無損檢測技術(shù)的發(fā)展概述及認(rèn)識

1、無損檢測技術(shù)的發(fā)展概述及認(rèn)識摘要：本文概述了無損檢測與評估技術(shù)在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，提出了無損檢測與評估技術(shù)存在的問題和不足，最后分析了無損檢測與評估技術(shù)的發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞：無損檢測；探傷；發(fā)展概況；一、引言任何設(shè)備或構(gòu)件自身都可能有各種缺陷，關(guān)鍵是這種缺陷是否發(fā)展、發(fā)展得快慢及最后的危害如何。國內(nèi)與國際上對承壓類特種設(shè)備所含缺陷的危害性進行了大量的研究并取得了長足進展，同時，無損檢測技術(shù)的發(fā)展，為人們的研究提供了新的方法和手段，對含缺陷焊接特種設(shè)備安全評定已成為可能。而在進行評定分析時，結(jié)構(gòu)缺陷的準(zhǔn)確定位與定量是一個關(guān)鍵問題，因為缺陷對焊接結(jié)構(gòu)的完整性起著重要作用。為保證設(shè)備服役時的安全性，通

2、常采用的方法是利用無損檢測手段對設(shè)備進行檢查，再應(yīng)用安全評價分析技術(shù)和手段對檢查得到的缺陷進行安全評定?？梢?，鍋爐、壓力容器安全評定與爆炸預(yù)防等技術(shù)應(yīng)用的基本前提是無損檢測技術(shù)。本文對工業(yè)中常用的無損檢測原理及特點進行分析，概述了無損檢測與評估技術(shù)在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，提出了無損檢測與評估技術(shù)存在的問題和不足，最后分析了無損檢測與評估技術(shù)的發(fā)展趨勢。二、工業(yè)常用無損檢測原理及特點分析2.1 射線檢測技術(shù)原理：射線探傷法是利用射線透過物體時，會發(fā)生吸收和散射這一特性，通過測量材料中因缺陷存在而影響射線的吸收來探測缺陷的，有缺陷部位對射線的衰減減弱，運用膠片的照相原理瀏黃穿透工件后射線的強度變化，從

3、而，測量出工件內(nèi)部缺陷大小、數(shù)和性質(zhì)的一種方法。該方法是最基本的、應(yīng)用最廣泛的一種射線檢測方法。常用于探傷的射線有X光和同位素發(fā)出的丫射線，分別稱為X光探傷和丫射線探傷。一般情況下，射線探傷是不易發(fā)現(xiàn)裂紋的，或者說，射線探傷對裂紋是不敏感的。因此，射線探傷對氣孔、夾渣、未焊透等體積型缺陷最敏感。即射線探傷適宜用于體積型缺陷探傷，而不適宜面積型缺陷探傷。2.2 超聲波檢測技術(shù)原理：超聲波檢測主要用于探測試件的內(nèi)部缺陷，所謂超聲波是指超過人耳聽覺、頻率大于20kHz的聲音。目前用的最多的探傷方法是脈沖反射法。脈沖反射法在探傷時用縱波或者橫波把超聲波射入被檢物的一面，然后在同一面接收從缺陷處反射回來

4、的回波，根據(jù)回波情況判斷缺陷的情況。通常用超聲波探頭與待探工件表面良好的接觸，探頭則可有效地向工件發(fā)射超聲波，并能接收（缺陷）界面反射來的超聲波，同時轉(zhuǎn)換成電信號，再傳輸給儀器進行處理。根據(jù)超聲波在介質(zhì)中傳播的速度（常稱聲速）和傳播的時間，就可知道缺陷的位置。當(dāng)缺陷越大，反射面則越大，其反射的能量也就越大，故可根據(jù)反射能量的大小來查知各缺陷（當(dāng)量）的大小。常用的探傷波形有縱波、橫波、表面波等。前者適用于探測內(nèi)部缺陷；后者適宜于探測表面缺陷，但對表面的條件要求高，不平或粗糙的表面會影響耦合和掃查，從而影響檢測精度和可靠性。2.3 磁粉檢測技術(shù)原理：鐵磁性材料被磁化后，其內(nèi)部產(chǎn)生很強的磁感應(yīng)強度，

