1、 本文由zouxiaoyan1987貢獻 doc文檔可能在WAP端瀏覽體驗不佳。建議您優先選擇TXT，或下載源文件到本機查看。 無損檢測在國民生產中的 無損檢測在國民生產中的應用及新技術 前言： 隨著現代科學和工業技術的迅速發展，工業現代化進程日新月異，高溫、高壓、高速 度和高負荷，無疑已成為現代工業的重要標志，但他的實現是建立在材料(構件)高質量的 基礎上的，為了確保這些構件優異的質量，還必須采用不破壞產品的形狀、不改變使用性 能的檢測方法，對產品進行百分之百的檢測(抽檢)，以確保產品的安全可靠性，這種技術 即是無損檢測技術。【50】 無損檢測技術的應用范圍十分廣泛，已在機械制造、石油化工、

2、造船、汽車、航空、 建筑、橋梁、核能和食品等工業生產中被普遍采用【51】。無損檢測技術是產品質量控制中 不可缺少的基礎，隨著產品復雜程度增加和對安全性的嚴格要求，無損檢測技術在國民生 產中發揮著越來越重要的作用。近年來，隨著軍事工業和航空航天工業中各種高性能的復 合材料、陶瓷材料的應用，必將大大推動無損檢測技術的發展。【47】 一、無損檢測淺析 無損檢測技術以不損害被檢測對象的使用性能為前提，應用多種物理原理和化學現 象，對各種工程材料、零部件、結構件進行有效的檢測和測試，借以評價他們的連續性、 完整性、安全可靠性和某些物理性能，包括被檢測材料和構件中是否有缺陷，并對缺陷的 形狀、大小、方位、

3、取向、分布和內含物等情況進行判斷【50】。 1. 無損檢測的目的及其方法的選用 無損檢測的目的各種各樣，不管在什么情況下，都必須首先搞清楚究竟想檢測什么東 西，隨后才能確定應該采用什么樣的檢測方法和檢測規范來達到預定目的。目前，無損檢 測的目的大致有以下三個: (1) 改進制造工藝 為了知道采用的制造工藝是否合適，需要對樣品進行無損檢測，一邊觀察檢測結果， 一邊改進制造工藝，并反復進行實驗，直至確定滿足要求的產品制造工藝。 2) 降低制造成本 進行產品生產時，不進行無損檢測就有可能造成產品有缺陷或不符合要求，而要修補 或者返工所需費用往往很大，而提前進行無損檢測花費很小，且能大大的提高生產效率

4、， 減少制造成本。 (3) 提高可靠性 為了在滿足所需性能的條件下，使構件正常工作的時間內不至發生故障或意外，而造 成大的經濟損失和機器人身事故，故提高可靠性也至關重要。 按照不同的原理和不同的探測方法及信息處理方式，詳細統計各種無損檢測方法可達 70 余種，其中最常用的有射線檢測、超聲檢測、磁粉檢測、滲透檢測和渦流檢測五種常規 檢測方法，還有目前應用比較多的無損檢測的新技術激光全息無損檢測技術。【49】 2無損檢測常用方法 2.1 射線檢測方法 射線檢測是利用各種射線對材料的投射性能及不同材料對射線的吸收、衰減程度的不 同，使底片感光成黑度不同的圖像來觀察，它作為一種行之有效而又不可缺少的檢

5、測材料 (零件)內部缺陷的手段為工業上許多部門所采用。 2.2 超聲檢測法 超聲檢測技術是工業無損檢測技術中應用最為廣泛的檢測技術之一，也是無損檢測領域中 應用和研究最為活躍的技術之一。超聲檢測應用較多的有共振法、投射法和脈沖反射法。 3.3 磁粉檢測法 利用磁粉的聚集顯示鐵磁性材料及其工件表面與近表面缺陷的無損檢測方法即是磁 粉檢測方法，根據缺陷的漏磁磁場的強度同缺陷漏磁的磁通密度成正比，其強度與分布均 取決于缺陷的尺寸、位置以及試件的磁化強度等，漏磁場強度越大，缺陷部位越容易吸附 磁粉，而且內部缺陷的漏磁磁場比表面開口缺陷的漏磁場要弱，利用該方法可以直接顯示 出缺陷的形狀，大小和位置，并能

