常规无损检测技术优缺点分析

常规无损检测技术优缺点分析

邓迪

天津科技大学天津300457

无损检测是指在不损害或不影响被检测对象使用性能，不伤害被检测对象内部组织的前提下，利用材料内部结构异常或缺陷存在引起的热、声、光、电、磁等反应的变化，以物理或化学方法为手段，借助现代化的技术和设备器材，对试件内部及表面的结构、性质、状态及缺陷的类型、性质、数量、形状、位置、尺寸、分布及其变化进行检查和测试的方法[1]。

目前应用较为广泛的无损检测技术主要有渗透检测（PT）、磁粉检测（MT）、射线检验（RT）、涡流检测（ET）、漏磁检测（MFT）等。

1、渗透检测（PT）

渗透检测（PT）是检测非孔隙固体材料中表面不连续性的最广泛使用的无损检测方法之一，可用于磁性材料和非磁性材料的检测。

其主要的工作原理是：通过对工件表面施涂含有荧光染料或着色染料（渗透剂），渗透剂利用毛细作用渗入表面开口缺陷中；去除工件表面多余的渗透剂，经干燥后，再在工件表面施涂吸附介质（显像剂）；同样在毛细作用下，显像剂将吸出缺陷中的渗透剂，即渗透剂回渗到显像剂中；在一定的光源下（黑光或白光），缺陷处的渗透剂痕迹被显示（黄绿色荧光或鲜艳红色），从而探测出缺陷的形貌及分布状态。

这种方法的主要优点是：可检出表面裂纹、针孔、折叠、缝隙、泄漏等表面开口缺陷。主要缺点是：需对表面进行细致的清洗和去污，而且只能检出表面上的开口缺陷；浅的擦伤和污迹将会形成假指示；无法显示不连续的深度；使用的渗透剂和显像剂有毒。

2、磁粉检测（MT）

磁粉检测（MT）主要用于检测铁磁性构件与结构表面或近表面的线性不连续性。磁粉检测遵循磁学规律，仅对铁磁性材料有效。

其主要工作原理是：铁磁性材料工件被磁化后，由于不连续性的存在，使工件表面和近表面的磁感应线发生局部畸变而产生漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，在合适的光照下形成目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、大小、形状和严重程度，不连续性处漏磁场分布。

这种方法的主要优点是：能检测出缺陷的位置和表面的长度、操作简便、直观、灵敏度高，而且检测成本较低。主要缺点是：只限于铁磁性材料，检测结果不能确定缺陷的深度。

3、射线检验（RT）

射线检测指利用X射线或γ射线穿透试件，以胶片作为记录信息的器材的无损检测方法。主要用于探测试件内部的宏观几何缺陷。

其主要工作原理是：当材料中有缺陷存在时，会影响射线的吸收，使渗透射线强度发生变化，用胶片可测量出这一变化。例如厚度为X厘米的物体中有厚度为∆X厘米的缺陷时，射线穿透无缺陷部位渗透强度为l，曝光得到的底片的黑度为Y，而射线穿透有缺陷部位，渗透射线强度为l+∆l，曝光得到的底片黑度应为Y+∆Y，把曝过光的胶片在暗室中经过显影、定影、水洗和干燥，再将底片放在观片灯上观察，根据底片上的黑度变化所形成的图像，可判断有无缺陷以及缺陷的种类、数量、大小等。

这种方法的主要优点是：对体积性缺陷检出率较高，可供长期保存的直观图像。主要缺点是：面积性缺陷检出率较低，同时射线对人体有害，检验速度会较慢，总体成本较高。

4、涡流检测（ET）

涡流检测（ET）是基于电磁原理，尤其是交流电的感应特性，适用于导体材料表面和近表面的检测。

其主要工作原理是：将通有交流电的线圈置于待测的金属板上或套在待测的金属管外。这时线圈内及其附近将产生交变磁场，使试件中产生呈旋涡状的感应交变电流，称为涡流。涡流的分布和大小，除与线圈的形状和尺寸、交流电流的大小和频率等有关外，还取决于试件的电导率、磁导率、形状和尺寸、与线圈的距离以及表面有无裂纹缺陷等。因而，在保持其他因素相对不变的条件下，用一探测线圈测量涡流所引起的磁场变化，可推知试件中涡流的大小和相位变化，进而获得有关电导率、缺陷、材质状况和其他物理量（如形状、尺寸等）的变化或缺陷存在等信息。

这种方法的主要优点是：设备便携，通常不需要进行材料的预处理。主要缺点是：被检材料只限于导电材料；只有材料达到了磁饱和，才能检测出近表面缺陷。

5、漏磁检测（MFT）

以传统的涡流检测技术为基础，开发出了一种新的且目前应用较广的漏磁检测技术，该技术可以用来检测铁磁性材料的内部连续情况。漏磁检测不受试件表面油污及其它非导磁覆盖物的影响，可进行全面、快速的检测。

其主要工作原理是：当完好（无不连续性）的铁磁性材料被磁化时，完整的磁通量场会流过材料，在其两级间形成一个路径，磁通量密度在材料表面外有下降趋势，漏磁探测器会从表面拾取非常微弱的信号。当试件材料存在缺陷时，会导致缺陷处及其附近区域磁导率降低，磁阻增加，从而使缺陷附近的磁场发生畸变，。即当铁磁性板材被外加磁化装置磁化后，在板材内可产生感应磁场，若板材上存在腐蚀或机械损伤等体积性缺陷，则磁力线会泄漏到板材外部，从而在其表面形成漏磁场，如在磁化装置中部放置一个磁场探头（通常采用霍尔元件或线圈等磁场传感器），则可探测到该漏磁场，由于漏磁场强度与缺陷深度和大小有关，因此可以通过对漏磁场信号的分析来获得板材上产生体积性缺陷的情况。

这种方法的主要优点是：操作简便、直观、灵敏度高、成本低、效率高；能穿透涂层；不受内部流动介质影响；能够检测出内表面的缺陷。主要缺点是：只适用于铁磁性材料；材料越厚，需要的磁化能力越强。

无损检测方法很多，据美国国家宇航局调研分析，其认为可分为六大类约70余种，以上为目前常用的无损检测技术优缺点的介绍。在生产制造过程中采用无损检测技术，能达到降低生产制造费用、提高材料利用率、提高生产效率，在使产品同时满足使用性能要求（质量水平）和经济效益的需求方面都起着重要的作用。

参考文献：

1、雷毅，丁刚，鲍华等．无损检测技术问答．北京：中国石化出版社，2013：1