探究金屬材料無損檢測的改進措施

蘇慶彬

無損檢測是近年來應(yīng)用比較廣泛的一種檢測手段，利用無損檢測技術(shù)對于金屬材料進行檢測，不僅不會影響金屬材料的本質(zhì)，同時，還能在極大程度上保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此，在金屬材料檢測中應(yīng)用具有積極的現(xiàn)實意義，不僅能夠有效保證金屬材料的質(zhì)量，同時，在節(jié)約資源方面也發(fā)揮著極大的作用，而現(xiàn)階段，無損檢測技術(shù)實際應(yīng)用中還存在一定的問題，也在一定程度上制約著無損檢測技術(shù)的進一步發(fā)展，因此，對于其改進措施進行探究是有必要的。

1 無損檢測的特點

1.1 全面性

相對來說，一些會對于材料造成破壞的檢測手段應(yīng)用范圍比較狹窄，為了減少經(jīng)濟損失，往往都是進行抽樣檢測，隨機性較強。而在進行無損檢測的過程中，并不會對于金屬材料造成破壞，因此，應(yīng)用范圍更加廣泛，不管是抽樣檢測還是普檢都能夠發(fā)揮出良好的作用，而這是破壞性的檢測手段很難做到的。

1.2 非破壞性

無損檢測手段在進行檢測時，除了能夠給出更加準(zhǔn)確的檢測結(jié)果，及時篩選出不符合標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，同時，對于合格產(chǎn)品的使用性能也不會產(chǎn)生影響，因此，無損檢測也被稱為非破壞性檢測。

1.3 全程性

破壞性檢測手段由于其局限性，一般只用于原材料的檢測當(dāng)中，而對于一些正在生產(chǎn)過程中以及生產(chǎn)完成的產(chǎn)品，由于利用破壞性檢測手段會造成較大的經(jīng)濟損失，一般不會進行檢測。而無損檢測由于不會對于材料造成破壞，不僅能夠應(yīng)用在原材料的檢測中，同時，不管是在生產(chǎn)過程中，還是已經(jīng)投入使用的產(chǎn)品都能進行準(zhǔn)確的檢測，可以監(jiān)督整個生產(chǎn)的流程，能夠在極大程度上減少不合格產(chǎn)品的產(chǎn)出率。

1.4 經(jīng)濟性

在產(chǎn)品的生產(chǎn)以及制作過程中，利用無損檢測技術(shù)能夠及時篩選出不符合標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，進而減少產(chǎn)品的不合格率，避免存在質(zhì)量問題的產(chǎn)品投入使用，同時，利用無損檢測及時不會對于材料或者產(chǎn)品造成破壞，檢測合格仍然能夠正常投入使用，有助于節(jié)約成本，具有較強的經(jīng)濟性特點。

2 無損檢測應(yīng)用于金屬材料檢測的意義

2.1 有助于改進生產(chǎn)工藝

不管是從原材料到生產(chǎn)中環(huán)節(jié)，還是從生產(chǎn)中到投入使用環(huán)節(jié)，無損檢測都比較適用，能夠應(yīng)用于整個流程，實現(xiàn)對于生產(chǎn)流程的全面檢測，因此，也有助于及時發(fā)現(xiàn)在生產(chǎn)工藝中存在的問題，并且及時加以改進，對于優(yōu)化和改進生產(chǎn)工藝有著積極的意義。

2.2 有助于進行全程控制

在金屬材料生產(chǎn)過程中，由于無損檢測不會對于材料本身造成破壞，因此，應(yīng)用范圍也比較廣泛，各個環(huán)節(jié)都能利用無損檢測進行檢測，更有助于對于金屬材料生產(chǎn)的全程進行控制，確保每一個生產(chǎn)流程順利有序的開展，也為后續(xù)的產(chǎn)品質(zhì)量保障奠定了基礎(chǔ)。