6、大致確定缺陷的性質，但是只局限于能被顯著磁化的鐵 磁性材料。 3.4 滲透檢測法 滲透探傷是一種表面缺陷的探傷方法，可以應用于金屬和非金屬材料，用的是黃綠色 的熒光滲透液或紅色的著色滲透液，由于滲透液的潤濕作用和毛細現象而進入表面開口的 缺陷，隨后被吸附和顯像，通過顯示放大的缺陷圖像的痕跡，從而能夠用肉眼查處試件表 面的開口缺陷。 3.5 渦流檢測法 利用電磁感應原理，通過測定被檢測工件內感生渦流的變化來無損的評定導電材料及 其工件的某些性能或發現缺陷的無損檢測的方法即是渦流檢測。渦流檢測由于趨膚效應的 存在，因此只能發現導電材料表面和近表面的缺陷，由于其操作簡單，不需要耦合劑和易 于實現高速

7、、自動化檢測等優點，因此在金屬材料及其零部件尤其是管、棒和線材等型材 料的無損檢測中應用最廣。目前應用比較多的有多頻渦流檢測技術、深層渦流檢測技術、 脈沖渦流檢測技術以及遠場渦流檢測技術等。遠場渦流檢測技術是最近幾年發展起來的渦 流檢測新技術，它使用一個激勵線圈和一個較小的接收線圈，兩者同時置于被檢管道中， 之間相距較遠，致使接收線圈所接收到的磁場幾乎完全是穿過管道后返回管內的磁場，從 接收到的磁場的幅度和相位的變化可以斷定檢測線圈所檢測區域中的缺陷情況。【50】 二、無損檢測在國民生產中的應用 無損檢測是建立在現代科學技術基礎上的一門應用型技術學科，它以不損壞被檢測物 體內部結構為前提，應用

8、物理的方法，檢測物體內部或表面的物理性能、狀態特性以及內 部結構，檢查物質內部是否存在不連續性(即缺陷)，從而判斷被檢測物體是否合格，進而 評價其適用性。無損檢測學科幾乎涉及到了物理科學中的光學、電磁學、聲學、原子物理 學以及計算機、數據通訊等學科，在冶金、機械、石油、化工、航空、航天各個領域有廣 泛的應用。假如沒有無損檢測技術的應用，鋼鐵的質量難于保證，機器可能會停止運轉， 飛機難于起飛，火箭難于上天，汽車可能會在路上翻車，火車可能會出軌，石油和天然氣 管道可能會發生泄漏，鍋爐和壓力容器可能會發生爆炸，可以說，在現代科學技術應用 領域中，沒有哪種技術能夠像無損檢測那樣具有如此廣泛的科學基礎和

9、應用領域。作為現 代工業的基礎技術之一，無損檢測技術在國民生產中發揮著愈來愈重要的作用，其”質量 衛士”的美譽已得到工業界的普遍認性同。【24】 （一）、無損檢測在鋼板生產中的應用 鋼板的表面質量是鋼板最為重要的質量因素之一，表面質量的優劣直接影響其最終產 品的性能與質量。然而在加工過程中，由于原材料、軋制設備和工藝等原因，導致鋼板表 面出現結疤、裂紋、輥印、刮傷、針眼、磷皮、孔洞、麻點等不同類型的缺陷。這些缺陷 不僅影響產品的外觀，而且降低了產品的抗腐蝕性、耐磨性和疲勞強度等性能。如何在生 產過程中在線檢測鋼板的表面缺陷，從而控制和提高鋼板產品的表面質量，一直是鋼鐵企 業非常關注的問題。 目

10、前鋼板表面缺陷檢測的裝置主要分為采用傳統無損檢測技術的檢測裝置和采用機 器視覺技術的缺陷檢測裝置。 1. 渦流檢測技術 1989 年法國洛林連軋公司福斯廠研制成功一種能夠在線無損檢測熱連鑄板坯表面質 量的渦流探測設備。該設備通過配置在板坯上下表面做橫向往復移動的渦流探測器檢測縱 裂紋，通過配置在板坯窄面和棱邊處固定的渦流探測器檢測橫裂和角裂。由于熱連鑄板坯 寬面溫度通常都大大高于居里點，而板坯的棱邊附近和窄面的溫度只是接近或者低于居里 點，因此根據板坯鋼是否具有鐵磁性來設計相應的工作頻率，并對于縱裂、橫裂和角裂的 檢測分別采用了兩種不同的差動式渦流探測器。 但是渦流方法有很大的缺點，只能檢測金

