水工金屬結構無損檢測方法比選

馬宜濤

（深圳市水務工程檢測有限公司，廣東 深圳 518000）

引言

無損檢測是指不破壞材料的外形和性能的情況下，檢測該材料的內部結構（組織與不連續）和性能的一種技術。無損檢測技術是過程控制中不可缺少的基礎技術，隨著產品復雜程度的增加和對安全性保證的嚴格要求，無損檢測技術在過程質量控制中發揮越來越重要的作用。

1 水工金屬結構無損檢測方法

水工金屬結構主要是用于泄水、引水、發電和通航等建筑物的各類鋼閘門、壓力鋼管等及其相應的啟閉設備。主要包括鋼閘門、攔污柵、啟閉機、壓力鋼管、清污機以及過壩通航金屬結構等。這些金屬結構主要是通過焊接組合而成的，焊縫質量的好壞主要決定了水工金屬結構產品質的質量，因此焊縫焊接質量檢測和評價是控制水工金屬結構產品質量的重要措施。水工金屬結構焊縫無損檢測技術主要有射線檢測、超聲波檢測、磁粉、滲透等檢測方法。

1.1 超聲波檢測

超聲波檢測是利用超聲波探測焊接接頭表面和內部缺陷的檢測方法，檢測時利用焊縫中缺陷與正常組織具有不同的聲阻抗和聲波在不同聲阻抗的異質界面上會產生反射的原理來發現缺陷，檢測過程中由探頭中的壓電換參器發射脈沖超聲波，經換能器轉換成電信號，根據探頭的位置和聲波的傳播時間找出缺陷的位置，根據反射波的波輻可近似判斷缺陷的大小。

1.2 射線檢測

射線檢測是利用射線穿透物質和在物質中具有衰減的特性來發現缺陷的檢測方法，根據射線的種類可分為X射線、Y射線和高能射線，根據顯示缺陷的方法又可分為電離法、熒光屏觀察法、照相法和工業電視法。目前應用最多、靈敏度高、能識別小缺陷的方法是照相法。射線檢測的原理是射線能夠穿透實體的物質，使膠片感光，當X射線照射到膠片時，能夠使它的乳劑層的鹵化銀產生潛影。照射到膠片上的射線能量會根據不同密度的材質膠片對射線的吸收系數不同而產生一定的差異性，由底片的黑度差來判別焊接質量缺陷。

1.3 磁粉檢測

磁粉檢測是利用強磁場中鐵磁材料表層缺陷產生的漏磁場吸附磁粉的現象而進行的無損檢測方法。對于鐵磁材質焊件，表面或近表面出現缺陷時，被磁化后就會有部分磁力線外溢形成漏磁場，對施加到焊件的磁粉產生吸附，顯示缺陷痕跡。可根據磁粉痕跡來判定缺陷的位置、取向和大小。

1.4 滲透檢測

滲透檢測工作原理是在毛細現象的作用下，通過對被檢測零部件的表面涂上含有熒光染料或其他著色物質的滲透劑，液體可以滲透到表面有開口或裂痕的缺陷中。之后在表層面上涂上顯像劑材料，在毛細管的作用下，滲透液會被顯像劑吸收，在顯示劑上顯示出缺陷的痕跡，通過痕跡的觀察來評定缺陷。

2 水工金屬結構無損檢測方法的優缺點

2.1 超聲波檢測

超聲波檢測的特點是對于金屬材料、復合材料以及非金屬材料等都能檢測；可以準確的測定缺陷的深度位置，穿透能力相對于射線檢測方法高；可對較大厚度范圍的試件內部缺陷進行檢測，可進行整個試件體積的掃查；具有較高的靈敏度，可以檢測內部較小尺寸的缺陷；檢測成本低；對人體及環境沒有傷害性；檢測速度相對較快；對復雜的不規則形狀的零部件檢測較為困難；零部件的材質和晶粒度對檢測影響較大。

超聲波檢測對于表面及近表面缺陷難于檢測，對于小尺寸、不規劃形狀、粗糙表面、小曲率半徑試件超聲波檢測實施有一定的因難。缺陷定量及定性困難，檢測結果的正確評定受檢測人員的經驗影響較大。

2.2 射線檢測

射線檢測的特點是可以準確的獲得被檢測對象的直觀圖像；對檢測的結構記錄信息保存期較長；對于被檢測對象的表面層的缺陷容易檢出；適合檢測厚度較薄的零部件，較厚的部件使得射線的透射能力變弱；檢測成本高；具有輻射影響，對生物體和人類的細胞組織具有一定的殺傷力，因此對人體有較大的傷害；檢測速度比較慢；對厚度方向的缺陷容易檢出，垂直于板厚方向的缺陷不易發現；對T型焊縫及角焊縫檢測困難。

