无损检测技术及其发展方向

刘 徐

辽宁装备制造职业技术学院 （沈阳 110161）

无损检测NDT（Non-destructive testing）是指在不损伤被检测对象使用性能的条件下，利用材料内部结构异常或缺陷所引起的热、声、光、电、磁等反应的变化，以物理或化学方法为手段，探测试件内部和表面缺陷，并对其类型、性质、数量、形状、位置、尺寸、分布及其变化做出判断和评价。无损检测逐渐成为工业生产中不可或缺的技术手段，并能够体现出一个国家的工业发展水平，重要地位日益突出，目前主要有射线检验Radiographic Testing（RT）、超声波检测Ultrasonic Testing（UT）、磁粉检测 Magnetic particle Testing（MT）、渗透检测 Penetrant Testing（PT）、涡流检测Eddy current Testing（ET）等五大常规无损检测方法。其他无损检测方法有：声发射检测（AE）、红外检测（IR）、泄漏检测（LT）、激光全息检测（HNT）等。

到目前为止，五大常规无损检测方法仍然是产品制造质量检验和在役检验中应用最广泛的无损检测方法。其中，RT和UT主要应用在检测工件内部缺陷，MT、PT、ET主要应用在检测工件表面缺陷。

1 无损检测的目的

1.1 保证产品质量

利用无损检测技术，可以对肉眼无法观察到的缺陷进行探伤操作（如试件内部缺陷、试件表面细小缺陷）。无损检测技术具备检测灵敏度高、检测结果可靠性好、应用范围广等优点，在锅炉、压力容器、压力管道等承压设备的制造过程检验和最终质量检验中普遍采用。

另外，无损检测技术是在不损伤工件性能的前提下，完成检测过程，可以对工件进行百分之百检验，而破坏性检验就只能进行抽样检验。所以，对于重要的结构件，为了保证产品质量优良，优先考虑采用无损检测技术。

1.2 保障使用安全

有些承压设备的设计和制造虽然符合规范要求，但使用一段时间后，也发生了破坏事故。导致事故的原因很多，如高温和应力的作用导致材料蠕变、交变应力导致应力集中部位产生疲劳、腐蚀作用导致壁厚减薄或材质劣化等。为了保障使用安全，对在役的锅炉、压力容器、压力管道等承压设备，必须定期进行检验，以便及时发现缺陷，降低事故产生的几率，无损检测就是定期检验并发现缺陷的最有效手段。

1.3 改进制造工艺

生产过程中，为了及时了解产品加工工艺是否符合产品要求，应及时进行工艺试验，并在试验过程中对被检工件进行无损检测，有效地依据检测结果改进制造工艺，并确定最佳制造工艺。如，在锅炉、压力容器、压力管道等承压设备的制造过程，要对各处小径管进行射线检测，依据检测结果修正焊接参数，使其达到符合质量要求的焊接工艺。

1.4 降低生产成本

有些企业误认为在工序间进行的无损检测会增加生产成本。但是，进行工序间的无损检测，其实能有效防止焊接缺陷的产生、避免后续工序的浪费和返工，从而真正达到降低成本的目的。例如：有些铸件在机械加工过程后，工件内部上不允许出现裂纹、气孔、夹渣等缺陷，那么在加工结束后再进行无损检测，会造成返修，缺陷严重的可能还会造成报废，无疑会增加生产成本，而选择在机械加工前对重要部分实施无损检测，发现缺陷并及时处理，可以降低了废品率，还节省了工时。

2 无损检测技术

2.1 射线检测

射线检测原理：利用射线（x射线、γ射线）穿过被检工件时，其穿透能力和衰减特性的不同，并通过射线照相的胶片或荧光屏，来检测出射线强度的差异，进而判断被透照工件中是否存在缺陷（裂纹、未熔合、未焊透、条形缺陷、圆形缺陷等）。

目前，射线检测主要应用于机械、造船、航空航天、石油化工等领域中的铸件、焊缝等的检测，一般不适于锻件的检测。

2.2 超声波检测

超声波检测原理：利用超声波在声阻抗不同的两种介质的界面传播，发生反射、折射、透射和波形转换等，并伴随超声波的衰减，借助探头完成声波的发射和接收，检测工件内部是否存在缺陷，并对缺陷进行定位、定性与定量。

目前，超声波检测主要应用于锅炉、压力容器、压力管道等特种设备的管材、板材、铸件、锻件和焊缝的检测。

2.3 磁粉检测

磁粉检测原理：铁磁性材料被磁化后，如果表面或近表面有不连续性存在时，磁力线就会发生局部畸变而形成漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，形成磁痕显示，进而显示不连续性的位置、形状、大小和严重程度。

目前，磁粉检测主要应用于铁磁性材质工件的表面和近表面缺陷的检测，可以对管材、棒材、铸件、锻件、焊接件等铁磁性材质进行检测。

2.4 渗透检测

渗透检测原理：将溶有有色染料或荧光染料的渗透剂施加到工件表面后，渗透剂利用毛细作用，渗入到表面开口的缺陷中，保持规定时间后，用清洗剂除去被测工件多余的渗透剂，干燥后再施加显像剂，显像剂将吸引缺陷内的渗透剂，在工件表面形成缺陷痕迹。在光源照射下（黑光或白光），缺陷处的渗透剂痕迹被显示（黄绿色荧光或鲜红色）。

目前，渗透检测主要应用于表面开口缺陷的检测，可以对铸件、锻件、焊接件等金属材料以及陶瓷、塑料等非金属材料进行检测。

2.5 涡流检测

涡流检测原理：将产生交变磁场的检测线圈靠近被检金属工件时，利用电磁感应作用在金属工件中感生出的涡流（涡流产生的感应磁场与原磁场方向相反），使得检测线圈的电阻抗发生变化。若金属工件存在缺陷，涡流场的强度及分布将会发生变化，使检测线圈的电阻抗发生变化，从而发现缺陷存在与否。

目前，涡流检测主要应用于导电管材、棒材、线材的检测。

3 无损检测技术在我国发展状况

我国的无损检测技术早在20世纪30年代就应用在机械工业领域。但由于诸多原因，并没有得到较好的发展。直到20世纪50年代初，军工领域（特别是航空航天，如沈阳飞机制造厂）和科研机构逐渐开始重视X射线、超声波、磁粉、渗透等无损检测技术的应用，并从苏联引进设备，在苏联援华专家指导下进行检测工作。20世纪70年代和80年代，我国无损检测技术的得到飞速发展，如：我国仿制国外X射线机、自行研究60Co、192Ir等ɣ射线源、自主研制超声波探伤仪、国产磁粉探伤机的功能完善化、国产荧光磁粉的研制与推广、开始生产自乳化和后乳化型荧光渗透液等。另外，声发射检测、红外检测、泄漏检测、激光全息检测等无损检测新技术的出现，也对检测手段提出了更高的要求。20世纪80年代以后，我国经济体制改革不断深入发展，特别是加入WTO以后，我国的无损检测技术进入了全盛发展时期。常规检测方法的技术领域也不断和世界先进国家缩小差距，有些方面业已达到世界先进水平，可以预见，无损检测技术在工业生产中将发挥越来越重要的作用。

[1]刘贵民，马丽丽.无损检测技术[M].北京：国防工业出版社，2010.

[2]中国就业培训技术指导中心.无损检测员[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2010.