浅谈无损检测及其新技术应用

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 浅谈无损检测及其新技术应用 摘要：由于无损检测设计面非常 广，在许多行业的发展都十分迅猛，本 文介绍了当前无损检测领域中常用技术， 如超声、射线、渗透、涡流、磁粉等常 规无损检测技术，以及迅速发展并受人 们普遍关注的超声相控阵、激光、红光、 微波等无损检测新技术，包括其基本原 理、技术特点及应用范围 中国论文网 /2/view-12796215.htm 关键词：无损检测技术；超声相 控技术；激光无损检测；微博无损检测 中图分类号：TH878 文献标识码： A 文章编号： 引言：无损检测技术是一门新兴 的综合性应用学科，它是在不破坏被检 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 测对象的前提下，利用材料内部结构异 常或缺陷存在所引起的对热、声、光、 电、磁等反应的变化，来探测各种工程 材料、零部件、结构件内部和表面缺陷， 并对缺陷的类型、性质、数量、形状、 位置、尺寸、分布及其变化作出判断和 评价。 一、常规无损检测方法 无损检测技术是产品质量控制中 不可或缺的基础技术，随着产品复杂程 度增加和对安全性的严格要求，无损检 测技术在产品质量控制中发挥着越来越 重要的作用。目前常用的无损检测方法 主要有：超声检测、射线照相检测、液 体渗透检测、涡流检测、磁粉检测等五 种。 1、超声检测。 超声检测是利用超声波在介质中 传播时产生衰减，遇到界面产生反射的 性质来检测缺陷的无损检测方法，该方 法具有灵敏度高、指向性好、穿透能力 强，检测速度快的优点，超声检测是无 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 损检测中应用最为广泛的方法之一，适 用于各种尺寸的锻件、轧制件、焊缝和 某些铸件，无论是钢铁、有色金属或非 金属，都可以采用超声法进行检测。包 括各种机械零件、结构件、电站设备、 船体、压力容器等，就物理性能而言， 用超声法可以检测厚度、材料硬度、淬 硬层深度、晶粒度、液位和流量、残余 应力和胶接强度等，但无法检测表面和 近表面的延伸方向平等于表面的缺陷， 表面粗糙、形状复杂的试件，此外，该 方法对缺陷的定性、定量表征常常不准 确，超声检测常使用的超声探伤仪、探 头、耦合剂等。 2、射线检测 射线检测是基于被检测对透入射 线（无论是电磁辐射还是粒子辐射）的 不同吸收来检测零件内部缺陷的检测方 法，工业应用的射线检测技术主要用 X 射线， 射线和中子射线，使用得最广 泛的是 X 射线照相检测，射线检测技术 可划分为四部分：射线实时成像检测技 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 术；层析射线检测技术；辐射测量技术， 射线检测技术几乎适用于所有材料，能 直观地显示缺陷影像，便于对缺陷进行 定性、定量分析，射线底片课长期保存， 对体积型缺陷比较灵敏，但难于发现垂 直射线方向的薄层缺陷，检测费用较高， 同时射线对人体模型有害，需作特殊保 护。射线检测技术一般适用于检测焊缝 和铸件中存在的气孔、夹渣、密集气孔、 冷隔和未焊透、未融合等缺陷。 3、渗透检测 渗透检测是最早使用的无损检测 方法之一，它基于毛细管现象揭示非多 孔固体表面开口缺陷，其方法是将液体 渗透液渗入工件表面开口缺陷中，用去 除剂清除多余渗透液后，用显像剂表示 出缺陷，包括预处理、渗透、去除、干 燥、显像、检验和后处理共 7 个步骤渗 透检测方法简单，成本低廉，缺陷显示 直观，检测灵敏度高，可检测的材料与 缺陷范围广，一次操作可检测多个零件， 但只能检出零件的表面开口的缺陷，不 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 适用于多孔材料的检测，对零件和环境 有污染，渗透检测适用于各种锻件、铸 件、焊接件、机架工件、陶瓷、塑料、 玻璃制品的表面裂纹、折叠、冷隔、疏 松等缺陷的检测。 