2.3 有助于提升產(chǎn)品質(zhì)量

無損檢測應(yīng)用到金屬材料的檢測中，不僅不會對于金屬材料的本質(zhì)和性能造成影響，同時，還能夠給出有效的檢測結(jié)果，篩選出不符合標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，能夠有效保障產(chǎn)品的合格率，有助于提升產(chǎn)品質(zhì)量。

3 無損檢測技術(shù)優(yōu)缺點比較

3.1 渦流檢測

渦流檢測在應(yīng)用的過程中，主要原理是電磁感應(yīng)，屬于一種比較基礎(chǔ)和常規(guī)的檢測技術(shù)，適合檢測導(dǎo)電材料，因此，可以用于金屬材料的檢測中，尤其是對于表面以及距離表面比較近的傷痕，能夠起到很好的檢測效果，其主要是檢測由各種因素引起的金屬材料導(dǎo)電情況的變化。渦流檢測用于金屬材料中具有較強的應(yīng)用優(yōu)勢，①不需要耦合劑，主要是利用電磁波進行檢測，不需要進行接觸，因此，檢測的效率也比較高。②渦流檢測在導(dǎo)電材料檢測中應(yīng)用具有較高的靈敏性，尤其是當(dāng)材料表面或者接近表面的位置存在缺陷和傷痕時，能夠及時檢測出來，并且還能夠確定缺陷的程度，因此，用在金屬材料的質(zhì)量監(jiān)督與管理中也能起到很好的效果。③在利用渦流技術(shù)進行檢測的過程中，不需要用到耦合劑，也不需要接觸，因此，能夠應(yīng)對各種不同的狀況，包括高溫以及一些小零件的檢測。④能夠檢測涂層的厚度，不管是金屬覆蓋層，還是非金屬涂層，都能夠給出準(zhǔn)確的檢測結(jié)果。⑤有較大的適用范圍，不僅能夠檢測能夠?qū)щ姷慕饘俨牧?，同時，還能進行一些非金屬材料的檢測。⑥在進行渦流檢測的過程中，會產(chǎn)生電信號，這些電信號可以進行數(shù)字化處理，不管是存儲還是數(shù)據(jù)處理都比較便捷。

渦流檢測也具有一些缺陷：①渦流檢測用在金屬材料的檢測中有良好的使用效果，因此在金屬材料中的應(yīng)用范圍比較廣，只有少數(shù)的非金屬材料適用，因此也具有一定的局限性。并且由于渦流檢測的原理主要是電磁感應(yīng)，在檢測表面?zhèn)刍蛘呷毕葜行Ч黠@，而一旦金屬材料內(nèi)部存在問題，很難及時發(fā)現(xiàn)。②金屬材料表面感應(yīng)的渦流滲透深度會隨著頻率變化而變化，頻率高的時候，金屬材料表面出現(xiàn)的渦流密度大，靈敏度也比較高，但是渦流難以滲透到比較深的位置；頻率降低后，渦流滲透深度能夠提升，但是表面出現(xiàn)的渦流密度也會隨之降低，影響到靈敏度。③容易受到干擾，需要利用特殊的信號處理技術(shù)，而如果零件本身的形狀比較復(fù)雜時，渦流檢測也會受到影響，導(dǎo)致檢測的效率降低。

對于渦流檢測的改進主要從以下幾個方面入手：按照被檢測的金屬材料形狀以及檢測目的的不同，可以采用不同形式的線圈。比如穿過式線圈，在對于管狀材料、棒狀材料以及線狀材料檢測中可以應(yīng)用，穿過式線圈的內(nèi)徑需要比被檢測材料的內(nèi)徑略大，在實際應(yīng)用時，被檢測的材料需要以一定的速度通過線圈，能夠有效檢測材料的缺陷。探頭式線圈可以用于對金屬材料進行局部的檢測，在實際應(yīng)用時，線圈可以放在金屬材料上進行檢測。插入式線圈的原理與探頭式線圈有一定的相似性，因此，也名為內(nèi)部探頭，可以放在金屬材料的孔內(nèi)，用于檢測內(nèi)部的缺陷情況。同時，為了保證靈敏度，線圈應(yīng)當(dāng)裝有磁芯。

