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1、六、無損檢測 1什么是無損檢測？ l工業(yè)領(lǐng)域中的無損檢測類似于人們買西瓜時的“隔皮猜瓜”。買西瓜時，用手輕輕拍打西瓜外皮，聽聲響或憑手感，想猜一下西瓜的生熟，這是人們常有的習(xí)慣。如果對猜想有懷疑，則要求切開看個究竟了。 用手輕拍，對西瓜是沒有損壞的，非破壞性的，聽聲響或憑手感猜想西瓜生熟，“隔皮猜瓜”，這是生活中的“無損檢測”；而“切開看個究竟”，這就是生活中的破壞性檢查了。不論無損檢測技術(shù)如何發(fā)展，“隔皮猜瓜”這一主旨內(nèi)涵不變；對檢測結(jié)果（猜想）有懷疑時，要解剖（切開）進(jìn)行驗證，這一基本思想也不變。 古老而簡單的無損檢測方法，如敲擊器械，聽聲響，辨別有無裂紋等，是至今沿用的方法；但因它們對缺
2、陷的位置和大小，做不出“基本相符”的判斷，而不被視無損檢測的技術(shù)方法。只有技術(shù)方法才可保證無損檢測結(jié)果如上所述的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。通常而言的無損檢測技術(shù)方法，指射線檢測（RT）、超聲檢測（UT）等等。 無損檢測：在不破壞前提下，檢查工件宏觀缺陷或測量工件特征的各種技術(shù)方法的統(tǒng)稱。 無損探傷：檢測工件宏觀缺陷的無損檢測。 無損檢測：NondestructiveTesting（縮寫NDT） 無損檢測，顧名思義是以不損壞被檢測物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)為前提，應(yīng)用物理的方法，檢測物體內(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），從而判斷被檢測物體是否合格，進(jìn)而評價其適用性。
3、無損檢測的發(fā)展 以1895年倫琴發(fā)現(xiàn)X射線為標(biāo)志，無損檢測作為一門多學(xué)科的綜合技術(shù)，正式開始進(jìn)入工業(yè)化大生產(chǎn)的實際應(yīng)用領(lǐng)域，迄今已有一百多年的歷史。 1900年法國海關(guān)開始應(yīng)用X射線檢驗物品，1922年美國建立了世界第一個工業(yè)射線實驗室，用X射線檢查鑄件質(zhì)量，以后在軍事工業(yè)和機械制造業(yè)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。 1912年超聲波探測技術(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，至今仍是鍋爐壓力容器、鋼管、重要機械產(chǎn)品的主要檢測手段。 二十世紀(jì)30年代，開始用磁粉檢測方法來檢測車輛的曲柄等關(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，使磁粉檢測得以普及到各種鐵磁性材
4、料的表面檢測。 毛細(xì)管現(xiàn)象是土壤水分蒸發(fā)的一種常見現(xiàn)象。隨著工業(yè)化大生產(chǎn)的出現(xiàn)，將“毛細(xì)管現(xiàn)象”的原理成功地應(yīng)用于金屬和非金屬材料開口缺陷的檢驗，其靈敏度與磁粉檢測相當(dāng)，它的最大好處是可以檢測非鐵磁性物質(zhì)。 經(jīng)典的電磁感應(yīng)定律和渦流電荷集膚效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，促進(jìn)了現(xiàn)代導(dǎo)電材料渦流檢測方法的產(chǎn)生。1935年第一臺渦流探測儀器研究成功。二十世紀(jì)五十年代初，德國科學(xué)家霍斯特發(fā)表了一系列有關(guān)電磁感應(yīng)的論文，開創(chuàng)了現(xiàn)代渦流檢測的新篇章。 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（RT）、超聲檢測（UT）、磁粉檢測（MT）、滲透檢測（PT）和電磁檢測（ET）五大常規(guī)檢測方法為代表的無損檢測體
