现代无损检测体系的建立和无损检测文化的形成

现代无损检测体系的建立和无损检测文化的形成
赵玲
（天水理工学院，甘肃天水 741000）
摘要：世界的科学技术得到飞速的发展，也预示着无损检测技术的飞速发展。

以计算机和新材料为代表的新技术，促进无损检测技术的快速发展。

当今的无损检测技术中，超声检测以检测灵敏度高、声束指向性好、对裂纹等危害性缺陷检出率高、适用性广泛等优点至今在无损检测领域中占有重要的地位。

由于计算机技术的介入，超声成象技术异军突起，使超声检测技术向数字成象自动化方向发展。

本文就无损检测技术的发展历程，和具体的涡流检测技术的原理及应用进行探讨和研究。

关键词：无损检测；发展；质量控制；涡流检测；应用
1.引言：
在近代物理学和现代物理学的基础上建立一套较完整的无损检测理论；建立了一支高素质的无损检测专业队伍，从事无损检测理论的研究和无损检测实际检测的应用；拥有一大批无损检测仪器、设备专业制造厂家；无损检测在工业生产的各个领域得到充分的应用，对工业产品，是重大工程的质量控制和质量保证起到重要作用。

现代工业重要产品具有“高温、高压、高速、高应力”的特点，如果没有无损检测技术的应用，“四高”产品的质量难于得到保证。

无损检测技术经过一个世纪的发展，其主要性已得到世界的公认。

可以说，现代工业离不开先进的无损检测技术，这个论述已经越来越被人们普遍的接受。

作为一种科学文化，无损检测文化已越来越受到广泛的关注和重视。

2.无损检测的发展脉络
以1895年伦琴发现X射线为标志，无损检测作为一门多学科的综合技术正式开始进入工业化大生产的实际应用领域。

1900年法国海关开始应用X射线检验物品，1922年美国建立了世界第一个工业射线实验室，用X射线检查铸件质量，以后在军事工业和机械制造业等领域得到广泛的应用，射线检测至今仍然是许多工业产品质量控制的重要手段。

1912年超声波探测技术最早在航海中用于探查海面上的冰山，1929年超声波技术用于产品缺陷的检验，至今仍是锅炉压力容器、铁轨、重要机械产品的主要检测手段。

早在我国春秋时期《吕氏春秋》有“慈（磁）石召铁”的说法，但磁力检测真正工业产品检测还是二十世纪初的事。

30年代用磁粉检测方法来检测车辆的曲柄等关健部件，以后在钢结构件上广泛应用磁粉探伤方法，使磁粉检测得以普及到各种铁磁性材料的表面检测。

毛细管现象是土壤水份蒸发的一种常见现象，随着工业化大生产的出现，将“毛细管现象”的原理成功地应用于金属和非金属材料开口缺陷的检验，其灵敏度与磁粉检测相当，它的最大好处是可以检测非铁磁性物质。

经典的电磁感应定律和涡流电荷集肤效应的发现，促进了现代导电材料涡流检测方法的产生。

1935年第一台涡流探测仪器研究成功。

五十年代初，德国科学家霍斯特发表了一系列有关电磁感应的论文，开创了现代涡流检测的新篇章。

到了二十世纪中期，在现代化工业大生产促进下，建立了以射线检测（RT）、超声检测（UT）、磁粉检测（MT）、渗透检测（PT）和电磁检测（ET）五大常规检测方法为代表的无损检测体系。

随着现代科学技术的不断发展和相互间的渗透，新的无损检测技术不断涌现，新的无损检测方法层出不穷，建立起一套较完整的无损检测体系，覆盖工业化大生产的大部分领域；在无损检测体系建立的过程中，逐渐形成了一套较完整的无损检测文化。

3.现代无损检测技术的发展
进入二十世纪后期，世界的科学技术得到飞速的发展，也预示着无损检测技术的飞速发展。

以计算机和新材料为代表的新技术，促进无损检测技术的快速发展，例如，射线实时成像检测技术，工业CT技术的出现，使射线检测不断拓宽其应用领域。

虽然传统的射线胶片照相检测技术在检测灵敏度、图象清晰度等方面已日臻完美，然而射线检测引进计算机数字图象处理技术后，得到的数字处理图象质量可以与胶片图象质量相媲美。

