無(wú)損探傷技術(shù)在船舶鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)工藝中的應(yīng)用

姜艾冰

摘要：隨著船舶與海洋工程的不斷發(fā)展，生產(chǎn)技術(shù)的不斷提高，鋼結(jié)構(gòu)材料的檢測(cè)水平也在日益提升，NDT無(wú)損探傷就是其中一種。文章說(shuō)明了NDT無(wú)損探傷檢測(cè)的定義、NDT無(wú)損檢測(cè)的目的以及NDT檢測(cè)的一般方法及局限性。

關(guān)鍵詞：NDT無(wú)損探傷；無(wú)損探傷技術(shù)；船舶檢驗(yàn)；鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)；船舶與海洋工程 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U671 文章編號(hào)：1009-2374（2016）07-0048-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.07.025

NDT在中國(guó)稱為無(wú)損檢測(cè)，在國(guó)際上稱為非破壞性檢查，即Non destructive testing。從廣義上講，NDT檢測(cè)涉及到工程技術(shù)以及科研領(lǐng)域。從狹義上講，NDT即是利用電、磁、聲、光等的特性，在不損壞或者不影響被檢查對(duì)象使用性能的前提下，對(duì)被檢測(cè)物體進(jìn)行物理性測(cè)定或材料質(zhì)量檢驗(yàn)的一門綜合性技術(shù)科學(xué)。其主要內(nèi)容是尋找材料的缺陷，并明確地對(duì)缺陷進(jìn)行定位、定量、定性，進(jìn)而對(duì)材料或構(gòu)件進(jìn)行評(píng)價(jià)或者對(duì)在役設(shè)備進(jìn)行動(dòng)態(tài)的安全監(jiān)控，這是檢查的范疇；還可以對(duì)材料的溫度、應(yīng)力、硬度等物理性能和機(jī)械性能進(jìn)行測(cè)定和試驗(yàn)，這是檢測(cè)的范疇。

1 NDT無(wú)損探傷的定義及目的

1.1 NDT無(wú)損探傷的定義

在不損壞試件的情況下，以物理或化學(xué)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)部及表面結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、狀態(tài)進(jìn)行檢查和測(cè)試的方法。

1.2 NDT無(wú)損探傷的目的

先進(jìn)和完備的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，是設(shè)備安全運(yùn)行和保障產(chǎn)品質(zhì)量以及提高經(jīng)濟(jì)效益的重要手段，因此NDT的目的主要有以下四點(diǎn)：

1.2.1 檢測(cè)性的目的。根據(jù)有關(guān)質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn)，以控制產(chǎn)品的質(zhì)量，確保產(chǎn)品使用的安全性和可靠性。

1.2.2 工藝性目的。分析工藝的可靠性、合理性，特別對(duì)熱處理工藝、焊接工藝等熱加工工藝不合理造成的極其微小且目視所觀察不到的缺陷借助NDT無(wú)損探傷技術(shù)來(lái)發(fā)現(xiàn)這些問(wèn)題，以便在設(shè)計(jì)或加工工藝方面進(jìn)行更加完備改進(jìn)或調(diào)整。

1.2.3 經(jīng)濟(jì)性目的。起預(yù)防作用，可以大大降低制造成本，及時(shí)采取補(bǔ)救措施，以做到物盡其用，為返修提供依據(jù)，避免報(bào)廢材料。

