無損檢測(cè)技術(shù)及其發(fā)展方向

劉 徐

遼寧裝備制造職業(yè)技術(shù)學(xué)院 （沈陽 110161）

無損檢測(cè)NDT（Non-destructive testing）是指在不損傷被檢測(cè)對(duì)象使用性能的條件下，利用材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)異常或缺陷所引起的熱、聲、光、電、磁等反應(yīng)的變化，以物理或化學(xué)方法為手段，探測(cè)試件內(nèi)部和表面缺陷，并對(duì)其類型、性質(zhì)、數(shù)量、形狀、位置、尺寸、分布及其變化做出判斷和評(píng)價(jià)。無損檢測(cè)逐漸成為工業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的技術(shù)手段，并能夠體現(xiàn)出一個(gè)國家的工業(yè)發(fā)展水平，重要地位日益突出，目前主要有射線檢驗(yàn)Radiographic Testing（RT）、超聲波檢測(cè)Ultrasonic Testing（UT）、磁粉檢測(cè) Magnetic particle Testing（MT）、滲透檢測(cè) Penetrant Testing（PT）、渦流檢測(cè)Eddy current Testing（ET）等五大常規(guī)無損檢測(cè)方法。其他無損檢測(cè)方法有：聲發(fā)射檢測(cè)（AE）、紅外檢測(cè)（IR）、泄漏檢測(cè)（LT）、激光全息檢測(cè)（HNT）等。

到目前為止，五大常規(guī)無損檢測(cè)方法仍然是產(chǎn)品制造質(zhì)量檢驗(yàn)和在役檢驗(yàn)中應(yīng)用最廣泛的無損檢測(cè)方法。其中，RT和UT主要應(yīng)用在檢測(cè)工件內(nèi)部缺陷，MT、PT、ET主要應(yīng)用在檢測(cè)工件表面缺陷。

1 無損檢測(cè)的目的

1.1 保證產(chǎn)品質(zhì)量

利用無損檢測(cè)技術(shù)，可以對(duì)肉眼無法觀察到的缺陷進(jìn)行探傷操作（如試件內(nèi)部缺陷、試件表面細(xì)小缺陷）。無損檢測(cè)技術(shù)具備檢測(cè)靈敏度高、檢測(cè)結(jié)果可靠性好、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，在鍋爐、壓力容器、壓力管道等承壓設(shè)備的制造過程檢驗(yàn)和最終質(zhì)量檢驗(yàn)中普遍采用。

另外，無損檢測(cè)技術(shù)是在不損傷工件性能的前提下，完成檢測(cè)過程，可以對(duì)工件進(jìn)行百分之百檢驗(yàn)，而破壞性檢驗(yàn)就只能進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)。所以，對(duì)于重要的結(jié)構(gòu)件，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良，優(yōu)先考慮采用無損檢測(cè)技術(shù)。

1.2 保障使用安全

有些承壓設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造雖然符合規(guī)范要求，但使用一段時(shí)間后，也發(fā)生了破壞事故。導(dǎo)致事故的原因很多，如高溫和應(yīng)力的作用導(dǎo)致材料蠕變、交變應(yīng)力導(dǎo)致應(yīng)力集中部位產(chǎn)生疲勞、腐蝕作用導(dǎo)致壁厚減薄或材質(zhì)劣化等。為了保障使用安全，對(duì)在役的鍋爐、壓力容器、壓力管道等承壓設(shè)備，必須定期進(jìn)行檢驗(yàn)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷，降低事故產(chǎn)生的幾率，無損檢測(cè)就是定期檢驗(yàn)并發(fā)現(xiàn)缺陷的最有效手段。

1.3 改進(jìn)制造工藝

生產(chǎn)過程中，為了及時(shí)了解產(chǎn)品加工工藝是否符合產(chǎn)品要求，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行工藝試驗(yàn)，并在試驗(yàn)過程中對(duì)被檢工件進(jìn)行無損檢測(cè)，有效地依據(jù)檢測(cè)結(jié)果改進(jìn)制造工藝，并確定最佳制造工藝。如，在鍋爐、壓力容器、壓力管道等承壓設(shè)備的制造過程，要對(duì)各處小徑管進(jìn)行射線檢測(cè)，依據(jù)檢測(cè)結(jié)果修正焊接參數(shù)，使其達(dá)到符合質(zhì)量要求的焊接工藝。

1.4 降低生產(chǎn)成本

有些企業(yè)誤認(rèn)為在工序間進(jìn)行的無損檢測(cè)會(huì)增加生產(chǎn)成本。但是，進(jìn)行工序間的無損檢測(cè)，其實(shí)能有效防止焊接缺陷的產(chǎn)生、避免后續(xù)工序的浪費(fèi)和返工，從而真正達(dá)到降低成本的目的。例如：有些鑄件在機(jī)械加工過程后，工件內(nèi)部上不允許出現(xiàn)裂紋、氣孔、夾渣等缺陷，那么在加工結(jié)束后再進(jìn)行無損檢測(cè)，會(huì)造成返修，缺陷嚴(yán)重的可能還會(huì)造成報(bào)廢，無疑會(huì)增加生產(chǎn)成本，而選擇在機(jī)械加工前對(duì)重要部分實(shí)施無損檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)缺陷并及時(shí)處理，可以降低了廢品率，還節(jié)省了工時(shí)。

2 無損檢測(cè)技術(shù)

2.1 射線檢測(cè)

