浅谈无损检测技术的应用

周水芳

【摘 要】本文主要通过介绍无损检测技术的种类、检测原理、优缺点及应用领域现状，阐述了各种无损检测技术的实用意义及局限性。本文表明任何一种无损检测方法都不是万能的，每种方法都有自己的优点和缺点，应尽可能多用几种检测方法，互相取长补短，以保证检测结果的准确性。

【关键词】无损检测；射线检测；超声波检测；渗透检测；磁粉检测

0 前言

无损检测是指在不损伤和破坏材料、机器和结构物的情况下，对它们的物理性质、机械性能以及内部结构等进行检测的一种方法，是探测其内部或外表的缺陷（伤痕）的现代检验技术，它是检验产品质量、保证产品安全、延长产品寿命的必要的技术手段。无损检测方法很多，据美国国家宇航局调研分析，其认为可分为六大类约70余种。

无损检测是工业发展必不可少的有效工具，在一定程度上反映了一个国家的工业发展水平，其重要性已得到公认。我国在1978年11月成立了全国性的无损检测学术组织——中国机械工程学会无损检测分会。此外，冶金、电力、石油化工、船舶、宇航、核能等行业还成立了各自的无损检测学会或协会；部分省、自治区、直辖市和地级市成立了省（市）级、地市级无损检测学会或协会；东北、华东、西南等区域还各自成立了区域性的无损检测学会或协会。我国目前开设无损检测专业课程的高校有大连理工大学、西安工程大学、南昌航空大学等院校。在无损检测的基础理论研究和仪器设备开发方面，我国与世界先进国家之间仍有较大的差距，特别是在红外、声发射等高新技术检测设备方面更是如此。常用的无损检测方法：射线照相检验（RT）、超声检测（UT）、磁粉检测（MT）和液体渗透检测（PT）四种。其他无损检测方法：涡流检测（ET）、声发射检测（AT）、热像/红外（TIR）、泄漏试验（LT）、交流场测量技术（ACFMT）、漏磁检验（MFL）、远场测试检测方法（RFT）等。

1 射线检测

射线检测（探伤）有X射线、γ射线和中子射线等检测方法。它是利用各种射线源对材料的透射性能及不同材料的射线的衰减程度的不同，使底片感光成黑度不同的图像来观察的。射线检测用来检测产品的气孔、夹渣、铸造孔洞等立体缺陷。当裂纹方向与射线平行时就能被检查出来。

射线照相法是指射线照相法能较直观地显示试件内部缺陷的大小和形状，因而易于判定缺陷的性质，射线底片可作为检验的原始记录供多方研究并作长期保存。但这种方法耗用的X射线胶片等器材费用较高，检验速度较慢，只宜探查气孔、夹渣、缩孔、疏松等体积性缺陷，而不易发现间隙很小的裂纹和未熔合等缺陷以及锻件和管、棒等型材的内部分层性缺陷。此外，射线对人体有害，需要采取适当的防护措施。

2 渗透检测

渗透探伤是利用毛细现象检查材料表面缺陷的一种无损检验方法。20世纪初，最早利用具有渗透能力的煤油检查机车零件的裂缝。到40年代初期美国斯威策 （R.C.Switzer）发明了荧光渗透液。

液体渗透检测是—种检查工件或材料表面缺陷的—种方法，它不受材料磁性的限制，比磁粉探伤的应用范围更加广泛。应用于各种金属、非金属、磁性、非磁性材料及零件的表面缺陷的检查。可以说，除表面多孔性材料以外，几乎一切材料的表面开口缺陷都可以应用此方法获得满意的检测结果。

渗透探伤操作简单，不需要复杂设备，费用低廉，缺陷显示直观，具有相当高的灵敏度，能发现宽度1微米以下的缺陷。这种方法由于检验对象不受材料组织结构和化学成分的限制，渗透探伤因而广泛应用于黑色和有色金属锻件、铸件、焊接件、机加工件以及陶瓷、玻璃、塑料等表面缺陷的检查。它能检查出裂纹、冷隔、夹杂、疏松、折叠、气孔等缺陷；但对于结构疏松的粉末冶金零件及其他多孔性材料不适用。

3 磁粉检测

磁粉探伤的检测原理是，当材料或工件被磁化后，若在工件表面或近表面存在裂纹、冷隔等缺陷，便会在该处形成一漏磁场。此漏磁场将吸引、聚集检测过程中施加的磁粉，而形成缺陷显示。

磁粉探伤用于检测铁磁性材料和工件（包括铁、镍、钻等）表面上或近表面的裂纹以及其它缺陷。对表面缺陷最灵敏，对表面以下的缺陷随埋藏深度的增加检测灵敏度迅速下降。

采用磁粉检测方法检测磁性材料的表面缺陷，比采用超声波或射线检测的灵敏度高，而且操作简便、结果可靠、价格便宜。因此它被广泛用于磁性材料表面和近表面缺陷的检测。对于非磁性材料如有色金属、奥氏体不锈钢、非金属材料等不能采用磁粉检测方法。但当铁磁性材料上的非磁性涂层厚度不超过50μm时，对磁粉检测的灵敏度影响很小。

4 超声波检测

超声波探伤主要是通过测量信号往返于缺陷的渡越时间，来确定缺陷和表面间的距离；测量回波信号的幅度和发射换能器的位置，来确定缺陷的大小和方位。

超声波在介质中传播时有多种波型，检验中最常用的为纵波、横波、表面波和板波。用纵波可探测金属铸锭、坯料、中厚板、大型锻件和形状比较简单的制件中所存在的夹杂物、裂缝、缩管、白点、分层等缺陷；用横波可探测管材中的周向和轴向裂缝、划伤、焊缝中的气孔、夹渣、裂缝、未焊透等缺陷；用表面波可探测形状简单的铸件上的表面缺陷；用板波可探测薄板中的缺陷。

超声波探伤的优点是检测厚度大、灵敏度高、速度快、成本低、对人体无害，能对缺陷进行定位和定量。然而，超声波探伤对缺陷的显示不直观，探伤技术难度大，容易受到主、客观因素的影响，以及探伤结果不便保存等，使超声波探伤也有其局限性。

5 结论

无损检测的最大特点就是能在不损坏试件材质、结构的前提下进行检测，所以实施无损检测后，产品的检查率可以达到100%。但是，并不是所有需要测试的项目和指标都能进行无损检测，无损检测技术也有自身的局限性。因此，任何一种无损检测方法都不是万能的，每种方法都有自己的优点和缺点。应尽可能多用几种检测方法，互相取长补短，以保证检测结果的准确性。

【参考文献】

[1]王晓雷.承压类特种设备无损检测相关知识[M].中国特种设备检验协会，2012（1）.

[2]郑晖，林树青.超声波检测[M].中国劳动社会保障出版社，2013（4）.

[3]吴扬帆.无损检测的应用及其发展趋势探讨[J].工艺与设备，2015（1）.

[责任编辑：杨玉洁]