探究金屬材料無損檢測的改進措施

蘇慶彬

無損檢測是近年來應用比較廣泛的一種檢測手段，利用無損檢測技術對于金屬材料進行檢測，不僅不會影響金屬材料的本質，同時，還能在極大程度上保證檢測結果的準確性，因此，在金屬材料檢測中應用具有積極的現實意義，不僅能夠有效保證金屬材料的質量，同時，在節約資源方面也發揮著極大的作用，而現階段，無損檢測技術實際應用中還存在一定的問題，也在一定程度上制約著無損檢測技術的進一步發展，因此，對于其改進措施進行探究是有必要的。

1 無損檢測的特點

1.1 全面性

相對來說，一些會對于材料造成破壞的檢測手段應用范圍比較狹窄，為了減少經濟損失，往往都是進行抽樣檢測，隨機性較強。而在進行無損檢測的過程中，并不會對于金屬材料造成破壞，因此，應用范圍更加廣泛，不管是抽樣檢測還是普檢都能夠發揮出良好的作用，而這是破壞性的檢測手段很難做到的。

1.2 非破壞性

無損檢測手段在進行檢測時，除了能夠給出更加準確的檢測結果，及時篩選出不符合標準的產品，同時，對于合格產品的使用性能也不會產生影響，因此，無損檢測也被稱為非破壞性檢測。

1.3 全程性

破壞性檢測手段由于其局限性，一般只用于原材料的檢測當中，而對于一些正在生產過程中以及生產完成的產品，由于利用破壞性檢測手段會造成較大的經濟損失，一般不會進行檢測。而無損檢測由于不會對于材料造成破壞，不僅能夠應用在原材料的檢測中，同時，不管是在生產過程中，還是已經投入使用的產品都能進行準確的檢測，可以監督整個生產的流程，能夠在極大程度上減少不合格產品的產出率。

1.4 經濟性

在產品的生產以及制作過程中，利用無損檢測技術能夠及時篩選出不符合標準的產品，進而減少產品的不合格率，避免存在質量問題的產品投入使用，同時，利用無損檢測及時不會對于材料或者產品造成破壞，檢測合格仍然能夠正常投入使用，有助于節約成本，具有較強的經濟性特點。

2 無損檢測應用于金屬材料檢測的意義

2.1 有助于改進生產工藝

不管是從原材料到生產中環節，還是從生產中到投入使用環節，無損檢測都比較適用，能夠應用于整個流程，實現對于生產流程的全面檢測，因此，也有助于及時發現在生產工藝中存在的問題，并且及時加以改進，對于優化和改進生產工藝有著積極的意義。

2.2 有助于進行全程控制

在金屬材料生產過程中，由于無損檢測不會對于材料本身造成破壞，因此，應用范圍也比較廣泛，各個環節都能利用無損檢測進行檢測，更有助于對于金屬材料生產的全程進行控制，確保每一個生產流程順利有序的開展，也為后續的產品質量保障奠定了基礎。

2.3 有助于提升產品質量

無損檢測應用到金屬材料的檢測中，不僅不會對于金屬材料的本質和性能造成影響，同時，還能夠給出有效的檢測結果，篩選出不符合標準的產品，能夠有效保障產品的合格率，有助于提升產品質量。

3 無損檢測技術優缺點比較

3.1 渦流檢測

渦流檢測在應用的過程中，主要原理是電磁感應，屬于一種比較基礎和常規的檢測技術，適合檢測導電材料，因此，可以用于金屬材料的檢測中，尤其是對于表面以及距離表面比較近的傷痕，能夠起到很好的檢測效果，其主要是檢測由各種因素引起的金屬材料導電情況的變化。渦流檢測用于金屬材料中具有較強的應用優勢，①不需要耦合劑，主要是利用電磁波進行檢測，不需要進行接觸，因此，檢測的效率也比較高。②渦流檢測在導電材料檢測中應用具有較高的靈敏性，尤其是當材料表面或者接近表面的位置存在缺陷和傷痕時，能夠及時檢測出來，并且還能夠確定缺陷的程度，因此，用在金屬材料的質量監督與管理中也能起到很好的效果。③在利用渦流技術進行檢測的過程中，不需要用到耦合劑，也不需要接觸，因此，能夠應對各種不同的狀況，包括高溫以及一些小零件的檢測。④能夠檢測涂層的厚度，不管是金屬覆蓋層，還是非金屬涂層，都能夠給出準確的檢測結果。⑤有較大的適用范圍，不僅能夠檢測能夠導電的金屬材料，同時，還能進行一些非金屬材料的檢測。⑥在進行渦流檢測的過程中，會產生電信號，這些電信號可以進行數字化處理，不管是存儲還是數據處理都比較便捷。

