水工金属结构无损检测方法比选

马宜涛

（深圳市水务工程检测有限公司，广东 深圳 518000）

引言

无损检测是指不破坏材料的外形和性能的情况下，检测该材料的内部结构（组织与不连续）和性能的一种技术。无损检测技术是过程控制中不可缺少的基础技术，随着产品复杂程度的增加和对安全性保证的严格要求，无损检测技术在过程质量控制中发挥越来越重要的作用。

1 水工金属结构无损检测方法

水工金属结构主要是用于泄水、引水、发电和通航等建筑物的各类钢闸门、压力钢管等及其相应的启闭设备。主要包括钢闸门、拦污栅、启闭机、压力钢管、清污机以及过坝通航金属结构等。这些金属结构主要是通过焊接组合而成的，焊缝质量的好坏主要决定了水工金属结构产品质的质量，因此焊缝焊接质量检测和评价是控制水工金属结构产品质量的重要措施。水工金属结构焊缝无损检测技术主要有射线检测、超声波检测、磁粉、渗透等检测方法。

1.1 超声波检测

超声波检测是利用超声波探测焊接接头表面和内部缺陷的检测方法，检测时利用焊缝中缺陷与正常组织具有不同的声阻抗和声波在不同声阻抗的异质界面上会产生反射的原理来发现缺陷，检测过程中由探头中的压电换参器发射脉冲超声波，经换能器转换成电信号，根据探头的位置和声波的传播时间找出缺陷的位置，根据反射波的波辐可近似判断缺陷的大小。

1.2 射线检测

射线检测是利用射线穿透物质和在物质中具有衰减的特性来发现缺陷的检测方法，根据射线的种类可分为X射线、Y射线和高能射线，根据显示缺陷的方法又可分为电离法、荧光屏观察法、照相法和工业电视法。目前应用最多、灵敏度高、能识别小缺陷的方法是照相法。射线检测的原理是射线能够穿透实体的物质，使胶片感光，当X射线照射到胶片时，能够使它的乳剂层的卤化银产生潜影。照射到胶片上的射线能量会根据不同密度的材质胶片对射线的吸收系数不同而产生一定的差异性，由底片的黑度差来判别焊接质量缺陷。

1.3 磁粉检测

磁粉检测是利用强磁场中铁磁材料表层缺陷产生的漏磁场吸附磁粉的现象而进行的无损检测方法。对于铁磁材质焊件，表面或近表面出现缺陷时，被磁化后就会有部分磁力线外溢形成漏磁场，对施加到焊件的磁粉产生吸附，显示缺陷痕迹。可根据磁粉痕迹来判定缺陷的位置、取向和大小。

1.4 渗透检测

渗透检测工作原理是在毛细现象的作用下，通过对被检测零部件的表面涂上含有荧光染料或其他着色物质的渗透剂，液体可以渗透到表面有开口或裂痕的缺陷中。之后在表层面上涂上显像剂材料，在毛细管的作用下，渗透液会被显像剂吸收，在显示剂上显示出缺陷的痕迹，通过痕迹的观察来评定缺陷。

2 水工金属结构无损检测方法的优缺点

2.1 超声波检测

超声波检测的特点是对于金属材料、复合材料以及非金属材料等都能检测；可以准确的测定缺陷的深度位置，穿透能力相对于射线检测方法高；可对较大厚度范围的试件内部缺陷进行检测，可进行整个试件体积的扫查；具有较高的灵敏度，可以检测内部较小尺寸的缺陷；检测成本低；对人体及环境没有伤害性；检测速度相对较快；对复杂的不规则形状的零部件检测较为困难；零部件的材质和晶粒度对检测影响较大。

超声波检测对于表面及近表面缺陷难于检测，对于小尺寸、不规划形状、粗糙表面、小曲率半径试件超声波检测实施有一定的因难。缺陷定量及定性困难，检测结果的正确评定受检测人员的经验影响较大。

2.2 射线检测

射线检测的特点是可以准确的获得被检测对象的直观图像；对检测的结构记录信息保存期较长；对于被检测对象的表面层的缺陷容易检出；适合检测厚度较薄的零部件，较厚的部件使得射线的透射能力变弱；检测成本高；具有辐射影响，对生物体和人类的细胞组织具有一定的杀伤力，因此对人体有较大的伤害；检测速度比较慢；对厚度方向的缺陷容易检出，垂直于板厚方向的缺陷不易发现；对T型焊缝及角焊缝检测困难。