5、磁力線增大幾百倍到幾千倍，如果材料中存在不連續(xù)性缺陷，磁力線會發(fā)生畸變，由于缺陷中空氣介質(zhì)的磁導(dǎo)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于試件的磁導(dǎo)率，使磁力線受阻，一部分磁力線擠到缺陷的底部，一部分穿過裂紋，一部分排擠出工件的表面再進入工件。如果這時在工件上撒上磁粉，漏磁場就會吸附磁粉，形成與缺陷形狀相近的磁粉堆積。我們稱之為磁痕，從而顯示缺陷。磁粉是一種磁性強的徽細(xì)鐵粉，通常有黑色的、株色的勺和灰白色的純鐵三種。操作簡單，檢查迅速，靈教度高，適用于徽性工件表面及近表面缺陷的檢。探傷前應(yīng)除去表面的油漆、涂抖及鐵銹，以免防礙磁粉的附看。2.4 滲透檢測技術(shù)原理：滲透檢測技術(shù)又稱著色檢測技術(shù)，是利用毛細(xì)現(xiàn)象來進行探傷的方法。對

6、于表面光滑而清潔的零部件，用一種帶色（常為紅色）或帶有熒光的、滲透性很強的液體，涂覆于待探零部件的表面。若表面有肉眼不能直接察知的微裂紋，由于該液體的滲透性很強，它將沿著裂紋滲透到其根部。然后將表面的滲透液洗去，再涂上對比度較大的顯示液（常為白色）。放置片刻后，由于裂紋很窄，毛細(xì)現(xiàn)象作用顯著，原滲透到裂紋內(nèi)的滲透液將上升到表面并擴散，在白色的襯底上顯出較粗的紅線，從而顯示出裂紋露于表面的形狀。2.5 渦流檢測技術(shù)原理：在通有交流電i1的線圈周圍有一交變磁場H1。如果被測導(dǎo)體位于該線圈之內(nèi)，則導(dǎo)體表層因電磁感應(yīng)就產(chǎn)生電渦流i2,電渦流又產(chǎn)生一個與磁場H1方向相反的次生磁場H2。由于磁場H2的反作

7、用使通電線圈的有效阻抗發(fā)生變化，這種線圈阻抗的變化完整而且唯一地反映了待測物體的渦流效應(yīng)。電渦流式傳感器可以用來檢查金屬表面裂紋及傷痕。檢測時使傳感器與被測體相對移動并保持距離不變，如有裂紋出現(xiàn)，將引起金屬電阻率、磁導(dǎo)率的變化，在裂紋處也會有位移值的變化，這些綜合參數(shù)的變化將引起傳感器參數(shù)的變化，從而通過測量傳感器參數(shù)的變化即可達(dá)到探傷的目的。一般用于表面及近表面缺陷的檢，檢瀏前應(yīng)清除表面附若物。三、我國無損檢測技術(shù)發(fā)展概況目前，我國已發(fā)展為世界上開展無損檢測教育和培訓(xùn)工作比較好的國家之一，無損檢測事業(yè)也站在了較高的起點上，并繼續(xù)發(fā)展。但是我國無損檢測技術(shù)的發(fā)展卻是經(jīng)過了一個艱辛的過程。在上個

8、世紀(jì)的五十年代出，江南造船廠研制出電子管式超聲波探傷儀，六十年代后生產(chǎn)出成熟的市場產(chǎn)品，從此，開創(chuàng)了我國自主研制無損檢測儀器的新篇章。1978年，無損檢測學(xué)會誕生了，我國無損檢測開始融入到世界無損檢測的大家庭，成為我國無損檢測發(fā)展史上的一個里程碑。在接下來的二十年里，我國無損檢測學(xué)會和無損檢測人員開放市場，開始引入國外的先進技術(shù)融入學(xué)會中，帶動我國無損檢測技術(shù)的發(fā)展。自1895年發(fā)現(xiàn)X-射線，1900年X-射線在法國海關(guān)正式應(yīng)用后，無損檢測技術(shù)已歷經(jīng)一個多世紀(jì)的發(fā)展里程。新中國誕生后的50多年，我國的無損檢測事業(yè)獲得了長足的發(fā)展。早在建國后不久的上世紀(jì)五十年代初，我國已有相當(dāng)一批科技人員在航空