渦流檢測也具有一些缺陷：①渦流檢測用在金屬材料的檢測中有良好的使用效果，因此在金屬材料中的應用范圍比較廣，只有少數的非金屬材料適用，因此也具有一定的局限性。并且由于渦流檢測的原理主要是電磁感應，在檢測表面傷痕或者缺陷中效果明顯，而一旦金屬材料內部存在問題，很難及時發現。②金屬材料表面感應的渦流滲透深度會隨著頻率變化而變化，頻率高的時候，金屬材料表面出現的渦流密度大，靈敏度也比較高，但是渦流難以滲透到比較深的位置；頻率降低后，渦流滲透深度能夠提升，但是表面出現的渦流密度也會隨之降低，影響到靈敏度。③容易受到干擾，需要利用特殊的信號處理技術，而如果零件本身的形狀比較復雜時，渦流檢測也會受到影響，導致檢測的效率降低。

對于渦流檢測的改進主要從以下幾個方面入手：按照被檢測的金屬材料形狀以及檢測目的的不同，可以采用不同形式的線圈。比如穿過式線圈，在對于管狀材料、棒狀材料以及線狀材料檢測中可以應用，穿過式線圈的內徑需要比被檢測材料的內徑略大，在實際應用時，被檢測的材料需要以一定的速度通過線圈，能夠有效檢測材料的缺陷。探頭式線圈可以用于對金屬材料進行局部的檢測，在實際應用時，線圈可以放在金屬材料上進行檢測。插入式線圈的原理與探頭式線圈有一定的相似性，因此，也名為內部探頭，可以放在金屬材料的孔內，用于檢測內部的缺陷情況。同時，為了保證靈敏度，線圈應當裝有磁芯。

3.2 超聲檢測

超聲檢測的原理是利用超聲波，在金屬材料中進行傳播，并且根據具體的反饋結果，對于其特性進行評價的一種檢測及時。高頻率的超聲檢測適用于細晶材料以及高靈敏度的檢測中，而低頻率的超聲檢測適用于粗晶材料以及衰減較大的檢測。超聲檢測具有較強的穿透能力，并且對于人體不會產生損害，因此，在工業以及一些高新技術產業中得到了廣泛的應用。超聲檢測技術的優點如下：①具有較強的方向性，能夠進行定向發射，應用的范圍也比較廣泛，不僅在金屬材料的檢測中適用，一些非金屬材料和復合材料同樣適用。②具有較強的穿透能力，在金屬材料的檢測中能夠發揮出良好的效果，尤其是有些金屬材料，甚至能夠穿透數米，因此，對于金屬材料內部缺陷進行檢測也能夠發揮出極大的作用。③具有較高的靈敏度，針對一些金屬材料內部的小缺陷能夠很好的檢測出來，并且能夠比較準確的檢測出其所在的位置。④超聲檢測應用的設備一般都比較輕便，對于人體不會產生危害，也不會影響到周圍的環境，因此，在現場檢測中也是適用的。

超聲檢測也具有一定的局限性，主要表現在以下幾個方面：①受到縱波脈沖反射法的影響，超聲檢測在金屬材料內部缺陷的檢測中比較適用，對于表面或者位于表面近處的缺陷很難檢測出來。②如果被檢測的材料形狀比較復雜，進行超聲檢測可能會存在一定的困難。③一些金屬材料的內部構造比較復雜，這時候也會對于超聲檢測的靈敏度造成一定的影響，導致結果出現一定的誤差，因此對于檢驗者有較高的經驗要求。④在一些特殊情況下，為了保證超聲檢測發揮出自己的作用，需要用到耦合劑。

