五大常規(guī)無損檢測原理超聲檢測

超聲波是頻率高于20千赫的機械波。在超聲探傷中常用的頻率為0.5-5兆赫。這種機械波在材料中能以一定的速度和方向傳播，遇到聲阻抗不同的異質界面（如缺陷或被測物件的底面等）就會產(chǎn)生反射。這種反射現(xiàn)象可被用來進行超聲波探傷，最常用的是脈沖回波探傷法探傷時，脈沖振蕩器發(fā)出的電壓加在探頭上（用壓電陶瓷或石英晶片制成的探測元件），探頭發(fā)出的超聲波脈沖通過聲耦合介質（如機油或水等）進入材料并在其中傳播，遇到缺陷后，部分反射能量沿原途徑返回探頭，探頭又將其轉變?yōu)殡娒}沖，經(jīng)儀器放大而顯示在示波管的熒光屏上。根據(jù)缺陷反射波在熒光屏上的位置和幅度（與參考試塊中人工缺陷的反射波幅度作比較），即可測定缺陷的位置和大致尺寸。除回波法外，還有用另一探頭在工件另一側接受信號的穿透法。利用超聲法檢測材料的物理特性時，還經(jīng)常利用超聲波在工件中的聲速、衰減和共振等特性。

射線的種類很多，其中易于穿透物質的有X射線、γ射線、中子射線三種。這三種射線都被用于無損檢測，其中X射線和γ射線廣泛用于鍋爐壓力容器焊縫和其他工業(yè)產(chǎn)品、結構材料的缺陷檢測，而中子射線僅用于一些特殊場合。射線檢測最主要的應用是探測試件內(nèi)部的宏觀幾何缺陷（探傷）。按照不同特征，例如使用的射線種類、記錄的器材、工藝和技術特點等，可將射線檢測分為許多種不同的方法。射線照相法是指用X射線或γ射線穿透試件，以膠片作為記錄信息的器材的無損的檢測方法。該方法是最基本的，應用最廣泛的一種射線檢測方法。射線檢測適用于絕大多數(shù)材質和產(chǎn)品形式，如焊件、鑄件、復合材料等。射線檢測膠片對材質內(nèi)部結構可生成缺陷的直觀圖象，定性定量準確，檢測結果直接記錄，并可長期保存。對體積型缺陷，如氣孔、夾渣等的檢出率很高，對面積型缺陷，如裂紋、末熔合類，如果照相角度不適當，則比較容易漏檢。射線檢測的局限性還在于成本很高，且射線對人體有害。

磁粉檢測，是通過對被檢工件施加磁場使其磁化（整體磁化或局部磁化），在工件的表面和近表面缺陷處將有磁力線逸出工件表面而形成漏磁場，有磁極的存在就能吸附施加在工件表面上的磁粉形成聚集磁痕，從而顯示出缺陷的存在。磁粉檢測方法應用比較廣泛，主要用以探測磁性材料表面或近表面的缺陷。多用于檢測焊縫，鑄件或鍛件，如閥門，泵，壓縮機部件，法蘭，噴嘴及類似設備等。探測更深一層內(nèi)表面的缺陷，則需應用射線檢測或超聲波檢測。

滲透檢測可以檢測非磁性材料的表面缺陷，從而對磁粉檢測提供了一項補充的手段。滲透檢測方法，即在測試材料表面使用一種液態(tài)染料，并使其在體表保留至預設時限，該染料可為在正常光照下即能辨認的有色液體，也可為需要特殊光照方可顯現(xiàn)的黃/綠熒光色液體。此液態(tài)染料由于“毛細作用”進入材料表面開口的裂痕。毛細作用在染色劑停留過程中始終發(fā)生，直至多余染料完全被清洗。此時將某種顯像劑施加到被檢材質表面，滲透入裂痕并使其著色，進而顯現(xiàn)。具備相應資質的檢測人員可對該顯現(xiàn)痕跡進行解析。滲透檢測可廣泛應用于檢測大部分的非吸收性物料的表面開口缺陷，如鋼鐵，有色金屬，陶瓷及塑料等，對于形狀復雜的缺陷也可一次性全面檢測。無需額外設備，便于現(xiàn)場使用。其局限性在于，檢測程序繁瑣，速度慢，試劑成本較高，靈敏度低于磁粉檢測，對于埋藏缺陷或閉合性表面缺陷無法測出。

