各種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)分析

胡永貴

（四川省第十一建筑有限公司，四川 宜賓 644000 ）

如今，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，不同的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)也具有不同的特點(diǎn)，優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)也存在明顯差異。只有準(zhǔn)確把握不同無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，方可將其合理應(yīng)用于不同領(lǐng)域，充分發(fā)揮其作用和價(jià)值。

1 常見無(wú)損檢測(cè)方法的分類及應(yīng)用

無(wú)損檢測(cè)是指在不破壞檢測(cè)對(duì)象外觀結(jié)構(gòu)與內(nèi)部組織，不損害檢測(cè)對(duì)象使用性能的前提條件下，利用材料內(nèi)部構(gòu)造缺陷引起的一系列物化反應(yīng)開展檢測(cè)工作。

1.1 射線檢測(cè)

射線檢測(cè)技術(shù)主要是指使用射線檢測(cè)零件內(nèi)部與外部性能的方法。該技術(shù)是利用不同射線穿透性和衰減程度的差異，將其投射于零件表面，以密度和厚度的差異完成檢測(cè)的方式。如檢測(cè)物質(zhì)密度較大，部分射線的吸收量較大，出現(xiàn)了較為顯著的篩衰減現(xiàn)象。而射線穿透空氣時(shí)，空氣吸收量明顯減少，此時(shí)觀察底片時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)底片的光感程度較為明顯。通過(guò)底片的光感度判斷物體內(nèi)部是否存在質(zhì)量問(wèn)題，也可結(jié)合感光程度確定缺陷的程度和位置。射線檢測(cè)技術(shù)在體積性缺陷檢測(cè)中十分常見。

1.2 超聲檢測(cè)

超聲檢測(cè)利用超聲波震動(dòng)和介質(zhì)傳播，可從多個(gè)方向收集能量，收集穿透于介質(zhì)之中的震動(dòng)，將震動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)槁暡?，聲波在介質(zhì)面中發(fā)生折射或反射等多種物理現(xiàn)象，檢測(cè)零件是否存在損傷。在工業(yè)檢測(cè)中，檢測(cè)用超聲波頻率主要在0.4-25 兆赫茲之間。精細(xì)材料及高敏感度材料主要以高頻率聲波檢測(cè)，粗糙、衰減明顯的材料則以低頻率聲波檢測(cè)。

合理利用超聲波檢測(cè)也可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離深度檢測(cè)，其裝置較小，自重較輕。主要利用超聲波檢測(cè)，完成初步探傷。檢測(cè)的過(guò)程中需結(jié)合零件設(shè)計(jì)圖紙及焊接技術(shù)要求，做好前期規(guī)劃和檢測(cè)工作，準(zhǔn)確把握檢測(cè)知識(shí)和技能。初步探傷中，需認(rèn)真觀察顯示器上的波形，如波形錯(cuò)誤或直接偏離正常軌道，要第一時(shí)間做好標(biāo)記，保障后續(xù)檢測(cè)的順利進(jìn)行。初步探傷后，應(yīng)采取有效措施開展精細(xì)探傷，在此過(guò)程中，采用同樣的方式檢查零件內(nèi)部和外部的性能。在二次檢測(cè)中，要深入探測(cè)損傷部位。依據(jù)焊接長(zhǎng)度百分比計(jì)算所需數(shù)據(jù)的比例。且探傷中，需準(zhǔn)確掌握零件結(jié)構(gòu)，做到探傷的精細(xì)化分析。完成深度、精細(xì)探傷后，及時(shí)重復(fù)探傷，仔細(xì)檢查兩次探傷的結(jié)果，保證兩次探傷結(jié)果基本吻合。探傷結(jié)束后，可有效加快探傷的速度。

1.3 滲透檢測(cè)

