探究金属材料无损检测的改进措施

苏庆彬

无损检测是近年来应用比较广泛的一种检测手段，利用无损检测技术对于金属材料进行检测，不仅不会影响金属材料的本质，同时，还能在极大程度上保证检测结果的准确性，因此，在金属材料检测中应用具有积极的现实意义，不仅能够有效保证金属材料的质量，同时，在节约资源方面也发挥着极大的作用，而现阶段，无损检测技术实际应用中还存在一定的问题，也在一定程度上制约着无损检测技术的进一步发展，因此，对于其改进措施进行探究是有必要的。

1 无损检测的特点

1.1 全面性

相对来说，一些会对于材料造成破坏的检测手段应用范围比较狭窄，为了减少经济损失，往往都是进行抽样检测，随机性较强。而在进行无损检测的过程中，并不会对于金属材料造成破坏，因此，应用范围更加广泛，不管是抽样检测还是普检都能够发挥出良好的作用，而这是破坏性的检测手段很难做到的。

1.2 非破坏性

无损检测手段在进行检测时，除了能够给出更加准确的检测结果，及时筛选出不符合标准的产品，同时，对于合格产品的使用性能也不会产生影响，因此，无损检测也被称为非破坏性检测。

1.3 全程性

破坏性检测手段由于其局限性，一般只用于原材料的检测当中，而对于一些正在生产过程中以及生产完成的产品，由于利用破坏性检测手段会造成较大的经济损失，一般不会进行检测。而无损检测由于不会对于材料造成破坏，不仅能够应用在原材料的检测中，同时，不管是在生产过程中，还是已经投入使用的产品都能进行准确的检测，可以监督整个生产的流程，能够在极大程度上减少不合格产品的产出率。

1.4 经济性

在产品的生产以及制作过程中，利用无损检测技术能够及时筛选出不符合标准的产品，进而减少产品的不合格率，避免存在质量问题的产品投入使用，同时，利用无损检测及时不会对于材料或者产品造成破坏，检测合格仍然能够正常投入使用，有助于节约成本，具有较强的经济性特点。

2 无损检测应用于金属材料检测的意义

2.1 有助于改进生产工艺

不管是从原材料到生产中环节，还是从生产中到投入使用环节，无损检测都比较适用，能够应用于整个流程，实现对于生产流程的全面检测，因此，也有助于及时发现在生产工艺中存在的问题，并且及时加以改进，对于优化和改进生产工艺有着积极的意义。

2.2 有助于进行全程控制

在金属材料生产过程中，由于无损检测不会对于材料本身造成破坏，因此，应用范围也比较广泛，各个环节都能利用无损检测进行检测，更有助于对于金属材料生产的全程进行控制，确保每一个生产流程顺利有序的开展，也为后续的产品质量保障奠定了基础。

2.3 有助于提升产品质量

无损检测应用到金属材料的检测中，不仅不会对于金属材料的本质和性能造成影响，同时，还能够给出有效的检测结果，筛选出不符合标准的产品，能够有效保障产品的合格率，有助于提升产品质量。

3 无损检测技术优缺点比较

3.1 涡流检测

涡流检测在应用的过程中，主要原理是电磁感应，属于一种比较基础和常规的检测技术，适合检测导电材料，因此，可以用于金属材料的检测中，尤其是对于表面以及距离表面比较近的伤痕，能够起到很好的检测效果，其主要是检测由各种因素引起的金属材料导电情况的变化。涡流检测用于金属材料中具有较强的应用优势，①不需要耦合剂，主要是利用电磁波进行检测，不需要进行接触，因此，检测的效率也比较高。②涡流检测在导电材料检测中应用具有较高的灵敏性，尤其是当材料表面或者接近表面的位置存在缺陷和伤痕时，能够及时检测出来，并且还能够确定缺陷的程度，因此，用在金属材料的质量监督与管理中也能起到很好的效果。③在利用涡流技术进行检测的过程中，不需要用到耦合剂，也不需要接触，因此，能够应对各种不同的状况，包括高温以及一些小零件的检测。④能够检测涂层的厚度，不管是金属覆盖层，还是非金属涂层，都能够给出准确的检测结果。⑤有较大的适用范围，不仅能够检测能够导电的金属材料，同时，还能进行一些非金属材料的检测。⑥在进行涡流检测的过程中，会产生电信号，这些电信号可以进行数字化处理，不管是存储还是数据处理都比较便捷。

