肖天雷 王舒卉 茅曉晨

【摘? 要】無損探傷檢測(cè)技術(shù)是一門綜合性應(yīng)用學(xué)科，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而獲得越來越廣泛的應(yīng)用。文章針對(duì)無損探傷檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、主流的檢測(cè)和成像方法，以及發(fā)展方向進(jìn)行介紹和探討。

【關(guān)鍵詞】無損檢測(cè);成像;發(fā)展

引言

隨著我國(guó)現(xiàn)代化工業(yè)的蓬勃發(fā)展，產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)安全已經(jīng)成為人們關(guān)心的重中之重。無損探傷檢測(cè)以其適用范圍廣、安全性高得到了廣泛的應(yīng)用。它不僅可以探測(cè)產(chǎn)品零部件的缺陷、檢查焊接是否牢固，還可以檢測(cè)物體表面涂層是否有缺陷等。無損探傷檢測(cè)已經(jīng)成為汽車、航天、建筑等行業(yè)不可或缺的一部分。

無損探傷技術(shù)是指在不破壞被檢測(cè)對(duì)象內(nèi)外部結(jié)構(gòu)與組織的基礎(chǔ)上，對(duì)特定對(duì)象進(jìn)行的無損化檢驗(yàn)與檢測(cè)。目的是為了掌握結(jié)構(gòu)內(nèi)部狀況，為采取相應(yīng)的技術(shù)處理措施提供基礎(chǔ)性參考與依據(jù)。其基本過程是采用無損檢測(cè)手段，確定檢測(cè)信息為偽缺陷、相關(guān)缺陷或非相關(guān)缺陷，然后評(píng)估確定該構(gòu)件是否符合特定的可接受的標(biāo)準(zhǔn)。

1.發(fā)展現(xiàn)狀

無損探傷檢測(cè)技術(shù)是一門交叉學(xué)科，它作為工業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的一部分，在國(guó)外已發(fā)展了100多年，我國(guó)從上世紀(jì)50年代也開始無損檢測(cè)的研究，在總體上還很薄弱。近年來，我國(guó)在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、政策制定、環(huán)境優(yōu)化等方面實(shí)施了一系列政策。至今我國(guó)已通過各種金屬無損探傷規(guī)程近200項(xiàng)，極大地加速了無損檢測(cè)領(lǐng)域的發(fā)展。

目前無損探傷檢測(cè)的發(fā)展具有自動(dòng)化、圖像化、智能化等特點(diǎn)。無損檢測(cè)技術(shù)不但要在不損傷被檢對(duì)象使用性能的前提下，探測(cè)其內(nèi)部或表面的各種缺陷， 判斷缺陷的位置、大小、形狀和性質(zhì)，還應(yīng)能對(duì)對(duì)象的固有屬性、狀態(tài)和發(fā)展趨勢(shì)（安全性和剩余壽命）等進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)， 并做出綜合評(píng)價(jià)。

2.主流無損探傷檢測(cè)成像技術(shù)

2.1 CT斷層掃描和可視化三維重建技術(shù)

CT斷層掃描系統(tǒng)采用線陣探測(cè)器獲取投影數(shù)據(jù)重建出斷層圖像，將采集到的上千幅二維斷層圖像通過三維重建算法在計(jì)算機(jī)內(nèi)還原成工件的三維數(shù)據(jù)模型。CT不受試件結(jié)構(gòu)形狀的影響，可以反映樣品表面和內(nèi)部的狀況。目前，CT斷層掃描和可視化三維重建技術(shù)已經(jīng)非常成熟，廣泛應(yīng)用于寶馬等知名廠商的生產(chǎn)線上。

2.2康普頓散射成像檢測(cè)技術(shù)。

1976年前蘇聯(lián)完成了γ射線康普頓散射成像檢驗(yàn)金屬表面缺陷的實(shí)驗(yàn)?？灯疹D散射成像檢驗(yàn)技術(shù)采用散射成像，射線源與檢測(cè)器位于物體的同一側(cè)，其技術(shù)上的顯著特點(diǎn)是：①單側(cè)幾何布置，即射線源與檢測(cè)器位于物體的同一側(cè)。②一次掃描可得到三維圖象，具有層析功能，一次可得到多個(gè)截面的圖象。③在理論上圖象的對(duì)比度可達(dá)到100%。由于采用散射成像，因此康普頓散射成像技術(shù)主要適于低原子序數(shù)物質(zhì)、近表面區(qū)較小厚度范圍內(nèi)缺陷的檢驗(yàn)。