滲透探傷是利用毛細(xì)現(xiàn)象來(lái)檢查材料表面是否存在明顯缺陷的一種無(wú)損檢驗(yàn)方式。上世紀(jì)初期，主要利用具備滲透能力的煤油檢查機(jī)車零件裂縫問(wèn)題，上世紀(jì)40年代初期美國(guó)則發(fā)明一種更為先進(jìn)的熒光滲透液。

液體滲透檢測(cè)主要用來(lái)檢查工件或材料表面缺陷，打破了材料磁性的限制，相較于磁粉探傷應(yīng)用更為廣泛。該方法可應(yīng)用于多種金屬、非金屬、磁性和非磁性材料及零件表面的缺陷檢測(cè)當(dāng)中，除表面多孔性材料外，所有存在表面開口的材料均可采用液體滲透檢測(cè)取得較為準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果。

滲透探傷法操作便捷，且無(wú)需投入較多的檢測(cè)設(shè)備。因此，成本優(yōu)勢(shì)明顯，可直觀地展示缺陷，靈敏度較高，可準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)寬度不足1 微米的缺陷。應(yīng)用該方法，檢測(cè)對(duì)象不易受組織結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分的影響，在黑色及有色金屬鍛造、焊接件、機(jī)械加工件和陶瓷、玻璃及塑料表面損傷檢查中較為常見，可有效檢測(cè)裂紋、折疊和氣孔等諸多缺陷。但該方式一般不用在粉末冶金零件和其他多孔材料的檢測(cè)當(dāng)中。

1.4 聲發(fā)射檢測(cè)

物質(zhì)材料在受到外界環(huán)境影響后，其自身會(huì)發(fā)生斷裂或變形現(xiàn)象，這就會(huì)產(chǎn)生一定的瞬時(shí)彈性波，對(duì)瞬時(shí)彈性波的轉(zhuǎn)化收集，能夠準(zhǔn)確了解其中存在的應(yīng)變反應(yīng)，明確物質(zhì)材料可能出現(xiàn)的變化特征。而這一原理正好是聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用原理，利用專業(yè)設(shè)備將產(chǎn)生的彈性波信號(hào)接收轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，借助電信號(hào)判斷，了解容器內(nèi)是否存在損害問(wèn)題，判斷損傷情況。該檢測(cè)方式是動(dòng)態(tài)無(wú)損檢測(cè)方式的典型，在壓力容器耐壓試驗(yàn)中得以廣泛應(yīng)用。在壓力容器檢測(cè)的過(guò)程中采用聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)，能夠判斷壓力容器是否存在缺陷，同時(shí)也可確定缺陷的具體位置和程度。為提高檢測(cè)質(zhì)量，需在超標(biāo)聲發(fā)生源檢測(cè)中利用其他檢測(cè)技術(shù)完成局部檢測(cè)和復(fù)檢，進(jìn)而準(zhǔn)確判斷缺陷的性質(zhì)和程度。

1.5 渦流檢測(cè)

該檢測(cè)方式利用電磁感應(yīng)原理，當(dāng)交變電流線圈靠近被檢測(cè)物質(zhì)材料后，其表面或靠近表面的位置會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的渦流，通過(guò)對(duì)渦流變化特征的了解，如運(yùn)行軌跡、相位、渦流大小等，即可準(zhǔn)確判斷被測(cè)物質(zhì)材料存在的缺陷，之后結(jié)合現(xiàn)有指標(biāo)進(jìn)一步分析問(wèn)題的嚴(yán)重程度，進(jìn)而有針對(duì)性地采取科學(xué)處理措施。另外，渦流大小的變化顯示著被測(cè)物質(zhì)材料磁導(dǎo)率、形狀及電導(dǎo)率發(fā)生改變，并生成較大的電磁場(chǎng)，使得線圈阻抗發(fā)生變化，根據(jù)這一情況，能夠準(zhǔn)確獲取被測(cè)物質(zhì)材料的物理信息，如物理狀態(tài)特征等，從而增強(qiáng)檢測(cè)結(jié)果判斷的準(zhǔn)確性。渦流檢測(cè)是一種利用導(dǎo)電試件內(nèi)渦流變化特征來(lái)判斷是否存在形狀、尺寸、材質(zhì)、缺陷問(wèn)題的一種有效方法，這種檢測(cè)方式通常應(yīng)用于裂縫、孔洞、折疊和夾雜等多種缺陷的檢測(cè)中。

