
現代社會的飛躍發展,現代工業的發展,對產品質量和結構安全性,使用可靠性提出越來越高的要求,由于無損檢測技術具有不破壞試件,檢測靈敏度高等優點,所以其應用日益廣泛。本文主要介紹無損檢測的常用技術如射線、超聲、磁粉和滲透及新技術如聲發射、磁記憶等。

無損檢測技術
所謂無損檢測(NDT或NDE,Non-destructive testing),是以不損害被檢測對象為前提,運用物理和化學相關技術對材料和產品進行檢測,借以評價被檢測對象質量等級和安全程度。
NDT也就是利用聲、光、磁和電等特性,在不損害或不影響被檢對象使用性能的前提下,檢測被檢對象中是否存在缺陷或不均勻性,給出缺陷的大小、位置、性質和數量的所有技術手段的總稱。
其目的是為了:探測、定位、測量和評定傷;評價完整性、性質和構成;測量幾何特性。同義詞有:無損探傷、無損檢驗(NDI)、無損評價(NDE)等。
無損檢測能應用于產品設計、材料選擇、加工制造、成品檢驗、在役檢查(維修保養)等多個方面。合理應用無損檢測,不僅有利于質量控制,更能有效降低成本。無損檢測還有助于保證產品的安全運行和(或)有效使用。
無損檢測的分類
無損檢測包含了許多種已可有效應用的方法。按物理原理或檢測對象和目的的不同,無損檢測大致分為如下幾種方法:
a) 滲透檢測(penetrant testing,PT);
b) 磁粉檢測(magnetic testing,MT);
c) 目視檢測(visual testing,VT);
d) 超聲檢測(ultrasonic testing,UT);
e) 渦流檢測(eddy current testing,ET);
f) 射線照相檢測(radiographic testing,RT);
g) 泄漏檢測(leak testing,LT);
h) 紅外成像檢測(infrared thermographic testing,TT或IT);
i) 聲發射檢測(acoustic emission testing,AT或AE)。
任何一種物理原理,都有可能被開發和利用成一種無損檢測方法,因此不排除還有其他的無損檢測方法。
常規無損檢測方法是指目前應用較廣又較成熟的無損檢測方法,這些方法包括:射線照相檢測(RT)、超聲檢測(UT)、渦流檢測(ET)、磁粉檢測(MT)、滲透檢測(PT)。
無損檢測的方法或技術會產生或附帶產生諸如放射性輻射、電磁輻射、紫外輻射、有毒材料、易燃或易揮發材料、粉塵等,它們對人體會有不同程度的傷害。因此在應用無損檢測時,應根據可能產生的有害物質的種類,按有關法規或標準要求進行必要的防護和監測,對相關的無損檢測人員采取必要的勞動保護措施。
每種無損檢測方法均有其適用性和局限性,各種方法對缺欠的檢測概率既不會是 100 %,也不會完全相同。例如射線照相檢測和超聲檢測,對同一被檢工件的檢測結果不會完全一致。
1、射線檢測
射線檢測技術一般用于檢測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。射線檢測不適用于鍛件、管材、棒材的檢測。射線檢測方法可獲得缺陷的直觀圖像,對長度、寬度尺寸的定最也比較準確,檢測結果有直觀紀錄,可以長期保存。但該方法對體積型缺陷(氣孔、夾渣)檢出率高,對體積型缺陷(如裂紋未熔合類),如果照相角度不適當,容易漏檢。另外該方法不適宜較厚的工件,且檢測成本高、速度慢,同時對人體有害,需做特殊防護。
射線檢測原理:射線穿透檢測對象時呈指數規律被吸收衰減,當物質內部存在缺陷時,在缺陷部位會形成對射線衰減的不規律,致使穿透缺陷部位的射線強度和其他部位不同,這時通過膠片記錄下來,通過暗室處理后形成底片,根據底片黑度不均的影像來評定產品缺陷。

焊接試板的射線檢測和原理
2、超聲波檢測
超聲檢測是利用超聲波在介質中傳播時產生衰減,遇到界面產生反射的性質來檢測缺陷的無損檢測方法。相比于其他的常規無損檢測技術,超聲檢測的優勢是:
(1)檢測范圍廣;
(2)檢測的深度較大;
(3)靈敏度較高,對于缺陷定位極其準確;
(4)使用便捷,成本較低;
(5)速度快,對人體無傷害;
(6)便于現場使用。目前大量應用于金屬材料和構件質量在線監控和產品的在投檢查。例如鋼板、堆焊層、管道、焊鞋、、復合層、壓力容器及高壓管道、路軌和機車車輛零部件、棱元件及集成電路引線的檢測等。
超聲檢測原理:利用超聲波通過兩種介質界面時發生發射和折射的特性來探測產品內部缺陷。
如下圖:探頭發射脈沖超聲波,透過工件表面在介質中傳播,遇到底面發生反射,反射波經探頭接受在顯示屏上形成底波。如果材質中存在缺陷,那么探頭也會接受缺陷界面反射波并在顯示屏上形成缺陷波。最后通過分析缺陷波的波幅、在時間軸上的位置以及波形特征來分析評價缺陷。

3、滲透檢測
滲透檢測(PenetrantTest)是基于毛細管現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。
隨著滲透檢測方法在壓力容器檢測中的廣泛應用,必須合理選擇滲透劑及檢測工藝、標準試塊及受檢壓力容器實際缺陷試塊,使用可行的滲透榆測方法標準等來提高滲透檢測的可靠性。該方法操作簡單成本低,缺陷顯示贏觀,檢測靈敏度高,可檢測的材料和缺陷范圍廣,對形狀復雜的部件~次操作就可大致做到全面檢測。但只能檢測出材料的表面開口缺陷且不適用于多孔性材料的檢驗,對工件和環境有污染。滲透檢測方法在檢測表面微細裂紋時往往比射線檢測靈敏度高,還可用于磁粉檢測無法應用到的部位。

