無損檢測(cè)技術(shù)的原理及應(yīng)用

徐林 高三杰 劉衛(wèi) 楊波

（中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院，四川 成都 610041）

0 概述

現(xiàn)代社會(huì)的飛躍發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和結(jié)構(gòu)安全性，使用可靠性提出越來越高的要求，由于無損檢測(cè)技術(shù)具有不破壞試件，檢測(cè)靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，所以其應(yīng)用日益廣泛。本文主要介紹無損檢測(cè)的常用技術(shù)如射線、超聲、磁粉和滲透及新技術(shù)如聲發(fā)射、磁記憶等。

1 無損檢測(cè)方法

現(xiàn)代無損檢測(cè)的定義是：在不損壞試件的前提下，以物理或化學(xué)方法為手段，借助先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備器材，對(duì)試件的內(nèi)部及表面的結(jié)構(gòu)，性質(zhì)，狀態(tài)進(jìn)行檢查和測(cè)試的方法。

1.1 射線檢測(cè)

射線檢測(cè)技術(shù)一般用于檢測(cè)焊縫和鑄件中存在的氣孔、密集氣孔、夾渣和未融合、未焊 透等缺陷。射線檢測(cè)不適用于鍛件、管材、棒材的檢測(cè)。射線檢測(cè)方法可獲得缺陷的直觀圖像，對(duì)長(zhǎng)度、寬度尺寸的定最也比較準(zhǔn)確，檢測(cè)結(jié)果有直觀紀(jì)錄，可以長(zhǎng)期保存。但該方法對(duì)體積型缺陷(氣孔、夾渣)檢出率高，對(duì)體積型缺陷(如裂紋未熔合類)，如果照相角度不適當(dāng)，容易漏檢。另外該方法不適宜較厚的工件，且檢測(cè)成本高、速度慢，同時(shí)對(duì)人體有害，需做特殊防護(hù)。

1.2 超聲波檢測(cè)

超聲檢測(cè)是利用超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)產(chǎn)生衰減，遇到界面產(chǎn)生反射的性質(zhì)來檢測(cè)缺陷的無損檢測(cè)方法。相比于其他的常規(guī)無損檢測(cè)技術(shù)，超聲檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)是：（1）檢測(cè)范圍廣；（2）檢測(cè)的深度較大；（3）靈敏度較高，對(duì)于缺陷定位極其準(zhǔn)確；（4）使用便捷，成本較低；（5）速度快，對(duì)人體無傷害；（6）便于現(xiàn)場(chǎng)使用。目前大量應(yīng)用于金屬材料和構(gòu)件質(zhì)量在線監(jiān)控和產(chǎn)品的在投檢查。例如鋼板、堆焊層、管道、焊鞋、、復(fù)合層、壓力容器及高壓管道、路軌和機(jī)車車輛零部件、棱元件及集成電路引線的檢測(cè)等。

1.3 滲透檢測(cè)

滲透檢測(cè)(PenetrantTest）是基于毛細(xì)管現(xiàn)象揭示非多孔性固體材料表面開口缺陷，其方法是將液體滲透液滲人工件表面開口缺陷中，用去除劑清除多余滲透液后，用顯像劑表示出缺陷。滲透檢測(cè)可有效用于除疏松多孑L性材料外的任何種類的材料，如鋼鐵材料、有色金屬材料、陶瓷材料和塑料等材料的表面開口缺陷。隨著滲透檢測(cè)方法在壓力容器檢測(cè)中的廣泛應(yīng)用，必須合理選擇滲透劑及檢測(cè)工藝、標(biāo)準(zhǔn)試塊及受檢壓力容器實(shí)際缺陷試塊，使用可行的滲透榆測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)等來提高滲透檢測(cè)的可靠性。該方法操作簡(jiǎn)單成本低，缺陷顯示贏觀，檢測(cè)靈敏度高，可檢測(cè)的材料和缺陷范圍廣，對(duì)形狀復(fù)雜的部件～次操作就可大致做到全面檢測(cè)。但只能檢測(cè)出材料的表面開口缺陷且不適用于多孔性材料的檢驗(yàn)，對(duì)工件和環(huán)境有污染。滲透檢測(cè)方法在檢測(cè)表面微細(xì)裂紋時(shí)往往比射線檢測(cè)靈敏度高，還可用于磁粉檢測(cè)無法應(yīng)用到的部位。

1.4 聲發(fā)射檢測(cè)

聲發(fā)射(Acoustic Emission，AE)是指材料或結(jié)構(gòu)受外力或內(nèi)力作用產(chǎn)生變形或斷裂，以彈性波形式釋放出應(yīng)變能的現(xiàn)象。材料的性質(zhì)通過彈性波反映出來。聲發(fā)射檢測(cè)作為無損檢測(cè)方法是通過材料在受力時(shí)內(nèi)部發(fā)出的應(yīng)力波來判斷內(nèi)部結(jié)構(gòu)的損傷程度。構(gòu)件在形成裂紋、擴(kuò)展或開裂的過程中為發(fā)射出不同能量大小的聲發(fā)射信號(hào)，聲發(fā)射檢測(cè)就是通過對(duì)這些不同聲發(fā)射信號(hào)的大小來判斷構(gòu)件的裂紋情況以及裂紋的擴(kuò)展程度。

