浅谈无损检测技术的原理及特点

发表时间:2020/8/24   来源:《基层建设》2020年第12期   作者:王海波
[导读] 摘要:本文主要通过介绍无损检测技术的种类、检测原理、优缺点及应用理论,阐述了各种无损检测技术的实际应用的意义及局限性。
        天津钢管制造有限公司  天津市  300301
        摘要:本文主要通过介绍无损检测技术的种类、检测原理、优缺点及应用理论,阐述了各种无损检测技术的实际应用的意义及局限性。本文表明任何一种无损检测方法都不是万能的,每种方法都有自己的优点和缺点,应根据具体缺陷出现原因及状况,采用多种检测方法,互相取长补短,以保证检测结果的准确性。
        关键词:无损检测;超声检测;射线检测;涡流检测;磁粉检测;渗透检测
        1概述
        无损检测技术(NDT)是指在不损伤被检测对象的条件下,利用材料内部结构异常或缺陷存在所引起的对热、声、光、电、磁等反应的变化,来判断各种工程材料、零部件、结构件等内部和表面缺陷,并对缺陷的类型、性质、数量、形状、位置、尺寸、分布及其变化做出判断和评价。进行无损检测的目的在于质量管理、在役检测和质量鉴定。无损检测是工业发展必不可少的有效工具,无论是在航空航天工业、汽车工业、船舶工业还是在压力容器、大型化工容器方面均得到广泛应用。同时,无损检测技术水平的高低也在一定程度上反应了一个国家的工业发展水平,其重要性不言而喻。
        2无损检测的方法及优缺点
        无损检测是现代工业许多领域中保证产品质量与性能、稳定生产工艺的重要手段。电磁检测技术是以电磁感应原理为基础的一种无损检测方法,具有灵敏度高,速度快,测量线性范围大,抗干扰能力强等一系列优点。它是最早提出来的无损检测技术之一,是利用材料材料在电磁作用下呈现出来的电学和磁学性质,从而判断材料有关性能的试验方法。目前,世界范围内被广泛应用的无损检测种类主要有超声检测、射线检测、涡流检测、磁粉检测和渗透检测五中,被称为五大常规检测方法。其中超声检测应用最广。下面分别介绍这几种检测技术。
        2.1超声检测(UT):
        超声波检测定义: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。
        2.1.1超声波工作的原理:主要是基于超声波在试件中的传播特性。
        1)生源产生超声波,采用一定的方式使超声波进入试件;2)超声波在试件中传播并与试件材料以及其中的缺陷相互作用,使其传播方向或特征被改变;3)改变后的超声波通过检测设备被接收,并可对其进行处理和分析;4)根据接收的超声波的特征,评估试件本身及其内部是否存在缺陷以及缺陷的特性。
        2.2.2超声波检测的优点:
        1)适用于金属、非金属和符合材料等多种制件的无损检测;2)穿透力强,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,既可以检测厚度为1~2mm的薄壁管材和板材,也可以检测几米长的钢锻件;3)缺陷定为较为准确;4)对面积型缺陷的检出率较高;5)灵敏度高,可检测试件内部尺寸很小的缺陷;6)检测成本低、速度快,设备轻便,对人体及环境无害,现场使用比较方便。
        2.1.3超声波检测的局限性:
        1)对试件中的缺陷进行精确的定性、定量仍需作深入研究;2)对具有复杂形状或不规则外形的试件进行超声波检测存在困难;3)缺陷的位置、取向和形状对检测结果有一定影响;4)材质、晶粒度对检测有较大影响;5)常用的A型脉冲反射法检测时结果显示不直观,无直接见证记录。
        2.1.4超声波检测的使用范围:
        1)从检测对象的材料来说,可用于金属、非金属和复合材料;2)从检测对象的制造工艺来说,可以用于锻件、铸件、焊接件等;3)从检测对象的形状来说,可用于板材、棒材、管材等;4)从检测对象的尺寸来说,厚度可小到1mm,也可以大到几米;5)从缺陷部位来说,既可以是表面缺陷,也可以是内部缺陷。
        2.2射线检测(RT)
        射线检测是指用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。
        2.2.1射线检测的原理: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浅影,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能量也就会产生差异,便可根据暗室处理后的底片各处黑度差来判别缺陷。


