無損探傷技術在船舶鋼結構檢測工藝中的應用

姜艾冰

摘要：隨著船舶與海洋工程的不斷發展，生產技術的不斷提高，鋼結構材料的檢測水平也在日益提升，NDT無損探傷就是其中一種。文章說明了NDT無損探傷檢測的定義、NDT無損檢測的目的以及NDT檢測的一般方法及局限性。

關鍵詞：NDT無損探傷；無損探傷技術；船舶檢驗；鋼結構檢測；船舶與海洋工程 文獻標識碼：A

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

NDT在中國稱為無損檢測，在國際上稱為非破壞性檢查，即Non destructive testing。從廣義上講，NDT檢測涉及到工程技術以及科研領域。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象使用性能的前提下，對被檢測物體進行物理性測定或材料質量檢驗的一門綜合性技術科學。其主要內容是尋找材料的缺陷，并明確地對缺陷進行定位、定量、定性，進而對材料或構件進行評價或者對在役設備進行動態的安全監控，這是檢查的范疇；還可以對材料的溫度、應力、硬度等物理性能和機械性能進行測定和試驗，這是檢測的范疇。

1 NDT無損探傷的定義及目的

1.1 NDT無損探傷的定義

在不損壞試件的情況下，以物理或化學為手段，借助先進的技術和設備器材，對試件的內部及表面結構、性質、狀態進行檢查和測試的方法。

1.2 NDT無損探傷的目的

先進和完備的無損檢測技術，是設備安全運行和保障產品質量以及提高經濟效益的重要手段，因此NDT的目的主要有以下四點：

1.2.1 檢測性的目的。根據有關質量驗收標準，對產品進行檢驗，以控制產品的質量，確保產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無損探傷技術來發現這些問題，以便在設計或加工工藝方面進行更加完備改進或調整。

1.2.3 經濟性目的。起預防作用，可以大大降低制造成本，及時采取補救措施，以做到物盡其用，為返修提供依據，避免報廢材料。

1.2.4 維護性目的。對在役重要設備運行的安全性進行監控。

2 NDT無損探傷的一般方法及其局限性

目前全球有70多種無損檢測方法，目前在我國常用的四大常規無損探傷方法如下：

2.1 RT——射線探傷技術

射線探傷技術是利用穿透性的γ射線或者χ射線來檢測工件或產品的內部缺陷。把χ射線發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上。檢測結果的投影會顯示出物體的這一部分的特征。在成像材質上會顯現出有缺陷的部位。射線探傷技術的局限性：鍛件和型材中存在的缺陷較難檢測出來，焊縫中存在的細小裂紋和未融合不易檢測出來。

2.2 UT——超聲波探傷技術

超聲波探傷技術是利用超聲波能夠透入金屬材料的深處，并在由一截面進入另一截面時，在界面邊緣發生反射的特點來檢查材料缺陷，當超聲波束由探頭從材料表面通向金屬內部，遇到缺陷與材料地面時就分別發生反射波，在熒光屏上就會形成脈沖波形，從而根據這些脈沖波形來判斷材料的缺陷位置和大小。

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

2.3 MT——磁粉探傷技術

磁粉探傷技術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，從而在依據磁粉分布顯示被探測構件表面缺陷及近表面缺陷的檢測技術。

磁粉探傷技術的局限性：不能適用于非鐵磁性材料，如奧氏體鋼、鋁、銅等材料，存在于遠表面的內部缺陷很難被磁粉探傷檢測到。

2.4 PT——滲透探傷技術

滲透探傷技術是利用毛細現象檢查材料表面缺陷的一種無損檢測技術。滲透探傷技術的局限性：不能適用于疏松的多孔性材料，也不能檢測出表面未開口而存在于材料內部的或近表面的缺陷。

3 NDT無損檢測可發現的缺陷類型

3.1 缺陷的種類

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

在不同的對象上會出現不同的缺陷：

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、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：內部缺陷（芯部裂紋、偏析、白點、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 各種檢測方法易出現的缺陷

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系

NDT縱觀于整體，一般材料檢查是取一部分進行檢查，以局部來決定全局顯然誤差是比較大的。隨著科學技術的飛速發展，對于一些特殊且重要的零件或高強度、耐高溫、難切削的貴重金屬用大量的破壞性檢測方法來進行材料檢驗，必然會讓經濟效益大大降低。而無損檢測技術卻能無損或微損地反映被檢物體的某個區域乃至整體內的低倍質量狀況，從而做出破壞性事故的預報，這是NDT無損檢測技術與傳統材料檢驗的最大區別。

5 NDT無損探傷檢測的注意事項

5.1 與破壞性檢測相配合

NDT檢測固然比傳統檢測方法略勝一籌，但是在做NDT檢測的同時，也要用適當的傳統破壞性檢測進行配合，以達到檢測的最高水平。

5.2 正確選擇檢測時機

不同的材料在焊后的檢測時間也是不一樣的，在不同的時間檢測出來的結果也是不一樣的，所以正確地選擇檢測時機也是非常重要的。

5.3 合理選擇無損檢測方法

不同的材料做了不同的加工，使得其檢測的方法也不盡相同，具體的檢測方法要根據實際情況而定。

5.4 各種無損檢測方法綜合應用

在檢測的過程中，有時會發現有不同的材料用不同的加工方式使其連成一個整體，遇到這樣的情況時，就要靈活地運用各種不同檢測方法。

6 NDT檢測的一般流程

NDT檢測一般在焊后進行，在收到現場焊后報驗單的第一時間內到現場進行最基本的目測檢查，檢查通過則進行NDT檢查，若在目測過程中發現缺陷，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。若是目測通過則進行相關的NDT檢查，根據Welding Map標注的焊縫及焊縫檢查要求進行檢測。NDT檢測結果出來后若是未達到質量驗收標準則需要再次返工重新報檢。

7 結語

隨著科技的不斷發展，混凝土和鋼結構世界的不斷擴大以及船舶海洋工程的不斷改革，制造業的生產技術也在日益提高，傳統檢測方法已不能夠滿足當前不斷發展的生產水平，而NDT無損探傷技術卻悄無聲息地發展開來。在重工企業高速發展的過程中，NDT無損探傷技術將會不斷發展及完善。

參考文獻

[1] 劉香，胡銳.淺談無損檢測技術及其在設備工程中的應用[J].職業，2010，（5）.

[2] 崔翠.無損探傷缺陷的檢測與識別[J].科技與企業，2012，（23）.

（責任編輯：蔣建華）