5、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，新的無損檢測技術(shù)不斷涌現(xiàn)，新的無損檢測方法層出不窮，建立起一套較完整的無損檢測體系，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，以計算機和新材料為代表的新技術(shù)，促進(jìn)無損檢測技術(shù)的快速發(fā)展，例如，射線實時成像檢測技術(shù)，工業(yè)CT技術(shù)的出現(xiàn)，使射線檢測不斷拓寬其應(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。目前無損檢測技術(shù)正向更高層次的無損評價方向發(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，無損檢測涉及到光學(xué)、電磁學(xué)、聲學(xué)、原子物理學(xué)及計算機、數(shù)據(jù)通訊等學(xué)科，在冶金、機械、石油、化工、航空、航天各個領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，在
6、保證產(chǎn)品質(zhì)量和工程質(zhì)量上發(fā)揮著愈來愈重要的作用，其“質(zhì)量衛(wèi)士”的美譽已得到工業(yè)界的普遍認(rèn)同?？梢哉f，現(xiàn)代工業(yè)離不開先進(jìn)的無損檢測技術(shù)。 隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和全球經(jīng)濟的一體化，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。無損檢測自誕生之日起就與質(zhì)量結(jié)下不解之緣，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，有專家斷言：“在現(xiàn)代化大生產(chǎn)中，誰掌握了高超的無損檢測技術(shù)，誰就能在激烈的競爭中立于不敗之地。” 2無損檢測方法有哪些？ 無損檢測方法很多據(jù)美國國家宇航局調(diào)研分析，認(rèn)為可分為六大類約70余種。但在實際應(yīng)用中比較常見的有以下幾種：常規(guī)無損檢測方法有： 超聲檢測 Ultra
7、sonic Testing（縮寫 UT）； 射線檢測 Radiographic Testing（縮寫 RT）； 磁粉檢測 Magnetic particle Testing（縮寫 MT）； 滲透檢驗 Penetrant Testing （縮寫 PT）； 渦流檢測Eddy current Testing（縮寫 ET）； 非常規(guī)無損檢測技術(shù)有：聲發(fā)射AcousticEmission(縮寫AE)； 泄漏檢測LeakTesting（縮寫UT）； 光全息照相OpticalHolography； 紅外熱成象InfraredThermography； 微波檢測MicrowaveTesting 3無損檢測有哪
8、些應(yīng)用？應(yīng)用時機：設(shè)計階段；制造過程；成品檢驗；在役檢查。應(yīng)用對象：各類材料（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)、機場建設(shè)等）。 射線檢測 1什么是射線檢測？利用射線（X射線、射線、中子射線等）穿過材料或工件時的強度衰減，檢測其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不連續(xù)性的技術(shù)稱為射線檢測。 穿過材料或工件的射線由于強度不同在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。 射線檢測利用X射線、射線、射線以及中子射線、高能射線等放射線穿透物質(zhì)時，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)
9、。常見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1是射線穿過工件時的強度衰減；圖2是X射線機和射線儀；圖3、圖4是射線底片。 圖1射線檢測示意圖 圖2 X射線機和射線儀 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射線檢測方法有哪些？射線檢測通常根據(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射線檢測有哪些透照方法？射線檢測對不同的結(jié)構(gòu)（如焊縫）有
10、以下幾種透照位置 超聲檢測 1什么是超聲檢測？ 超聲波在被檢測材料中傳播時,材料的聲學(xué)特性和內(nèi)部組織的變化對超聲波的傳播產(chǎn)生一定的影響，通過對超聲波受影響程度和狀況的探測了解材料性能和結(jié)構(gòu)變化的技術(shù)稱為超聲檢測。 超聲波檢測一般把頻率在20千赫茲到25兆赫茲范圍的聲波叫做超聲波。它是一種機械振動波，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)用最廣泛的一種無損檢測技術(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、魚群探測、海底形貌探測、海洋測深
