无损检测技术的原理及应用

2014-07-16徐林高三杰刘卫杨波

科技视界 2014年13期

徐林高三杰刘卫杨波

（中国核动力研究设计院，四川成都 610041）

0 概述

现代社会的飞跃发展，现代工业的发展，对产品质量和结构安全性，使用可靠性提出越来越高的要求，由于无损检测技术具有不破坏试件，检测灵敏度高等优点，所以其应用日益广泛。本文主要介绍无损检测的常用技术如射线、超声、磁粉和渗透及新技术如声发射、磁记忆等。

1 无损检测方法

现代无损检测的定义是：在不损坏试件的前提下，以物理或化学方法为手段，借助先进的技术和设备器材，对试件的内部及表面的结构，性质，状态进行检查和测试的方法。

1.1 射线检测

射线检测技术一般用于检测焊缝和铸件中存在的气孔、密集气孔、夹渣和未融合、未焊透等缺陷。射线检测不适用于锻件、管材、棒材的检测。射线检测方法可获得缺陷的直观图像，对长度、宽度尺寸的定最也比较准确，检测结果有直观纪录，可以长期保存。但该方法对体积型缺陷(气孔、夹渣)检出率高，对体积型缺陷(如裂纹未熔合类)，如果照相角度不适当，容易漏检。另外该方法不适宜较厚的工件，且检测成本高、速度慢，同时对人体有害，需做特殊防护。

1.2 超声波检测

超声检测是利用超声波在介质中传播时产生衰减，遇到界面产生反射的性质来检测缺陷的无损检测方法。相比于其他的常规无损检测技术，超声检测的优势是：（1）检测范围广；（2）检测的深度较大；（3）灵敏度较高，对于缺陷定位极其准确；（4）使用便捷，成本较低；（5）速度快，对人体无伤害；（6）便于现场使用。目前大量应用于金属材料和构件质量在线监控和产品的在投检查。例如钢板、堆焊层、管道、焊鞋、、复合层、压力容器及高压管道、路轨和机车车辆零部件、棱元件及集成电路引线的检测等。

1.3 渗透检测

渗透检测(PenetrantTest）是基于毛细管现象揭示非多孔性固体材料表面开口缺陷，其方法是将液体渗透液渗人工件表面开口缺陷中，用去除剂清除多余渗透液后，用显像剂表示出缺陷。渗透检测可有效用于除疏松多孑L性材料外的任何种类的材料，如钢铁材料、有色金属材料、陶瓷材料和塑料等材料的表面开口缺陷。随着渗透检测方法在压力容器检测中的广泛应用，必须合理选择渗透剂及检测工艺、标准试块及受检压力容器实际缺陷试块，使用可行的渗透榆测方法标准等来提高渗透检测的可靠性。该方法操作简单成本低，缺陷显示赢观，检测灵敏度高，可检测的材料和缺陷范围广，对形状复杂的部件～次操作就可大致做到全面检测。但只能检测出材料的表面开口缺陷且不适用于多孔性材料的检验，对工件和环境有污染。渗透检测方法在检测表面微细裂纹时往往比射线检测灵敏度高，还可用于磁粉检测无法应用到的部位。

1.4 声发射检测

声发射(Acoustic Emission，AE)是指材料或结构受外力或内力作用产生变形或断裂，以弹性波形式释放出应变能的现象。材料的性质通过弹性波反映出来。声发射检测作为无损检测方法是通过材料在受力时内部发出的应力波来判断内部结构的损伤程度。构件在形成裂纹、扩展或开裂的过程中为发射出不同能量大小的声发射信号，声发射检测就是通过对这些不同声发射信号的大小来判断构件的裂纹情况以及裂纹的扩展程度。

声发射与X射线、超声波等常规检测方法的主要区别在于它是一种动态无损检测方法。声发射信号是在外部条件作用下产生的，对缺陷的变化极为敏感，可以检测到微米数量级的显微裂纹产生、扩展的有关信息，检测灵敏度很高。此外，因为绝大多数材料都具有声发射特征.所以声发射检测不受材料限制，可以长期连续地监视缺陷的安全性和超限报警。

1.5 磁记忆检测

磁记忆(metal magnetic memory，MMM)检测方法是指经过丈量构件磁化状态来推测出应力集中区的一种检测手段，它的本质是漏磁检测。磁记忆检测办法用在发觉存在资料构件的高应力聚集部位，它选用磁回忆检测仪对构件焊接部位进行疾速扫查，然后发现焊接部位上存在的应力峰值部位，然后对这些部位进行表面磁粉检测、内部超声检测、硬度测试或金相组织分析，以发现可能存在的表面裂纹、内部裂纹或材料微观损伤。

因为磁记忆检测方法的灵敏度很高，所以无需对被检测对象做任何准备工作，也不需要相应的磁化装置。此检测方法的作用：1）分别区分塑性变形区和出弹性变形区；2）确定金属层滑动面位置和产生疲劳裂纹的具体位置；3）可以将裂纹在金属组织中的走向和是否继续发展显示出来。磁记忆检测方法与继声发射检测方法相似，均为利用结构自身发射信息进行检测的。每种检测方法都有自身的优缺点，磁记忆检测方法也不例外。不能单独作为缺陷定性的无损检测方法在，在实际操作与检测应用中，它必须辅助以其他的无损检测方法。