2.3 磁粉检测

磁粉检测方法的特点是可检测铁磁材料的表面、近表面缺陷，不能检测出非金属以及其他非磁性材料。磁粉检测缺陷显现直观，结果可靠，能检测焊接结构表面和近表面的裂纹、白点、折叠、夹层、夹渣和疏松等缺陷问题，磁粉检测适用于施焊全过程的表面焊接质量检测。磁粉检测灵敏度随着表面缺陷深度的增加而灵敏度降低。与磁力线平行的缺陷不易检出。被检工件表面需要达到一定的清洁程度。

2.4 渗透检测

渗透检测可作为一种表面缺陷检测方法，可以应用于金属和非金属材料的检测，其特点是对于多种材料和加工方式的零部件都可以检测；操作方便，显示的结果比较直观；检测费用低；灵敏度较高；只能检测出物体表面是否有开口的情况，表面不开口的缺陷及近表面的缺陷不易检测；多孔性的疏松材料部件较难检测。

3 无损检测的特点和注意事项

无损检测技术虽然有其优点，但是如果不能加以很好的应用和正确的使用便不能发挥出它的价值。无损检测的特点以及需要注意的事项如下：

（1）非破坏性。无损检测方法的应用相对于破坏性的检测方法明显的优点在于得到检测结果信息的条件是不损害和影响原本被检测对象的本质方面和使用性能，被检测设备和零部件的数量没有太多的限制，具有较高的效率和灵活性。

（2）互容性。无损检测方法具有互容性，即同一部位可同时或依次采用不同的检验方法；而且又可重复地进行同一检验，可综合运用多种检测方法提高检测准确性。

（3）时效性。对于有延迟裂纹倾向的焊缝，对于屈服强度或抗拉强度高的钢应按GB/T11345规定的时间严格进行检测。

（4）严格性。无损检测缺陷的判断及评价依赖检测人员的经验与能力，无损检测人员需经专门的培训，持证上岗；无损检测的仪器是应定期进行性能检定与校验；无损检测人员进行操作时需严格按照既定的检测方法、验收标准、检测工艺卡进行操作，无损检测的作业环境应符合规定。

4 检测方法的选择

水工金属结构无损检测主要是对金属结构焊缝质量及板材质量进行检测，焊缝质量检测主要包括外观质量检测、内部质量检测。在水工金属结构相关制造安装规范中，要求焊缝外观质量检测主要通过目测、焊缝检测尺等检测焊缝的外部缺陷。焊缝内部质量主要通过射线和超声检测方法检测焊缝内部缺陷，通过磁粉和渗透检测焊缝表面及近表面缺陷。

超声波检测具对面积型缺陷的检出率较高，可检测工件内部尺寸很小的缺陷，具有灵敏度高，并且检测成本低、速度快，设备轻便，对人体及环境无害，现场使用方便等优点，因此对于体积大、形状不规则的水工金属结构应优先选择超声波检测。对超声波检测结果有异议时，需要对缺陷进行定性分析时，可以采用射线检测进行复核，有必要时甚至可以采用破损方法来验证缺陷的形态。

对于角焊缝一般采用磁粉检测方法来检测表面、近表面缺陷，同时可以结合超声检测方法来综合判定焊缝缺陷的形态。

金属结构无损检测方法是无损检测技术在金属结构质量问题中的应用，并非每一种无损检测技术都适用于金属结构的检测，以上几种无损检测方法均有局限性，实际检测时，要根据检测目的、检测对象的特点、材质和外在的形状有针对性的选择最合适的检测方法，为了提高缺陷的检测精度，必要时可选择多种检测方法综合判断缺陷的类型、位置及大小。

5 结束语

随着我国水利水电事业的蓬勃发展，众多水利水电工程的兴建，水利水电工程质量关系到人民生命财产的安危，关系到国民经济的发展和社会稳定。水工金属结构是水利工程的重要组成部分，水工金属结构的焊接质量直接影响到整个水利工程寿命和效益的发挥。要根据工程实际需要选择高效、准确的无损检测方法检测金属结构的质量，确保工程质量安全。

[1] 《国防科科技工业无损检测人员资格鉴定与认证培训教材》编审委员会编. 超声检测.机械工业出版社，2005（7）.

[2] 韩炜，李日光，梁树泉.水工金属结构焊缝无损检测[J].人民珠江，2011增刊1，2011，06，(77).

[3] 中国水利工程协会，丁凯，曹征齐，郑圣义.金属结构类（制造安装）.黄河水利出版社，2010（3）.

[4] 钢焊缝手工超声波探伤方法与探伤结果分级，GB/T11345-89.