评定、焊接试板整套理化检测服务。

2.2.1 试样机加工能力重点设备：数控电火花线切割机床、多功能钻铣床、卧式车床、等离子切割机等材料理化性能检测所需试样试件。

项目：

1、加工材料拉伸、弯曲、剪切、疲劳试件；

2、加工材料冲击试件；

3、金属材料等离子切割、精确线切割 ；

4、材料金相试样制备。

2.2.2 机械性能测试重点设备：拥有20t、100t万能试验机、疲劳试验机、冲击试验机、硬度计。

项目：

1、材料抗拉强度(常温、低温)、屈服强度、疲劳强度检测；

2、材料塑性检测(伸长率、断面收缩率) ；

3、材料冲击韧性检测(常温、低温) ；

4、材料弯曲性能检测

5、硬度检测(布式硬度、里氏硬度、维氏硬度) ；

6、材料弹性模量测定；

7、材料应力-应变曲线绘制。

2.2.3 材料元素分析重点设备：固定式光谱仪、移动式光谱仪、高精度硫碳分析仪、多元素分析仪、高精度紫外分光光度计等。

项目：

1、金属材料成分光谱分析

2、金属材料成分化学分析

2.2.4 金相检验重点设备：拥有德国蔡司1000倍放大能力研究级金相显微镜，可开展材料的相关显微组织评定。同时配备金相试样切割机、金相试样粗磨机、精密研磨抛光机、金相试样镶嵌机、真空包装机、真空干燥箱、超声波清洗器等金相试样辅助设备。

项目：

1、金相组织观察

2、材料组织缺陷检验

3、材料晶粒度评定

4、材料劣化判定

2.2.5 断口微观检测重点设备：蔡司扫描电子显微镜、牛津能谱仪。具有1-300000倍放大能力，可提供纳米级的微观组织与成分分析。

项目：

1、固体样品表面微观形貌观察

2、断口分析

3、微区元素分析。

2.2.6 断口宏观检验重点设备：莱卡大工件体式显微镜。对断裂工件表面形貌、腐蚀产物进行分析，确定失效分析的方向。

项目：

1、断口分析

2、材料表面缺陷观测。

2.2.7 金属腐蚀性能检验重点设备：盐水喷雾试验机、旋转挂片腐蚀仪、应力腐蚀试验机、电化学工作站、电解抛光机等。可开展金属的均匀腐蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀等材料的腐蚀性能测试。

项目：

1、金属的应力腐蚀性能检测

2、金属的晶间腐蚀性能检测

3、金属电和化学反应相互作用下的金属腐蚀行为测试。

2.3 设备应力检测与受力分析实验室可以面向机械、化工、石化、建筑等行业为用户提供设备受力状态有限元仿真、设备潜在缺陷检测。

2.3.1 设备整体有限元仿真分析重点软件：美国Ansys公司授权的正版Ansys软件。可开展结构分析（包括锅炉压力容器、压力管道、起重机、钢架结构等）、流体分析、热分析及磁场分析等，可开展各物理场的计算，模拟真实运行状况进行应力、热、磁、流体的耦合仿真。为设备制造提供优化设计、为运行状况提供安全决策、为事故处理提供技术支撑。

项目：

1、容器设计中的整体应力分析及局部复杂结构应力状态分析。

2、机械结构静力、动力学分析。

3、化工行业流场分析。

4、焊接过程热分析，换热器、锅炉等传热分析。

5、电子计算机行业中的电磁场分析 。

6、各物理场耦合分析。

2.3.2 设备应力集中检测重点设备：拥有俄罗斯8通道磁记忆检测设备。对设备制造与运行过程中存在的潜在缺陷进行评估，帮助企业进行风险决策。

项目：

1、设备表面、近表面缺陷检测；

2、设备应力集中部位检测

3、设备应力集中状态评价

4、热处理效果评价

2.3.3 设备残余应力检测重点设备：便携式X射线应力分析仪。对设备制造与运行过程中存在的潜在缺陷进行评估，帮助企业进行风险决策。

服务项目：1、焊接残余应力的检测；

2、设备应力状态现场检测

3、热处理效果评价

3 综合

3.1 设备安全状况评估技术工程技术中心拥有精湛的缺陷检测、缺陷危险性评估能力，能够实现设备安全状况整体评估，可以重点针对新、旧设备提供可靠性评价、安全状况评价服务。