聲發(fā)射與X射線、超聲波等常規(guī)檢測(cè)方法的主要區(qū)別在于它是一種動(dòng)態(tài)無損檢測(cè)方法。聲發(fā)射信號(hào)是在外部條件作用下產(chǎn)生的，對(duì)缺陷的變化極為敏感，可以檢測(cè)到微米數(shù)量級(jí)的顯微裂紋產(chǎn)生、擴(kuò)展的有關(guān)信息，檢測(cè)靈敏度很高。此外，因?yàn)榻^大多數(shù)材料都具有聲發(fā)射特征.所以聲發(fā)射檢測(cè)不受材料限制，可以長(zhǎng)期連續(xù)地監(jiān)視缺陷的安全性和超限報(bào)警。

1.5 磁記憶檢測(cè)

磁記憶(metal magnetic memory，MMM)檢測(cè)方法是指經(jīng)過丈量構(gòu)件磁化狀態(tài)來推測(cè)出應(yīng)力集中區(qū)的一種檢測(cè)手段，它的本質(zhì)是漏磁檢測(cè)。磁記憶檢測(cè)辦法用在發(fā)覺存在資料構(gòu)件的高應(yīng)力聚集部位，它選用磁回憶檢測(cè)儀對(duì)構(gòu)件焊接部位進(jìn)行疾速掃查，然后發(fā)現(xiàn)焊接部位上存在的應(yīng)力峰值部位，然后對(duì)這些部位進(jìn)行表面磁粉檢測(cè)、內(nèi)部超聲檢測(cè)、硬度測(cè)試或金相組織分析，以發(fā)現(xiàn)可能存在的表面裂紋、內(nèi)部裂紋或材料微觀損傷。

因?yàn)榇庞洃洐z測(cè)方法的靈敏度很高，所以無需對(duì)被檢測(cè)對(duì)象做任何準(zhǔn)備工作，也不需要相應(yīng)的磁化裝置。此檢測(cè)方法的作用：1）分別區(qū)分塑性變形區(qū)和出彈性變形區(qū)；2）確定金屬層滑動(dòng) 面位置和產(chǎn)生疲勞裂紋的具體位置；3）可以將裂紋在金屬組織中的走向和是否繼續(xù)發(fā)展顯示出來。磁記憶檢測(cè)方法與繼聲發(fā)射檢測(cè)方法相似，均為利用結(jié)構(gòu)自身發(fā)射信息進(jìn)行檢測(cè)的。每種檢測(cè)方法都有自身的優(yōu)缺點(diǎn)，磁記憶檢測(cè)方法也不例外。不能單獨(dú)作為缺陷定性的無損檢測(cè)方法在，在實(shí)際操作與檢測(cè)應(yīng)用中，它必須輔助以其他的無損檢測(cè)方法。

2 展望

作為一種綜合性應(yīng)用技術(shù)，無損檢測(cè)技術(shù)經(jīng)歷了從無損探傷(ND1)，到無損檢測(cè)(NDT)，再到無損評(píng)價(jià)(NDE)，并且向自動(dòng)無損評(píng)價(jià)(ANDE)～定量無損評(píng)價(jià)(QNDE)發(fā)展。相信在不遠(yuǎn)的將來，新生的納米材料、微機(jī)電器件等行業(yè)的無損檢測(cè)技術(shù)將會(huì)得到迅速發(fā)展。

［1］孫通,徐惠榮,應(yīng)義斌.近紅外光譜分析技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品/食品品質(zhì)在線無損檢測(cè)中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].光譜學(xué)與光譜分析，2009(01).

［2］李清華,李薦民,王學(xué)武,張麗,康克軍,鐘華強(qiáng).重疊材料的高能X射線雙能成像識(shí)別技術(shù)[J].清華大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2008(08).

［3］歐陽春.在用壓力容器無損檢測(cè)技術(shù)的原理和應(yīng)用[J].能源研究與管理，2010(03).

［4］張士杰.淺談起重機(jī)制造過程中無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用[J].信息與電腦(理論版)，2010(08).

［5］崔士津.鍋爐制造安裝檢驗(yàn)過程中有關(guān)水壓試驗(yàn)幾個(gè)問題的探討[J].黑龍江科技信息，2009(34).

［6］涂俊,鄔冠華,郭廣平.鋁蜂窩結(jié)構(gòu)的錯(cuò)位散斑與超聲C掃描無損檢測(cè)方法對(duì)比研究[J].硅谷，2011(07).

［7］肖維鵬.無損檢測(cè)方法在壓力容器檢驗(yàn)中的綜合應(yīng)用[J].石油和化工設(shè)備，2011(08).

［8］韓雷,程應(yīng)科,林濱,周慧娜.先進(jìn)陶瓷材料表面/亞表面缺陷無損檢測(cè)[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2007(08).