無損檢測技術的原理及應用

徐林 高三杰 劉衛 楊波

（中國核動力研究設計院，四川 成都 610041）

0 概述

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。

1 無損檢測方法

現代無損檢測的定義是：在不損壞試件的前提下，以物理或化學方法為手段，借助先進的技術和設備器材，對試件的內部及表面的結構，性質，狀態進行檢查和測試的方法。

1.1 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。

1.2 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。

1.3 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。

1.4 聲發射檢測

聲發射(Acoustic Emission，AE)是指材料或結構受外力或內力作用產生變形或斷裂，以彈性波形式釋放出應變能的現象。材料的性質通過彈性波反映出來。聲發射檢測作為無損檢測方法是通過材料在受力時內部發出的應力波來判斷內部結構的損傷程度。構件在形成裂紋、擴展或開裂的過程中為發射出不同能量大小的聲發射信號，聲發射檢測就是通過對這些不同聲發射信號的大小來判斷構件的裂紋情況以及裂紋的擴展程度。

聲發射與X射線、超聲波等常規檢測方法的主要區別在于它是一種動態無損檢測方法。聲發射信號是在外部條件作用下產生的，對缺陷的變化極為敏感，可以檢測到微米數量級的顯微裂紋產生、擴展的有關信息，檢測靈敏度很高。此外，因為絕大多數材料都具有聲發射特征.所以聲發射檢測不受材料限制，可以長期連續地監視缺陷的安全性和超限報警。

1.5 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。

2 展望

作為一種綜合性應用技術，無損檢測技術經歷了從無損探傷(ND1)，到無損檢測(NDT)，再到無損評價(NDE)，并且向自動無損評價(ANDE)～定量無損評價(QNDE)發展。相信在不遠的將來，新生的納米材料、微機電器件等行業的無損檢測技術將會得到迅速發展。

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