无损检测技术

一、概述

1.无损检测概论

(1)什么是无损检测?

     工业领域中的无损检测类似于人们买西瓜时的“隔皮猜瓜”。买西瓜时,用手轻轻拍打西瓜外皮,听声响或凭手感,想猜一下西瓜的生熟,这是人们常有的习惯。如果对猜想有怀疑,则要求切开看个究竟了。用手轻拍,对西瓜是无有损坏的,非破坏性的,听声响或凭手感猜想西瓜生熟,“隔皮猜瓜”,这是生活中的“无损检测”;而“切开看个究竟”,这就是生活中的破坏性检查了。不论无损检测技术如何发展,“隔皮猜瓜”这一主旨内涵不变;对检测结果(猜想)有怀疑时,要解剖(切开)进行验证,这一基本思想也不变。 

  古老而简单的无损检测方法,如敲击器械,听声响,辨别有无裂纹等,是至今沿用的方法;但因它们对缺陷的位置和大小,做不出“基本相符”的判断,而不被视无损检测的技术方法。只有技术方法才可保证无损检测结果如上所述的准确性和可重复性。通常而言的无损检测技术方法,指射线检测(RT)、超声检测(UT)……等等。 

  无损检测:在不破坏前提下,检查工件宏观缺陷或测量工件特征的各种技术方法的统称。 

  无损探伤:检测工件宏观缺陷的无损检测。      [摘自梁金昆:“无损检测”概念浅议] 

  无损检测,Non Destructive Testing,简称NDT,是指在不损害或不影响被检测对象使用性能,不伤害被检测对象内部组织的前提下,利用材料内部结构异常或缺陷存在引起的热、声、光、电、磁等反应的变化,以物理或化学方法为手段,借助现代化的技术和设备器材,对试件内部及表面的结构、性质、状态及缺陷的类型、性质、数量、形状、位置、尺寸、分布及其变化进行检查和测试的方法

 

(2)常规无损检测方法有:

 

     超声检测 Ultrasonic Testing(缩写 UT)、 射线检测 Radiographic Testing(缩写 RT)、 磁粉检测 Magnetic particle Testing(缩写 MT)、 渗透检验 Penetrant Testing (缩写 PT)、 涡流检测Eddy current Testing(缩写 ET)

(3)非常规无损检测技术有: 声发射Acoustic Emission(缩写 AE)、泄漏检测Leak Testing(缩写 LT)、 光全息照相Optical Holography、红外热成像Infrared Thermography、 微波检测 Microwave Testing 

 

2.分类

  射线检验(RT)、超声检测(UT)、磁粉检测(MT)和液体渗透检测(PT) 、涡流检测(ECT)、声发射检测(AE)、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)、超声波衍射时差法(TOFD)、热中子照相检测、激光散斑成像检测、光纤光栅传感技术

3.特点

(1)具有非破坏性,因为它在做检测时不会损害被检测对象的使用性能;

(2)具有全面性,由于检测是非破坏性,因此必要时可对被检测对象进行100%的全面检测,这是破坏性检测办不到的;

(3)具有全程性,破坏性检测一般只适用于对原材料进行检测,如机械工程中普遍采用的拉伸、压缩、弯曲等,破坏性检验都是针对制造用原材料进行的,对于产成品和在用品,除非不准备让其继续服役,否则是不能进行破坏性检测的,而无损检测因不损坏被检测对象的使用性能。

  所以,它不仅可对制造用原材料,各中间工艺环节、直至最终产成品进行全程检测,也可对服役中的设备进行检测。

二、详情

 1.目视检测(VT)

  目视检测,在国内实施的比较少,但在国际上非常重视的无损检测第一阶段首要方法。按照国际惯例,目视检测要先做,以确认不会影响后面的检验,再接着做四大常规检验。例如BINDT的PCN认证,就有专门的VT1、2、3级考核,更有专门的持证要求。VT常常用于目视检查焊缝,焊缝本身有工艺评定标准,都是可以通过目测和直接测量尺寸来做初步检验,发现咬边等不合格的外观缺陷,就要先打磨或者修整,之后才做其他深入的仪器检测。例如焊接件表面和铸件表面较多VT做的比较多,而锻件就很少,并且其检查标准是基本相符的。

2.射线照相法(RT)

