六、無(wú)損檢測(cè)

1．什么是無(wú)損檢測(cè)？l

工業(yè)領(lǐng)域中的無(wú)損檢測(cè)類(lèi)似于人們買(mǎi)西瓜時(shí)的“隔皮猜瓜”。買(mǎi)西瓜時(shí)，用手輕輕拍打西瓜外皮，聽(tīng)聲響或憑手感，想猜一下西瓜的生熟，這是人們常有的習(xí)慣。如果對(duì)猜想有懷疑，則要求切開(kāi)看個(gè)究竟了。用手輕拍，對(duì)西瓜是沒(méi)有損壞的，非破壞性的，聽(tīng)聲響或憑手感猜想西瓜生熟，“隔皮猜瓜”，這是生活中的“無(wú)損檢測(cè)”；而“切開(kāi)看個(gè)究竟”，這就是生活中的破壞性檢查了。不論無(wú)損檢測(cè)技術(shù)如何發(fā)展，“隔皮猜瓜”這一主旨內(nèi)涵不變；對(duì)檢測(cè)結(jié)果（猜想）有懷疑時(shí)，要解剖（切開(kāi)）進(jìn)行驗(yàn)證，這一基本思想也不變。無(wú)損檢測(cè)：在不破壞前提下，檢查工件宏觀缺陷或測(cè)量工件特征的各種技術(shù)方法的統(tǒng)稱。無(wú)損探傷：檢測(cè)工件宏觀缺陷的無(wú)損檢測(cè)。

無(wú)損檢測(cè)：NondestructiveTesting（縮寫(xiě)NDT）

無(wú)損檢測(cè)，顧名思義是以不損壞被檢測(cè)物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)為前提，應(yīng)用物理的方法，檢測(cè)物體內(nèi)部或表面的物理性能、狀態(tài)特性以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，檢查物質(zhì)內(nèi)部是否存在不連續(xù)性（即缺陷），從而判斷被檢測(cè)物體是否合格，進(jìn)而評(píng)價(jià)其適用性。

無(wú)損檢測(cè)的發(fā)展

以1895年倫琴發(fā)現(xiàn)X射線為標(biāo)志，無(wú)損檢測(cè)作為一門(mén)多學(xué)科的綜合技術(shù)，正式開(kāi)始進(jìn)入工業(yè)化大生產(chǎn)的實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域，迄今已有一百多年的歷史。

1900年法國(guó)海關(guān)開(kāi)始應(yīng)用X射線檢驗(yàn)物品，1922年美國(guó)建立了世界第一個(gè)工業(yè)射線實(shí)驗(yàn)室，用X射線檢查鑄件質(zhì)量，以后在軍事工業(yè)和機(jī)械制造業(yè)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

1912年超聲波探測(cè)技術(shù)最早在航海中用于探查海面上的冰山，1929年超聲波技術(shù)用于產(chǎn)品缺陷的檢驗(yàn)，至今仍是鍋爐壓力容器、鋼管、重要機(jī)械產(chǎn)品的主要檢測(cè)手段。

二十世紀(jì)30年代，開(kāi)始用磁粉檢測(cè)方法來(lái)檢測(cè)車(chē)輛的曲柄等關(guān)鍵部件，以后在鋼結(jié)構(gòu)件上廣泛應(yīng)用磁粉探傷方法，使磁粉檢測(cè)得以普及到各種鐵磁性材料的表面檢測(cè)。

到了二十世紀(jì)中期，在現(xiàn)代化工業(yè)大生產(chǎn)促進(jìn)下，建立了以射線檢測(cè)（RT）、超聲檢測(cè)（UT）、磁粉檢測(cè)（MT）、滲透檢測(cè)（PT）和電磁檢測(cè)（ET）五大常規(guī)檢測(cè)方法為代表的無(wú)損檢測(cè)體系。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和相互間的滲透，新的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)不斷涌現(xiàn)，新的無(wú)損檢測(cè)方法層出不窮，建立起一套較完整的無(wú)損檢測(cè)體系，覆蓋工業(yè)化大生產(chǎn)的大部分領(lǐng)域。

進(jìn)入二十世紀(jì)后期，以計(jì)算機(jī)和新材料為代表的新技術(shù)，促進(jìn)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的快速發(fā)展，例如，射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)技術(shù)，工業(yè)CT技術(shù)的出現(xiàn)，使射線檢測(cè)不斷拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域。隨著納米技術(shù)的發(fā)展，射線成像技術(shù)將獲進(jìn)一步的提升。目前無(wú)損檢測(cè)技術(shù)正向更高層次的無(wú)損評(píng)價(jià)方向發(fā)展。

現(xiàn)代工業(yè)的“質(zhì)量衛(wèi)士”