3.2 整套装置基于风险的检验（RBI）利用流行风险评估软件，通过对石油、化工、化肥等行业提供基于风险的检验（RBI）服务，通过检验给出风险排序，找出薄弱环节，以确保特种设备本质安全，减少停车次数，降低检修成本。为企业有效进行就有风险的资产管理提供决策依据。

3.3 特种设备产品质量鉴定拥有山东省高级人民法院认可的司法技术专业资质，受理司法机关、仲裁案件当事人或律师事务所的委托，在授权的业务范围内开展各项产品质量司法鉴定业务。

3.4 设备事故失效分析实验室凭借全面的检测能力，丰富的分析经验，提供材料、零部件、设备的失效分析服务，为用户提供零件、设备可靠性解决方案。

其中，典型的有多层尿素合成塔失效分析、多层包扎氨合成塔失效分析、煤气发生炉失效分析、液化气体汽车罐车失效分析、合成氨高压管道失效分析、翅片式气体冷却器失效分析、熔盐冷却器失效分析、桥门式起重机失效分析、废热锅炉换热管失效分析、有机热载体锅炉失效分析、甲醛氧化器换热管失效分析等，为事故的分析处理提供了有力的技术支撑。

3.5 取证咨询实验室可以为国内压力容器、锅炉、压力管道制造企业提供国内取证咨询以及美国机械工程师协会（ASME）授权的取证咨询及检验工作。

3.6 设备或结构的逆向工程 拥有高精度快速三坐标测量仪，可用于复杂结构或设备的逆向工程，或用于特种设备、特殊结构的辅助失效分析。

4 案例

4.1 大型冷库在线检验冷库广泛应用于生物、食品、水产、畜牧医药、物流、食品加工等行业物品保鲜及冷藏，其所属的压力容器采用固定保温层、液氨无法倒空、氨制冷机无法停车，检验困难，我中心采用声发射检测与常规检测相结合的方法取得了不错的检测结果。

4.2 尿素合成塔内衬背侧裂纹检测尿素合成塔是尿素生产中的关键设备，其介质具有强烈的腐蚀性，极易使内衬穿透而发生泄露，所以尿素合成塔多用蒸汽检漏，但是蒸汽中的杂质会对内衬产生应力腐蚀，反而加快内衬的泄漏，我中心使用超声检测技术对对多家尿素企业合成塔内衬进行了检测，发现了多处裂纹，防止了泄漏事故的发生。

4.3 大型承压设备整体性状况检测与评估利用声发射技术采用模拟运行条件的方法，研究大型关键承压设备在不停工条件下进行检验、监测，据此能够对设备进行整体安全状况评价，可以解决大型关键承压设备的在线检验问题，以达到保证设备安全运行，减少非计划停车，提高经济效益的目的。

4.4 多层包扎设备检验与评估多层包扎尿素合成塔是尿素合成装置的核心设备。据不完全统计，国内外共发生过近10起该种设备爆破事故。其中，国内就有两起，都造成了重大人员伤亡和财产损失。由山东大学牵头，联合国内知名科研机构，参与“国家863计划先进制造技术领域重大产品和重大设施寿命预测技术专题”（层板包扎高压容器剩余寿命试验评价技术，编号：2006AA04Z417）课题的缺陷检测研究工作。先后赴新疆、陕西、湖北等地进行调查；对3台失效的尿素合成塔进行了解剖研究，掌握了尿素合成塔的细微结构及缺陷、腐蚀介质的分布情况；切取了大量含缺陷多层包扎尿塔焊缝试块；针对尿塔的特殊结构进行了有限元计算并进行了应变测试；对含缺陷的报废尿塔先后进行了4次超压声发射试验，并对声发射检测结果进行了解剖验证。通过对多层包扎尿素合成塔的资料搜集、力学计算、环境调查、声发射检测、解剖验证等工作，基本上解决了多层包扎尿素合成塔强度层为什么裂、如何检验以及怎么评价的问题，为全面解决多层包扎容器的安全性评价奠定了基础。开发出的综合检验方法已经在山东、河南、云南、贵州、湖北、陕西、宁夏等省份推广应用，实现了1000多万元的检验收入。