11、屬板材表面和表皮下層阻流缺陷，并且此種 檢測需要大電流勵磁，如果在生產線上，將造成能源的極大浪費。用渦流檢測方法實現熱 圖像檢測，檢測前的板材必須為勻溫場，這點對于熱軋鋼板來說是無法滿足的。為了使缺 陷有足夠的加熱時間以使缺陷充分暴露，速度必須足夠慢，這必然限制了檢測和生產的速 度，不利于生產的高速化實現。因此這種方法不適宜高速軋制帶鋼的表面檢測。 2紅外檢測技術 挪威公司研制出連鑄鋼坯紅外自動檢測系統，在鋼坯傳送輥道上設置一個高頻感應線 圈， 鋼坯通過時， 表面會產生感應電流， 由于高頻感應的集膚效應， 其穿透深度將小于 lmm。 在有缺陷的區域，感應電流從缺陷下方流過，從而增加了電流的行程

12、，導致在單位長度的 表面上消耗更多電能，這將引起鋼坯局部表面的溫度上升。由于缺陷處的局部升溫取決于 缺陷的平均深度、特定的輸入電能、鋼坯的運動速度、感應線圈的寬度、線圈工作頻率、 被檢鋼坯的電性能和熱性能等因素，因此如使其它各種因素在一定范圍內保持恒定，就可 通過檢測局部升溫值來計算缺陷深度。該系統可在線檢出熱鋼坯表面縱裂紋和橫裂紋等缺 陷。紅外檢測技術只適用于要求不高的應用場合，并且可檢出的缺陷種類很少。 3鋼板表面缺陷的機器視覺檢測技術 機器視覺技術的檢測機理是表面缺陷的光學特性間存在明顯的差異。隨著激光技術、 CCD 技術、圖象處理技術、計算機技術的飛速發展，機器視覺技術也逐步發展壯大，

13、成為 無損檢測技術研究的熱點。【5】 （二）、無損檢測在船舶建造中的應用 隨著科學的發展，現代船舶建造均采用了高科技無損檢測技術，主要檢測焊縫或材料 本身存在的缺陷。常用無損檢測方法有：超聲波。磁粉，滲透和射線照相法等。而在船舶 建造中呈體積型的缺陷用射線檢測法比較有利，射線照相法檢測廣泛用于焊接件和鑄件的 檢驗。尤其是焊縫的檢驗中，射線照相法用的最多，也最為有效。 1射線照相法 射線照相法檢測廣泛用于焊接件和鑄件的檢驗。因該方法具有以下特點： （1）它幾乎不受材料種類的限制，適用于所有金屬和非金屬材料的檢測。 （2）檢測工件內部的缺陷，如在工件深部的縮孔，氣孔，夾渣，未焊透，未溶合等等。 （

14、3）可在照相底片上直接地觀察缺陷的性質，便于對缺陷的定性，定量，和定位。 （4）具有可以長久保存的底片，作為檢測結果記錄的可靠依據。 2超聲波探傷法 超聲波探傷法，檢測速度快，即時可反映結果，可檢測的尺寸和幾何形狀范圍很大， 它可以檢測深藏于表面之下內部，隱藏不連續的缺陷，不足的是不能存檔。 3磁粉和滲透法 磁粉和滲透這兩種方法主要用于工件表面及淺表面中存在的缺陷的檢查。磁粉檢測能 揭示鐵磁性材料：如碳鋼。合金結構鋼沉淀硬化鋼和電工鋼等表面和近表面的不連續。由 于不連續的磁痕堆積在被檢表面上，所以能直觀地顯示不連續的形狀，位置和尺寸，并可 大致確定其性質。【22】 4船舶無損檢測常規技術 （1

