无损探伤技术在船舶钢结构检测工艺中的应用

姜艾冰

摘要：随着船舶与海洋工程的不断发展，生产技术的不断提高，钢结构材料的检测水平也在日益提升，NDT无损探伤就是其中一种。文章说明了NDT无损探伤检测的定义、NDT无损检测的目的以及NDT检测的一般方法及局限性。

关键词：NDT无损探伤；无损探伤技术；船舶检验；钢结构检测；船舶与海洋工程 文献标识码：A

中图分类号：U671 文章编号：1009-2374（2016）07-0048-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.07.025

NDT在中国称为无损检测，在国际上称为非破坏性检查，即Non destructive testing。从广义上讲，NDT检测涉及到工程技术以及科研领域。从狭义上讲，NDT即是利用电、磁、声、光等的特性，在不损坏或者不影响被检查对象使用性能的前提下，对被检测物体进行物理性测定或材料质量检验的一门综合性技术科学。其主要内容是寻找材料的缺陷，并明确地对缺陷进行定位、定量、定性，进而对材料或构件进行评价或者对在役设备进行动态的安全监控，这是检查的范畴；还可以对材料的温度、应力、硬度等物理性能和机械性能进行测定和试验，这是检测的范畴。

1 NDT无损探伤的定义及目的

1.1 NDT无损探伤的定义

在不损坏试件的情况下，以物理或化学为手段，借助先进的技术和设备器材，对试件的内部及表面结构、性质、状态进行检查和测试的方法。

1.2 NDT无损探伤的目的

先进和完备的无损检测技术，是设备安全运行和保障产品质量以及提高经济效益的重要手段，因此NDT的目的主要有以下四点：

1.2.1 检测性的目的。根据有关质量验收标准，对产品进行检验，以控制产品的质量，确保产品使用的安全性和可靠性。

1.2.2 工艺性目的。分析工艺的可靠性、合理性，特别对热处理工艺、焊接工艺等热加工工艺不合理造成的极其微小且目视所观察不到的缺陷借助NDT无损探伤技术来发现这些问题，以便在设计或加工工艺方面进行更加完备改进或调整。

1.2.3 经济性目的。起预防作用，可以大大降低制造成本，及时采取补救措施，以做到物尽其用，为返修提供依据，避免报废材料。

1.2.4 维护性目的。对在役重要设备运行的安全性进行监控。

2 NDT无损探伤的一般方法及其局限性

目前全球有70多种无损检测方法，目前在我国常用的四大常规无损探伤方法如下：

2.1 RT——射线探伤技术

射线探伤技术是利用穿透性的γ射线或者χ射线来检测工件或产品的内部缺陷。把χ射线发生器或者放射性同位素作为放射源。放射线作为物体的部分投射在成像材质上。检测结果的投影会显示出物体的这一部分的特征。在成像材质上会显现出有缺陷的部位。射线探伤技术的局限性：锻件和型材中存在的缺陷较难检测出来，焊缝中存在的细小裂纹和未融合不易检测出来。

2.2 UT——超声波探伤技术

超声波探伤技术是利用超声波能够透入金属材料的深处，并在由一截面进入另一截面时，在界面边缘发生反射的特点来检查材料缺陷，当超声波束由探头从材料表面通向金属内部，遇到缺陷与材料地面时就分别发生反射波，在荧光屏上就会形成脉冲波形，从而根据这些脉冲波形来判断材料的缺陷位置和大小。

超声波探伤技术的局限性：不易检测出粗晶材料（如奥氏体钢的铸件和焊缝）中存在的缺陷，形状复杂或表面粗糙的工件中存在的缺陷。

2.3 MT——磁粉探伤技术

磁粉探伤技术是将钢铁等具有磁性的材料制作的工件予以磁化，利用其缺陷部位的漏磁能吸附磁粉的特征，从而在依据磁粉分布显示被探测构件表面缺陷及近表面缺陷的检测技术。

磁粉探伤技术的局限性：不能适用于非铁磁性材料，如奥氏体钢、铝、铜等材料，存在于远表面的内部缺陷很难被磁粉探伤检测到。

2.4 PT——渗透探伤技术

渗透探伤技术是利用毛细现象检查材料表面缺陷的一种无损检测技术。渗透探伤技术的局限性：不能适用于疏松的多孔性材料，也不能检测出表面未开口而存在于材料内部的或近表面的缺陷。

