無損檢測技術及其發展方向

劉 徐

遼寧裝備制造職業技術學院 （沈陽 110161）

無損檢測NDT（Non-destructive testing）是指在不損傷被檢測對象使用性能的條件下，利用材料內部結構異常或缺陷所引起的熱、聲、光、電、磁等反應的變化，以物理或化學方法為手段，探測試件內部和表面缺陷，并對其類型、性質、數量、形狀、位置、尺寸、分布及其變化做出判斷和評價。無損檢測逐漸成為工業生產中不可或缺的技術手段，并能夠體現出一個國家的工業發展水平，重要地位日益突出，目前主要有射線檢驗Radiographic Testing（RT）、超聲波檢測Ultrasonic Testing（UT）、磁粉檢測 Magnetic particle Testing（MT）、滲透檢測 Penetrant Testing（PT）、渦流檢測Eddy current Testing（ET）等五大常規無損檢測方法。其他無損檢測方法有：聲發射檢測（AE）、紅外檢測（IR）、泄漏檢測（LT）、激光全息檢測（HNT）等。

到目前為止，五大常規無損檢測方法仍然是產品制造質量檢驗和在役檢驗中應用最廣泛的無損檢測方法。其中，RT和UT主要應用在檢測工件內部缺陷，MT、PT、ET主要應用在檢測工件表面缺陷。

1 無損檢測的目的

1.1 保證產品質量

利用無損檢測技術，可以對肉眼無法觀察到的缺陷進行探傷操作（如試件內部缺陷、試件表面細小缺陷）。無損檢測技術具備檢測靈敏度高、檢測結果可靠性好、應用范圍廣等優點，在鍋爐、壓力容器、壓力管道等承壓設備的制造過程檢驗和最終質量檢驗中普遍采用。

另外，無損檢測技術是在不損傷工件性能的前提下，完成檢測過程，可以對工件進行百分之百檢驗，而破壞性檢驗就只能進行抽樣檢驗。所以，對于重要的結構件，為了保證產品質量優良，優先考慮采用無損檢測技術。

1.2 保障使用安全

有些承壓設備的設計和制造雖然符合規范要求，但使用一段時間后，也發生了破壞事故。導致事故的原因很多，如高溫和應力的作用導致材料蠕變、交變應力導致應力集中部位產生疲勞、腐蝕作用導致壁厚減薄或材質劣化等。為了保障使用安全，對在役的鍋爐、壓力容器、壓力管道等承壓設備，必須定期進行檢驗，以便及時發現缺陷，降低事故產生的幾率，無損檢測就是定期檢驗并發現缺陷的最有效手段。

1.3 改進制造工藝

生產過程中，為了及時了解產品加工工藝是否符合產品要求，應及時進行工藝試驗，并在試驗過程中對被檢工件進行無損檢測，有效地依據檢測結果改進制造工藝，并確定最佳制造工藝。如，在鍋爐、壓力容器、壓力管道等承壓設備的制造過程，要對各處小徑管進行射線檢測，依據檢測結果修正焊接參數，使其達到符合質量要求的焊接工藝。

1.4 降低生產成本

有些企業誤認為在工序間進行的無損檢測會增加生產成本。但是，進行工序間的無損檢測，其實能有效防止焊接缺陷的產生、避免后續工序的浪費和返工，從而真正達到降低成本的目的。例如：有些鑄件在機械加工過程后，工件內部上不允許出現裂紋、氣孔、夾渣等缺陷，那么在加工結束后再進行無損檢測，會造成返修，缺陷嚴重的可能還會造成報廢，無疑會增加生產成本，而選擇在機械加工前對重要部分實施無損檢測，發現缺陷并及時處理，可以降低了廢品率，還節省了工時。

2 無損檢測技術

2.1 射線檢測

射線檢測原理：利用射線（x射線、γ射線）穿過被檢工件時，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，來檢測出射線強度的差異，進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，射線檢測主要應用于機械、造船、航空航天、石油化工等領域中的鑄件、焊縫等的檢測，一般不適于鍛件的檢測。

2.2 超聲波檢測

超聲波檢測原理：利用超聲波在聲阻抗不同的兩種介質的界面傳播，發生反射、折射、透射和波形轉換等，并伴隨超聲波的衰減，借助探頭完成聲波的發射和接收，檢測工件內部是否存在缺陷，并對缺陷進行定位、定性與定量。

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

2.3 磁粉檢測

磁粉檢測原理：鐵磁性材料被磁化后，如果表面或近表面有不連續性存在時，磁力線就會發生局部畸變而形成漏磁場，吸附施加在工件表面的磁粉，形成磁痕顯示，進而顯示不連續性的位置、形狀、大小和嚴重程度。

目前，磁粉檢測主要應用于鐵磁性材質工件的表面和近表面缺陷的檢測，可以對管材、棒材、鑄件、鍛件、焊接件等鐵磁性材質進行檢測。

2.4 滲透檢測

滲透檢測原理：將溶有有色染料或熒光染料的滲透劑施加到工件表面后，滲透劑利用毛細作用，滲入到表面開口的缺陷中，保持規定時間后，用清洗劑除去被測工件多余的滲透劑，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，滲透檢測主要應用于表面開口缺陷的檢測，可以對鑄件、鍛件、焊接件等金屬材料以及陶瓷、塑料等非金屬材料進行檢測。

2.5 渦流檢測

渦流檢測原理：將產生交變磁場的檢測線圈靠近被檢金屬工件時，利用電磁感應作用在金屬工件中感生出的渦流（渦流產生的感應磁場與原磁場方向相反），使得檢測線圈的電阻抗發生變化。若金屬工件存在缺陷，渦流場的強度及分布將會發生變化，使檢測線圈的電阻抗發生變化，從而發現缺陷存在與否。

目前，渦流檢測主要應用于導電管材、棒材、線材的檢測。

3 無損檢測技術在我國發展狀況

我國的無損檢測技術早在20世紀30年代就應用在機械工業領域。但由于諸多原因，并沒有得到較好的發展。直到20世紀50年代初，軍工領域（特別是航空航天，如沈陽飛機制造廠）和科研機構逐漸開始重視X射線、超聲波、磁粉、滲透等無損檢測技術的應用，并從蘇聯引進設備，在蘇聯援華專家指導下進行檢測工作。20世紀70年代和80年代，我國無損檢測技術的得到飛速發展，如：我國仿制國外X射線機、自行研究60Co、192Ir等?射線源、自主研制超聲波探傷儀、國產磁粉探傷機的功能完善化、國產熒光磁粉的研制與推廣、開始生產自乳化和后乳化型熒光滲透液等。另外，聲發射檢測、紅外檢測、泄漏檢測、激光全息檢測等無損檢測新技術的出現，也對檢測手段提出了更高的要求。20世紀80年代以后，我國經濟體制改革不斷深入發展，特別是加入WTO以后，我國的無損檢測技術進入了全盛發展時期。常規檢測方法的技術領域也不斷和世界先進國家縮小差距，有些方面業已達到世界先進水平，可以預見，無損檢測技術在工業生產中將發揮越來越重要的作用。

[1]劉貴民，馬麗麗.無損檢測技術[M].北京：國防工業出版社，2010.

[2]中國就業培訓技術指導中心.無損檢測員[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2010.