15、）船體無損檢測：船體包括船的外殼，它是由不同厚度的鋼板焊接而成。鋼板是軋制 件南冶金工廠完成無損檢測項目，船舶廠主要對焊縫進行無損檢測。焊縫無損檢測主要方 法是：射線檢測、超聲檢測、磁粉檢測等； （2）船舵與螺旋推進器無損檢測：船舵是由鑄鋼外殼和內部鋼隔板組成，鑄鋼外殼的無 損檢測南生產單位完成船舶廠需完成內部鋼隔板與外殼問的焊縫無損檢測。焊縫無損檢 測主要方法是：超聲檢測或磁粉檢測等；螺旋槳軸安裝在軸孔內，軸孔需做表面檢測。 （3）船內管線無損檢測：每條船都有復雜的管線，管線的主要作用是供排水它是由直徑， 厚度不等的管子焊接所構成。管子焊縫主要通過射線檢測完成。【21】 船舶部件的無損檢測用

16、常規技術基本上都能完成其質量檢測。 （三）、無損檢測技術在航空維修中的應用 無損檢測已成為控制飛機和發動機零件的質量，保證飛機安全飛行的重要技術手段。 它已從單純的檢測發展到對飛機和發動機零件的安全使用壽命進行評估。從一定角度上 說，無損檢測的發展水平反映了航空維修的發展水平。 1渦流檢測 在飛機和航空發動機上的各種金屬零件，使用中產生的裂紋 90以上是在零件的表 面。用渦流探傷法探測這些裂紋，不僅可靠性高，而且不需要清除零件表面的油脂、積碳 和保護層，多數可進行原位檢測，因此，渦流探傷法在航空維修中應用也是比較廣泛的。 主要對飛機中的發動機二級渦輪葉片葉背第一榫槽內裂紋、飛機輪轂大固定輪緣裂

17、紋和非 磁性材料的緊固螺栓孔內壁裂紋等進行檢測。 2超聲檢測 超聲檢測可以對飛機機身和機翼的主結合螺栓和前結合螺栓的疲勞裂紋，主起落架 輪轂裂紋，飛機平頭、平鍵頭和鉚釘桿上的裂紋，前起落架旋轉臂焊縫裂紋，主起落架活 塞桿焊縫裂紋， 機翼一肋中與主梁連接螺栓上支壁， 飛機主起落架輪轂軸套根部疲勞裂紋， 發動機一級壓縮器葉片裂紋，發動機放氣帶上的裂紋以及主液壓油泵出口導管的裂紋等進 行檢測，采用的檢測方法有縱波法、橫波法、表面波法和板波法等。 3紅外檢測 眾所周知，材料、裝備及工程結構等運行中的熱狀態是反映其運行狀態的一個重要方 面，熱狀態的變化和異常，往往是確定被檢對象的實際工作狀態和判斷其可靠

18、性的重要依 據。因此在航空維修中，紅外檢測的應用十分普遍。【23】 近年來，隨著科技的進步，無損檢測技術的發展比以往任何時候都更快、更新，無損 檢測已經更深入、更廣泛地參與到國計民生的各個領域【17】。 三、無損檢測新技術 隨著工業生產和科學技術的進步，無損檢測技術也得到飛速發展，不僅超聲、射線等 傳統的檢測技術青春長存，而且還產生了像激光全息、激光超聲、微波、電磁超聲、超聲 相控陣等眾多的無損檢測新方法、新技術。【47】 1.超聲相控陣技術 超聲檢測是應用最廣泛的無損檢測技術,具有許多優點,但需要耦合劑和換能器接近被檢材 料,因此,超聲換能、電磁超聲、超聲相控陣技術得到快速發展。其中,超聲相

19、控陣技術是近年來 超聲檢測中的一個新的技術熱點。 超聲相控陣技術使用不同形狀的多陣元換能器來產生和接收超聲波波束,通過控制換能器 陣列中各陣元發射(或接收)脈沖的時間延遲,改變聲波到達(或來自)物體內某點時的相位關系, 實現聚焦點和聲束方向的變化,然后采用機械掃描和電子掃描相結合的方法來實現圖像成像。 與傳統超聲檢測相比,由于聲束角度可控和可動態聚焦,超聲相控陣技術具有可檢測復雜結構件 和盲區位置缺陷和較高的檢測頻率等特點,可實現高速、全方位和多角度檢測。對于一些規則 的被檢測對象,如管形焊縫、板材和管材等,超聲相控陣技術可提高檢測效率、簡化設計、降低 技術成本。特別是在焊縫檢測中,采用合理的