        2.2.2射线检测的优点:
        1)可以获得缺陷的直观图像,定性准确,对长度、宽度尺寸的定量也比较准确;2)检测结果有直接记录,可长期保存;3)对体积型缺陷(气孔、夹渣、烧穿、咬边、凹坑等)检出率高。对面积型缺陷(未焊透、未熔合、裂纹等),如果照相角度不适当,
        2.2.3射线检测的缺点:
        1)不宜较厚的试件,因为检验厚试件需要高能量的射线设备,而且随着厚度的增加,检测灵敏度也会下降;2)不适合检测角焊缝以及板材、棒材、锻件等;3)对缺陷在试件中厚度方向的位置、尺寸的确定比较困难;4)检测成本高、速度慢;5)具有辐射生物效应,能杀伤生物细胞,损害生物组织,危及器官的正常功能。
        2.3磁粉检测(MT)
        2.3.1磁粉检测原理:铁磁性材料试件被磁化后,由于不连续性缺陷的存在,使试件表面和近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场,吸附施加在试件表面的磁粉,在合适的光照下形成目视可见的磁痕,从而显示出不连续性缺陷的位置、大小、形状和严重程度。
        2.3.2磁粉检测的优点:
        1)能直观的显示出缺陷的形状、位置、大小,并能大致确定缺陷的性质;2)检测灵敏度高,可检出宽度仅为0.1μm的表面裂纹;3)使用范围广,几乎不受被检试件大小和几何形状的限制;4)工艺简单,检测速度快,费用低。
        2.3.3磁粉检测的缺点:
        1)磁粉检测只能应用于能被显著磁化的铁磁性材料;2)磁粉检测只能检测出试件表面和近表面的缺陷;
        2.4渗透检测(PT)
        2.4.1渗透检测原理:利用液体的毛细管作用,将渗透液渗入固体材料表面开口缺陷处,再通过显像剂将渗入的渗透液析出到表面,显示出缺陷的存在。
        2.4.2渗透检测的优点:
        1)可检测各种材料;金属、非金属材料;磁性非磁性材料;焊接、锻造、轧制等加工方式;2)具有较高的灵敏度;3)显示直观,操作方便,检测费用低。
        2.4.3渗透检测的缺点:
        1)只能检测出表面开口的缺陷;2)不适用于检测多孔性疏松材料制成的工件和表面粗糙的工件;3)渗透检测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比较大。4)检测程序繁琐,速度慢,成本高,且对试件表面有一定要求。
        2.5涡流检测(ET)
        涡流检测是建立在电磁感应基础上的一种无损检测方法。
        2.5.1涡流检测原理:当导体试件处在一个交变的磁场当中时,由于激励磁场的作用,在试件表面和近表面会产生涡流,而涡流的大小、相位及流动形式受到试件导电性能的影响,同时产生的涡流也会形成一个磁场,这个磁场反过来又会使检测线圈的阻抗等发生变化,因此通过测定检测线圈的电动势或阻抗的变化,就可以判断出被检试件的性能等。
        2.5.2涡流检测的优点
        1)检测时不用与被检试件接触,不会造成创伤;2)检测线圈位置灵活,便于连续监测;3)无需耦合剂,易于实现自动化;4)可在高温环境下进行作业。5)检测数据易于存储;6)检测成本低。
        2.5.3涡流检测的缺点
        1)受试件形状的影响比较大;2)检测效率低;3)对缺陷显示不直观,难于定性和定量;4)只能检测试件表面和近表面缺陷。
        结束语
        无损检测方法多种多样,应当根据不同的检测对象,预先分析被检试件的材质、缺陷的可能类型、方位以及性质,确定合理的检测方法,以达到预定的目的。任何一种检测方法都不可能给出所需要的全部信息,有必要使用两种或多种无损检测方法,并使之形成一个检测系统,最终达到比较满意的检测目的。并且随着科技的进步,无损检测技术也将得到更为广泛的使用和推广。
        参考文献
        [1]吴杨帆.无损检测的应用及其发展趋势探讨[J].工艺与设备,2015(1)
        [2]郑晖、林树青.超声波检测[M].中国劳动社会保障出版社,2013(4)
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