9、部門和科研機構(gòu)從事X-射線、磁粉、滲透、超聲等無損檢測工作，其中不少工作是在蘇聯(lián)專家指導(dǎo)下進行的。國外早在二戰(zhàn)期間無損檢測技術(shù)即得以迅速發(fā)展并在1943年出現(xiàn)商品化的脈沖回波式超聲波探傷儀。我國也在上世紀(jì)五十年代初由江南造船廠研制出電子管式超聲波探傷儀，雖然生產(chǎn)出成熟的市場產(chǎn)品是六十年代后的事情，但它卻開創(chuàng)了我國自主研制無損檢測儀器的新的一頁。1978年無損檢測學(xué)會的誕生是我國無損檢測發(fā)展史上的一個里程碑。在中國從基本閉關(guān)型社會轉(zhuǎn)變?yōu)閷ν忾_放型社會過程中，我國無損檢測學(xué)會和廣大無損檢測人員就最早實施對外開放、采取積極措施融入世界無損檢測大家庭。1978年無損檢測學(xué)會誕生之際就同當(dāng)時的西德無損檢

10、測學(xué)會簽訂了合作協(xié)議，為后來日益發(fā)展的國際交往和學(xué)術(shù)交流之奠定了良好的基礎(chǔ)。上世紀(jì)八、九十年代，在中國從計劃經(jīng)濟轉(zhuǎn)變?yōu)槭袌鼋?jīng)濟過程中，我國無損檢測學(xué)會和廣大無損檢測人員又最早開放無損檢測市場、引入國外先進技術(shù)并將市場和競爭機制融入學(xué)會工作。目前，我國已有3萬多人獲得中國無損檢測學(xué)會頒發(fā)的等級證書，而獲得鍋爐壓力容器、鐵路、核電、航空航天和化工等工業(yè)部門頒發(fā)證書的人數(shù)遠(yuǎn)多于這一數(shù)字。例如，我國僅特種設(shè)備持證無損檢測人員就達(dá)13萬多人，從事無損檢測的檢驗檢測機構(gòu)近1000多家，有一萬多家特種設(shè)備制造和安裝企業(yè)自身擁有專業(yè)無損檢測人員開展無損檢測工作。因此，我國每年對無損檢測技術(shù)和儀器的需求十分強勁

11、，在國際上已成為無損檢測儀器最重要的市場之一。幾乎所有的國外主要無損檢測制造商都已進入中國搶占市場，開設(shè)中國公司、辦事處、代表處，尋求代理商等。但另一方面，中國本身的無損檢測設(shè)備器材制造以及無損檢測工程技術(shù)也已經(jīng)越來越多地引起國外無損檢測界，特別是無損檢測儀器制造商與無損檢測用戶的興趣，來電來函進行技術(shù)咨詢、求購設(shè)備器材和尋求培訓(xùn)者也日益增多。我國于1993年9月成功舉辦了第七屆亞太地區(qū)無損檢測會議，又將于2008年8月在上海舉辦第17屆世界無損檢測會議，這從一個側(cè)面反映出我國的無損檢測工作已得到世界公認(rèn)，在世界無損檢測界具有舉足輕重的地位。進入21世紀(jì)，我國在無損檢測基本理論研究、無損檢測設(shè)

