無損檢測技術(shù)在金屬制品檢測中的應用

文|張明浩 王曉玄 劉蘇柳 韓忠義

所謂無損檢測NDT(Nondestructive Testing)，就是在不損壞檢測對象的前提下，以物理或化學方法為手段，借助相應的設備器材，按照規(guī)定的技術(shù)要求，對檢測對象的內(nèi)部及表面的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)或狀態(tài)進行檢查和測試，并對結(jié)果進行分析和評價。無損檢測技術(shù)在各行各業(yè)中都有應用，例如醫(yī)學中的B超、CT，工業(yè)中的UT、RT等，都屬于無損檢測技術(shù)。下面我們重點討論無損檢測技術(shù)在金屬制品檢測中的應用。

無損檢測技術(shù)是工業(yè)發(fā)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(yè)發(fā)展水平，其重要性已得到世界各國公認。無損檢測最大的優(yōu)勢就是不損壞檢測對象，這是其他檢測方法都無法實現(xiàn)的。在金屬制品檢測中，超聲檢測UT(Ultrasonic Testing)、射線檢測RT(Radiographic Testing)、磁粉檢測MT(Magnetic particle Testing)、滲透檢測PT(Penetrant Testing)稱為四大無損檢測技術(shù)，幾乎所有的金屬制品都能在這四大檢測技術(shù)中選擇合適的檢測方法。

超聲檢測在這四種檢測方法中為操作最簡便的方法，只要試件表面足夠光滑，一臺超聲波探傷儀、一把刷子、一瓶耦合劑就可以進行檢測。超聲檢測的原理是基于超聲波在試件中的傳播特性。超聲波在試件中沿直線傳播，遇到異質(zhì)界面時，超聲波發(fā)生反射。當使用直探頭時，超聲波發(fā)生180度反射，沿原路線返回。當使用斜探頭時，超聲波在異質(zhì)界面發(fā)生反射，反射角與入射角相同。因此，在檢測管件、鑄件、鍛件時采用直探頭，在檢測焊縫時采用斜探頭。由于超聲波在不同的金屬材料中傳播速度不同，這就需要不同種類的試塊。在試塊上制造出各種人工缺陷，即可模擬試件中缺陷的種類、大小、位置等參數(shù)。超聲波可穿透幾毫米壁厚的鋼管，也可穿透幾米厚的大塊鑄件，所以超聲檢測對于檢測對象的尺寸沒有什么特殊要求。任何一種技術(shù)都存在不足之處，超聲檢測也不例外。首先，超聲檢測對于檢測結(jié)果顯示不直觀，其次，對于缺陷的精確定量和定性還需做深入研究。但是，瑕不掩瑜，超聲波探傷儀體積較小，產(chǎn)生的超聲波是一種機械波，沒有輻射性，對人體無害，所以在施工現(xiàn)場得到了廣泛應用。

射線檢測是指用X射線或γ射線穿透試件，以膠片作為記錄信息的器材的無損檢測方法。射線能穿透肉眼無法穿透的物質(zhì)使膠片感光，當X射線或γ射線照射膠片時，與普通光線一樣，能使膠片乳劑層中的鹵化銀產(chǎn)生潛影，由于不同密度的物質(zhì)對射線的吸收系數(shù)不同，照射到膠片各處的射線能量也就會產(chǎn)生差異，便可根據(jù)暗室處理后的底片各處黑度差來判別缺陷。射線檢測能夠獲得缺陷的直觀圖像，所以定性、定量、定位都比較準確；同時，射線底片的保存期限很長，可達數(shù)十年；還有，射線檢測的可重復性較好，檢測結(jié)果能夠很容易復現(xiàn)，這些都恰恰彌補了超聲檢測的不足。射線檢測也有不少缺點和不方便之處：首先，射線如果防護不當能夠?qū)θ梭w造成輻射，影響人的身體健康；其次，射線的檢測過程比較繁瑣，檢測時間長；再次，檢測工件的厚度越大，射線檢測靈敏度越低。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，計算機輔助射線照相技術(shù)和工業(yè)電視技術(shù)使得射線照相不需要洗片即可進行，大大簡化了射線檢測程序。總之，只要做好射線的安全防護，就能保證射線檢測技術(shù)在最大程度上安全、便捷、準確使用。

磁粉檢測是利用鐵磁性材料磁化后產(chǎn)生磁場，而工件表面和近表面的磁力線由于缺陷的存在會產(chǎn)生漏磁場，從而吸附施加在工件表面的磁粉，通過磁痕顯示出缺陷的位置、形狀和大小。常見的鐵磁性材料包括鐵、鈷、鎳等，而不銹鋼、銅、鋁等均屬于非鐵磁性材料。磁粉檢測的優(yōu)點顯而易見，操作簡便，檢測靈敏度高，對于微米級的表面裂紋都能發(fā)現(xiàn)。磁粉檢測的局限性是只能用于鐵磁性材料的表面和近表面缺陷檢測，應用范圍不如超聲檢測和射線檢測。

滲透檢測是利用液體的毛細管作用，將滲透液滲入固體材料表面開口缺陷處，再通過顯像劑將滲入的滲透液析出到表面顯示缺陷的存在。零件表面被施涂含有熒光染料或著色染料的滲透劑后，在毛細管作用下，經(jīng)過一段時間，滲透液可以滲透進表面開口缺陷中；經(jīng)去除零件表面多余的滲透液后，再在零件表面施涂顯像劑，顯像劑將吸引缺陷中保留的滲透液，滲透液回滲到顯像劑中，在一定的光源下（紫外線光或白光），缺陷處呈現(xiàn)黃綠色熒光或鮮艷紅色。滲透檢測對于金屬制品是否是鐵磁性材料沒有要求，可檢測到微米級的表面開口缺陷。其局限性是只能檢測表面開口缺陷，不能確定缺陷深度，同時不適于檢測多孔性疏松材料制成的工件和表面粗糙的工件。

綜上可得，當只需檢測金屬工件的表面開口缺陷，便可選擇滲透檢測；如果該金屬材料是鐵磁性材料，可選擇磁粉檢測；對于幾米厚的金屬制品，可選擇超聲檢測；對于要對金屬制品內(nèi)的缺陷準確定性、定量、定位時，可選擇射線檢測。這四種無損檢測技術(shù)各有優(yōu)缺點，只要能夠合理選擇利用，發(fā)揮各種檢測方法的自身優(yōu)勢，便能夠保質(zhì)保量完成金屬制品檢測。