1.2.4 維護(hù)性目的。對(duì)在役重要設(shè)備運(yùn)行的安全性進(jìn)行監(jiān)控。

2 NDT無(wú)損探傷的一般方法及其局限性

目前全球有70多種無(wú)損檢測(cè)方法，目前在我國(guó)常用的四大常規(guī)無(wú)損探傷方法如下：

2.1 RT——射線探傷技術(shù)

射線探傷技術(shù)是利用穿透性的γ射線或者χ射線來(lái)檢測(cè)工件或產(chǎn)品的內(nèi)部缺陷。把χ射線發(fā)生器或者放射性同位素作為放射源。放射線作為物體的部分投射在成像材質(zhì)上。檢測(cè)結(jié)果的投影會(huì)顯示出物體的這一部分的特征。在成像材質(zhì)上會(huì)顯現(xiàn)出有缺陷的部位。射線探傷技術(shù)的局限性：鍛件和型材中存在的缺陷較難檢測(cè)出來(lái)，焊縫中存在的細(xì)小裂紋和未融合不易檢測(cè)出來(lái)。

2.2 UT——超聲波探傷技術(shù)

超聲波探傷技術(shù)是利用超聲波能夠透入金屬材料的深處，并在由一截面進(jìn)入另一截面時(shí)，在界面邊緣發(fā)生反射的特點(diǎn)來(lái)檢查材料缺陷，當(dāng)超聲波束由探頭從材料表面通向金屬內(nèi)部，遇到缺陷與材料地面時(shí)就分別發(fā)生反射波，在熒光屏上就會(huì)形成脈沖波形，從而根據(jù)這些脈沖波形來(lái)判斷材料的缺陷位置和大小。

超聲波探傷技術(shù)的局限性：不易檢測(cè)出粗晶材料（如奧氏體鋼的鑄件和焊縫）中存在的缺陷，形狀復(fù)雜或表面粗糙的工件中存在的缺陷。

2.3 MT——磁粉探傷技術(shù)

磁粉探傷技術(shù)是將鋼鐵等具有磁性的材料制作的工件予以磁化，利用其缺陷部位的漏磁能吸附磁粉的特征，從而在依據(jù)磁粉分布顯示被探測(cè)構(gòu)件表面缺陷及近表面缺陷的檢測(cè)技術(shù)。

磁粉探傷技術(shù)的局限性：不能適用于非鐵磁性材料，如奧氏體鋼、鋁、銅等材料，存在于遠(yuǎn)表面的內(nèi)部缺陷很難被磁粉探傷檢測(cè)到。

2.4 PT——滲透探傷技術(shù)

滲透探傷技術(shù)是利用毛細(xì)現(xiàn)象檢查材料表面缺陷的一種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。滲透探傷技術(shù)的局限性：不能適用于疏松的多孔性材料，也不能檢測(cè)出表面未開口而存在于材料內(nèi)部的或近表面的缺陷。

3 NDT無(wú)損檢測(cè)可發(fā)現(xiàn)的缺陷類型

3.1 缺陷的種類

在加工階段原材料的表面比較容易出現(xiàn)的缺陷有裂紋和夾雜物。在制造過(guò)程中也有工藝缺陷，如裂紋、夾渣、氣孔、未焊透等。在使用過(guò)程中的缺陷有裂紋、減薄、氫損傷（氫鼓包、氫致裂紋）、腐蝕等。