1.6 磁粉檢測(cè)

通常來(lái)說(shuō)，磁粉檢測(cè)技術(shù)的使用目的是保證產(chǎn)品的質(zhì)量安全與使用安全。磁粉檢測(cè)技術(shù)也是一類極具代表性的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，即在不破壞零件結(jié)構(gòu)和不損害零件性能的前提條件下，判斷零件是否存在缺陷，借助近距離的接觸快速確定零件的損傷部位。

磁粉檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用主要包括如下幾個(gè)關(guān)鍵階段：首先，對(duì)原材料實(shí)行檢測(cè)。采用磁粉檢測(cè)技術(shù)對(duì)原材料開展檢測(cè)，這可以提高檢測(cè)產(chǎn)品質(zhì)量，降低原材料成本。磁粉檢測(cè)技術(shù)的適用性較強(qiáng)，針對(duì)的檢測(cè)對(duì)象較多，如板材、毛坯零件等半成品。與此同時(shí)，磁粉檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用效果也較為突出，既可以檢測(cè)產(chǎn)品的裂紋，又可以檢測(cè)產(chǎn)品的折疊夾雜。常見的檢測(cè)方法包括通電法和線圈磁化法兩種。這幾種檢測(cè)方法對(duì)于單個(gè)體量較大的零件的檢測(cè)也同樣適用。

其次，制造檢驗(yàn)。磁粉檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用范圍較廣，如焊接縫處理環(huán)節(jié)使用的復(fù)合材料檢測(cè)等。磁粉檢測(cè)技術(shù)多應(yīng)用在具有鐵磁性的產(chǎn)品的性能檢測(cè)中，即便是產(chǎn)品的表面結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)輕微加工，采用磁粉檢測(cè)技術(shù)也可以輕而易舉的檢測(cè)出產(chǎn)品是否存在缺陷。

與磁粉檢測(cè)技術(shù)相關(guān)的檢測(cè)法還包括磁軛法、交叉磁軛法、干粉法和濕粉法。檢測(cè)人員要根據(jù)檢測(cè)位置選擇適宜的磁粉探傷技術(shù)。例如，檢測(cè)焊接部位時(shí)，要采用干粉探傷法；對(duì)航空零部件開展檢測(cè)時(shí)，要采用濕粉連續(xù)探傷法；檢測(cè)環(huán)狀零件時(shí)，則采用中心導(dǎo)體探傷法。

此外，磁粉檢測(cè)技術(shù)還可以應(yīng)用到壓力容器的實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)與檢測(cè)維修中。磁粉檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用目的是保證儀器設(shè)備的正常使用。采用磁粉檢測(cè)技術(shù)，可以顯著提升材料的運(yùn)行效率，確保材料的安全性。需要格外強(qiáng)調(diào)的是，磁粉檢測(cè)技術(shù)對(duì)技術(shù)操作的規(guī)范性提出了一定的要求。例如，在磁軛法和交叉磁軛法檢測(cè)過(guò)程中，既要使同一部位兩次檢測(cè)相互垂直，又應(yīng)嚴(yán)格控制磁軛的行走速率。只有這樣才能加強(qiáng)檢測(cè)結(jié)果的精確性。

2 各種無(wú)損檢測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)