3.2 超聲檢測

超聲檢測的原理是利用超聲波，在金屬材料中進行傳播，并且根據(jù)具體的反饋結(jié)果，對于其特性進行評價的一種檢測及時。高頻率的超聲檢測適用于細晶材料以及高靈敏度的檢測中，而低頻率的超聲檢測適用于粗晶材料以及衰減較大的檢測。超聲檢測具有較強的穿透能力，并且對于人體不會產(chǎn)生損害，因此，在工業(yè)以及一些高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。超聲檢測技術(shù)的優(yōu)點如下：①具有較強的方向性，能夠進行定向發(fā)射，應(yīng)用的范圍也比較廣泛，不僅在金屬材料的檢測中適用，一些非金屬材料和復(fù)合材料同樣適用。②具有較強的穿透能力，在金屬材料的檢測中能夠發(fā)揮出良好的效果，尤其是有些金屬材料，甚至能夠穿透數(shù)米，因此，對于金屬材料內(nèi)部缺陷進行檢測也能夠發(fā)揮出極大的作用。③具有較高的靈敏度，針對一些金屬材料內(nèi)部的小缺陷能夠很好的檢測出來，并且能夠比較準(zhǔn)確的檢測出其所在的位置。④超聲檢測應(yīng)用的設(shè)備一般都比較輕便，對于人體不會產(chǎn)生危害，也不會影響到周圍的環(huán)境，因此，在現(xiàn)場檢測中也是適用的。

超聲檢測也具有一定的局限性，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：①受到縱波脈沖反射法的影響，超聲檢測在金屬材料內(nèi)部缺陷的檢測中比較適用，對于表面或者位于表面近處的缺陷很難檢測出來。②如果被檢測的材料形狀比較復(fù)雜，進行超聲檢測可能會存在一定的困難。③一些金屬材料的內(nèi)部構(gòu)造比較復(fù)雜，這時候也會對于超聲檢測的靈敏度造成一定的影響，導(dǎo)致結(jié)果出現(xiàn)一定的誤差，因此對于檢驗者有較高的經(jīng)驗要求。④在一些特殊情況下，為了保證超聲檢測發(fā)揮出自己的作用，需要用到耦合劑。

對于超聲檢測的改進措施主要從以下幾個方面入手：對于縱波脈沖反射法進行改進，提升超聲檢測的適用性，使其也可以應(yīng)用到表面或者位于表面近處的缺陷的檢測中；對于超聲波檢測技術(shù)進行優(yōu)化，以便于其可以在形狀比較復(fù)雜的金屬材料檢測中也能夠應(yīng)用；提升超聲檢測的靈敏度，避免誤差問題的出現(xiàn)，造成檢測結(jié)果的失實。

3.3 磁粉檢測

磁粉檢測主要的原理是利用導(dǎo)磁金屬在磁場中被磁化，當(dāng)金屬材料內(nèi)部存在缺陷時，磁導(dǎo)率會發(fā)生變化，依據(jù)磁導(dǎo)率的變化來確定缺陷的一種檢測方法。在金屬材料的檢測中應(yīng)用磁粉檢測技術(shù)有以下優(yōu)點：①顯示比較直觀，能夠較為簡便的確定材料是否存在缺陷；②能夠比較準(zhǔn)確的檢測出缺陷所在的位置、大小以及形狀，并且能夠大概判斷出缺陷的性質(zhì)；③具有較高的檢測靈敏度，對于一些金屬材料表面裂紋的檢測甚至可以達到微米級別的檢測；④適用的范圍比較廣，受到金屬材料本身大小以及形狀的局限性比較??；⑤應(yīng)用的設(shè)備比較簡單，檢測的速度也比較快，并且設(shè)備操作起來比較容易，給出的結(jié)果相對準(zhǔn)確，不會消耗過多的成本，具有較強的經(jīng)濟性特征。