4、涡流检测 涡流检测是基于电磁感应原理揭 示导电材料表面和近表面缺陷的无损检 测方法，涡流检测速度快，特别适用管、 棒材的检测，对于表面和近表面缺陷有 较高的灵敏度，可对大小不同的缺陷进 行评价，能在高温状态下进行探伤，可 用于异型材和小零件的检测，不仅适用 于导电材料的缺陷检测，而且可检测材 料的电导率、磁导率、热处理状况、硬 度和几何尺寸等，使用广泛，根据不同 的检测目的，可采用涡流电导仪、涡流 探伤仪、涡流测厚仪等不同类型的仪器， 涡流检测机动化率较高，但只能检测导 电材料，难以判断缺陷种类，灵敏度相 对较低。 5、磁粉检测 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 磁粉检测是基于缺陷处漏磁场与 磁粉相互作用而显示铁磁性材料表面和 近表面缺陷的无损检测方法。包括预处 理、磁化工件、施加磁粉或磁悬液、磁 痕分析和评定、退磁、后处理等 6 个基 本步骤。磁粉检测技术可用于检测裂纹、 折叠、夹层、夹渣等，磁粉检测所用设 备简单、操作方便、观察缺陷直观快捷， 能确定缺陷的位置、大小和形状，有较 高的检测灵敏度，尤其对裂纹特别敏感， 但只能检测铁磁材料，探伤前必须清洁 工件，某些应用要求探伤后给工件退磁， 磁粉检测虽然古老，但经久不衰，是由 于该方法操作简单、直观、结果可靠、 速度快、价格低等优点，现在仍被航虹、 航天、冶金、机械、石油等行业广泛应 用。 二、无损检测新技术 随着工业生产和科学技术的进度， 无损检测技术也得到飞速发展，不仅超 声、射线等传统的检测技术青春常驻， 而且还产生了像激光全息干涉、电子剪 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 切成像、激光超声、红外、声发射、微 波、远场涡流、电磁超声、磁记忆、超 生相控阵等众多的无损检测新技术、新 方法。他们中的大部分在短时间内就在 工业生产中得到应用。 1、超生相控阵技术。超声检测 是应用最广泛的无损检测技术，具有许 多优点，但需要耦合剂和换能器接近被 检材料，因此，超声换能、电磁超声、 超生相控阵技术得到快速发展，其中， 超生相控阵技术是近年来超声检测中的 一个新的技术热点。 超生相控阵技术使用不同形状的 多阵元换能器来产生和接受超声波波束， 通过控制换能器阵列中各阵元发射（或 接收）脉冲的时间延迟，改变声波到达 （或来自）物体内某点时的相位关系， 视线聚焦点和声束方向的变化，然后采 用机械扫描和电子扫描相结合的方法来 实现图像成像、与传统超声检测相比， 由于声束角度可控和可动态聚焦，超生 相控阵技术具有可检测复杂结构件和盲 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 区位置缺陷和较高的检测率等特点，可 实现高速、全方位和多角度检测，对于 一些规则的被检测对象，如管型焊缝、 板材和管材等，超生相控阵技术可提高 检测效率、简化设计、降低技术成本， 特别是在焊缝检测中，采用合理的相控 阵检测技术，只需将换能器沿焊缝方向 扫描即可实现对焊缝的覆盖扫查检测。 激光无损检测。由于激光具有单 色性好、能量高度集中、方向性很强等 特点，其在无损检测领域的应用不断扩 大，并逐渐形成了激光全息、激光散斑、 激光超声等无损检测新技术，激光全息 是激光无损检测中应用最早、最多第一 种方法。