淺談無損檢測技術的應用

周水芳

【摘 要】本文主要通過介紹無損檢測技術的種類、檢測原理、優缺點及應用領域現狀，闡述了各種無損檢測技術的實用意義及局限性。本文表明任何一種無損檢測方法都不是萬能的，每種方法都有自己的優點和缺點，應盡可能多用幾種檢測方法，互相取長補短，以保證檢測結果的準確性。

【關鍵詞】無損檢測；射線檢測；超聲波檢測；滲透檢測；磁粉檢測

0 前言

無損檢測是指在不損傷和破壞材料、機器和結構物的情況下，對它們的物理性質、機械性能以及內部結構等進行檢測的一種方法，是探測其內部或外表的缺陷（傷痕）的現代檢驗技術，它是檢驗產品質量、保證產品安全、延長產品壽命的必要的技術手段。無損檢測方法很多，據美國國家宇航局調研分析，其認為可分為六大類約70余種。

無損檢測是工業發展必不可少的有效工具，在一定程度上反映了一個國家的工業發展水平，其重要性已得到公認。我國在1978年11月成立了全國性的無損檢測學術組織——中國機械工程學會無損檢測分會。此外，冶金、電力、石油化工、船舶、宇航、核能等行業還成立了各自的無損檢測學會或協會；部分省、自治區、直轄市和地級市成立了省（市）級、地市級無損檢測學會或協會；東北、華東、西南等區域還各自成立了區域性的無損檢測學會或協會。我國目前開設無損檢測專業課程的高校有大連理工大學、西安工程大學、南昌航空大學等院校。在無損檢測的基礎理論研究和儀器設備開發方面，我國與世界先進國家之間仍有較大的差距，特別是在紅外、聲發射等高新技術檢測設備方面更是如此。常用的無損檢測方法：射線照相檢驗（RT）、超聲檢測（UT）、磁粉檢測（MT）和液體滲透檢測（PT）四種。其他無損檢測方法：渦流檢測（ET）、聲發射檢測（AT）、熱像/紅外（TIR）、泄漏試驗（LT）、交流場測量技術（ACFMT）、漏磁檢驗（MFL）、遠場測試檢測方法（RFT）等。

1 射線檢測

射線檢測（探傷）有X射線、γ射線和中子射線等檢測方法。它是利用各種射線源對材料的透射性能及不同材料的射線的衰減程度的不同，使底片感光成黑度不同的圖像來觀察的。射線檢測用來檢測產品的氣孔、夾渣、鑄造孔洞等立體缺陷。當裂紋方向與射線平行時就能被檢查出來。

射線照相法是指射線照相法能較直觀地顯示試件內部缺陷的大小和形狀，因而易于判定缺陷的性質，射線底片可作為檢驗的原始記錄供多方研究并作長期保存。但這種方法耗用的X射線膠片等器材費用較高，檢驗速度較慢，只宜探查氣孔、夾渣、縮孔、疏松等體積性缺陷，而不易發現間隙很小的裂紋和未熔合等缺陷以及鍛件和管、棒等型材的內部分層性缺陷。此外，射線對人體有害，需要采取適當的防護措施。

2 滲透檢測

滲透探傷是利用毛細現象檢查材料表面缺陷的一種無損檢驗方法。20世紀初，最早利用具有滲透能力的煤油檢查機車零件的裂縫。到40年代初期美國斯威策 （R.C.Switzer）發明了熒光滲透液。

液體滲透檢測是—種檢查工件或材料表面缺陷的—種方法，它不受材料磁性的限制，比磁粉探傷的應用范圍更加廣泛。應用于各種金屬、非金屬、磁性、非磁性材料及零件的表面缺陷的檢查。可以說，除表面多孔性材料以外，幾乎一切材料的表面開口缺陷都可以應用此方法獲得滿意的檢測結果。

滲透探傷操作簡單，不需要復雜設備，費用低廉，缺陷顯示直觀，具有相當高的靈敏度，能發現寬度1微米以下的缺陷。這種方法由于檢驗對象不受材料組織結構和化學成分的限制，滲透探傷因而廣泛應用于黑色和有色金屬鍛件、鑄件、焊接件、機加工件以及陶瓷、玻璃、塑料等表面缺陷的檢查。它能檢查出裂紋、冷隔、夾雜、疏松、折疊、氣孔等缺陷；但對于結構疏松的粉末冶金零件及其他多孔性材料不適用。

3 磁粉檢測

磁粉探傷的檢測原理是，當材料或工件被磁化后，若在工件表面或近表面存在裂紋、冷隔等缺陷，便會在該處形成一漏磁場。此漏磁場將吸引、聚集檢測過程中施加的磁粉，而形成缺陷顯示。

磁粉探傷用于檢測鐵磁性材料和工件（包括鐵、鎳、鉆等）表面上或近表面的裂紋以及其它缺陷。對表面缺陷最靈敏，對表面以下的缺陷隨埋藏深度的增加檢測靈敏度迅速下降。

采用磁粉檢測方法檢測磁性材料的表面缺陷，比采用超聲波或射線檢測的靈敏度高，而且操作簡便、結果可靠、價格便宜。因此它被廣泛用于磁性材料表面和近表面缺陷的檢測。對于非磁性材料如有色金屬、奧氏體不銹鋼、非金屬材料等不能采用磁粉檢測方法。但當鐵磁性材料上的非磁性涂層厚度不超過50μm時，對磁粉檢測的靈敏度影響很小。

4 超聲波檢測

超聲波探傷主要是通過測量信號往返于缺陷的渡越時間，來確定缺陷和表面間的距離；測量回波信號的幅度和發射換能器的位置，來確定缺陷的大小和方位。

超聲波在介質中傳播時有多種波型，檢驗中最常用的為縱波、橫波、表面波和板波。用縱波可探測金屬鑄錠、坯料、中厚板、大型鍛件和形狀比較簡單的制件中所存在的夾雜物、裂縫、縮管、白點、分層等缺陷；用橫波可探測管材中的周向和軸向裂縫、劃傷、焊縫中的氣孔、夾渣、裂縫、未焊透等缺陷；用表面波可探測形狀簡單的鑄件上的表面缺陷；用板波可探測薄板中的缺陷。

超聲波探傷的優點是檢測厚度大、靈敏度高、速度快、成本低、對人體無害，能對缺陷進行定位和定量。然而，超聲波探傷對缺陷的顯示不直觀，探傷技術難度大，容易受到主、客觀因素的影響，以及探傷結果不便保存等，使超聲波探傷也有其局限性。

5 結論

無損檢測的最大特點就是能在不損壞試件材質、結構的前提下進行檢測，所以實施無損檢測后，產品的檢查率可以達到100%。但是，并不是所有需要測試的項目和指標都能進行無損檢測，無損檢測技術也有自身的局限性。因此，任何一種無損檢測方法都不是萬能的，每種方法都有自己的優點和缺點。應盡可能多用幾種檢測方法，互相取長補短，以保證檢測結果的準確性。

【參考文獻】

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[責任編輯：楊玉潔]