作為現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)之一，無(wú)損檢測(cè)涉及到光學(xué)、電磁學(xué)、聲學(xué)、原子物理學(xué)及計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)通訊等學(xué)科，在冶金、機(jī)械、石油、化工、航空、航天各個(gè)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，在保證產(chǎn)品質(zhì)量和工程質(zhì)量上發(fā)揮著愈來(lái)愈重要的作用，其“質(zhì)量衛(wèi)士”的美譽(yù)已得到工業(yè)界的普遍認(rèn)同?？梢哉f(shuō)，現(xiàn)代工業(yè)離不開(kāi)先進(jìn)的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和全球經(jīng)濟(jì)的一體化，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的競(jìng)爭(zhēng)將變得愈加激烈，而競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)是科技與質(zhì)量。無(wú)損檢測(cè)自誕生之日起就與質(zhì)量結(jié)下不解之緣，無(wú)損檢測(cè)是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中質(zhì)量控制和質(zhì)量保證的重要方法，有專(zhuān)家斷言：“在現(xiàn)代化大生產(chǎn)中，誰(shuí)掌握了高超的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，誰(shuí)就能在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地?！?/p>

2．無(wú)損檢測(cè)方法有哪些？

無(wú)損檢測(cè)方法很多據(jù)美國(guó)國(guó)家宇航局調(diào)研分析，認(rèn)為可分為六大類(lèi)約70余種。但在實(shí)際應(yīng)用中比較常見(jiàn)的有以下幾種：常規(guī)無(wú)損檢測(cè)方法有：

超聲檢測(cè)UltrasonicTesting（縮寫(xiě)UT）；

射線檢測(cè)RadiographicTesting（縮寫(xiě)RT）；

磁粉檢測(cè)MagneticparticleTesting（縮寫(xiě)MT）；

滲透檢驗(yàn)PenetrantTesting（縮寫(xiě)PT）；

渦流檢測(cè)EddycurrentTesting（縮寫(xiě)ET）；

3．無(wú)損檢測(cè)有哪些應(yīng)用？

應(yīng)用時(shí)機(jī)：設(shè)計(jì)階段；制造過(guò)程；成品檢驗(yàn)；在役檢查。應(yīng)用對(duì)象：各類(lèi)材料（金屬、非金屬等）；各種工件（焊接件、鍛件、鑄件等）；各種工程（道路建設(shè)、水壩建設(shè)、橋梁建設(shè)、機(jī)場(chǎng)建設(shè)等）。射線檢測(cè)

1．什么是射線檢測(cè)？利用射線（X射線、γ射線、中子射線等）穿過(guò)材料或工件時(shí)的強(qiáng)度衰減，檢測(cè)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不連續(xù)性的技術(shù)稱為射線檢測(cè)。

穿過(guò)材料或工件的射線由于強(qiáng)度不同在X射線膠片上的感光程度也不同，由此生成內(nèi)部不連續(xù)的圖象。

射線檢測(cè)利用X射線、γ射線、β射線以及中子射線、高能射線等放射線穿透物質(zhì)時(shí)，由于存在吸收與散射、電子偶生成等特性與物質(zhì)的密度結(jié)構(gòu)相關(guān)，或者產(chǎn)生電離等現(xiàn)象，從而能夠顯示物質(zhì)內(nèi)部的缺陷或組織結(jié)構(gòu)。常見(jiàn)的有采用照相或屏幕顯示、電視顯示等方法將物質(zhì)內(nèi)部情況顯示為可見(jiàn)圖像以進(jìn)行分析判斷。例如工業(yè)上用于檢查鑄件、焊縫等的射線照相檢測(cè)或工業(yè)X光電視、醫(yī)學(xué)界用于檢查人體的X光透視或照相及CT等。

圖3焊縫的X射線底片（有氣孔、夾渣等缺陷）

圖4鑄件底片2．射線檢測(cè)方法有哪些？射線檢測(cè)通常根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)顯示方法不同可分為：射線照相法、熒光屏法（發(fā)展為工業(yè)電視）、干板照相法、層析攝影（工業(yè)CT）技術(shù)、數(shù)字顯示技術(shù)等。3．射線檢測(cè)有哪些透照方法？

