無損檢測技術的發展及其研究領域

發布時間：2014-06-25 10:15 原文鏈接：無損檢測技術的發展及其研究領域

　　無損檢測又可以稱為非破壞檢查(NDINONDESTRUCTIVE INSPECTION)。目的是為了實現對各種材料和器件的檢查而又不對其原有的各種屬性造成破壞。與此相近的概念還有非破壞評價(NDE)技術及非破壞試驗(NDT)技術。目前世界各國對NDI技術的發展也極為重視。在加拿大、英國、美國、新西蘭、日本等工業國都有相應的技術學會存在。以日本的非破壞檢查協會為例,其分科會就是以研究領域來進行劃分,共有4個分會：放射線透過檢查；超聲波透過檢查；磁氣、浸透、電磁誘導的各探傷檢查；應力、壓力的測定。其各個分會還能夠再細分為小委員會,其研究的領域也更為專業和具體。

　　在現實生活中,NDI技術也扮演著極為重要的角色,飛機的制造、輸油管道、橋梁、火車的檢查,發電站及煉油廠等等都離不開NDI技術。與人們日常生活密切相關的電梯用的鋼絲繩、風景區的纜車的纜繩的檢測,也都需要無損檢測技術。一些材料或設備因為沒有檢出的損傷而導致重大的損失甚至傷亡,這在我國已有過先例。所以,在一個項目的建設過程中,NDI技術應用到每一個階段,以確保整個項目的安全。總之,應用無損檢測技術可以防止事故的發生,減少不必要的消耗,改善產品的可靠性等,實現起來需要有經過訓練的專業人員、實施檢測的程序、報告檢測結果的體系以及正確解釋結果的標準。

　　通常的方法有以下幾種：

　　(1)目視法；

　　(2)液體浸透探傷法；

　　(3)磁粉檢查探傷；

　　(4)射線法；

　　(5)渦流探傷法；

　　(6)聲波輻射法；

　　(7)超聲波法等。

　　可視化檢查(TV Visual Testing)：這是NDI廣泛使用的一種方法,可以檢查焊點及元件的質量好壞,便于實現,無需復雜的裝置,因為一些表面狀態的缺陷,通過肉眼或借助一些簡單的工具,如放大鏡來檢查,但還需要一定的經驗知識。

　　液體浸透探傷(PT Liquid Penetrant Test-ing)：通過紅色的染色浸透液或黃綠色螢光浸透液從表面的損傷處滲出,來指示損傷。這項技術基于液體在毛細作用下的深透能力,經過以下幾個步驟：首先,“清潔”好待測表面,之后施以浸透處理,用毛刷在試驗體表面均勻涂抹上浸透液；第二,用水或洗凈液,將缺陷以外的試驗體表面附著的浸透液除去；第三,顯像處理,在試驗體上涂抹顯像劑；第四,觀察,對顯像劑的指示加以評定。

　　磁粉檢查探傷(MT Magnetic Particle Test-ing)：對于鋼或鐵這種鐵磁性材料的表面或近表面的損傷可以運用這種方法。其原理是利用了這些損傷會改變磁力線的分布情況,從而顯現出這些損傷來。磁粉可以是干燥的也可以是潮濕的、懸浮在液體中、著色或帶螢光的。雖然,這種方法主要用于表面的探傷,仍可用于淺層表面的損傷。但隨著損傷的的深度和類型的變化,其有效性則會受到極大的影響。值得注意的是試樣表面的不平和劃痕也會對磁力線的走向產生影響。因而,在應用這種方法時,應先對表面進行處理。

　　射線透過試驗法(RT Radiographic Test-ing)：放射線的種類很多,X射線、γ射線等。檢測時,射線靠近試樣,由膠片捕捉到穿過物體材料的射線。膠片經過處理得到了圖像。進而對圖像進行分析得出結論。