  指用X射线或γ射线穿透试件,以胶片作为记录信息的器材的无损检测方法,该方法是最基本的,应用最广泛的一种非破坏性检验方法。
原理:射线能穿透肉眼无法穿透的物质使胶片感光,当X射线或γ射线照射胶片时,与普通光线一样,能使胶片乳剂层中的卤化银产生潜影,由于不同密度的物质对射线的吸收系数不同,照射到胶片各处的射线强度也就会产生差异,便可根据暗室处理后的底片各处黑度差来判别缺陷。

3.声发射(AE)

  通过接收和分析材料的声发射信号来评定材料性能或结构完整性的无损检测方法。材料中因裂缝扩展、塑性变形或相变等引起应变能快速释放而产生的应力波现象称为声发射。通过材料内部的裂纹扩张等发出的声音进行检测。主要用于检测在用设备、器件的缺陷即缺陷发展情况,以判断其良好性。

4.超声波衍射时差法(TOFD)

  一种依靠从待检试件内部结构(主要是指缺陷)的“端角”和“端点”处得到的衍射能量来检测缺陷的方法,用于缺陷的检测、定量和定位。

5.涡流检测(ECT)

  原理:将通有交流电的线圈置于待测的金属板上或套在待测的金属管外。这时线圈内及其附近将产生交变磁场,使试件中产生呈旋涡状的感应交变电流,称为涡流。涡流的分布和大小,除与线圈的形状和尺寸、交流电流的大小和频率等有关外,还取决于试件的电导率、磁导率、形状和尺寸、与线圈的距离以及表面有无裂纹缺陷等。因而,在保持其他因素相对不变的条件下,用一探测线圈测量涡流所引起的磁场变化,可推知试件中涡流的大小和相位变化,进而获得有关电导率、缺陷、材质状况和其他物理量(如形状、尺寸等)的变化或缺陷存在等信息。但由于涡流是交变电流,具有集肤效应,所检测到的信息仅能反映试件表面或近表面处的情况。
  优缺点:涡流检测时线圈不需与被测物直接接触,可进行高速检测,易于实现自动化,但不适用于形状复杂的零件,而且只能检测导电材料的表面和近表面缺陷,检测结果也易于受到材料本身及其他因素的干扰。
 
6.磁粉检测(MT)
原理:铁磁性材料和工件被磁化后,由于不连续性的存在,使磁粉检测工件表面和近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场,吸附施加在工件表面的磁粉,形成在合适光照下目视可见的磁痕,从而显示出不连续性的位置、形状和大小。
 
7.超声波检测(UT)
原理:通过超声波与试件相互作用,就反射、透射和散射的波进行研究,对试件进行宏观缺陷检测、几何特性测量、组织结构和力学性能变化的检测和表征,并进而对其特定应用性进行评价的技术。、
适用于金属、非金属和复合材料等多种试件的无损检测;可对较大厚度范围内的试件内部缺陷进行检测。如对金属材料,可检测厚度为1~2mm的薄壁管材和板材,也可检测几米长的钢锻件;而且缺陷定位较准确,对面积型缺陷的检出率较高;灵敏度高,可检测试件内部尺寸很小的缺陷;并且检测成本低、速度快,设备轻便,对人体及环境无害,现场使用较方便。
 
8.渗透检测
原理:零件表面被施涂含有荧光染料或着色染料的渗透剂后,在毛细管作用下,经过一段时间,渗透液可以渗透进表面开口缺陷中;经去除零件表面多余的渗透液后,再在零件表面施涂显像剂,同样,在毛细管的作用下,显像剂将吸引缺陷中保留的渗透液,渗透液回渗到显像剂中,在一定的光源下(紫外线光或白光),缺陷处的渗透液痕迹被现实,(黄绿色荧光或鲜艳红色),从而探测出缺陷的形貌及分布状态。
特点:具有较高的灵敏度(可发现0.1μm宽缺陷),同时显示直观、操作方便、检测费用低。但它只能检出表面开口的缺陷,不适于检查多孔性疏松材料制成的工件和表面粗糙的工件;只能检出缺陷的表面分布,难以确定缺陷的实际深度,因而很难对缺陷做出定量评价,检出结果受操作者的影响也较大。
 
 三、

灵活的电子材料分析

 
 3D计算机断层扫描(CT)扫描,该技术可以捕获测试对象的多个X射线,从而在计算机上建立对象的横截面视图。
 
 
 
 
 
 
 
 
 

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