各種無損檢測技術的優缺點分析

胡永貴

（四川省第十一建筑有限公司，四川 宜賓 644000 ）

如今，無損檢測技術已經應用于多個領域，不同的無損檢測技術也具有不同的特點，優勢和劣勢也存在明顯差異。只有準確把握不同無損檢測技術的優缺點，方可將其合理應用于不同領域，充分發揮其作用和價值。

1 常見無損檢測方法的分類及應用

無損檢測是指在不破壞檢測對象外觀結構與內部組織，不損害檢測對象使用性能的前提條件下，利用材料內部構造缺陷引起的一系列物化反應開展檢測工作。

1.1 射線檢測

射線檢測技術主要是指使用射線檢測零件內部與外部性能的方法。該技術是利用不同射線穿透性和衰減程度的差異，將其投射于零件表面，以密度和厚度的差異完成檢測的方式。如檢測物質密度較大，部分射線的吸收量較大，出現了較為顯著的篩衰減現象。而射線穿透空氣時，空氣吸收量明顯減少，此時觀察底片時會發現底片的光感程度較為明顯。通過底片的光感度判斷物體內部是否存在質量問題，也可結合感光程度確定缺陷的程度和位置。射線檢測技術在體積性缺陷檢測中十分常見。

1.2 超聲檢測

超聲檢測利用超聲波震動和介質傳播，可從多個方向收集能量，收集穿透于介質之中的震動，將震動轉變為聲波，聲波在介質面中發生折射或反射等多種物理現象，檢測零件是否存在損傷。在工業檢測中，檢測用超聲波頻率主要在0.4-25 兆赫茲之間。精細材料及高敏感度材料主要以高頻率聲波檢測，粗糙、衰減明顯的材料則以低頻率聲波檢測。

合理利用超聲波檢測也可實現遠距離深度檢測，其裝置較小，自重較輕。主要利用超聲波檢測，完成初步探傷。檢測的過程中需結合零件設計圖紙及焊接技術要求，做好前期規劃和檢測工作，準確把握檢測知識和技能。初步探傷中，需認真觀察顯示器上的波形，如波形錯誤或直接偏離正常軌道，要第一時間做好標記，保障后續檢測的順利進行。初步探傷后，應采取有效措施開展精細探傷，在此過程中，采用同樣的方式檢查零件內部和外部的性能。在二次檢測中，要深入探測損傷部位。依據焊接長度百分比計算所需數據的比例。且探傷中，需準確掌握零件結構，做到探傷的精細化分析。完成深度、精細探傷后，及時重復探傷，仔細檢查兩次探傷的結果，保證兩次探傷結果基本吻合。探傷結束后，可有效加快探傷的速度。

1.3 滲透檢測

滲透探傷是利用毛細現象來檢查材料表面是否存在明顯缺陷的一種無損檢驗方式。上世紀初期，主要利用具備滲透能力的煤油檢查機車零件裂縫問題，上世紀40年代初期美國則發明一種更為先進的熒光滲透液。

液體滲透檢測主要用來檢查工件或材料表面缺陷，打破了材料磁性的限制，相較于磁粉探傷應用更為廣泛。該方法可應用于多種金屬、非金屬、磁性和非磁性材料及零件表面的缺陷檢測當中，除表面多孔性材料外，所有存在表面開口的材料均可采用液體滲透檢測取得較為準確的檢測結果。

滲透探傷法操作便捷，且無需投入較多的檢測設備。因此，成本優勢明顯，可直觀地展示缺陷，靈敏度較高，可準確發現寬度不足1 微米的缺陷。應用該方法，檢測對象不易受組織結構和化學成分的影響，在黑色及有色金屬鍛造、焊接件、機械加工件和陶瓷、玻璃及塑料表面損傷檢查中較為常見，可有效檢測裂紋、折疊和氣孔等諸多缺陷。但該方式一般不用在粉末冶金零件和其他多孔材料的檢測當中。

1.4 聲發射檢測

物質材料在受到外界環境影響后，其自身會發生斷裂或變形現象，這就會產生一定的瞬時彈性波，對瞬時彈性波的轉化收集，能夠準確了解其中存在的應變反應，明確物質材料可能出現的變化特征。而這一原理正好是聲發射檢測技術的應用原理，利用專業設備將產生的彈性波信號接收轉化成電信號，借助電信號判斷，了解容器內是否存在損害問題，判斷損傷情況。該檢測方式是動態無損檢測方式的典型，在壓力容器耐壓試驗中得以廣泛應用。在壓力容器檢測的過程中采用聲發射檢測技術，能夠判斷壓力容器是否存在缺陷，同時也可確定缺陷的具體位置和程度。為提高檢測質量，需在超標聲發生源檢測中利用其他檢測技術完成局部檢測和復檢，進而準確判斷缺陷的性質和程度。