　　選擇什么樣的射線取決于待測物體材料的厚度。由于γ射線源可以攜帶,因而,可成為建筑工地的理想的檢測手段。但無論X射線還是γ射線都對人體有害。因此操作者除了必須懂得操作的規程外,還應有有效的保護措施及警告信號。

　　渦流探傷(電磁誘導試驗ET Eddy CurrentTesting)：這是一項僅能用于導體的電磁技術。其應用范圍很廣,從劃傷的檢測,到依據不同的損傷、不同的尺寸、不同的材料來對小的試樣進行分類。

　　當勵磁線圈移到金屬物的表面,渦流則導入了試樣。這種電流所建立起來的磁場與原磁場的方向相反。由于損傷的存在以及材料的不同,渦流的將發生畸變,線圈的阻抗也將因此而發生變化。下一步,測出這一變化,從而進一步進行顯示。

　　聲波輻射法(AE Acoustic Emission Test-ing)：這種方法一方面要探測各種不同條件下的物體發出的“聲音”(人的耳朵是無法聽到的)；另一方面,依據探測的結果得出結論來。這就要使用一個以上的超聲波麥克風。測得的聲波可以用基于計算機的分析系統進行分析。

　　但由于物體的摩擦運動,損傷的生長,由于腐蝕等原因引起的材料變化等等,都會帶來噪聲。AE法的優點在于從幾個點可以對整體的結構進行檢測,連續的檢測與報警都是可能的。很微小的變化也能夠測出。只要釋放出足夠的能量。比如輸送管道、儲油罐、光纖的結構、旋轉的機械裝置、焊接的監視、生物及化學的變化的檢測等等。

　　超聲波法(UT UltrasoNIc Testing)：超聲波檢測法的實現是在1880年Pierre和JacquesCurie兄弟發現壓阻效應之后,直至第二次世界大戰時發明了雷達,才具備了必要的技術條件。在這之后,美國的Firestone與英國的Sproule分別獨立發明了超聲波探傷儀。從此,超聲波技術迅猛地發展,特別是隨著計算機技術的進步,越發促進了這項研究領域的進步。與射線法相比,超聲波法具有很多的優點：首先它具有很強的穿透力,對于同種鋼材來講,超聲波大約是3m,而射線僅僅為50cm；其次,對于很小的傷痕,也能夠準確地測出來并進行定位,同時,配以一些自動掃描裝置及微處理器計算機等設備,這項技術的應用則更為完善和豐富。但同時對操作者有較高的要求。對于一個很大的檢測來講,一次只能檢測很小的一部分。當然,如果使用傳感器陳列的話,上述情況也能得以改善。在通用的檢測方法中,只有射線法和超聲波法能可靠地檢測內部損傷,在一些較為特殊的例子中,還可以用高靈敏度的霍爾元件來檢測鐵磁材料的泄漏磁束,以及用微波來測非導體材料,其它方法局限于表面和淺層表面的檢測,無疑超聲波法也能勝任。

　　除以上這些技術之外,紅外線測試(In-frared Ray Testing)技術應用也很廣泛,絕對零度的物體除外,一切物體因為具有熱能而發出紅外射線,其波長在可見光與微波之間,常溫物體的波長在8~14μm,典型的事例就是氣象衛星對地球表面的放射出的紅外線檢測制成圖像,由此來分析天氣的變化,以及地球表面發生的變化,溫度計通常是直接接觸式的點的測量,現在對紅外線的檢測已經是非接觸型的二維的計測,同時還可以通過對物體表面溫度分布及發生變化的情況對物體內部發生的物理現象加以解析、預測。

　　今后的無損檢測技術,應是向著機械化、自動化和機器人化的方向發展。一方面,要省力、省能源,提高速度并提高精度；另一方面,機器人在惡劣的條件下的非破壞檢查意義十分重大。視覺化的檢查,通過對高溫物體紅外線的檢測,以圖像方式來顯示溫度的分布,對不可視現象的仿真表示、復合化技術的應用,各種方法手段各有所長所短。根據試驗體的不同,有時需要同時應用幾種技術(參見附圖)。