射線檢測(cè)原理：利用射線（x射線、γ射線）穿過被檢工件時(shí)，其穿透能力和衰減特性的不同，并通過射線照相的膠片或熒光屏，來檢測(cè)出射線強(qiáng)度的差異，進(jìn)而判斷被透照工件中是否存在缺陷（裂紋、未熔合、未焊透、條形缺陷、圓形缺陷等）。

目前，射線檢測(cè)主要應(yīng)用于機(jī)械、造船、航空航天、石油化工等領(lǐng)域中的鑄件、焊縫等的檢測(cè)，一般不適于鍛件的檢測(cè)。

2.2 超聲波檢測(cè)

超聲波檢測(cè)原理：利用超聲波在聲阻抗不同的兩種介質(zhì)的界面?zhèn)鞑ィl(fā)生反射、折射、透射和波形轉(zhuǎn)換等，并伴隨超聲波的衰減，借助探頭完成聲波的發(fā)射和接收，檢測(cè)工件內(nèi)部是否存在缺陷，并對(duì)缺陷進(jìn)行定位、定性與定量。

目前，超聲波檢測(cè)主要應(yīng)用于鍋爐、壓力容器、壓力管道等特種設(shè)備的管材、板材、鑄件、鍛件和焊縫的檢測(cè)。

2.3 磁粉檢測(cè)

磁粉檢測(cè)原理：鐵磁性材料被磁化后，如果表面或近表面有不連續(xù)性存在時(shí)，磁力線就會(huì)發(fā)生局部畸變而形成漏磁場(chǎng)，吸附施加在工件表面的磁粉，形成磁痕顯示，進(jìn)而顯示不連續(xù)性的位置、形狀、大小和嚴(yán)重程度。

目前，磁粉檢測(cè)主要應(yīng)用于鐵磁性材質(zhì)工件的表面和近表面缺陷的檢測(cè)，可以對(duì)管材、棒材、鑄件、鍛件、焊接件等鐵磁性材質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)。

2.4 滲透檢測(cè)

滲透檢測(cè)原理：將溶有有色染料或熒光染料的滲透劑施加到工件表面后，滲透劑利用毛細(xì)作用，滲入到表面開口的缺陷中，保持規(guī)定時(shí)間后，用清洗劑除去被測(cè)工件多余的滲透劑，干燥后再施加顯像劑，顯像劑將吸引缺陷內(nèi)的滲透劑，在工件表面形成缺陷痕跡。在光源照射下（黑光或白光），缺陷處的滲透劑痕跡被顯示（黃綠色熒光或鮮紅色）。

目前，滲透檢測(cè)主要應(yīng)用于表面開口缺陷的檢測(cè)，可以對(duì)鑄件、鍛件、焊接件等金屬材料以及陶瓷、塑料等非金屬材料進(jìn)行檢測(cè)。

2.5 渦流檢測(cè)

渦流檢測(cè)原理：將產(chǎn)生交變磁場(chǎng)的檢測(cè)線圈靠近被檢金屬工件時(shí)，利用電磁感應(yīng)作用在金屬工件中感生出的渦流（渦流產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相反），使得檢測(cè)線圈的電阻抗發(fā)生變化。若金屬工件存在缺陷，渦流場(chǎng)的強(qiáng)度及分布將會(huì)發(fā)生變化，使檢測(cè)線圈的電阻抗發(fā)生變化，從而發(fā)現(xiàn)缺陷存在與否。

目前，渦流檢測(cè)主要應(yīng)用于導(dǎo)電管材、棒材、線材的檢測(cè)。

3 無損檢測(cè)技術(shù)在我國發(fā)展?fàn)顩r

我國的無損檢測(cè)技術(shù)早在20世紀(jì)30年代就應(yīng)用在機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域。但由于諸多原因，并沒有得到較好的發(fā)展。直到20世紀(jì)50年代初，軍工領(lǐng)域（特別是航空航天，如沈陽飛機(jī)制造廠）和科研機(jī)構(gòu)逐漸開始重視X射線、超聲波、磁粉、滲透等無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，并從蘇聯(lián)引進(jìn)設(shè)備，在蘇聯(lián)援華專家指導(dǎo)下進(jìn)行檢測(cè)工作。20世紀(jì)70年代和80年代，我國無損檢測(cè)技術(shù)的得到飛速發(fā)展，如：我國仿制國外X射線機(jī)、自行研究60Co、192Ir等?射線源、自主研制超聲波探傷儀、國產(chǎn)磁粉探傷機(jī)的功能完善化、國產(chǎn)熒光磁粉的研制與推廣、開始生產(chǎn)自乳化和后乳化型熒光滲透液等。另外，聲發(fā)射檢測(cè)、紅外檢測(cè)、泄漏檢測(cè)、激光全息檢測(cè)等無損檢測(cè)新技術(shù)的出現(xiàn)，也對(duì)檢測(cè)手段提出了更高的要求。20世紀(jì)80年代以后，我國經(jīng)濟(jì)體制改革不斷深入發(fā)展，特別是加入WTO以后，我國的無損檢測(cè)技術(shù)進(jìn)入了全盛發(fā)展時(shí)期。常規(guī)檢測(cè)方法的技術(shù)領(lǐng)域也不斷和世界先進(jìn)國家縮小差距，有些方面業(yè)已達(dá)到世界先進(jìn)水平，可以預(yù)見，無損檢測(cè)技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中將發(fā)揮越來越重要的作用。

[1]劉貴民，馬麗麗.無損檢測(cè)技術(shù)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2010.

[2]中國就業(yè)培訓(xùn)技術(shù)指導(dǎo)中心.無損檢測(cè)員[M].北京：中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2010.