涡流检测也具有一些缺陷：①涡流检测用在金属材料的检测中有良好的使用效果，因此在金属材料中的应用范围比较广，只有少数的非金属材料适用，因此也具有一定的局限性。并且由于涡流检测的原理主要是电磁感应，在检测表面伤痕或者缺陷中效果明显，而一旦金属材料内部存在问题，很难及时发现。②金属材料表面感应的涡流渗透深度会随着频率变化而变化，频率高的时候，金属材料表面出现的涡流密度大，灵敏度也比较高，但是涡流难以渗透到比较深的位置；频率降低后，涡流渗透深度能够提升，但是表面出现的涡流密度也会随之降低，影响到灵敏度。③容易受到干扰，需要利用特殊的信号处理技术，而如果零件本身的形状比较复杂时，涡流检测也会受到影响，导致检测的效率降低。

对于涡流检测的改进主要从以下几个方面入手：按照被检测的金属材料形状以及检测目的的不同，可以采用不同形式的线圈。比如穿过式线圈，在对于管状材料、棒状材料以及线状材料检测中可以应用，穿过式线圈的内径需要比被检测材料的内径略大，在实际应用时，被检测的材料需要以一定的速度通过线圈，能够有效检测材料的缺陷。探头式线圈可以用于对金属材料进行局部的检测，在实际应用时，线圈可以放在金属材料上进行检测。插入式线圈的原理与探头式线圈有一定的相似性，因此，也名为内部探头，可以放在金属材料的孔内，用于检测内部的缺陷情况。同时，为了保证灵敏度，线圈应当装有磁芯。

3.2 超声检测

超声检测的原理是利用超声波，在金属材料中进行传播，并且根据具体的反馈结果，对于其特性进行评价的一种检测及时。高频率的超声检测适用于细晶材料以及高灵敏度的检测中，而低频率的超声检测适用于粗晶材料以及衰减较大的检测。超声检测具有较强的穿透能力，并且对于人体不会产生损害，因此，在工业以及一些高新技术产业中得到了广泛的应用。超声检测技术的优点如下：①具有较强的方向性，能够进行定向发射，应用的范围也比较广泛，不仅在金属材料的检测中适用，一些非金属材料和复合材料同样适用。②具有较强的穿透能力，在金属材料的检测中能够发挥出良好的效果，尤其是有些金属材料，甚至能够穿透数米，因此，对于金属材料内部缺陷进行检测也能够发挥出极大的作用。③具有较高的灵敏度，针对一些金属材料内部的小缺陷能够很好的检测出来，并且能够比较准确的检测出其所在的位置。④超声检测应用的设备一般都比较轻便，对于人体不会产生危害，也不会影响到周围的环境，因此，在现场检测中也是适用的。

超声检测也具有一定的局限性，主要表现在以下几个方面：①受到纵波脉冲反射法的影响，超声检测在金属材料内部缺陷的检测中比较适用，对于表面或者位于表面近处的缺陷很难检测出来。②如果被检测的材料形状比较复杂，进行超声检测可能会存在一定的困难。③一些金属材料的内部构造比较复杂，这时候也会对于超声检测的灵敏度造成一定的影响，导致结果出现一定的误差，因此对于检验者有较高的经验要求。④在一些特殊情况下，为了保证超声检测发挥出自己的作用，需要用到耦合剂。

