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发表于 2021-9-27 08:29:10 | 显示全部楼层 |阅读模式

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NDT是无损检测的英文(Non-destructive testing)缩写。



NDT是指对材料或工件实施一种不损害或不影响其未来使用性能或用途的检测手段。通过使用 NDT,能发现材料或工件内部和表面所存在的缺欠,能测量工件的几何特征和尺寸,能测定材料或工件的内部组成、结构、物理性能和状态等。



NDT能应用于产品设计、材料选择、加工制造、成品检验、在役检查(维修保养)等多方面,在质量控制与降低成本之间能起最优化作用。NDT还有助于保证产品的安全运行和(或)有效使用。


NDT包含了许多种已可有效应用的方法,最常用的 NDT方法是:射线照相检测、超声检测、涡流检测、磁粉检测、渗透检测、目视检测、泄漏检测、声发射检测、射线透视检测等。



由于各种NDT方法,都各有其适用范围和局限性,因此新的 NDT方法一直在不断地被开发和应用。通常,只要符合 NDT的基本定义,任何一种物理的、化学的或其他可能的技术手段,都可能被开发成一种 NDT方法。



在我国,无损检测一词最早被称之为探伤或无损探伤,其不同的方法也同样被称之为探伤,如射线探伤、超声波探伤、磁粉探伤、渗透探伤等等。这一称法或写法广为流传,并一直沿用至今,其使用率并不亚于无损检测一词。



在国外,无损检测一词相对应的英文词,除了该词的前半部分——即 non-destructive 的写法大多相同外,其后半部分的写法就各异了。如日本习惯写作 inspection,欧洲不少国家过去曾写作 flaw detection、现在则统一使用 testing,美国除了也使用 testing 外,似乎更喜欢写作 examination 和 evaluation。这些词与前半部分结合后,形成的缩略语则分别是 NDI、NDT 和 NDE,翻译成中文就出现了无损探伤、无损检查(非破坏检查)、无损检验、无损检测、无损评价等不同术语形式和写法。


实际上,这些不同的英文及其相应的中文术语,它们具有的意义相同,都是同义词。为此,国际标准化组织无损检测技术委员会(ISO/TC 135)制定并发布了一项新的国际标准(ISO/TS 18173:2005),旨在将这些不同形式和写法的术语统一起来,明确它们是有一个相同定义的术语、都是同义词,即都等同于无损检测(non-destryctive testing)。而不同的写法,仅仅是由于语言习惯不同而已。



因此,作为标准化的术语,推荐使用“无损检测”一词,对应的英文词则推荐使用“Non-destructive testing”。各种无损检测方法的名称,也同样推荐使用“检测”一词,如射线照相检测、超声检测、磁粉检测、渗透检测、涡流检测等等。在翻译时,与 Non-destructive 相连用的如 inspection、examination、evaluation 等英文词,都推荐译成“无损检测”一词,尽量避免写作“无损探伤”、“无损检查”、“无损检验”、“无损评价”等。这一译法也同样适用于各种无损检测方法名称的译法。



注:inspection、examination、evaluation 等词,仅在翻译无损检测及其方法的名称时才推荐译成“检测”一词,其他场合宜依据原文内容和中文习惯来翻译。



一. 常规无损检测方法有
1. 超声检测Ultrasonic Testing(缩写UT)
2. 射线胶片照相Radiographic Testing(缩写RT)
3. 磁粉检测Magnetic particle Testing(缩写MT)
4. 渗透检验Penetrant Testing(缩写PT)
5. 脉冲涡流检测Eddy current Testing(缩写ET)
6. 衍射时差法超声检测 Time of flight diffraction(缩写TOFD)
7. 相控阵超声检测Phased array ultrasonic testing(缩写PAUT)
8.目视检测Visual testing(缩写VT)



二. 非常规无损检测技术有
1. 声发射Acoustic Emission testing (缩写AE、AT)
2. 泄漏检测Leak Testing(缩写LT)
3. 光全息照相Optical Holography(缩写OH)
4. 红外热成象Infrared Thermography(缩写IT)
5. 微波检测Microwave Testing
6. 计算机层析成像检测 computed tomographic testing (缩写 CT)
7. 目视检测 visual testing (缩写VT)
8. X射线计算机辅助成像检测 Computed radiography testing(缩写CR)
9. 漏磁检测Magnetic flux leakage(缩写MFL)
10. X射线数字成像Digital radiography(缩写DR)