滲透檢測法
4、渦流檢測(ET)
英文名稱是:Eddy Current Testing
工業上無損檢測的方法之一。給一個線圈通入交流電,在一定條件下通過的電流是不變的。如果把線圈靠近被測工件,像船在水中那樣,工件內會感應出渦流,受渦流影響,線圈電流會發生變化。由于渦流的大小隨工件內有沒有缺陷而不同,所以線圈電流變化的大小能反映有無缺陷。;
渦流檢測是建立在電磁感應原理基礎之上的一種無損檢測方法.它適用于導電材料.如果我們把一塊導體置于交變磁場之中,在導體中就有感應電流存在,即產生渦流.由于導體自身各種因素(如電導率,磁導率,形狀,尺寸和缺陷等)的變化,會導致感應電流的變化,利用這種現象而判知導體性質,狀態的檢測方法叫做渦流檢測方法.
5、磁記憶檢測
磁記憶(metal magnetic memory,MMM)檢測方法是指經過丈量構件磁化狀態來推測出應力集中區的一種檢測手段,它的本質是漏磁檢測。磁記憶檢測辦法用在發覺存在資料構件的高應力聚集部位,它選用磁回憶檢測儀對構件焊接部位進行疾速掃查,然后發現焊接部位上存在的應力峰值部位,然后對這些部位進行表面磁粉檢測、內部超聲檢測、硬度測試或金相組織分析,以發現可能存在的表面裂紋、內部裂紋或材料微觀損傷。
因為磁記憶檢測方法的靈敏度很高,所以無需對被檢測對象做任何準備工作,也不需要相應的磁化裝置。此檢測方法的作用:1)分別區分塑性變形區和出彈性變形區;2)確定金屬層滑動 面位置和產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發展顯示出來。
磁記憶檢測方法與繼聲發射檢測方法相似,均為利用結構自身發射信息進行檢測的。每種檢測方法都有自身的優缺點,磁記憶檢測方法也不例外。不能單獨作為缺陷定性的無損檢測方法在,在實際操作與檢測應用中,它必須輔助以其他的無損檢測方法。
五大探傷方法比較
探傷 方法 | 優點 | 缺點 | 適用范圍 |
超聲波 | 1.適于內部缺陷檢測,探測范圍大、靈敏度高、效率高、操作簡單2.適用廣泛、適用靈活、費用低廉 | 1.探傷結果顯示不直觀,難于對缺陷作精確定性和定量2.一般需用耦合劑,對試件形狀和復雜性有一定限制 | 可用于金屬、非金屬及復合材料的鑄、銀、焊接與板材 |
射線 | 1.適用于幾乎所有材料2.探傷結果(底片)顯示直觀、便于分析3.探傷結果可以長期保存4.探傷技術和檢驗工作質量可以檢測 | 1.檢驗成本較高2.對裂紋類缺陷有方向性限制3.需考慮安全防護問題(如X,γ射線的傳播) | 檢測鑄件及焊接件等構件內部缺陷,特別是體積型缺陷(即具有一定空間分布的缺陷) |
磁粉 | 1.直觀顯示缺陷的形狀、位置、大小2.靈敏度高,可檢缺陷最小寬度約為1μm3.幾乎不受試件大小和形狀的限制4.檢測速度快、工藝簡單、費用低廉5.操作簡便、儀器便于攜帶 | 只能用于鐵磁性材料只能發現表面和近表面缺陷對缺陷方向性敏感能知道缺陷的位置和表面長度,但不知道缺陷的深度 | 檢測鑄件、銀件、焊縫和機械加式零件等鐵磁性材料的表面和近表面缺陷(如裂紋) |
滲透 | 1.設備簡單,操作簡便,投資小2.效率高(對復雜試件也只需一次檢驗)3.適用范圍廣(對表面缺陷,一般不受試件材料種類及其外形輪廓限制) | 1.只能檢測開口于表面的缺陷,且不能顯示缺陷深度及缺陷內部的形狀和尺寸2.無法或難以檢查多孔的材料,檢測結果受試件表面粗糙度影響3.難于定量控制檢驗操作程序,多憑檢驗人員經驗、認真程度和視力的敏銳程度 | 用于檢驗有色和褐色金屬的鑄件、焊接件以及各種陶瓷、塑料、玻璃制品的裂紋、氣孔、分層、縮孔、疏松、折疊及其他開口于表面的缺陷 |
渦流 | 1.適于自動化檢測(可直接以電信號輸出)2.非接觸式檢測,無需耦合劑且速度快3.適用范圍較廣(既可檢測缺陷也可檢測材質、形狀與尺寸變化等) | 1.只限用于導電材料2.對形狀復雜試件及表面下較深部位的缺陷檢測有困難,檢測結果尚不直觀,判斷缺陷性質、大小及形狀尚難 | 用于鋼鐵、有色金屬等導電材料所制成的試件,不適于玻璃、石頭和合成樹脂等非金屬材料 |
如今,無損檢測已經從傳統的僅針對金屬的超聲檢測、射線檢測、磁粉檢測、滲透檢測、渦流檢測等方法,發展了紅外檢測、微波檢測、泄漏檢測、聲發射檢測、漏磁檢測、磁記憶檢測、熱中子照相檢測、激光散斑成像檢測等等新方法,以適應和滿足各種新產品、新材料以及不同使用環境的無損檢測要求。


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