1.5 渦流檢測

該檢測方式利用電磁感應原理，當交變電流線圈靠近被檢測物質材料后，其表面或靠近表面的位置會產生相應的渦流，通過對渦流變化特征的了解，如運行軌跡、相位、渦流大小等，即可準確判斷被測物質材料存在的缺陷，之后結合現有指標進一步分析問題的嚴重程度，進而有針對性地采取科學處理措施。另外，渦流大小的變化顯示著被測物質材料磁導率、形狀及電導率發生改變，并生成較大的電磁場，使得線圈阻抗發生變化，根據這一情況，能夠準確獲取被測物質材料的物理信息，如物理狀態特征等，從而增強檢測結果判斷的準確性。渦流檢測是一種利用導電試件內渦流變化特征來判斷是否存在形狀、尺寸、材質、缺陷問題的一種有效方法，這種檢測方式通常應用于裂縫、孔洞、折疊和夾雜等多種缺陷的檢測中。

1.6 磁粉檢測

通常來說，磁粉檢測技術的使用目的是保證產品的質量安全與使用安全。磁粉檢測技術也是一類極具代表性的無損檢測技術，即在不破壞零件結構和不損害零件性能的前提條件下，判斷零件是否存在缺陷，借助近距離的接觸快速確定零件的損傷部位。

磁粉檢測技術的應用主要包括如下幾個關鍵階段：首先，對原材料實行檢測。采用磁粉檢測技術對原材料開展檢測，這可以提高檢測產品質量，降低原材料成本。磁粉檢測技術的適用性較強，針對的檢測對象較多，如板材、毛坯零件等半成品。與此同時，磁粉檢測技術的應用效果也較為突出，既可以檢測產品的裂紋，又可以檢測產品的折疊夾雜。常見的檢測方法包括通電法和線圈磁化法兩種。這幾種檢測方法對于單個體量較大的零件的檢測也同樣適用。

其次，制造檢驗。磁粉檢測技術的應用范圍較廣，如焊接縫處理環節使用的復合材料檢測等。磁粉檢測技術多應用在具有鐵磁性的產品的性能檢測中，即便是產品的表面結構經過輕微加工，采用磁粉檢測技術也可以輕而易舉的檢測出產品是否存在缺陷。

與磁粉檢測技術相關的檢測法還包括磁軛法、交叉磁軛法、干粉法和濕粉法。檢測人員要根據檢測位置選擇適宜的磁粉探傷技術。例如，檢測焊接部位時，要采用干粉探傷法；對航空零部件開展檢測時，要采用濕粉連續探傷法；檢測環狀零件時，則采用中心導體探傷法。

此外，磁粉檢測技術還可以應用到壓力容器的實時監護與檢測維修中。磁粉檢測技術的應用目的是保證儀器設備的正常使用。采用磁粉檢測技術，可以顯著提升材料的運行效率，確保材料的安全性。需要格外強調的是，磁粉檢測技術對技術操作的規范性提出了一定的要求。例如，在磁軛法和交叉磁軛法檢測過程中，既要使同一部位兩次檢測相互垂直，又應嚴格控制磁軛的行走速率。只有這樣才能加強檢測結果的精確性。

2 各種無損檢測方法的優缺點

2.1 射線檢測法

射線檢測可在底片上記錄結果，且保存時間較長，相較于其他無損檢測方式，射線檢測法能夠保證檢測結果的真實性和可靠性，以更加直觀和生動的方式展現檢測結果，后續可實現全程追蹤。射線檢測主要針對的是存在夾渣或氣泡缺陷的物質材料，或者厚度大于直徑1%左右的體積缺陷的物質材料檢測，應用射線檢測時，需要利用到高能量射線探傷裝置，以維持獲取資料的準確性。不過現階段使用的420 千伏X 射線機，由于其頭罩厚度在100毫米以下，所以只能應用于小厚度試件的檢測，無法維持大厚度試件檢測的效果。

射線檢測自身也存在明顯不足，一些環境條件或者試件是不允許使用該檢測技術的。如含有液體和固態雜質的容器、保溫層厚度較厚的容器，射線很難滲透到容器內部獲取數據資料。此外，射線檢測技術在使用中還存在著成本高、監測效率不理想的情況，不能應用到缺陷試件中，再加上射線對人體的不利影響較為顯著，且無法保證面積型缺陷的檢測效果。