對于超聲檢測的改進措施主要從以下幾個方面入手：對于縱波脈沖反射法進行改進，提升超聲檢測的適用性，使其也可以應用到表面或者位于表面近處的缺陷的檢測中；對于超聲波檢測技術進行優化，以便于其可以在形狀比較復雜的金屬材料檢測中也能夠應用；提升超聲檢測的靈敏度，避免誤差問題的出現，造成檢測結果的失實。

3.3 磁粉檢測

磁粉檢測主要的原理是利用導磁金屬在磁場中被磁化，當金屬材料內部存在缺陷時，磁導率會發生變化，依據磁導率的變化來確定缺陷的一種檢測方法。在金屬材料的檢測中應用磁粉檢測技術有以下優點：①顯示比較直觀，能夠較為簡便的確定材料是否存在缺陷；②能夠比較準確的檢測出缺陷所在的位置、大小以及形狀，并且能夠大概判斷出缺陷的性質；③具有較高的檢測靈敏度，對于一些金屬材料表面裂紋的檢測甚至可以達到微米級別的檢測；④適用的范圍比較廣，受到金屬材料本身大小以及形狀的局限性比較小；⑤應用的設備比較簡單，檢測的速度也比較快，并且設備操作起來比較容易，給出的結果相對準確，不會消耗過多的成本，具有較強的經濟性特征。

磁粉檢測的局限性主要表現在以下幾個方面：①因為磁粉檢測的原理是利用磁導率來進行確定，因此，檢測范圍具有一定的局限性，只能檢測磁化明顯的鐵磁性材料，對于一些非鐵磁性材料是無法有效檢測的；②難以實現內部缺陷的檢測，因此，主要適用于金屬材料表面或者接近表面的位置存在缺陷的情況；③對于材料本身有一定的要求，一旦材料表面附著油脂或者一些其他能夠粘附磁粉的物質，則很容易影響到檢測結果的準確性，因此，在進行檢測之前，需要先對于材料進行清潔；④對于一些金屬材料來說，應用具有一定的要求，因此，在進行檢測后，需要進行退磁操作，導致效率降低。

在進行磁化的過程中，為了保證良好的磁化效果，確保磁粉檢測能夠發揮出作用，進行磁化操作的時候，需要控制以下兩個要素，一是磁軛的移動速度，二是控制磁極與被檢材料表面的緊密接觸。此外，在進行檢測的過程中，需要結合具體的需要適當增加磁粉，確保磁化與施加磁懸液同步進行，保證磁懸液對被檢零件的濕潤情況，并且注意觀察具體的情況。

3.4 液體滲透檢測

液體滲透檢測的原理主要是基于毛細管現象揭示非多孔性固體材料表面開口缺陷的檢測方法。利用毛細作用，對于金屬材料表面的開口缺陷進行檢測，由于滲透液本身具有潤濕作用，加上毛細現象的影響，會進入到表面開口的缺陷，并且會被吸附和顯現。滲透的深度和速度除了受到滲透液的影響，也會受到缺陷的相關性質影響。液體滲透檢測具有以下優勢：①通過直觀的方式可以查看到缺陷的顯示，無需進行數據分析；②工作原理比較容易，具體的操作也比較簡單，不需要過于繁瑣的流程；③應用范圍比較廣，很多種材料的表面檢測中都比較適用，并且金屬材料本身的形狀以及大小并不會對于檢測造成極大的影響；④缺陷的顯示不會受到缺陷方向的限制，也就是進行一次檢測，就可以檢測出不同方向存在的表面缺陷，相對比較便捷；⑤檢測用到的設備比較簡單，不需要投入太多的成本；⑥具有較強的靈敏性，對于表面一些微小的裂紋也能夠很好的檢測出來。

液體滲透檢測的缺點如下：①由于液體滲透檢測的原理涉及到毛細作用，因此主要適用于表面開口的缺陷，對于內部的缺陷以及表面未開口的缺陷很難檢測出來，具有一定的局限性；②對于材料表面情況的要求較高，如果金屬材料表面比較粗糙，存在空隙，可能會對于檢測造成干擾，影響到檢測結果的準確性，因此，對于一些多孔性材料來說，液體滲透檢測并不適用；③操作工藝相對來說比較復雜，對于檢測人員的技術要求較高。④難以進行重復檢測。⑤除了會對于被檢測的金屬材料造成污染，同時，還有可能會影響到周邊的環境，環保性能較差。