三. 常用检测方法的优缺点
1. 射线检测  
利用射线(X射线、γ射线、中子射线等)穿过材料或工件时的强度衰减,检测其内部结构不连续性的技术称为射线检测。穿过材料或工件的射线由于强度不同在X射线胶片上的感光程度也不同,由此生成内部不连续的图象。
1.1 射线照相法(RT)
是指用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,该方法是最基本的,应用最广泛的一种非破坏性检验方法。
1.2 射线照相检验法的原理:射线能穿透肉眼无法穿透的物质使胶片感光,当X射线或γ射线照射胶片时,与普通光线一样,能使胶片乳剂层中的卤化银产生潜影,由于不同密度的物质对射线的吸收系数不同,照射到胶片各处的射线能量也就会产生差异,便可根据暗室处理后的底片各处黑度差来判别缺陷。
1.3 射线照相法的优点和局限性总结如下:
1.3.1 可以获得缺陷的直观图像,定性准确,对长度、宽度尺寸的定量也比较准确;
1.3.2 检测结果有直接记录,可长期保存;
1.3.3 对体积型缺陷(气孔、夹渣、夹钨、烧穿、咬边、焊瘤、凹坑等)检出率很高,对面积型缺陷(未焊透、未熔合、裂纹等),如果照相角度不适当,容易漏检;
1.3.4 适宜检验厚度较薄的工件而不宜较厚的工件,因为检验厚工件需要高能量的射线设备,而且随着厚度的增加,其检验灵敏度也会下降;
1.3.5 适宜检验对接焊缝,不适宜检验角焊缝以及板材、棒材、锻件等;
1.3.6 对缺陷在工件中厚度方向的位置、尺寸(高度)的确定比较困难;
1.3.7 检测成本高、速度慢;
1.3.8 具有辐射生物效应,无损检测超声波探伤仪能够杀伤生物细胞,损害生物组织,危及生物器官的正常功能。
1.4 RT的特性是定性更准确,有可供长期保存的直观图像,总体成本相对较高,而且射线对人体有害,检验速度会较慢。


2. 超声检测(UT)   
超声波在被检测材料中传播时,材料的声学特性和内部组织的变化对超声波的传播产生一定的影响,通过对超声波受影响程度和状况的探测了解材料性能和结构变化的技术称为超声检测。
2.1 超声波工作的原理:主要是基于超声波在试件中的传播特性。
2.1.1 声源产生超声波,采用一定的方式使超声波进入试件;
2.1.2 超声波在试件中传播并与试件材料以及其中的缺陷相互作用,使其传播方向或特征被改变;
2.1.3 改变后的超声波通过检测设备被接收,并可对其进行处理和分析;
2.1.4 根据接收的超声波的特征,评估试件本身及其内部是否存在缺陷及缺陷的特性。
2.2 超声波检测的优点:
2.2.1 适用于金属、非金属和复合材料等多种制件的无损检测;
2.2.2 穿透能力强,可对较大厚度范围内的试件内部缺陷进行检测。如对金属材料,可检测厚度为1~2mm的薄壁管材和板材,也可检测几米长的钢锻件;
2.2.3 缺陷定位较准确;
2.2.4 对面积型缺陷的检出率较高;
2.2.5 灵敏度高,可检测试件内部尺寸很小的缺陷;
2.2.6 检测成本低、速度快,设备轻便,对人体及环境无害,现场使用较方便。
2.3 超声波检测的局限性:
2.3.1 对试件中的缺陷进行精确的定性、定量仍须作深入研究;
2.3.2 对具有复杂形状或不规则外形的试件进行超声检测有困难;
2.3.3 缺陷的位置、取向和形状对检测结果有一定影响;
2.3.4 材质、晶粒度等对检测有较大影响;
2.3.5 以常用的手工A型脉冲反射法检测时结果显示不直观,且检测结果无直接见证记录。
2.4 超声检测的适用范围:
2.4.1 从检测对象的材料来说,可用于金属、非金属和复合材料;
2.4.2 从检测对象的制造工艺来说,可用于锻件、铸件、焊接件、胶结件等;
2.4.3 从检测对象的形状来说,可用于板材、棒材、管材等;
2.4.4 从检测对象的尺寸来说,厚度可小至1mm,也可大至几米;
2.4.5 从缺陷部位来说,既可以是表面缺陷,也可以是内部缺陷。