2.3 磁粉檢測

磁粉檢測方法的特點是可檢測鐵磁材料的表面、近表面缺陷，不能檢測出非金屬以及其他非磁性材料。磁粉檢測缺陷顯現直觀，結果可靠，能檢測焊接結構表面和近表面的裂紋、白點、折疊、夾層、夾渣和疏松等缺陷問題，磁粉檢測適用于施焊全過程的表面焊接質量檢測。磁粉檢測靈敏度隨著表面缺陷深度的增加而靈敏度降低。與磁力線平行的缺陷不易檢出。被檢工件表面需要達到一定的清潔程度。

2.4 滲透檢測

滲透檢測可作為一種表面缺陷檢測方法，可以應用于金屬和非金屬材料的檢測，其特點是對于多種材料和加工方式的零部件都可以檢測；操作方便，顯示的結果比較直觀；檢測費用低；靈敏度較高；只能檢測出物體表面是否有開口的情況，表面不開口的缺陷及近表面的缺陷不易檢測；多孔性的疏松材料部件較難檢測。

3 無損檢測的特點和注意事項

無損檢測技術雖然有其優點，但是如果不能加以很好的應用和正確的使用便不能發揮出它的價值。無損檢測的特點以及需要注意的事項如下：

（1）非破壞性。無損檢測方法的應用相對于破壞性的檢測方法明顯的優點在于得到檢測結果信息的條件是不損害和影響原本被檢測對象的本質方面和使用性能，被檢測設備和零部件的數量沒有太多的限制，具有較高的效率和靈活性。

（2）互容性。無損檢測方法具有互容性，即同一部位可同時或依次采用不同的檢驗方法；而且又可重復地進行同一檢驗，可綜合運用多種檢測方法提高檢測準確性。

（3）時效性。對于有延遲裂紋傾向的焊縫，對于屈服強度或抗拉強度高的鋼應按GB/T11345規定的時間嚴格進行檢測。

（4）嚴格性。無損檢測缺陷的判斷及評價依賴檢測人員的經驗與能力，無損檢測人員需經專門的培訓，持證上崗；無損檢測的儀器是應定期進行性能檢定與校驗；無損檢測人員進行操作時需嚴格按照既定的檢測方法、驗收標準、檢測工藝卡進行操作，無損檢測的作業環境應符合規定。

4 檢測方法的選擇

水工金屬結構無損檢測主要是對金屬結構焊縫質量及板材質量進行檢測，焊縫質量檢測主要包括外觀質量檢測、內部質量檢測。在水工金屬結構相關制造安裝規范中，要求焊縫外觀質量檢測主要通過目測、焊縫檢測尺等檢測焊縫的外部缺陷。焊縫內部質量主要通過射線和超聲檢測方法檢測焊縫內部缺陷，通過磁粉和滲透檢測焊縫表面及近表面缺陷。

超聲波檢測具對面積型缺陷的檢出率較高，可檢測工件內部尺寸很小的缺陷，具有靈敏度高，并且檢測成本低、速度快，設備輕便，對人體及環境無害，現場使用方便等優點，因此對于體積大、形狀不規則的水工金屬結構應優先選擇超聲波檢測。對超聲波檢測結果有異議時，需要對缺陷進行定性分析時，可以采用射線檢測進行復核，有必要時甚至可以采用破損方法來驗證缺陷的形態。

對于角焊縫一般采用磁粉檢測方法來檢測表面、近表面缺陷，同時可以結合超聲檢測方法來綜合判定焊縫缺陷的形態。

金屬結構無損檢測方法是無損檢測技術在金屬結構質量問題中的應用，并非每一種無損檢測技術都適用于金屬結構的檢測，以上幾種無損檢測方法均有局限性，實際檢測時，要根據檢測目的、檢測對象的特點、材質和外在的形狀有針對性的選擇最合適的檢測方法，為了提高缺陷的檢測精度，必要時可選擇多種檢測方法綜合判斷缺陷的類型、位置及大小。

5 結束語

隨著我國水利水電事業的蓬勃發展，眾多水利水電工程的興建，水利水電工程質量關系到人民生命財產的安危，關系到國民經濟的發展和社會穩定。水工金屬結構是水利工程的重要組成部分，水工金屬結構的焊接質量直接影響到整個水利工程壽命和效益的發揮。要根據工程實際需要選擇高效、準確的無損檢測方法檢測金屬結構的質量，確保工程質量安全。

[1] 《國防科科技工業無損檢測人員資格鑒定與認證培訓教材》編審委員會編. 超聲檢測.機械工業出版社，2005（7）.

[2] 韓煒，李日光，梁樹泉.水工金屬結構焊縫無損檢測[J].人民珠江，2011增刊1，2011，06，(77).

[3] 中國水利工程協會，丁凱，曹征齊，鄭圣義.金屬結構類（制造安裝）.黃河水利出版社，2010（3）.

[4] 鋼焊縫手工超聲波探傷方法與探傷結果分級，GB/T11345-89.