3 NDT无损检测可发现的缺陷类型

3.1 缺陷的种类

在加工阶段原材料的表面比较容易出现的缺陷有裂纹和夹杂物。在制造过程中也有工艺缺陷，如裂纹、夹渣、气孔、未焊透等。在使用过程中的缺陷有裂纹、减薄、氢损伤（氢鼓包、氢致裂纹）、腐蚀等。

在不同的对象上会出现不同的缺陷：

铸件：气孔、夹渣、夹砂、密集气孔、冷隔、裂纹、缩孔和疏松。

锻件：非金属夹杂物、夹砂、龟裂、锻造裂纹、白点、缩孔和缩管。

钢管：纵裂纹、横裂纹、表面划伤、翘皮、折叠、夹杂和分层。

钢棒：内部缺陷（芯部裂纹、偏析、白点、非金属夹杂物）、外部缺陷（线状缺陷、裂纹）。

钢板：分层、裂纹、线状缺陷、非金属夹杂物、夹渣、折叠、偏析。

使用缺陷：应力腐蚀、氢损伤、蠕变损伤、疲劳裂纹、摩擦、冲刷等。

3.2 各种检测方法易出现的缺陷

MT：表面、近表面裂纹、坡口分层、夹杂物等。

UT：垂直于声束的平面状缺陷（裂纹、未融合、未焊透）以及大的体积缺陷。

RT：体积状缺陷和与射线入射方向一致（平行）的面型缺陷。

4 NDT与一般材料检查的关系

NDT纵观于整体，一般材料检查是取一部分进行检查，以局部来决定全局显然误差是比较大的。随着科学技术的飞速发展，对于一些特殊且重要的零件或高强度、耐高温、难切削的贵重金属用大量的破坏性检测方法来进行材料检验，必然会让经济效益大大降低。而无损检测技术却能无损或微损地反映被检物体的某个区域乃至整体内的低倍质量状况，从而做出破坏性事故的预报，这是NDT无损检测技术与传统材料检验的最大区别。

5 NDT无损探伤检测的注意事项

5.1 与破坏性检测相配合

NDT检测固然比传统检测方法略胜一筹，但是在做NDT检测的同时，也要用适当的传统破坏性检测进行配合，以达到检测的最高水平。

5.2 正确选择检测时机

不同的材料在焊后的检测时间也是不一样的，在不同的时间检测出来的结果也是不一样的，所以正确地选择检测时机也是非常重要的。

5.3 合理选择无损检测方法

不同的材料做了不同的加工，使得其检测的方法也不尽相同，具体的检测方法要根据实际情况而定。

5.4 各种无损检测方法综合应用

在检测的过程中，有时会发现有不同的材料用不同的加工方式使其连成一个整体，遇到这样的情况时，就要灵活地运用各种不同检测方法。

6 NDT检测的一般流程

NDT检测一般在焊后进行，在收到现场焊后报验单的第一时间内到现场进行最基本的目测检查，检查通过则进行NDT检查，若在目测过程中发现缺陷，如焊瘤、弧坑、表面夹渣、裂纹、表面气孔、咬边以及焊接尺寸不符等，则需要重新返工。若是目测通过则进行相关的NDT检查，根据Welding Map标注的焊缝及焊缝检查要求进行检测。NDT检测结果出来后若是未达到质量验收标准则需要再次返工重新报检。

7 结语

随着科技的不断发展，混凝土和钢结构世界的不断扩大以及船舶海洋工程的不断改革，制造业的生产技术也在日益提高，传统检测方法已不能够满足当前不断发展的生产水平，而NDT无损探伤技术却悄无声息地发展开来。在重工企业高速发展的过程中，NDT无损探伤技术将会不断发展及完善。

参考文献

[1] 刘香，胡锐.浅谈无损检测技术及其在设备工程中的应用[J].职业，2010，（5）.

[2] 崔翠.无损探伤缺陷的检测与识别[J].科技与企业，2012，（23）.

（责任编辑：蒋建华）