2.1 射線檢測(cè)法

射線檢測(cè)可在底片上記錄結(jié)果，且保存時(shí)間較長(zhǎng)，相較于其他無(wú)損檢測(cè)方式，射線檢測(cè)法能夠保證檢測(cè)結(jié)果的真實(shí)性和可靠性，以更加直觀和生動(dòng)的方式展現(xiàn)檢測(cè)結(jié)果，后續(xù)可實(shí)現(xiàn)全程追蹤。射線檢測(cè)主要針對(duì)的是存在夾渣或氣泡缺陷的物質(zhì)材料，或者厚度大于直徑1%左右的體積缺陷的物質(zhì)材料檢測(cè)，應(yīng)用射線檢測(cè)時(shí)，需要利用到高能量射線探傷裝置，以維持獲取資料的準(zhǔn)確性。不過(guò)現(xiàn)階段使用的420 千伏X 射線機(jī)，由于其頭罩厚度在100毫米以下，所以只能應(yīng)用于小厚度試件的檢測(cè)，無(wú)法維持大厚度試件檢測(cè)的效果。

射線檢測(cè)自身也存在明顯不足，一些環(huán)境條件或者試件是不允許使用該檢測(cè)技術(shù)的。如含有液體和固態(tài)雜質(zhì)的容器、保溫層厚度較厚的容器，射線很難滲透到容器內(nèi)部獲取數(shù)據(jù)資料。此外，射線檢測(cè)技術(shù)在使用中還存在著成本高、監(jiān)測(cè)效率不理想的情況，不能應(yīng)用到缺陷試件中，再加上射線對(duì)人體的不利影響較為顯著，且無(wú)法保證面積型缺陷的檢測(cè)效果。

2.2 超聲波檢測(cè)法

超聲波檢測(cè)工件缺陷的過(guò)程中，工件的缺陷面積與其反射超聲波回波值成正相關(guān)關(guān)系，且與檢出率存在著較為顯著的正相關(guān)。所以相較于射線檢測(cè)，超聲波檢測(cè)方法可準(zhǔn)確檢出面積型的缺陷，在大厚度工件檢驗(yàn)中較為常見，并可準(zhǔn)確定位缺陷工件的厚度方向。與此同時(shí)，這種檢測(cè)方式也可在諸多領(lǐng)域得到應(yīng)用，無(wú)需投入較高的成本，檢測(cè)效率高，檢測(cè)設(shè)備自重輕、體積小，在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)中優(yōu)勢(shì)十分明顯。

超聲波檢測(cè)方法也是存在一定缺陷的，該方法在使用中雖然能夠找出缺陷問(wèn)題，但卻無(wú)法將缺陷形制直觀展現(xiàn)出來(lái)，也就無(wú)法幫助工作人員準(zhǔn)確定位缺陷所在位置，不利于后續(xù)處理；如果檢測(cè)對(duì)象為不規(guī)則形狀或晶粒度較高，那么在使用超聲波檢測(cè)時(shí)，會(huì)存在較多干擾因素，降低檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性，也會(huì)受到探頭掃描平面的平整度與粗糙度影響，增加不穩(wěn)定因素出現(xiàn)概率。

2.3 磁粉檢測(cè)法

磁粉檢測(cè)主要應(yīng)用于鐵磁性材料近表面和表面缺陷檢測(cè)，能夠準(zhǔn)確將材料存在缺陷的形狀、位置、尺寸、破損等級(jí)直觀顯示出來(lái)，再加上靈敏度高，即使是微米級(jí)的缺陷也能夠被檢測(cè)出來(lái)，對(duì)于后續(xù)問(wèn)題處理有積極作用。再者，該檢測(cè)方法操作簡(jiǎn)單，成本低廉，檢測(cè)速度快、重復(fù)性高，可有效提升作業(yè)效率，保證信息數(shù)據(jù)獲取準(zhǔn)確性。但是這種檢測(cè)方法也存在著明顯的局限。磁粉檢測(cè)通常僅可檢測(cè)鐵磁性材料。這種方法無(wú)法有效檢測(cè)點(diǎn)狀缺陷和工件表面夾角不足20 度的缺陷，且使用通電法和觸頭法的過(guò)程中也容易引發(fā)工件燒傷等問(wèn)題。