12、備的研制和生產(chǎn)上都處于世界先進水平。國內(nèi)NDT標(biāo)準(zhǔn)化近年來面貌煥然一新，鍋爐、壓力容器和壓力管道“三位一體”的JB4730標(biāo)準(zhǔn)幾經(jīng)彳丁審議，終于閃亮推出，這是我國承壓設(shè)備無損檢測史上新的里程碑。我國是世界上開展無損檢測教育和培訓(xùn)工作比較好的國家之一，目前已有20多所高校設(shè)有無損檢測專業(yè)課程，不但能培養(yǎng)無損檢測專業(yè)的本科生，還能自行培養(yǎng)該領(lǐng)域的碩士、博士研究生。目前，我國的無損檢測事業(yè)已站在一個較高的起點之上并為未來的迅速發(fā)展奠定了雄厚的物質(zhì)基礎(chǔ)。但是，客觀地講，我國雖然是一個無損檢測大國，也是無損檢測儀器的生產(chǎn)大國，但離無損檢測技術(shù)的強國還有一段距離。我們雖然擁有世界上從事NDT人數(shù)最多的無損

13、檢測學(xué)會，也擁有無損檢測儀器最大的生產(chǎn)量和銷售量，但是，我國的無損檢測儀器基本上僅占據(jù)了中、低端市場。絕大多數(shù)高端的無損檢測設(shè)備還必須要依靠進口。我國工業(yè)和國防部門需要的超聲相控陣檢測系統(tǒng)、工業(yè)射線CT系統(tǒng)、聲發(fā)射檢測系統(tǒng)、高端紅外特別是脈沖紅外成像和激光檢測系統(tǒng)基本上依賴進口。所以，從技術(shù)層面上講，我國在無損檢測領(lǐng)域還不是一個強國。四、國外無損檢測標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀4.1 美ASM曲準(zhǔn)針對鍋爐壓力容器，就原材料、焊縫、結(jié)構(gòu)件和支承件內(nèi)部和表面缺陷的檢測，對七種NDTT法（包才R不UT、MTPT、ET、VT、LT、AE）提出了相關(guān)技術(shù)要求和驗收條件。質(zhì)量驗收只有合格與不合格兩種等級，便于操作；但有些方法

14、細(xì)節(jié)交代不夠周詳，如射線實時成像，超聲缺B1表征，及新技術(shù)超聲衍射傳播時差（TOFD）法、超聲相控陣法等。4.2 歐EN標(biāo)準(zhǔn)對各種NDET法要求描述具體，工藝細(xì)節(jié)周密詳盡，面面俱到。如RT中，透照技術(shù)等級的轉(zhuǎn)換，特型焊接接頭的透照布置與評定驗收，RTR和CRDR新技術(shù)的具體運作;UT中，缺陷的“五段法”定性表征（有流程圖和波形圖供對照）,T型接頭和管座角焊縫的施探，凹、凸曲面探傷的種種細(xì)節(jié)（探頭入射角、折射角、曲底面聲束入射角測定、缺陷深度和水平定位修正、及靈敏度傳輸修正）,新技術(shù)TOFDfe在平、凸、凹及異面上的四種探頭布置、角度選擇、探頭間距選擇、裝置校驗、A、RD型三種掃描顯示及圖形判讀

15、等，值得精細(xì)研討，消化吸收。4.3 日J(rèn)IS等標(biāo)準(zhǔn)系吸收了歐美標(biāo)準(zhǔn)系的長處，又加進了本國的實驗和經(jīng)驗數(shù)據(jù)，有一定創(chuàng)新。如RT中，相關(guān)于幾何修正系數(shù)P的透照距離的選定，對比度計、線質(zhì)計白使用，環(huán)焊縫一次透照長度的計算,T型接頭的透照技能考核和評定，三類缺陷的五級制評片，及不銹鋼焊縫衍射斑紋的判讀和處理;UT中曲面探傷技術(shù)細(xì)節(jié)的規(guī)定（比歐標(biāo)充實了一些便于應(yīng)用的修正曲線圖）,T型接頭和管座角焊縫檢測的探頭布置和波形分析，還有不銹鋼焊縫UT的探頭、試塊和試探程序，端部回波法缺陷測高的各種技能（如端部回波的識別等）,新技術(shù)TOFDfe的運作要求和結(jié)果評價。缺點是缺陷驗收繁復(fù)，操作費時。如鋼板、鍛件質(zhì)量分