20、相控陣檢測技術,只需將換能器沿焊縫方向掃描即 可實現對焊縫的覆蓋掃查檢測。【49】 2. 激光全息無損檢測 激光全息檢測是利用激光全息照相來檢測物體表面和內部缺陷的，因為物體在受到外 界載荷作用下會產生變形，這種變形與物體是否有缺陷直接相關，在不同的外界載荷作用 下，物體表面變形的程度是不同的，激光全息照相就是將物體表面和內部的缺陷，通過外 界加載的方法，使其在相應的物體表面造成局部的變形，用全息照相來觀察和比較這種變 形，并記錄在不同外界載荷作用下的物體表面的變形情況，進行觀察和分析，然后判斷物 體內部是否存在缺陷。激光全息檢測技術作為一種新的檢測技術，解決了許多過去其他方 法難以解決的無損

21、檢測問題，因此有著其明顯的優點: (1) 由于激光全息檢測是一種干涉計量技術，其干涉計量的精度與波長同數量級，因此極 微小的變形都能檢驗出來，檢測的靈敏度很高; (2) 由于激光的相干長度很大，因此可以檢驗大尺寸物體，只要激光能夠充分照射到的物 體表面，都能一次檢驗完畢; (3) 激光全息檢測對被檢測對象沒有特殊要求，可以對任何材料、任意粗糙的表面進行檢 測; (4) 還可以借助于干涉條紋的數量和分布狀態來確定缺陷的大小、部位和深度，便于對缺 陷進行定量分析。【50】 3微波無損檢測 微波無損檢測技術將在 3303300 MHz 中某段頻率的電磁波照射到被測物體上,通過分折 反射波和透射波的振

22、幅和相位變化以及波的模式變化,了解被測樣品中的裂紋、裂縫、氣孔等 缺陷,確定分層媒質的脫粘、夾雜等的位置和尺寸,檢測復合材料內部密度的不均勻程度。 微波的波長短、頻帶寬、方向性好、貫穿介電材料的能力強,類似于超聲波。微波也可以 同時在透射或反射模式中使用,但是微波不需要耦合劑,避免了耦合劑對材料的污染。由于微波 能穿透對聲波衰減很大的非金屬材料,因此該技術最顯著的特點在于可以進行最有效的無損掃 描。微波的極比特性使材料纖維束方向的確定和生產過程中非直線性的監控成為可能。它還可 提供精確的數據,使缺陷區域的大小和范圍得以準確測定。此外,無需做特別的分析處理,采用該 技術就可隨時獲得缺陷區域的三維

23、實時圖像。微波無損檢測設備簡單、費用低廉、易于操作、 便于攜帶.但是由于微波不能穿透金屬和導電性能較好的復合材料,因而不能檢測此類復合結構 內部的缺陷,只能檢測金屬表面裂紋缺陷及粗糙度。【49】 近年來,隨著軍事工業和航空航天工業中各種高性能的復合材料、陶瓷材料的應用,微波無 損檢測的理論、技術和硬件系統都有了長足的進步,從而大大推動了微波無損檢測技術的發展。 結束語： 隨著科學技術的迅猛發展和全球經濟一體化時代的到來，市場經濟的競爭將變得愈加 激烈，而競爭的焦點是科技與質量。無損檢測自誕生之日起就與質量緒下不解之緣，是現 代工業生產中質量控制和質量保證的重要方法，在國民生產中被廣泛應用【42

24、】。 參考文獻： 【1 】楊 茬TOFD 檢測技術的應用2008.07 【2 】稅國雙，汪越勝，曲建民材料力學性能退化的超聲無損檢測與評價2005.02 【3 】張曉春，劉春生，李海寶電磁超聲無損檢測技術及其應用2002.02 【4 】張 穎復合材料及其構件的新型綜合無損檢測技術2006.02 【5 】鄭健峰，王快社鋼板表面缺陷檢測技術現狀及發展2008 山公路橋梁無損檢測技術的應用探討2007 【7 】徐可北 航空工業無損檢測的應用與需求 2005.09 【8 】宋 欣，夏知春路面檢測新技術的應用2005.07 【9 】陳 寧汽車工業無損檢測技術2003.08 【10】楊潔茹，陸斌，劉雯無損

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