3. 磁粉检测(MT)   
3.1 磁粉检测的原理:铁磁性材料和工件被磁化后,由于不连续性的存在,使工件表面和近表面的磁力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,形成在合适光照下目视可见的磁痕,从而显示出  磁粉检测不连续性的位置、形状和大小。
3.2 磁粉检测的适用性和局限性:
3.2.1 磁粉探伤适用于检测铁磁性材料表面和近表面尺寸很小、间隙极窄(如可检测出长0.1mm、宽为微米级的裂纹),目视难以看出的不连续性。
3.2.2 磁粉检测可对原材料、半成品、成品工件和在役的零部件检测,还可对板材、型材、管材、棒材、焊接件、铸钢件及锻钢件进行检测。
3.2.3 可发现裂纹、夹杂、发纹、白点、折叠、冷隔和疏松等缺陷。
3.2.4 磁粉检测不能检测奥氏体不锈钢材料和用奥氏体不锈钢焊条焊接的焊缝,也不能检测铜、铝、镁、钛等非磁性材料。对于表面浅的划伤、埋藏较深的孔洞和与工件表面夹角小于20°的分层和折叠难以发现。



4. 渗透检测(PT)   
4.1 液体渗透检测的基本原理:零件表面被施涂含有荧光染料或着色染料的渗透剂后,在毛细管作用下,经过一段时间,渗透液可以渗透进表面开口缺陷中;经去除零件表面多余的渗透液后,再在零件表面施涂显像剂,同样,在毛细管的作用下,显像剂将吸引缺陷中保留的渗透液,渗透液回渗到显像剂中,在一定的光源下(紫外线光或白光),缺陷处的渗透液痕迹被现实,(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。
4.2 渗透检测的优点:
4.2.1 可检测各种材料,金属、非金属材料;磁性、非磁性材料;焊接、锻造、轧制等加工方式;
4.2.2 具有较高的灵敏度(可发现0.1μm宽缺陷)
4.2.3 显示直观、操作方便、检测费用低。
4.2.4 渗透检测的缺点及局限性:
4.2.5 它只能检出表面开口的缺陷;
4.2.6 不适于检查多孔性疏松材料制成的工件和表面粗糙的工件;
4.2.7 渗透检测只能检出缺陷的表面分布,难以确定缺陷的实际深度,因而很难对缺陷做出定量评价。检出结果受操作者的影响也较大。


5. 涡流检测(ET)   
利用铁磁线圈在工件中感生的涡流,分析工件内部质量状况的无损检测方法称为涡流检测。
5.1涡流检测的基本原理: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。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。
5.2 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。
5.2.1 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。      
5.2.2 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。
5.2.3 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。
5.3 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。
5.4 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。



6. 目视检测(VT)
目视检测,属于无损检测的一种,又称外观检验,是一种手续简便而又应用广泛的检验方法,主要是发现材料表面的缺陷。目视检测包括直接和间接两种方法,直接检测不依靠辅助工具直接用肉眼进行观测,间接检测则可以借助放大镜、镜片、内窥镜(迷你相机)、闭路电视等工具协助进行检测。
目视检测是极为重要的无损检测方法,却经常被忽视。目视检测是无损检测工业的基础。例如,对现行工程应用目视检测常可发现一些较为明显的问题,如泄漏、高频超差、腐蚀和错位等。同时,目视检测也可有效确认局部进阶无损检测的必要性
目视检测,是国内实施的比较少,但在国际上非常重视的无损检测第一阶段首要方法。按照国际惯例,目视检测要先做,以确认不会影响后面的检验,再接着做四大常规检验。例如BINDT的PCN认证,就有专门的VT1、2、3级考核,更有专门的持证要求。经过国际级的培训,其VT检测技术会比较专业,而且很受国际机构的重视。
  VT常常用于目视检查焊缝,焊缝本身有工艺评定标准,都是可以通过目测和直接测量尺寸来做初步检验,发现咬边等不合格的外观缺陷,就要先打磨或者修整,之后才做其他深入的仪器检测。例如焊接件表面和铸件表面较多VT做的比较多,而锻件就很少,并且其检查标准是基本相符的。