16、五級，現(xiàn)場數(shù)據(jù)分類記錄有難度。五、無損檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢隨著該技術(shù)與計算機技術(shù)、數(shù)字圖像處理技術(shù)、電子測量技術(shù)的結(jié)合，實時成像技術(shù)、層析射線照相技術(shù)、數(shù)字輻射成像技術(shù)已經(jīng)成為無損檢測技術(shù)的主要發(fā)展方向，無損檢測技術(shù)具有直觀、可實時、易數(shù)字化、可實現(xiàn)三維圖像、應(yīng)用范圍廣等特點，無損檢測技術(shù)的研究和應(yīng)用呈如下發(fā)展趨勢。5.1 數(shù)字化隨著計算機技術(shù)和數(shù)字圖像處理技術(shù)在無損檢測中的應(yīng)用，以CT和DR為代表的數(shù)字式射線成像技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。與傳統(tǒng)的膠片射線照相方法相比，數(shù)字式射線成像只有突出的特點，數(shù)字圖像不僅可以方便地存儲和復(fù)制，可以進行各種數(shù)字處理，以提高圖像顯示的效果和質(zhì)量。而且可以通過高效的

17、信息系統(tǒng)進行傳遞，使得遠(yuǎn)程實施診斷和實時分析成為可能。正是憑借其存儲、處理和傳輸方面的巨大優(yōu)勢，數(shù)字化已經(jīng)成為無損檢測技術(shù)的發(fā)展潮流。5.2 實時成像與直接成像隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和全球經(jīng)濟一體化時代的到來，市場經(jīng)濟的競爭將變得愈加激烈。而競爭的焦點是科技與質(zhì)量，企業(yè)對產(chǎn)品質(zhì)量越來越重視，對產(chǎn)品進行100%在線檢測的要求也越來越高。為滿足現(xiàn)代工業(yè)的要求，實時成像與直接成像就成了無損檢測技術(shù)研究和發(fā)展的一條主要技術(shù)渠道，其結(jié)果也代表了當(dāng)今該技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢之一。5.3 大型化陣列探測技術(shù)的出現(xiàn)，使得對大型客體進行射線無損檢測成為可能。計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機數(shù)據(jù)處理能力的飛速提高，使圖像處理

18、和圖像重建所需要的時間越來越短。計算機能在很短的時間內(nèi)對大量的數(shù)據(jù)進行處理，為無損檢測設(shè)備對大型客體檢測提供了可靠保證。5.4 應(yīng)用面廣無損檢測技術(shù)發(fā)展到今天，它的應(yīng)用已經(jīng)滲透到國民經(jīng)濟的各個角落，從國防領(lǐng)域的炮彈、導(dǎo)彈的檢查，到普通領(lǐng)域的汽車曲軸、機械零件的檢測以及醫(yī)療領(lǐng)域的透視檢查到航空運載中行李及貨物的安全檢查，從微小的陶瓷裂縫的探測到大型貨柜的掃描，射線無損檢測技術(shù)都發(fā)揮著巨大的作用。六、結(jié)束語無損檢測是現(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，追求完美的質(zhì)量已是永恒的主題。無損檢測以它堅實的理論基礎(chǔ)和精湛的技藝，忠實地履行著質(zhì)量衛(wèi)士的職責(zé)。國際著名質(zhì)量管理學(xué)家朱蘭博士曾經(jīng)指出，如果說20世紀(jì)是生產(chǎn)力的世紀(jì)，那么21世紀(jì)就是質(zhì)量的世紀(jì)。質(zhì)量將成為新世紀(jì)的主題，在21世紀(jì)，人類將感受到不斷提高的產(chǎn)品和服務(wù)質(zhì)量，質(zhì)量文化在社會文化中的地位迅速提升