对于超声检测的改进措施主要从以下几个方面入手：对于纵波脉冲反射法进行改进，提升超声检测的适用性，使其也可以应用到表面或者位于表面近处的缺陷的检测中；对于超声波检测技术进行优化，以便于其可以在形状比较复杂的金属材料检测中也能够应用；提升超声检测的灵敏度，避免误差问题的出现，造成检测结果的失实。

3.3 磁粉检测

磁粉检测主要的原理是利用导磁金属在磁场中被磁化，当金属材料内部存在缺陷时，磁导率会发生变化，依据磁导率的变化来确定缺陷的一种检测方法。在金属材料的检测中应用磁粉检测技术有以下优点：①显示比较直观，能够较为简便的确定材料是否存在缺陷；②能够比较准确的检测出缺陷所在的位置、大小以及形状，并且能够大概判断出缺陷的性质；③具有较高的检测灵敏度，对于一些金属材料表面裂纹的检测甚至可以达到微米级别的检测；④适用的范围比较广，受到金属材料本身大小以及形状的局限性比较小；⑤应用的设备比较简单，检测的速度也比较快，并且设备操作起来比较容易，给出的结果相对准确，不会消耗过多的成本，具有较强的经济性特征。

磁粉检测的局限性主要表现在以下几个方面：①因为磁粉检测的原理是利用磁导率来进行确定，因此，检测范围具有一定的局限性，只能检测磁化明显的铁磁性材料，对于一些非铁磁性材料是无法有效检测的；②难以实现内部缺陷的检测，因此，主要适用于金属材料表面或者接近表面的位置存在缺陷的情况；③对于材料本身有一定的要求，一旦材料表面附着油脂或者一些其他能够粘附磁粉的物质，则很容易影响到检测结果的准确性，因此，在进行检测之前，需要先对于材料进行清洁；④对于一些金属材料来说，应用具有一定的要求，因此，在进行检测后，需要进行退磁操作，导致效率降低。

在进行磁化的过程中，为了保证良好的磁化效果，确保磁粉检测能够发挥出作用，进行磁化操作的时候，需要控制以下两个要素，一是磁轭的移动速度，二是控制磁极与被检材料表面的紧密接触。此外，在进行检测的过程中，需要结合具体的需要适当增加磁粉，确保磁化与施加磁悬液同步进行，保证磁悬液对被检零件的湿润情况，并且注意观察具体的情况。

3.4 液体渗透检测

液体渗透检测的原理主要是基于毛细管现象揭示非多孔性固体材料表面开口缺陷的检测方法。利用毛细作用，对于金属材料表面的开口缺陷进行检测，由于渗透液本身具有润湿作用，加上毛细现象的影响，会进入到表面开口的缺陷，并且会被吸附和显现。渗透的深度和速度除了受到渗透液的影响，也会受到缺陷的相关性质影响。液体渗透检测具有以下优势：①通过直观的方式可以查看到缺陷的显示，无需进行数据分析；②工作原理比较容易，具体的操作也比较简单，不需要过于繁琐的流程；③应用范围比较广，很多种材料的表面检测中都比较适用，并且金属材料本身的形状以及大小并不会对于检测造成极大的影响；④缺陷的显示不会受到缺陷方向的限制，也就是进行一次检测，就可以检测出不同方向存在的表面缺陷，相对比较便捷；⑤检测用到的设备比较简单，不需要投入太多的成本；⑥具有较强的灵敏性，对于表面一些微小的裂纹也能够很好的检测出来。

液体渗透检测的缺点如下：①由于液体渗透检测的原理涉及到毛细作用，因此主要适用于表面开口的缺陷，对于内部的缺陷以及表面未开口的缺陷很难检测出来，具有一定的局限性；②对于材料表面情况的要求较高，如果金属材料表面比较粗糙，存在空隙，可能会对于检测造成干扰，影响到检测结果的准确性，因此，对于一些多孔性材料来说，液体渗透检测并不适用；③操作工艺相对来说比较复杂，对于检测人员的技术要求较高。④难以进行重复检测。⑤除了会对于被检测的金属材料造成污染，同时，还有可能会影响到周边的环境，环保性能较差。