磁粉檢測的局限性主要表現(xiàn)在以下幾個方面：①因為磁粉檢測的原理是利用磁導(dǎo)率來進行確定，因此，檢測范圍具有一定的局限性，只能檢測磁化明顯的鐵磁性材料，對于一些非鐵磁性材料是無法有效檢測的；②難以實現(xiàn)內(nèi)部缺陷的檢測，因此，主要適用于金屬材料表面或者接近表面的位置存在缺陷的情況；③對于材料本身有一定的要求，一旦材料表面附著油脂或者一些其他能夠粘附磁粉的物質(zhì)，則很容易影響到檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此，在進行檢測之前，需要先對于材料進行清潔；④對于一些金屬材料來說，應(yīng)用具有一定的要求，因此，在進行檢測后，需要進行退磁操作，導(dǎo)致效率降低。

在進行磁化的過程中，為了保證良好的磁化效果，確保磁粉檢測能夠發(fā)揮出作用，進行磁化操作的時候，需要控制以下兩個要素，一是磁軛的移動速度，二是控制磁極與被檢材料表面的緊密接觸。此外，在進行檢測的過程中，需要結(jié)合具體的需要適當(dāng)增加磁粉，確保磁化與施加磁懸液同步進行，保證磁懸液對被檢零件的濕潤情況，并且注意觀察具體的情況。

3.4 液體滲透檢測

液體滲透檢測的原理主要是基于毛細管現(xiàn)象揭示非多孔性固體材料表面開口缺陷的檢測方法。利用毛細作用，對于金屬材料表面的開口缺陷進行檢測，由于滲透液本身具有潤濕作用，加上毛細現(xiàn)象的影響，會進入到表面開口的缺陷，并且會被吸附和顯現(xiàn)。滲透的深度和速度除了受到滲透液的影響，也會受到缺陷的相關(guān)性質(zhì)影響。液體滲透檢測具有以下優(yōu)勢：①通過直觀的方式可以查看到缺陷的顯示，無需進行數(shù)據(jù)分析；②工作原理比較容易，具體的操作也比較簡單，不需要過于繁瑣的流程；③應(yīng)用范圍比較廣，很多種材料的表面檢測中都比較適用，并且金屬材料本身的形狀以及大小并不會對于檢測造成極大的影響；④缺陷的顯示不會受到缺陷方向的限制，也就是進行一次檢測，就可以檢測出不同方向存在的表面缺陷，相對比較便捷；⑤檢測用到的設(shè)備比較簡單，不需要投入太多的成本；⑥具有較強的靈敏性，對于表面一些微小的裂紋也能夠很好的檢測出來。

液體滲透檢測的缺點如下：①由于液體滲透檢測的原理涉及到毛細作用，因此主要適用于表面開口的缺陷，對于內(nèi)部的缺陷以及表面未開口的缺陷很難檢測出來，具有一定的局限性；②對于材料表面情況的要求較高，如果金屬材料表面比較粗糙，存在空隙，可能會對于檢測造成干擾，影響到檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此，對于一些多孔性材料來說，液體滲透檢測并不適用；③操作工藝相對來說比較復(fù)雜，對于檢測人員的技術(shù)要求較高。④難以進行重復(fù)檢測。⑤除了會對于被檢測的金屬材料造成污染，同時，還有可能會影響到周邊的環(huán)境，環(huán)保性能較差。

在應(yīng)用液體滲透檢測的過程中，需要首先除去缺陷中存在的液體，保證液體能夠有效滲透到缺陷當(dāng)中；結(jié)合現(xiàn)實需求，可以適當(dāng)延長液體滲透的時間，進而增強滲透的效果；適當(dāng)延長顯像時間，增強顯像效果，保證檢測的靈敏性。

3.5 射線照相檢測

射線照相檢測是基于金屬材料對透入射線的不同吸收來檢測材料內(nèi)部缺陷的檢測方法。這一方法主要適用于體積型的缺陷，應(yīng)用最為廣泛的方法是X射線照相檢測。射線照相檢測的優(yōu)點有以下幾點：①對于金屬材料本身沒有過高的要求，能夠準(zhǔn)確的檢測出材料內(nèi)部存在的問題和缺陷，并且檢測的結(jié)果顯示也比較直觀，不需要進行數(shù)據(jù)分析；②局限性比較小，幾乎不會受到零件本身材料、形狀以及大小的限制。

