金屬無損檢測技術問題分析

王向東

摘要：全球工業快速發展過程中，對于產品質量要求也更為嚴格，尤其是金屬產品零件更為復雜的今天，關鍵部位的零部件內部缺陷是金屬產品質量的最終保障，因此對關鍵零部件進行嚴格探傷是非常有必要的。傳統的金屬無損檢測技術已經無法滿足社會發展需要，更為精準的無損探傷技術不斷被研發，本文就對常用的金屬無損檢測技術進行分析，根據其工作原理，探討金屬無損檢測技術中遇到的問題分析，希望可以為行業的發展與進步貢獻自己的力量。

關鍵詞：金屬無損檢測;常用技術;問題分析;缺陷分析

金屬無損檢測技術手段有很多，比如超聲波、X射線、磁粉檢測、渦流探傷等技術，被廣泛應用在工業領域，尤其是壓力容器制造、材料焊接中，都發揮著重要的作用。現階段使用的金屬無損檢測技術基本上都是采用聲、光、磁、電等特性，對金屬零件的表面和內部進行質量檢測，而且在檢測的過程中不會損害檢測目標，因此，金屬無損檢測技術成為工業發展的重要保障。

1.金屬無損檢測技術原理概述

1.1 X射線探傷

X射線是一種波長較短的電磁波，穿透力很強，在穿過被照射物體后會有一定的損耗，根據金屬物體的吸收力不同，可以分解為正負離子，然后在使用測量儀表測量電離層，可以了解到金屬內部的損傷與缺陷，完成對金屬的探傷工作。

1.2 超聲波探傷

超聲波金屬無損檢測技術是目前應用最為廣泛的一種技術，也是金屬無損檢測中最為理想的方法。超聲波金屬無損檢測技術原理就是利用超聲波技術深入到金屬內部，從一個截面進入到另一個截面，然后根據反射信息產生的脈沖波形并現實到熒光屏上，以此來判斷金屬物體的缺陷。超聲波探傷技術靈敏度高，成本低，可以更為精準的判斷缺陷的位置和大小。這種技術對于運行中產生的裂紋更加敏感，但是這種技術大多數都是采用手控操作，對于檢測對象也有著硬性要求，比如只能夠對表面光滑的金屬進行檢測，而且需要操作人員具備豐富的經驗才能夠辨別。在操作的過程中，還需要有足夠的耐心，比如在進行燃煤電站的蒸汽管道焊縫檢測就需要半天時間，在對核電站的焊縫檢測就需要幾個工作日。

1.3 磁粉探傷

磁粉探傷主要是用在磁性材料中，也是一種非常簡單和安全的探傷技術。磁粉探傷技術原理是被檢測物體發生磁化后，缺陷處會產生磁阻增大磁場，因此可以通過磁粉來判斷缺陷存在的位置及大小。磁粉探傷技術主要使用在磁性鋼材上，檢測方法更加靈敏，但是對于操作人員的技術要求也很高。在操作的時候，還可以進行遠距離操作，即在磁體周圍放上磁帶，然后用磁帶記錄，記錄完成后在取下來，送去實驗檢查。操作性強，可以很容易發現合金缺陷，但是無法發現氣孔缺陷或者是深處的缺陷。

1.4 渦流探傷

渦流探傷主要是用來探測薄金屬材料和非鐵素體材料表面上的缺陷，工作原理是利用電磁感應，即激磁線圈促使導電構件產生渦電流，然后用探測線圈來測量電流的變化，從而獲得構件缺陷信息。這項技術自動化程度高，在檢測的時候，線圈與構件也不需要直接接觸，也不用在二者之間填充耦合劑，操作簡單，適合遠距離檢查。在渦流探傷中，為了適應不同金屬材料的探傷，可以根據實際情況，選取相應的檢測線圈。這項技術主要用于導電材料，對于形狀復雜的構件不適用。比如應用在火力發電廠中，對火力發電廠的凝汽器管、汽輪機葉片、汽輪機轉子中心孔和焊縫等進行檢測，其工作原理是將交流電通入檢測線圈，在將線圈放入到金屬管中，金屬管表面會產生渦流，渦流磁場與電流磁化方向相反，就會抵消一部分電流，從而使得電流大小發生變化，如果金屬罐存在缺陷，就會影響線圈的阻抗，電流也會發生變化，從而達到探傷的目的。渦流探傷不僅可以探測出缺陷的大小，還可以分辨出缺陷的深度。除此之外，渦流探傷技術還被廣泛應用在壓水堆蒸汽發生器內的管道的探測中，蒸汽管道故障多，使用這種方法可以遠距離操作，減少人力干涉，但是所需費用高昂，所用時間也長，而且還會出現感干擾信號，對于數據的分析和整理也比較困難。

2.金屬無損檢測技術特點分析

2.1 X射線探傷技術分析

X射線探傷技術主要應用在金屬或者非金屬材料的零部件上，利用穿透作用、電離作用、熒光作用、熱作用、感光作用、著色作用等技術，可以清晰直觀的了解到金屬內部的損傷及缺陷，比如可以應用在鍋爐壓力容器焊接裂縫中，可以清晰的看到缺陷的形狀、尺寸、類型等，除此之外，X射線探傷所形成的底片可以長期保留，便于后期查閱。然而，X射線探傷技術也存在相應的缺陷，不能定位缺陷的埋藏深度，檢測厚度有限，而且需要工作人員具有較高的專業水準與足夠的耐心。在探傷的過程中，需要多次重復探傷，再加上金屬焊縫存在延時性，所以每隔一段時間就要對其進行探傷測試，這樣才能及時了解焊縫狀態，避免裂縫的存在并擴展。