11、、地質(zhì)構(gòu)造探測、工業(yè)材料及制品上的缺陷探測、硬度測量、測厚、顯微組織評價、混凝土構(gòu)件檢測、陶瓷土坯的濕度測定、氣體介質(zhì)特性分析、密度測定等等。 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。超聲波是一種振動頻 率高于聲波的機械波，由換能晶片在電壓的激勵下發(fā)生振動產(chǎn)生的，它具有頻率高、波長短、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。超聲波對液體、固體的穿透本領(lǐng)很大，尤其是在陽光不透明的固體中，它可穿透幾十米的深度。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波，碰到活動物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。 超聲波的特點 1）方向性好；可以定向發(fā)射 2）能量高；能量遠(yuǎn)大于聲波
12、3）穿透力強；在金屬中能穿透數(shù)米，在無機材料中也可達(dá)一米。 4)能在異質(zhì)界面產(chǎn)生反射、折射、和波行轉(zhuǎn)換。 因此超聲波檢測廣泛應(yīng)用在工業(yè)、國防、生物醫(yī)學(xué)等方面。 以超聲波作為檢測手段，必須產(chǎn)生超聲波和接收超聲波。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習(xí)慣上稱為超聲換能器，或者超聲探頭。 超聲波探頭主要由壓電晶片組成，既可以發(fā)射超聲波，也可以接收超聲波。小功率超聲探頭多作探測作用。它有許多不同的結(jié)構(gòu)，可分直探頭（縱波）、斜探頭（橫波）、表面波探頭（表面波）、蘭姆波探頭（蘭姆波）、雙探頭（一個探頭反射、一個探頭接收）等。 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
13、種。晶片的大小，如直徑和厚度也各不相同，因此每個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，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，可以長時間地工作而不失效。醫(yī)療用的超聲探頭的溫度比較高，需要單獨的制冷設(shè)備。（3）靈敏度。主要取決于制造晶片本身。機電耦合系數(shù)大，靈敏度高；反之，靈敏度低。 超聲波傳感技術(shù)應(yīng)用在生產(chǎn)實踐的不同方面，而醫(yī)學(xué)應(yīng)用是其最主要的應(yīng)用之一，
14、下面以醫(yī)學(xué)為例子說明超聲波傳感技術(shù)的應(yīng)用。超聲波在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用主要是診斷疾病，它已經(jīng)成為了臨床醫(yī)學(xué)中不可缺少的診斷方法。超聲波診斷的優(yōu)點是：對受檢者無痛苦、無損害、方法簡便、顯像清晰、診斷的準(zhǔn)確率高等。因而推廣容易，受到醫(yī)務(wù)工作者和患者的歡迎。超聲波診斷可以基于不同的醫(yī)學(xué)原理，我們來看看其中有代表性的一種所謂的A型方法。這個方法是利用超聲波的反射。當(dāng)超聲波在人體組織中傳播遇到兩層聲阻抗不同的介質(zhì)界面是，在該界面就產(chǎn)生反射回聲。每遇到一個反射面時，回聲在示波器的屏幕上顯示出來，而兩個界面的阻抗差值也決定了回聲的振幅的高低。 在工業(yè)方面，超聲波的典型應(yīng)用是對金屬的無損探傷和超聲波測厚兩種。過去，許
15、多技術(shù)因為無法探測到物體組織內(nèi)部而受到阻礙，超聲波傳感技術(shù)的出現(xiàn)改變了這種狀況。當(dāng)然更多的超聲波傳感器是固定地安裝在不同的裝置上，“悄無聲息”地探測人們所需要的信號。 在未來的應(yīng)用中，超聲波將與信息技術(shù)、新材料技術(shù)結(jié)合起來，將出現(xiàn)更多的智能化、高靈敏度的超聲波傳感器。 2超聲檢測方法有哪些？ 通常有穿透法、脈沖反射法、串列法等。 穿透法 反射法 串列法 超聲檢測儀 A、無缺陷B、小缺陷C、大缺陷多次底面反射法 3超聲檢測有哪些應(yīng)用？ 水浸（噴水）法檢測鋼管、鍛件（圖1）；單（雙）探頭檢測焊縫（圖2）；多探頭檢測大型管道（圖3） 磁粉檢測 1什么是磁粉檢測？ 利用漏磁和合適的檢驗介質(zhì)發(fā)現(xiàn)試件表面