γ射线的应用和高能加速器的出现，增大了射线的检测厚度，使原来不易被低能射线穿透构件的检测变为可能,例如在海关对集装箱物品的检验。

随着纳米技术的发展，纳米材料制成图象采集器件比现在的图象增强器体积更小，容量更大，分辨率更高，图象更加清晰。

可以预想，纳米技术将会进一步推动射线成象技术的发展。

在当今的无损检测技术中，超声检测以检测灵敏度高、声束指向性好、对裂纹等危害性缺陷检出率高、适用性广泛等优点至今在无损检测领域中占有重要的地位。

由于计算机技术的介入，超声成象技术异军突起，使超声检测技术向数字成象自动化方向发展；超声检测在复合材料和非金属材料以及市政工程（例如城市供水供气管网的核查）、水利工程（例如水库大坝蚁穴的检查）将发挥越来越在的作用。

涡流检测正向着数字成象、自动检测和远场检测方向发展。

利用铁磁性部件缺陷在外部强磁场的作用下产生漏磁现象来检测部件缺陷的漏磁检测法，已作为常规检测技术应用于各种铁磁部件的质量检验中。

在此基础上又出现了一种先进的无损检测技术金属磁记忆诊断技术，它能有效地应用于在役设备早期损伤检测。

其基本原理是：铁磁性金属如出现缺陷或缺陷形成之前，其微小区域的变化在地球磁场的作用下，会发出磁场变化的信息，即所谓的磁记忆特性。

由于设备构件自身的遗传性即在生产制造中形成的微观的缺陷以及在后来的运行中负荷的关系，金属的磁记忆以累积的方式表现出来，运行中构件负荷作用力的大小和方向的变化会引起金属磁量值和方向的变化，对金属构件表面漏磁场进行扫描检测，便可确定应力集中的区域，从而间接地判断该铁磁构件存在缺陷的可能性。

金属的磁记忆方法不需要对设备表面进行预处理，能够快速、准确地对设备进行诊断，从而达到设备疲劳损伤早期预警控制的目的。

目前无损检测技术正向无损评价方向发展。

无损检测以检出缺陷为目的，如果有超标缺陷，一般由无检测人员决定是否返修。

但不一定所有超标缺陷返修得越干净越好；是否返修应取决于对缺陷进行有效的评价，因此，无损评价在无损检测无损检测的基础上应运而生。

无损评价基本做法是（1）对材料（构件）进行应力分析，根据构件承受的载荷，计算和测定构件有缺陷的部位的应力；（2）测定或估算缺陷部位和残余应力；（3）确定材料的断裂强度；（4）进行定量的无损检测；（5）进行断裂力学计算，判断缺陷的危险程度，最后对缺陷的去留作评定。

无损检测评定的出现促进无损检测向更高层次发展。

4.涡流检测
涡流检测（ET）的英文名称是：Eddy Current Testing
涡流检测
工业上无损检测的方法之一。

给一个线圈通入交流电，在一定条件下通过的电流是不变的。

如果把线圈靠近被测工件，像船在水中那样，工件内会感应出涡流，受涡流影响，线圈电流会发生变化。

由于涡流的大小随工件内有没有缺陷而不同，所以线圈电流变化的大小能反映有无缺陷。

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4.1原理
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（见图）。

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。

但由于涡流是交变电流，具有集肤效应，所检测到的信息仅能反映试件表面或近表面处的情况。

4.2应用
按试件的形状和检测目的的不同，可采用不同形式的线圈,通常有穿过式、探头式和插入式线圈3种。

穿过式线圈用来检测管材、棒材和线材，它的内径略大于被检物件，使用时使被检物体以一定的速度在线圈内通过，可发现裂纹、夹杂、凹坑等缺陷。

探头式线圈适用于对试件进行局部探测。

应用时线圈置于金属板、管或其他零件上，可检查飞机起落撑杆内筒上和涡轮发动机叶片上的疲劳裂纹等。

插入式线圈也称内部探头，放在管子或零件的孔内用来作内壁检测，可用于检查各种管道内壁的腐蚀程度等。

为了提高检测灵敏度，探头式和插入式线圈大多装有磁芯。

涡流法主要用于生产线上的金属管、棒、线的快速检测以及大批量零件如轴承钢球、汽门等的探伤（这时除涡流仪器外尚须配备自动装卸和传送的机械装置）、材质分选和硬度测量，也可用来测量镀层和涂膜的厚度。

4.3优缺点
涡流检测时线圈不需与被测物直接接触，可进行高速检测,易于实现自动化,但不适用于形状复杂的零件,而且只能检测导电材料的表面和近表面缺陷,检测结果也易于受到材料本身及其他因素的干扰。