2.2 超聲波探傷技術分析

超聲波金屬無損檢測技術適用范圍廣，適用于所有金屬、非金屬、復合材料等;穿透力強，可以檢測幾米長的鋼鍛，也可以檢測1-2mm的薄壁板材;方向性好，靈敏度高，即使很小的缺陷也可以檢測出來;成本低、速度快、設備輕便，安全性高，使用方便，因此，超聲波探傷技術是金屬無損檢測技術最常用的技術。然而超聲波探傷技術也存在相應的局限性，無法對金屬中存在的缺陷進行準確的定性、定量分析;不能檢測形狀復雜或者是外形不規則的金屬器件;在缺陷過大的時候，不能正常接收反射波，就會導致超聲波消失，外殼與目標接觸不好的時候，超聲波會產生傾斜型缺陷;超聲波擴散傳播距離增加，截面反射過大，就會導致超聲波減少，或者是節制粘連都會導致超聲波衰減，現在的技術依舊采用手工測量，測量結構不直觀，受到操作人員主觀意識影響大。

2.3磁粉探傷技術分析

磁粉探傷技術適用范圍很小，主要是對鐵磁性材料表面和近表面的裂紋，用眼觀察不到的裂紋。磁粉檢測主要使用在原材料、半成品、成品和使用中的零部件，對于鐵磁性材料的形狀要求不高，不管是板狀、管狀、棒狀還是焊接件、鑄鋼件、鍛鋼件等都可以檢測;可以發現裂紋、發紋、斑點、折疊、疏松等缺陷，但是它不能發現埋藏較深的缺陷或者是缺陷較小的問題，比如很淺的話上，夾角小于20度的分層。

2.4渦流探傷技術分析

渦流探傷工作時，線圈不需要接觸工件，也不需要借助介質，檢測速度更快;對于工件表面缺陷有著極高的檢測靈敏度，可以在高溫狀態、狹窄區域、深管壁進行檢測，還可以檢測出金屬蓋覆層的厚度，而且檢測信號可以進行數字化處理，便于后期的數據分析和處理;渦流探傷技術也存在一定的缺陷。渦流探傷工作的操作對象必須是導電材料，而且只能檢測金屬表面缺陷，適用性不強。

3.金屬無損檢測技術在實際中的應用分析

在金屬材料缺陷檢測過程中，使用金屬無損檢測技術一般包括兩個環節，一是準備階段，二是現場檢測環節。在準備階段需要全面清理檢測面，將金屬表面的油垢、銹蝕等物質進行清除，填補檢測探頭移動區的深坑，并用砂輪進行打磨，保證檢測面干凈、平整，以免影響檢測效果。在現場檢測環節使用相應的金屬無損檢測技術手段，比如超聲波探傷就需要檢測表面外觀是否合格，了解金屬材料的材質、厚度、焊接方法等信息，并繪制相應的圖形，來判斷缺陷的大小和位置。

現場檢測環節分為多個步驟，第一，初步探傷，在進行初步探傷前期就需要全面了解金屬工件的制造工藝與加工材料，對于不同的缺陷可以采用多個技術手段來進行探傷。比如在檢測金屬工件鋸齒的時候，可以利用超聲波縱向缺陷來進行掃查，檢測橫向缺陷的時候，利用超聲波平行掃查;不管是采用哪種檢測技術都需要嚴格按照金屬結構的相關準則來進行操作，保證檢測結構的準確性，提高檢測效率。這就需要檢測人員具備較高的專業知識，在進行探傷的時候，要有足夠的耐心，保證記錄結果的準確性，為后續工作的開展提供精準的數據參考。第二，精確探傷，精確探傷跟初步探傷手段一樣，只是在探傷的時候，會更加仔細，尤其是在初步檢測出現問題的地方，要進行多次檢測，著重標記存在問題的地方，為后期問題的查找以及技術的升級改進提供相應的依據。第三，缺陷評級，利用超聲波技術檢測的時候，可以對缺陷進行評級，開啟超聲波探傷儀，并將儀器調整為DAC功能，觀察探頭返回的波形來判斷缺陷的等級，然后將缺陷進行劃分，缺陷嚴重的時候就需要翻修，缺陷較輕就可以忽略。第四，重復探傷，重復探傷可以提高探傷的準確度，就是在對初步探傷和精確探傷后完成后，對檢測結果進行多次核對，并以初步探傷和精確探傷結果為基礎，提高檢測的精準度。第五，延遲裂紋探傷，眾所周知，多層金屬結構焊縫具有一定的延時性，因此裂紋不是當時就出現，有可能在幾周，也與可能幾個月才會出現，因此要對裂紋出現的位置進行延遲探傷，每隔半個月或者一個月就需要進行探傷檢測，保證金屬結構的安全性與實用性。

總結

我國現代工業飛速發展，工業制造技術也有了突破性的發展，金屬焊接技術的應用也越來越廣泛。金屬產品在生產的過程中會遇到很多問題，影響產品質量，這就需要做好金屬無損檢測工作，及時解決金屬生產制造過程中存在的問題，提高金屬產品生產效率，促進行業的快速發展。

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