其基本原理就是通过被测物体 施加外加载荷，利用有缺陷部位的型变 量与其他部位不同的特点，通过加载前、 后所形成的全息图像叠加来判断材料、 结构内部是否存在不连续性，作为一种 干涉计量术，激光全息技术可以检测微 米级的变形，灵敏度极高，具有不需接 触被测物体，检测对象不受材料、尺寸 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 限制，检测结果便于保存等优点，已应 用在复合材料、印刷电路板、飞机轮胎 等的质量缺陷检测中。 激光散斑技术是利用激光照射被 检物时的散射形成的自相干技术，通过 被检物体在加载前后的激光散斑图的叠 加，从而在有缺陷部位形成干涉条纹、 激光散斑干涉检测技术始于轮胎检测， 目前主要是应用于对复合材料、蜂窝夹 层、火药柱包覆等的检测，可检测缺陷 类型包括分层、脱粘、冲击损伤和空洞 等，激光散斑干涉技术受外界干扰少， 检测速率高，便于在现场使用。 应用激光可实现非接触式的高灵 敏度测量，但不能通过非透明材料的内 部，二超声波却可以，激光超声技术是 近年无损检测领域中迅速发展并得到工 程应用的一项十分引人注目的新技术， 其基本原理是使激光与被测材料直接作 用激发出超声波，或利用被测材料周围 的物质作为中介来产生超声波，然后运 用表面栅格衍射，反射灯非干涉技术或 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 差分、光外差等干涉技术，利用激光检 测所产生的超声波，从而确定被测材料 的缺陷，激光超声技术不适用耦合剂， 有极强的抗干扰能力，易于实现远距离 的遥控，具有快速、非接触、不受被检 对象结构形状影响的特点，目前，已在 航空领域中得到较好的应用。 3、红外无损检测。 红外无损检测是基于红外辐射原 理，通过扫描记录或观察被检测工作表 面上由于缺陷所引起的温度变化来检测 表面和近表面缺陷的无损检测方法，可 分为有源红外检测（主动红外检测）和 无源红外检测（被动红外检测） 。红外 检测的主要设备有红外热像仪、红外探 测器等，红外探测具有非接触、遥感、 大面积、快速有效、结果直接的优点。 红外热波技术是最新发展起来的 一种无损检测技术，收到国内外的广泛 关注，它是一种利用红外热成像技术， 通过主动式受控加热来激发被检测物中 的缺陷的无损检测，该方法使用大功率 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 闪光灯、超声波、激光、微波和电磁感 应作为热源，具有适用性广、速度快、 直观、可定量测量等特点。美国、俄罗 斯、加拿大等国已将红外热波检测技术 广泛应用于飞机复合材料构件内部缺陷 及胶接质量检测，蒙皮铆接质量检测， Atlas 空间发射舱复合脱粘检测，A3 火 箭无损检测作为一项通用技术，红外热 波无损检测具有很强应用性和可拓展性， 有着十分广泛的应用前景。 4、微波无损检测 微波无损检测技术将在 3303300MHZ 中某段频率的电磁波照 射到被测物体上，通过分析反射波和透 射波的振幅和相位变化以及波的模式变 化，了解被测样品中的裂纹、裂缝、气 孔等缺陷，确定分层媒质的脱粘、夹杂 等的位置和尺寸，检测符合材料内部密 度的不均匀程度。 微波的波长短、频带宽、方向性 好、贯穿介垫材料的能力强，类似于超 声波，微波也可以同时在透射或反射模 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 12 式中使用，但是微波不需要耦合剂，避 免了耦合剂对材料的污染，由于微波能 穿透衰减很大的非金属材料，因此该技 术最显著的特点在于可以进行最有效的 无损扫描，微波的极比特性使材料纤维 束方向的确定和生产过程中非直线性的 监控成为可能，它还可提供精确的数据， 使缺陷区域的大小和范围得以准确测定。 此外，无需做特别的分析处理，采用该 技术就可随时获得缺陷区域的三维实时 图像，微波无损检测设备简单、费用低 廉、易于操作、便于携带。但是由于微 波不能穿透金属盒导电性能好的复合材 料，因而不能检测此类复合结构内部的 缺陷，只能检测金属