2.4 滲透檢測(cè)法

滲透檢測(cè)能夠充分展現(xiàn)試件缺陷的形狀、尺寸、位置和程度，且其開口缺陷檢測(cè)效果較好。滲透探傷無(wú)需使用特殊設(shè)備，便于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，也可有效規(guī)避檢測(cè)對(duì)象的幾何形狀及缺陷方向?qū)z測(cè)結(jié)果的影響。但是滲透檢測(cè)僅可用于表面開口缺陷檢測(cè)，檢測(cè)重復(fù)性不理想，易于出現(xiàn)化學(xué)污染。

2.5 聲發(fā)射檢測(cè)法

聲發(fā)射探測(cè)能夠探測(cè)材料中斷裂和裂紋的動(dòng)態(tài)缺陷，不需要單獨(dú)準(zhǔn)備容器，有利于壓力容器的安全性評(píng)價(jià)。聲發(fā)射檢測(cè)在遠(yuǎn)距離操控方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，也可監(jiān)控設(shè)備缺陷的動(dòng)態(tài)變化。但是該技術(shù)無(wú)法檢測(cè)未擴(kuò)展的靜態(tài)缺陷，且檢測(cè)過(guò)程中需要在檢測(cè)設(shè)備上投入較高的成本。

2.6 渦流檢測(cè)法

渦流檢測(cè)法主要應(yīng)用于多種金屬與合金導(dǎo)電材質(zhì)試件探傷處理，也可落實(shí)高溫在線檢測(cè)，檢測(cè)十分迅速，渦流檢測(cè)不適用于復(fù)雜試件檢測(cè)。其在管材和板材材料檢測(cè)中應(yīng)用較為廣泛。依據(jù)渦流檢測(cè)的原理，渦流檢測(cè)不能應(yīng)用于不具有導(dǎo)電形制的材料當(dāng)中，其無(wú)法檢測(cè)深度較大的缺陷，不能展現(xiàn)信號(hào)中缺陷的性質(zhì)與特點(diǎn)。

3 未來(lái)無(wú)損檢測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)

當(dāng)前，新技術(shù)、新工藝和新材料取得了前所未有的發(fā)展，該種形勢(shì)也為無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的創(chuàng)新優(yōu)化創(chuàng)造了有利條件，出現(xiàn)了諸多新型的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。如在熱傳導(dǎo)理論和紅外熱成像理論基礎(chǔ)上進(jìn)行的無(wú)損檢測(cè)。與常規(guī)檢測(cè)技術(shù)不同的是，檢測(cè)效率得到明顯提升，適用范圍廣，可滿足無(wú)損檢測(cè)要求。在激光全息干涉無(wú)損檢測(cè)技術(shù)作用下，以往檢測(cè)中存在的問(wèn)題得到有效解決，針對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)或材料檢測(cè)的頻率上升，檢測(cè)精準(zhǔn)度得以保障。

目前，計(jì)算機(jī)、人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)日益完善，上述技術(shù)也應(yīng)用在射線檢測(cè)和超聲波檢測(cè)當(dāng)中，有效規(guī)避了人為因素所產(chǎn)生的差錯(cuò)，提高了檢測(cè)的準(zhǔn)確性與可靠性。所以有理由相信，在科學(xué)技術(shù)不斷完善的道路上，大數(shù)據(jù)、人工智能檢測(cè)技術(shù)將成為無(wú)損檢測(cè)未來(lái)不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢(shì)。

4 結(jié)束語(yǔ)

無(wú)損檢測(cè)是基于不損壞檢測(cè)對(duì)象結(jié)構(gòu)和性能，檢測(cè)被檢測(cè)對(duì)象表面及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方法。無(wú)損檢測(cè)的方法較多，不同方法的特點(diǎn)以及應(yīng)用范圍有所不同。工程人員需參照實(shí)際，深度掌握各檢測(cè)技術(shù)的性能特征，并結(jié)合檢測(cè)的對(duì)象和檢測(cè)的要求靈活選擇無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。