无损检测技术及应用

陈健

摘要：随着现代检测技术的发展，无损检测的应用越来越广泛。它可以利用先进的技术和设备，通过物理或化学方法，对试样的内部和表面的结构、性能和状态进行检查或测试，而不损坏试样。现代无损检测技术正朝着高精度、低辐射、智能化、信息化和交叉场的前沿方向发展。目前，现代无损检测技术已广泛应用于工业、交通、航空航天、电力、冶金和国防等领域。检测技术在其他领域的应用，可以实现资源共享和优势互补，使社会各部门全面、协调、多元发展，促进国家经济发展和人民生活水平的提高。

关键词：无损检测;NDT;X射线检测胶片;

随着科学技术的发展，无损检测技术在人们日常生活和工作中发挥着越来越重要的作用，在食品安全、工业生产和医疗诊断等检测中有着广泛的应用。

一、无损检测技术的发展历程

无损检测技术经历了3个发展阶段，即无损探伤（Nondestructiveinspection，NDI）、无损检测（Nondestructivetesting，NDT）和无损评价（Non-destructiveevaluation，NDE）。目前一般统称为无损检测（NDT），而不是特指上述的第二阶段。无损检测就是利用声、光、磁、电等特性，在不损害或不影响被检对象使用性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，给出缺陷的大小、位置、性质和数量等信息，进而判定被检对象所处技术状态（如合格与否、剩余寿命等）的所有技术手段的总称。无损探伤技术主要于20世纪50～60年代开始得到应用，作为无损检测的初级阶段，其特点是技术和任务都较为简单。在技术手段上可选择的并不丰富，主要采用超声、射线等技术;在任务上主要是检测试件是否存在缺陷或者异常，其基本任务是在不破坏产品的情况下发现零件或者构件中的缺陷，满足工程需要，其检测结论主要分为有缺陷和无缺陷两类。随着科学技术的不断发展，特别是生产对无损检测技术的需求不断提升，仅仅检测出是否有缺陷显然不能满足人们的实际需求。在无损检测这一发展阶段，不仅仅是探测出试件是否含有缺陷，还包括探测试件的一些其他信息，如缺陷的结构、性质、位置等，并试图通过检测掌握更多的信息，对于国际上的工业发达国家，这一阶段大致开始于20世纪70年代末或者80年代初。尽管第二阶段的无损检测技术已经能够满足大部分工业生产的需求，但是随着对材料、构件等质量要求不断提高，特别是对在役设备的安全性和经济性的需求越加突出，无损检测技术进入了第三阶段，即无损评价阶段。这一阶段的一个标志性事件是1996年在新德里召开的第14界世界无损检测大会（WordconferenceonNDT，WC-NDT）上，提出了将无损检测变为无损评价这一重要观点，并很快被各国无损检测界所接受。在这一阶段，人们不仅要对缺陷的有无、属性、位置、大小等信息进行掌握，还要进一步评估分析缺陷的这些特性对被检构件的综合性能指标（例如寿命、强度、稳定性等）的影响程度，最终给出关于综合性指标的某些结论。目前工业发达国家已经处于这一发展阶段，其他国家有些尚以第二阶段的技术为主，有些则已经处在第二阶段到第三阶段的发展过渡中。

二、无损检测技术的应用

目前无损检测按原理及检测对象和检测目的的不同分为了不同方法，常用的无损检测方法有射线照相检测、超声检测、涡流检测、磁粉检测及渗透检测等等，每种检测方式均有其适用性，如磁粉检测对象为铁磁性材料，对表面及近表面的缺陷检出率高，而超聲检测则能够测定内部缺欠的埋藏深度及自身高度等。因此在众多领域中无损检测都能发挥着重要的作用。