射線檢測(cè)對(duì)不同的結(jié)構(gòu)（如焊縫）有以下幾種透照位置

超聲波檢測(cè)一般把頻率在20千赫茲到25兆赫茲范圍的聲波叫做超聲波。它是一種機(jī)械振動(dòng)波，它能透入物體內(nèi)部并可以在物體中傳播。利用超聲波在物體中的多種傳播特性（如反射與折射、衍射與散射、衰減、諧振以及聲速等）的變化，可以測(cè)知許多物體的尺寸、表面與內(nèi)部缺陷、組織變化等等，因此是應(yīng)用最廣泛的一種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。例如用于醫(yī)療上的超聲診斷（如B超）、海洋學(xué)中的聲納、魚(yú)群探測(cè)、海底形貌探測(cè)、海洋測(cè)深、地質(zhì)構(gòu)造探測(cè)、工業(yè)材料及制品上的缺陷探測(cè)、硬度測(cè)量、測(cè)厚、顯微組織評(píng)價(jià)、混凝土構(gòu)件檢測(cè)、陶瓷土坯的濕度測(cè)定、氣體介質(zhì)特性分析、密度測(cè)定等等。

超聲波技術(shù)超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波是一種振動(dòng)頻率高于聲波的機(jī)械波，由換能晶片在電壓的激勵(lì)下發(fā)生振動(dòng)產(chǎn)生的，它具有頻率高、波長(zhǎng)短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點(diǎn)。超聲波對(duì)液體、固體的穿透本領(lǐng)很大，尤其是在陽(yáng)光不透明的固體中，它可穿透幾十米的深度。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會(huì)產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波，碰到活動(dòng)物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。

超聲波的特點(diǎn)1）方向性好；可以定向發(fā)射2）能量高；能量遠(yuǎn)大于聲波3）穿透力強(qiáng)；在金屬中能穿透數(shù)米，在無(wú)機(jī)材料中也可達(dá)一米。4)能在異質(zhì)界面產(chǎn)生反射、折射、和波行轉(zhuǎn)換。

超聲探頭的核心是其塑料外套或者金屬外套中的一塊壓電晶片。構(gòu)成晶片的材料可以有許多種。晶片的大小，如直徑和厚度也各不相同，因此每個(gè)探頭的性能是不同的，我們使用前必須預(yù)先了解它的性能。

超聲波傳感器的主要性能指標(biāo)包括；

（1）工作頻率。工作頻率就是壓電晶片的共振頻率。當(dāng)加到它兩端的交流電壓的頻率和晶片的共振頻率相等時(shí)，輸出的能量最大，靈敏度也最高。

（2）工作溫度。由于壓電材料的居里點(diǎn)一般比較高，特別是診斷用超聲波探頭使用功率較小，所以工作溫度比較低，可以長(zhǎng)時(shí)間地工作而不失效。醫(yī)療用的超聲探頭的溫度比較高，需要單獨(dú)的制冷設(shè)備。

（3）靈敏度。主要取決于制造晶片本身。機(jī)電耦合系數(shù)大，靈敏度高；反之，靈敏度低。

2．

超聲檢測(cè)方法有哪些？

通常有穿透法、脈沖反射法、串列法等。

穿透法

反射法

串列法

超聲檢測(cè)儀A、無(wú)缺陷B、小缺陷C、大缺陷多次底面反射法3．

超聲檢測(cè)有哪些應(yīng)用？

水浸（噴水）法檢測(cè)鋼管、鍛件（圖1）；單（雙）探頭檢測(cè)焊縫（圖2）；多探頭檢測(cè)大型管道（圖3）磁粉檢測(cè)

1．

什么是磁粉檢測(cè)？利用漏磁和合適的檢驗(yàn)介質(zhì)發(fā)現(xiàn)試件表面和近表面的不連續(xù)性的無(wú)損檢測(cè)方法。1.什么是磁粉檢測(cè)?

磁粉探傷是建立在漏磁原理基礎(chǔ)上的一種磁力探傷方法。當(dāng)磁力線穿過(guò)鐵磁材料及其制品時(shí)，在其（磁性）不連續(xù)處將產(chǎn)生漏磁場(chǎng)，形成磁極。此時(shí)撒上干磁粉或澆上磁懸液，磁極就會(huì)吸附磁粉，產(chǎn)生用肉眼能直接觀察的明顯磁痕。因此，可借助于該磁痕來(lái)顯示鐵磁材料及其制品的缺陷情況。磁粉探傷法可探測(cè)露出表面，用肉眼或借助于放大鏡也不能直接觀察到的微小缺陷，也可探測(cè)未露出表面，而是埋藏在表面下幾毫米的近表面缺陷。用這種方法雖然也能探查氣孔、夾雜、未焊透等體積型缺陷，但對(duì)面積型缺陷更靈敏，更適于檢查因淬火、軋制、鍛造、鑄造、焊接、電鍍、磨削、疲勞等引起的裂紋。