2.2 超聲波檢測法

超聲波檢測工件缺陷的過程中，工件的缺陷面積與其反射超聲波回波值成正相關關系，且與檢出率存在著較為顯著的正相關。所以相較于射線檢測，超聲波檢測方法可準確檢出面積型的缺陷，在大厚度工件檢驗中較為常見，并可準確定位缺陷工件的厚度方向。與此同時，這種檢測方式也可在諸多領域得到應用，無需投入較高的成本，檢測效率高，檢測設備自重輕、體積小，在現場檢測中優勢十分明顯。

超聲波檢測方法也是存在一定缺陷的，該方法在使用中雖然能夠找出缺陷問題，但卻無法將缺陷形制直觀展現出來，也就無法幫助工作人員準確定位缺陷所在位置，不利于后續處理；如果檢測對象為不規則形狀或晶粒度較高，那么在使用超聲波檢測時，會存在較多干擾因素，降低檢測結果準確性，也會受到探頭掃描平面的平整度與粗糙度影響，增加不穩定因素出現概率。

2.3 磁粉檢測法

磁粉檢測主要應用于鐵磁性材料近表面和表面缺陷檢測，能夠準確將材料存在缺陷的形狀、位置、尺寸、破損等級直觀顯示出來，再加上靈敏度高，即使是微米級的缺陷也能夠被檢測出來，對于后續問題處理有積極作用。再者，該檢測方法操作簡單，成本低廉，檢測速度快、重復性高，可有效提升作業效率，保證信息數據獲取準確性。但是這種檢測方法也存在著明顯的局限。磁粉檢測通常僅可檢測鐵磁性材料。這種方法無法有效檢測點狀缺陷和工件表面夾角不足20 度的缺陷，且使用通電法和觸頭法的過程中也容易引發工件燒傷等問題。

2.4 滲透檢測法

滲透檢測能夠充分展現試件缺陷的形狀、尺寸、位置和程度，且其開口缺陷檢測效果較好。滲透探傷無需使用特殊設備，便于現場檢測，也可有效規避檢測對象的幾何形狀及缺陷方向對檢測結果的影響。但是滲透檢測僅可用于表面開口缺陷檢測，檢測重復性不理想，易于出現化學污染。

2.5 聲發射檢測法

聲發射探測能夠探測材料中斷裂和裂紋的動態缺陷，不需要單獨準備容器，有利于壓力容器的安全性評價。聲發射檢測在遠距離操控方面具有顯著優勢，也可監控設備缺陷的動態變化。但是該技術無法檢測未擴展的靜態缺陷，且檢測過程中需要在檢測設備上投入較高的成本。

2.6 渦流檢測法

渦流檢測法主要應用于多種金屬與合金導電材質試件探傷處理，也可落實高溫在線檢測，檢測十分迅速，渦流檢測不適用于復雜試件檢測。其在管材和板材材料檢測中應用較為廣泛。依據渦流檢測的原理，渦流檢測不能應用于不具有導電形制的材料當中，其無法檢測深度較大的缺陷，不能展現信號中缺陷的性質與特點。

3 未來無損檢測的發展趨勢

當前，新技術、新工藝和新材料取得了前所未有的發展，該種形勢也為無損檢測技術的創新優化創造了有利條件，出現了諸多新型的無損檢測技術。如在熱傳導理論和紅外熱成像理論基礎上進行的無損檢測。與常規檢測技術不同的是，檢測效率得到明顯提升，適用范圍廣，可滿足無損檢測要求。在激光全息干涉無損檢測技術作用下，以往檢測中存在的問題得到有效解決，針對復雜結構或材料檢測的頻率上升，檢測精準度得以保障。

目前，計算機、人工智能和大數據技術日益完善，上述技術也應用在射線檢測和超聲波檢測當中，有效規避了人為因素所產生的差錯，提高了檢測的準確性與可靠性。所以有理由相信，在科學技術不斷完善的道路上，大數據、人工智能檢測技術將成為無損檢測未來不可逆轉的發展趨勢。

4 結束語

無損檢測是基于不損壞檢測對象結構和性能，檢測被檢測對象表面及內部結構的方法。無損檢測的方法較多，不同方法的特點以及應用范圍有所不同。工程人員需參照實際，深度掌握各檢測技術的性能特征，并結合檢測的對象和檢測的要求靈活選擇無損檢測技術。