16、和近表面的不連續(xù)性的無損檢測方法。 1.什么是磁粉檢測? 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)磁力線穿過鐵磁材料及其制品時，在其（磁性）不連續(xù)處將產(chǎn)生漏磁場，形成磁極。此時撒上干磁粉或澆上磁懸液，磁極就會吸附磁粉，產(chǎn)生用肉眼能直接觀察的明顯磁痕。因此，可借助于該磁痕來顯示鐵磁材料及其制品的缺陷情況。磁粉探傷法可探測露出表面，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
17、探傷中對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、操作簡單、人們樂于使用，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顯示缺陷，因此，人們有時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中被磁化時，材料表面或近表面存在的缺陷或組織狀態(tài)變化會使導(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)部繞過缺陷外，還有一部分磁通會離開材料表面，
18、通過空氣繞過缺陷再重新進(jìn)入材料，從而在材料表面的缺陷處形成漏磁場。當(dāng)采用微細(xì)的磁性介質(zhì)（磁粉）鋪撒在材料表面時，這些磁粉會被漏磁場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磁裝置（例如磁帶、檢測線圈、磁敏元件等）探查并記錄漏磁通的存在來達(dá)到檢測目的，則稱為“漏磁檢測”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磁粉檢測方法有哪些？ 磁粉探傷的原理及其主要特點答：有表面或近表面缺陷的工件被磁化后，當(dāng)缺陷方向與磁場方向成一定角度時，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，吸附磁粉形成磁痕。用磁粉探
19、傷檢驗表面裂紋，與超聲探傷和射線探傷比較，其靈敏度高、操作簡單、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鐵磁性材料的表面和近表面缺陷。 滲透檢測 1什么是滲透檢測？ 利用液體的毛細(xì)管作用，將滲透液滲入固體材料表面開口缺陷處。再通過顯象劑將滲入的滲透液吸出到表面顯示缺陷的存在。這種無損檢測方法稱為滲透檢測。 滲透探傷通過噴灑、刷涂或浸漬等方法，把滲透能力很強的滲透液施加到被檢查的物體上，當(dāng)物體表面存在開口性缺陷時，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，由于顯像劑
20、本身提供了與滲透液形成強烈對比的背景襯托，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口性缺陷，其靈敏度已經(jīng)達(dá)到可以檢查出開口寬度僅有微米級的缺陷。 2滲透檢測如何進(jìn)行？ 3滲透檢測的缺陷顯示 渦流檢測 1什么是渦流檢測？ 利用鐵磁線圈在工件中感生的渦流,分析工件內(nèi)部質(zhì)量狀況的無損檢測方法稱為渦流檢測（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，線圈產(chǎn)生的交變磁場會在導(dǎo)電體中感應(yīng)出渦電流，該渦電流的分布及大小除了與激磁條件有關(guān)外，還與導(dǎo)電體本身的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、導(dǎo)電體的形狀與尺寸、導(dǎo)電體與激磁線圈間的距離、導(dǎo)電體表面或近表面缺陷的存在或組織變化等都有密切關(guān)系。渦電流本身也要產(chǎn)生交變磁場，通過檢測其交變磁場的變化，可以達(dá)到對導(dǎo)電體檢測的目的。因此，利用渦流探傷技術(shù)，可以檢測導(dǎo)電物體上的表面和近表面缺陷、涂鍍層厚度、熱處理質(zhì)量（如淬火透入深度、硬化層厚度、硬度等）以及材料牌號分選等等。 2渦流檢測線圈與工件的相對位置（圖2）圖1 渦流檢測原理 圖2 渦流線圈與工件的三種位置
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