在应用液体渗透检测的过程中，需要首先除去缺陷中存在的液体，保证液体能够有效渗透到缺陷当中；结合现实需求，可以适当延长液体渗透的时间，进而增强渗透的效果；适当延长显像时间，增强显像效果，保证检测的灵敏性。

3.5 射线照相检测

射线照相检测是基于金属材料对透入射线的不同吸收来检测材料内部缺陷的检测方法。这一方法主要适用于体积型的缺陷，应用最为广泛的方法是X射线照相检测。射线照相检测的优点有以下几点：①对于金属材料本身没有过高的要求，能够准确的检测出材料内部存在的问题和缺陷，并且检测的结果显示也比较直观，不需要进行数据分析；②局限性比较小，几乎不会受到零件本身材料、形状以及大小的限制。

射线照相检测的缺点如下：①材料本身是三维的结构，但是射线照相检测只能做到二维成像，容易导致前后不同位置的缺陷出现重叠的现象，判断起来存在一定的难度；②当材料内部存在裂纹时，对于裂纹的方向与射线照相检测的射线束夹角有一定的要求，一旦出现偏差，超出了标准的范围，则很难检测出缺陷；③射线照相检测中应用的射线会对于人体有一些不利影响，因此，具体在进行检测的过程中，需要进行一定的特殊防护。

首先确定射线的具体能量、焦距等，结合被检测金属材料的实际情况以及检测要求合理确定射线的能量，焦距首先需要满足相关的要求和标准，同时，还能够比较均匀的有效透照，确定合理的能量和焦距，能够有效提升灵敏度，另外，由于散射线会对于检测的灵敏性有较大的影响，因此，需要加强防护。

3.6 声发射检测

声发射检测主要是借助受应力材料中局部瞬态位移所产生的应力波-声发射进行检测的方法，本身具有动态性的特点。声发射主要指的是材料中的某个部分由于能量快速释放，导致出现了瞬态弹性波的现象。在进行声发射检测时，需要分析和确定声发射源的性质，以及具体的部位；确定声发射具体的时间，或者荷载情况；确定声发射源的程度。声发射检测有以下优点：①由于是利用声发射检测进行动态的缺陷检测，因此，能够很好的检测出对于整个金属材料结构更有危害性的动态缺陷；②利用声发射检测是检测缺陷本身反映出来的缺陷情况，因此，不需要进行其他操作对于缺陷进行扫查，因此，对于一些体积比较大，或者结构比较复杂的材料，也能够进行全面以及大范围的检测，检测速度也比较快。③无需接触，对于接近程度也没有过高的要求，因此，当其他接触式或者近距离才能进行检测的检测方式很难发挥作用时，利用声发射检测能够取得良好的效果。

声发射检测的缺陷如下：①在检测的过程中，容易受到干扰，尤其是外部机电噪声可能会影响到检测结果的准确性；②需要先加载程序才能进行检测，操作不够便捷；③声发射检测本身具有不可逆性，因此，在进行检测的过程中，产生的声发射信号无法利用多次加载重复获得；④准确定性以及定量依赖于其他的检测方法。

对于声发射检测进行改进，可以首先利用硬件和软件方式提升设备的抗干扰性能，除了可以设置信号放大器，还可以采用软件的方式去除噪声，有助于提升检测结果的准确性。

4 结语

总而言之，将无损检测技术应用到金属材料的检测中具有极强的现实意义，不仅检测更加全面，同时，也能够在非破坏的情况下进行全过程的检测，具有较强的经济性。现阶段应用的无损检测技术或多或少的都有一些局限性和不足，除了可以采取一定的措施改进，还可以利用不同的无损检测技术进行互补，从而在最大程度上发挥出无损检测的作用，提升产品的合格率，保障产品的质量。