7. 衍射时差法超声检测(TOFD)
检测时使用一对或多对宽声束探头,每对探头相对焊缝对称分布,声束覆盖检测区域,遇到缺陷时产生反射波和衍射波。探头同时接收反射波和衍射波,通过测量衍射波传播时间和利用三角方程,来确定出缺陷的尺寸和位置。
7.1 TOFD检测的特点:
7.1.1 检验是使用一对宽声束、纵波探头,探头频率高于脉冲回波法(PE)的探头频率,探头相对于焊缝对称分布。
7.1.2 声束在焊缝中传播遇到缺陷时,缺陷会产生反射波,缺陷两端产生衍射波,衍射波比反射波低20~30dB。接收探头具有极高的灵敏度,接收衍射波。
7.1.3 以精确测量衍射波的传输时间和简单的三角方程为理论基础,使用计算机来完成缺陷尺寸和位置的测量。
7.1.4 TOFD检验不是依赖于测量缺陷回波高度而是以精确测量衍射波的飞行时间确定缺陷的尺寸和位置,对于自然裂纹测量精度为1mm,对于人工反射体测量精度为0.1mm(实验室条件下)。
7.2 TOFD 的局限性
7.2.1 在外表面和内表面附近存在盲区。
7.2.2 解释比较困难,目前国内对缺陷定性问题没有经验,经常需要辅助其它检测手段。
7.2.3 夸大了一些良性的缺陷, 如气孔, 冷夹层, 内部未熔合。
7.2.4 实际检测中缺陷高度方向误差较小,长度方向误差较大(6dB法测长)。



8. 相控阵超声检测(PAUT)
相控阵技术是超声波的一种,使用微型探头阵列产生超声波束,通过建立聚焦规则由电子装置控制每个阵列单元的发射和接收时间,而产生出许多的超声波波束, 通过控制阵列的激发和接收时间,实现控制波束角度、聚焦深度、焦点尺寸等,实现工件的快速扫描成像。
8.1 相控阵技术的优点
8.1.1 多种二维成像组合显示,甚至三维模拟,使超声检测结果更加直观,评定更方便。
8.1.2 扫查中,探头不用前后移动就能同时利用纵波和横波及其他波形进行缺陷检测,检测速度快效率高,且对方向性的缺陷检测非常有利。
8.1.3 阵列的多角度移动检测,有利于声束对缺陷进行最佳角度的检测和定量。
8.1.4 检测分辨率高,精度高。
8.1.5 通过扇扫切片图展示体积性缺陷每个位置的缺陷断面图,类似对缺陷作定量表征分析的金相切片,结果分析直观精确。
8.1.6 相控阵具有类似于常规超声的操作员对整个A扫查数据细微观察的额外优势,从而有更可靠的缺陷定性能力。
8.1.7 探头尺寸小,检测灵活。
8.1.8 扫查范围大、角度可变等优点,使其非常有利于检测复杂构件及难以接近的部位。
8.1.9 基本无耗材,检测成本低。
8.1.10 相控阵采用S扫,即同时可以拥有许多角度的超声波,就相当于拥有多种角度的探头同时工作,所以相控阵无需锯齿扫查,只要沿着焊缝挪动探头即可,检测效率更高。适用于自动化生产,和批量生产。
8.1.11 相控阵可以拥有聚焦功能,而常规超声波一般没有(除了聚焦探头外),所以相控阵检测的灵敏度和分辨率都比常规超声检测高。
8.1.12 相控阵检测可以同时拥有B扫、D扫、S扫和C扫描,可以通过建模,建立一个三维立体图形,缺陷显示非常直观,哪怕不懂NDT的人都能看明白,而常规超声波只能通过波形来分辨缺陷。
8.1.13 超声相控阵可以检测复杂工件,比如可以检测涡轮叶片的叶根,常规超声波检测因为探头声束角度单一,存在很大的盲区,造成漏检。而相控阵可以快速,直观的检测。
8.2 相控阵超声检测的缺点和局限性
8.2.1 适用于探伤5mm以上,且形状规则的部件内部缺陷。
8.2.2 缺陷显示不直观,对缺陷定性比较困难。
8.2.3 对操作人员的技能有比较高的要求。

 

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