磁力探傷中對(duì)缺陷的顯示方法有多種，有用磁粉顯示的，也有不用磁粉顯示的。用磁粉顯示的稱為磁粉探傷，因它顯示直觀、操作簡(jiǎn)單、人們樂(lè)于使用，故它是最常用的方法之一。不用磁粉顯示的，習(xí)慣上稱為漏磁探傷，它常借助于感應(yīng)線圈、磁敏管、霍爾元件等來(lái)反映缺陷，它比磁粉探傷更衛(wèi)生，但不如前者直觀。由于目前磁力探傷主要用磁粉來(lái)顯示缺陷，因此，人們有時(shí)把磁粉探傷直接稱為磁力探傷，其設(shè)備稱為磁力探傷設(shè)備。

磁粉探傷鐵磁性材料在磁場(chǎng)中被磁化時(shí)，材料表面或近表面存在的缺陷或組織狀態(tài)變化會(huì)使導(dǎo)磁率發(fā)生變化，即磁阻增大，使得磁路中的磁通相應(yīng)發(fā)生畸變，除了一部分磁通直接穿越缺陷或在材料內(nèi)部繞過(guò)缺陷外，還有一部分磁通會(huì)離開(kāi)材料表面，通過(guò)空氣繞過(guò)缺陷再重新進(jìn)入材料，從而在材料表面的缺陷處形成漏磁場(chǎng)。當(dāng)采用微細(xì)的磁性介質(zhì)（磁粉）鋪撒在材料表面時(shí)，這些磁粉會(huì)被漏磁場(chǎng)吸附聚集從而顯示出缺陷所在，這種方法就是“磁粉探傷”技術(shù)。如果不是使用磁粉，而是直接使用特殊的測(cè)磁裝置（例如磁帶、檢測(cè)線圈、磁敏元件等）探查并記錄漏磁通的存在來(lái)達(dá)到檢測(cè)目的，則稱為“漏磁檢測(cè)”技術(shù)。目前主要應(yīng)用于工業(yè)上檢查鐵磁性材料及零部件上的表面和近表面缺陷。

2．

磁粉檢測(cè)方法有哪些？

磁粉探傷的原理及其主要特點(diǎn)

答：有表面或近表面缺陷的工件被磁化后，當(dāng)缺陷方向與磁場(chǎng)方向成一定角度時(shí)，由于缺陷處的磁導(dǎo)率的變化，磁力線逸出工件表面，產(chǎn)生漏磁場(chǎng)，吸附磁粉形成磁痕。用磁粉探傷檢驗(yàn)表面裂紋，與超聲探傷和射線探傷比較，其靈敏度高、操作簡(jiǎn)單、結(jié)果可靠、重復(fù)性好、缺陷容易辨認(rèn)。但這種方法僅適用于檢驗(yàn)鐵磁性材料的表面和近表面缺陷。

滲透檢測(cè)

1．

什么是滲透檢測(cè)？

利用液體的毛細(xì)管作用，將滲透液滲入固體材料表面開(kāi)口缺陷處。再通過(guò)顯象劑將滲入的滲透液吸出到表面顯示缺陷的存在。這種無(wú)損檢測(cè)方法稱為滲透檢測(cè)。滲透探傷通過(guò)噴灑、刷涂或浸漬等方法，把滲透能力很強(qiáng)的滲透液施加到被檢查的物體上，當(dāng)物體表面存在開(kāi)口性缺陷時(shí)，滲透液因毛細(xì)管作用原理而深入到缺陷中去，將物體表面多余的滲透液擦拭或沖洗干凈后，再在物體表面均勻施加顯像劑，顯像劑能將已滲入缺陷內(nèi)的滲透液引導(dǎo)到物體表面上來(lái)，由于顯像劑本身提供了與滲透液形成強(qiáng)烈對(duì)比的背景襯托，因此反滲出的滲透液將顯示出缺陷的狀況圖像，它可以是以顏色對(duì)比而在白光下用肉眼觀察（稱作“著色滲透探傷”），也可以是因具有熒光作用而在紫外光下觀察（稱作“熒光滲透探傷”）。主要應(yīng)用于檢查材料及工件表面開(kāi)口性缺陷，其靈敏度已經(jīng)達(dá)到可以檢查出開(kāi)口寬度僅有微米級(jí)的缺陷。

2．

滲透檢測(cè)如何進(jìn)行？

3．

滲透檢測(cè)的缺陷顯示

渦流檢測(cè)

1．

什么是渦流檢測(cè)？利用鐵磁線圈在工件中感生的渦流,分析工件內(nèi)部質(zhì)量狀況的無(wú)損檢測(cè)方法稱為渦流檢測(cè)（圖1）。渦流探傷基于電磁感應(yīng)原理，當(dāng)把通有交變電流的線圈（激磁線圈）靠近導(dǎo)電物體時(shí)，線圈產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)會(huì)在導(dǎo)電體中感應(yīng)