在應用液體滲透檢測的過程中，需要首先除去缺陷中存在的液體，保證液體能夠有效滲透到缺陷當中；結合現實需求，可以適當延長液體滲透的時間，進而增強滲透的效果；適當延長顯像時間，增強顯像效果，保證檢測的靈敏性。

3.5 射線照相檢測

射線照相檢測是基于金屬材料對透入射線的不同吸收來檢測材料內部缺陷的檢測方法。這一方法主要適用于體積型的缺陷，應用最為廣泛的方法是X射線照相檢測。射線照相檢測的優點有以下幾點：①對于金屬材料本身沒有過高的要求，能夠準確的檢測出材料內部存在的問題和缺陷，并且檢測的結果顯示也比較直觀，不需要進行數據分析；②局限性比較小，幾乎不會受到零件本身材料、形狀以及大小的限制。

射線照相檢測的缺點如下：①材料本身是三維的結構，但是射線照相檢測只能做到二維成像，容易導致前后不同位置的缺陷出現重疊的現象，判斷起來存在一定的難度；②當材料內部存在裂紋時，對于裂紋的方向與射線照相檢測的射線束夾角有一定的要求，一旦出現偏差，超出了標準的范圍，則很難檢測出缺陷；③射線照相檢測中應用的射線會對于人體有一些不利影響，因此，具體在進行檢測的過程中，需要進行一定的特殊防護。

首先確定射線的具體能量、焦距等，結合被檢測金屬材料的實際情況以及檢測要求合理確定射線的能量，焦距首先需要滿足相關的要求和標準，同時，還能夠比較均勻的有效透照，確定合理的能量和焦距，能夠有效提升靈敏度，另外，由于散射線會對于檢測的靈敏性有較大的影響，因此，需要加強防護。

3.6 聲發射檢測

聲發射檢測主要是借助受應力材料中局部瞬態位移所產生的應力波-聲發射進行檢測的方法，本身具有動態性的特點。聲發射主要指的是材料中的某個部分由于能量快速釋放，導致出現了瞬態彈性波的現象。在進行聲發射檢測時，需要分析和確定聲發射源的性質，以及具體的部位；確定聲發射具體的時間，或者荷載情況；確定聲發射源的程度。聲發射檢測有以下優點：①由于是利用聲發射檢測進行動態的缺陷檢測，因此，能夠很好的檢測出對于整個金屬材料結構更有危害性的動態缺陷；②利用聲發射檢測是檢測缺陷本身反映出來的缺陷情況，因此，不需要進行其他操作對于缺陷進行掃查，因此，對于一些體積比較大，或者結構比較復雜的材料，也能夠進行全面以及大范圍的檢測，檢測速度也比較快。③無需接觸，對于接近程度也沒有過高的要求，因此，當其他接觸式或者近距離才能進行檢測的檢測方式很難發揮作用時，利用聲發射檢測能夠取得良好的效果。

聲發射檢測的缺陷如下：①在檢測的過程中，容易受到干擾，尤其是外部機電噪聲可能會影響到檢測結果的準確性；②需要先加載程序才能進行檢測，操作不夠便捷；③聲發射檢測本身具有不可逆性，因此，在進行檢測的過程中，產生的聲發射信號無法利用多次加載重復獲得；④準確定性以及定量依賴于其他的檢測方法。

對于聲發射檢測進行改進，可以首先利用硬件和軟件方式提升設備的抗干擾性能，除了可以設置信號放大器，還可以采用軟件的方式去除噪聲，有助于提升檢測結果的準確性。

4 結語

總而言之，將無損檢測技術應用到金屬材料的檢測中具有極強的現實意義，不僅檢測更加全面，同時，也能夠在非破壞的情況下進行全過程的檢測，具有較強的經濟性。現階段應用的無損檢測技術或多或少的都有一些局限性和不足，除了可以采取一定的措施改進，還可以利用不同的無損檢測技術進行互補，從而在最大程度上發揮出無損檢測的作用，提升產品的合格率，保障產品的質量。