渦流檢測是建立在電磁感應原理基礎之上的一種無損檢測方法，它適用于導電材料，如果我們把一塊導體置于交變磁場之中，在導體中就有感應電流存在，即產(chǎn)生渦流，由于導體自身各種因素(如電導率、磁導率、形狀、尺寸和缺陷等)的變化會導致感應電流的變化，利用這種現(xiàn)象而判知導體性質、狀態(tài)的檢測方法，叫做渦流檢測方法。在渦流探傷中，是靠檢測線圈來建立交變磁場;把能量傳遞給被檢導體;同時又通過渦流所建立的交變磁場來獲得被檢測導體中的質量信息。所以說，檢測線圈是一種換能器。檢測線圈的形狀、尺寸和技術參數(shù)對于最終檢測是至關重要的。在渦流探傷中，往往是根據(jù)被檢測的形狀，尺寸、材質和質量要求(檢測標準)等來選定檢測線圈的種類。常用的檢測線圈有三類：穿過式線圈、內(nèi)插式線圈、探頭式線圈。

超聲檢測 和射線檢測主要是針對被檢測物內(nèi)部的缺陷，磁粉檢測、滲透檢測和渦流檢測主要是針對被檢測物的表面及近表面缺陷。

無損檢測是利用物質的聲、光、磁和電等特性，在不損害或不影響被檢測對象使用性能的前提下，檢測被檢對象中是否存在缺陷或不均勻性，給出缺陷大小，位置，性質和數(shù)量等信息。與破壞性檢測相比，無損檢測有以下特點。

第一是具有非破壞性，因為它在做檢測時不會損害被檢測對象的使用性能；第二具有全面性，由于檢測是非破壞性，因此必要時可對被檢測對象進行100%的全面檢測，這是破壞性檢測辦不到的；第三具有全程性，破壞性檢測一般只適用于對原材料進行檢測，如機械工程中普遍采用的拉伸、壓縮、彎曲等，破壞性檢驗都是針對制造用原材料進行的。

對于產(chǎn)成品和在用品，除非不準備讓其繼續(xù)服役，否則是不能進行破壞性檢測的，而無損檢測因不損壞被檢測對象的使用性能。所以，它不僅可對制造用原材料，各中間工藝環(huán)節(jié)、直至最終產(chǎn)成品進行全程檢測，也可對服役中的設備進行檢測。

無損檢查目視檢測范圍：1、焊縫表面缺陷檢查。檢查焊縫表面裂紋、未焊透及焊漏等焊接質量。2、狀態(tài)檢查。檢查表面裂紋、起皮、拉線、劃痕、凹坑、凸起、斑點、腐蝕等缺陷。3、內(nèi)腔檢查。當某些產(chǎn)品(如蝸輪泵、發(fā)動機等)工作后，按技術要求規(guī)定的項目進行內(nèi)窺檢測。4、裝配檢查。當有要求和需要時，使用同三維工業(yè)視頻內(nèi)窺鏡對裝配質量進行檢查;裝配或某一工序完成后，檢查各零部組件裝配位置是否符合圖樣或技術條件的要求;是否存在裝配缺陷。5、多余物檢查。檢查產(chǎn)品內(nèi)腔殘余內(nèi)屑，外來物等多余物。

本書系統(tǒng)介紹了渦流檢測、磁粉檢測、滲透檢測、射線檢測、超聲檢測等五大常規(guī)無損檢測技術的檢測原理、檢測方法、檢測裝置和應用實例，對其他無損檢測新技術也作了相應介紹。本書主要面向材料工程技術相關專業(yè)的高職學生，也可作為其他相關專業(yè)的參考教材和無損檢測技術的系統(tǒng)培訓教材。

參考資料：