1.航天航空。航天航空领域仍然是NDT使用最频繁的领域。航空零件组装到航空器之前要进行检查，而后在其使用寿命中也要进行定期检查。航空器的零件需要设计成重量尽量轻，并能够发挥高强度的功能，这就意味着它们要承受很高的载荷，而本身轻薄的重量使得一个小的缺陷就能够导致器件的损坏。航空器持续进行飞行、降落、滑行、机舱加压，许多器件会产生疲劳裂纹，这些疲劳裂纹会随着时间而逐渐生长、长大，会造成航天器破损而带来极大的安全隐患。因此，定期对航天器进行检验成为航天器安全使用的必要措施。在航空领域NDT应用的领域主要有：（1）涡扇叶片的检测：叶片边缘等检测;（2）复合粘接件的检测：在航空器领域应用了许多，利用胶粘剂粘合的零件。利用NDT对其检验会增加其可靠性;（3）复合蒙皮材料结构的检测：在航天器和航空领域，大量使用碳纤维/环氧树酯蒙皮和铝蜂窝复合材料，这主要是为了减轻重量，从而降低燃料消耗、降低运营成本。这些材料同样要进行定期的检查;（4）航空零件的检测：大量的航空用异形零件，需要用NDT技术进行检查;（5）多层铝结构器件的检测：机身结构的监测对于安全来讲非常重要。通过对铝多层铆接零件监测，可以防止灾难性的结构损坏。NDT这时能够发挥重要作用。毫无疑问，飞机工业的成功依赖于无损检测技术。没有无损检测，飞机的保养、飞行将会增加巨大的成本，而飞行的安全性也会降低。

2.铁轨检测。在铁路发展早期，由于铁轨缺陷造成许多事故，甚至脱轨事故。因此，美国在20世纪20年代就有成立专门的铁路检测公司对铁路进行保养。当然，人工巡检也变成了铁路多年的例行制度。铁轨的无损检测，早期采用的是磁场检测。如美国的Sperry公司，在1928年前后建立了磁场检测方法，把检测设备装进一个巡检车在铁轨上行车巡检。磁场检测对于铁轨横向的裂缝比较敏感，而其他内含的缺陷、接缝、分层、腐蚀等缺陷不敏感。而这些缺陷也是造成疲劳裂缝的原因。因此，20世纪60年代，美国开始使用超声的探伤设施，检测设备同样建成检测车以6.5英里和13英里的时速运行巡检。当前，我国铁路里程越来越长，而且高铁行驶里程也在万公里以上，高铁车辆及路轨对无损检测的要求也越来越高。除了制度上完善每天“窗口期”的人工巡检，还有更多的无损检测设施也投入使用，这些设施包括有轨检（动检）车、机载报警仪、便携式添乘仪、人工添乘、线路精测小车、电子轨检仪等，均能进行精密作业。

3.桥梁检测。按照桥梁的建设规范要求，桥梁的使用年限要长于道路年限，最长的要求使用年限在100年，所以，对于桥梁的维护检测更为必要。桥梁检测一般配置一定数量的高性能养修设备，加强对桥梁的监控。高性能的无损检测设备，如：电阻探头、声发射探头等探测混凝土中钢筋的腐蚀情况;先进的超声波、射线设备检测钢结构的裂缝、缺陷;超声回探仪测混凝土的强度等。在我国，越来越多的桥梁建在峡谷上，需要大量使用斜拉结构，对使用斜拉钢材的无损检测也越来越重要。同时，当前运输中存在的超载等违法现象时有发生，容易造成桥梁结构的疲劳裂缝等，道路桥梁的承载也承受着考验。此外，无损检测在造船、钢索检测、石油输送管道的检测，以及国防领域也正大量使用。无损检测的发展和技术的提高会对许多工业领域带来极大的便利，并使许多行业的运行成本得到极大降低。因此，无损检测的研究有极其重要的意义。

总之，无损检测技术在产品质量控制中起着不可替代的作用，很多无损检测技术是从航空航天装备的制造和检验中发展起来的，在承压设备制造和焊接等工业领域也有着广泛的应用。

参考文献：

[1]王新宇.浅谈无损检测技术及应用.2019.

[2]张海洋.关于无损检测技术及应用研究.2018.