在不同的對(duì)象上會(huì)出現(xiàn)不同的缺陷：

鑄件：氣孔、夾渣、夾砂、密集氣孔、冷隔、裂紋、縮孔和疏松。

鍛件：非金屬夾雜物、夾砂、龜裂、鍛造裂紋、白點(diǎn)、縮孔和縮管。

鋼管：縱裂紋、橫裂紋、表面劃傷、翹皮、折疊、夾雜和分層。

鋼棒：內(nèi)部缺陷（芯部裂紋、偏析、白點(diǎn)、非金屬夾雜物）、外部缺陷（線狀缺陷、裂紋）。

鋼板：分層、裂紋、線狀缺陷、非金屬夾雜物、夾渣、折疊、偏析。

使用缺陷：應(yīng)力腐蝕、氫損傷、蠕變損傷、疲勞裂紋、摩擦、沖刷等。

3.2 各種檢測(cè)方法易出現(xiàn)的缺陷

MT：表面、近表面裂紋、坡口分層、夾雜物等。

UT：垂直于聲束的平面狀缺陷（裂紋、未融合、未焊透）以及大的體積缺陷。

RT：體積狀缺陷和與射線入射方向一致（平行）的面型缺陷。

4 NDT與一般材料檢查的關(guān)系

NDT縱觀于整體，一般材料檢查是取一部分進(jìn)行檢查，以局部來(lái)決定全局顯然誤差是比較大的。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)于一些特殊且重要的零件或高強(qiáng)度、耐高溫、難切削的貴重金屬用大量的破壞性檢測(cè)方法來(lái)進(jìn)行材料檢驗(yàn)，必然會(huì)讓經(jīng)濟(jì)效益大大降低。而無(wú)損檢測(cè)技術(shù)卻能無(wú)損或微損地反映被檢物體的某個(gè)區(qū)域乃至整體內(nèi)的低倍質(zhì)量狀況，從而做出破壞性事故的預(yù)報(bào)，這是NDT無(wú)損檢測(cè)技術(shù)與傳統(tǒng)材料檢驗(yàn)的最大區(qū)別。

5 NDT無(wú)損探傷檢測(cè)的注意事項(xiàng)

5.1 與破壞性檢測(cè)相配合

NDT檢測(cè)固然比傳統(tǒng)檢測(cè)方法略勝一籌，但是在做NDT檢測(cè)的同時(shí)，也要用適當(dāng)?shù)膫鹘y(tǒng)破壞性檢測(cè)進(jìn)行配合，以達(dá)到檢測(cè)的最高水平。

5.2 正確選擇檢測(cè)時(shí)機(jī)

不同的材料在焊后的檢測(cè)時(shí)間也是不一樣的，在不同的時(shí)間檢測(cè)出來(lái)的結(jié)果也是不一樣的，所以正確地選擇檢測(cè)時(shí)機(jī)也是非常重要的。

5.3 合理選擇無(wú)損檢測(cè)方法

不同的材料做了不同的加工，使得其檢測(cè)的方法也不盡相同，具體的檢測(cè)方法要根據(jù)實(shí)際情況而定。

5.4 各種無(wú)損檢測(cè)方法綜合應(yīng)用

在檢測(cè)的過(guò)程中，有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)有不同的材料用不同的加工方式使其連成一個(gè)整體，遇到這樣的情況時(shí)，就要靈活地運(yùn)用各種不同檢測(cè)方法。

6 NDT檢測(cè)的一般流程

NDT檢測(cè)一般在焊后進(jìn)行，在收到現(xiàn)場(chǎng)焊后報(bào)驗(yàn)單的第一時(shí)間內(nèi)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行最基本的目測(cè)檢查，檢查通過(guò)則進(jìn)行NDT檢查，若在目測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)缺陷，如焊瘤、弧坑、表面夾渣、裂紋、表面氣孔、咬邊以及焊接尺寸不符等，則需要重新返工。若是目測(cè)通過(guò)則進(jìn)行相關(guān)的NDT檢查，根據(jù)Welding Map標(biāo)注的焊縫及焊縫檢查要求進(jìn)行檢測(cè)。NDT檢測(cè)結(jié)果出來(lái)后若是未達(dá)到質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)則需要再次返工重新報(bào)檢。

7 結(jié)語(yǔ)

隨著科技的不斷發(fā)展，混凝土和鋼結(jié)構(gòu)世界的不斷擴(kuò)大以及船舶海洋工程的不斷改革，制造業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)也在日益提高，傳統(tǒng)檢測(cè)方法已不能夠滿足當(dāng)前不斷發(fā)展的生產(chǎn)水平，而NDT無(wú)損探傷技術(shù)卻悄無(wú)聲息地發(fā)展開來(lái)。在重工企業(yè)高速發(fā)展的過(guò)程中，NDT無(wú)損探傷技術(shù)將會(huì)不斷發(fā)展及完善。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)任編輯：蔣建華）