射線照相檢測的缺點如下：①材料本身是三維的結(jié)構(gòu)，但是射線照相檢測只能做到二維成像，容易導(dǎo)致前后不同位置的缺陷出現(xiàn)重疊的現(xiàn)象，判斷起來存在一定的難度；②當(dāng)材料內(nèi)部存在裂紋時，對于裂紋的方向與射線照相檢測的射線束夾角有一定的要求，一旦出現(xiàn)偏差，超出了標(biāo)準(zhǔn)的范圍，則很難檢測出缺陷；③射線照相檢測中應(yīng)用的射線會對于人體有一些不利影響，因此，具體在進行檢測的過程中，需要進行一定的特殊防護。

首先確定射線的具體能量、焦距等，結(jié)合被檢測金屬材料的實際情況以及檢測要求合理確定射線的能量，焦距首先需要滿足相關(guān)的要求和標(biāo)準(zhǔn)，同時，還能夠比較均勻的有效透照，確定合理的能量和焦距，能夠有效提升靈敏度，另外，由于散射線會對于檢測的靈敏性有較大的影響，因此，需要加強防護。

3.6 聲發(fā)射檢測

聲發(fā)射檢測主要是借助受應(yīng)力材料中局部瞬態(tài)位移所產(chǎn)生的應(yīng)力波-聲發(fā)射進行檢測的方法，本身具有動態(tài)性的特點。聲發(fā)射主要指的是材料中的某個部分由于能量快速釋放，導(dǎo)致出現(xiàn)了瞬態(tài)彈性波的現(xiàn)象。在進行聲發(fā)射檢測時，需要分析和確定聲發(fā)射源的性質(zhì)，以及具體的部位；確定聲發(fā)射具體的時間，或者荷載情況；確定聲發(fā)射源的程度。聲發(fā)射檢測有以下優(yōu)點：①由于是利用聲發(fā)射檢測進行動態(tài)的缺陷檢測，因此，能夠很好的檢測出對于整個金屬材料結(jié)構(gòu)更有危害性的動態(tài)缺陷；②利用聲發(fā)射檢測是檢測缺陷本身反映出來的缺陷情況，因此，不需要進行其他操作對于缺陷進行掃查，因此，對于一些體積比較大，或者結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的材料，也能夠進行全面以及大范圍的檢測，檢測速度也比較快。③無需接觸，對于接近程度也沒有過高的要求，因此，當(dāng)其他接觸式或者近距離才能進行檢測的檢測方式很難發(fā)揮作用時，利用聲發(fā)射檢測能夠取得良好的效果。

聲發(fā)射檢測的缺陷如下：①在檢測的過程中，容易受到干擾，尤其是外部機電噪聲可能會影響到檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性；②需要先加載程序才能進行檢測，操作不夠便捷；③聲發(fā)射檢測本身具有不可逆性，因此，在進行檢測的過程中，產(chǎn)生的聲發(fā)射信號無法利用多次加載重復(fù)獲得；④準(zhǔn)確定性以及定量依賴于其他的檢測方法。

對于聲發(fā)射檢測進行改進，可以首先利用硬件和軟件方式提升設(shè)備的抗干擾性能，除了可以設(shè)置信號放大器，還可以采用軟件的方式去除噪聲，有助于提升檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)語

總而言之，將無損檢測技術(shù)應(yīng)用到金屬材料的檢測中具有極強的現(xiàn)實意義，不僅檢測更加全面，同時，也能夠在非破壞的情況下進行全過程的檢測，具有較強的經(jīng)濟性?，F(xiàn)階段應(yīng)用的無損檢測技術(shù)或多或少的都有一些局限性和不足，除了可以采取一定的措施改進，還可以利用不同的無損檢測技術(shù)進行互補，從而在最大程度上發(fā)揮出無損檢測的作用，提升產(chǎn)品的合格率，保障產(chǎn)品的質(zhì)量。