2.3超聲無損檢測(cè)成像技術(shù)

超聲成像技術(shù)就是用超聲波獲得物體可見圖像的方法。由于聲波可以穿透很多不透光的物體，故利用聲波可以獲得這些物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)聲學(xué)特性的信息。超聲成像技術(shù)將這些信息變成人眼可見的圖像， 即可以獲得不透光物體（金屬）內(nèi)部聲學(xué)特性分布的圖像。

超聲成像技術(shù)在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)只能生成二維影像，對(duì)金屬內(nèi)部橫向缺陷檢測(cè)能力差，表面缺陷與近表面缺陷容易混淆。但在2008年日本開發(fā)出了利用超聲波反射來實(shí)現(xiàn)金屬等物體內(nèi)部三維影像化的系統(tǒng)“三維超聲波探傷系統(tǒng)”。與以前的方式相比，能以更短的時(shí)間檢查金屬等物體的整個(gè)內(nèi)部情況。

2.4激光無損檢測(cè)成像技術(shù)

激光技術(shù)在無損檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用始于七十年代初期，并逐漸形成了激光全息、激光超聲等無損檢測(cè)新技術(shù)。這些技術(shù)由于其特殊的性能而擴(kuò)大了無損檢測(cè)的應(yīng)用范圍。例如其可用于高溫條件下熱鋼材的在線檢測(cè)，也適用于不宜接近的放射性樣品的檢測(cè)。此外，由于激光照射角度靈活，它還可以用于檢測(cè)外形不規(guī)則的樣品、或者更加全面的完成復(fù)合材料的檢測(cè)。

2.5微波無損檢測(cè)成像技術(shù)

微波無損檢測(cè)技術(shù)是通過分折反射波和透射波的振幅和相位變化以及波的模式變化，了解被測(cè)樣品中的裂紋、裂縫、氣孔等缺陷，確定分層媒質(zhì)的脫粘、夾雜等的位置和尺寸，檢測(cè)復(fù)合材料內(nèi)部密度的不均勻程度。

微波相比于超聲波不需要耦合劑，避免了耦合劑對(duì)材料的污染。由于微波能穿透對(duì)聲波衰減很大的非金屬材料，因此該技術(shù)最顯著的特點(diǎn)在于可以進(jìn)行最有效的無損掃描。微波的極比特性使材料纖維束方向的確定和生產(chǎn)過程中非直線性的監(jiān)控成為可能。

此外，無需做特別的分析處理，采用該技術(shù)就可隨時(shí)獲得缺陷區(qū)域的三維實(shí)時(shí)圖像。微波無損檢測(cè)設(shè)備簡(jiǎn)單、費(fèi)用低廉、易于操作、便于攜帶。但是由于微波不能穿透金屬和導(dǎo)電性能較好的復(fù)合材料，因而不能檢測(cè)此類復(fù)合結(jié)構(gòu)內(nèi)部的缺陷，只能檢測(cè)金屬表面裂紋缺陷及粗糙度。

2.6超聲渦流復(fù)合式無損檢測(cè)成像技術(shù)

超聲和渦流檢測(cè)技術(shù)可以用來互相補(bǔ)充檢測(cè)不同部位、不同缺陷和不同構(gòu)件，也可以兩者相互驗(yàn)證檢測(cè)同一部位的缺陷。渦流檢測(cè)技術(shù)是以電磁感應(yīng)為基礎(chǔ)的檢測(cè)方法，適用于導(dǎo)電材料。它對(duì)工件表面或近表面缺陷有很高的檢出率且在一定范圍內(nèi)有良好的線性指示，可對(duì)大小不同的缺陷進(jìn)行評(píng)價(jià)。加拿大Lamarrea、Dupuiso和Molesm于2006年用超聲和渦流陣列檢測(cè)技術(shù)對(duì)鋁制品的摩擦焊縫進(jìn)行全面檢測(cè)，非?？煽康貦z測(cè)出摩擦焊縫內(nèi)部的體積型缺陷。英國(guó)Edwards R. S、Sophiana 等人也于2006年將一個(gè)含有一對(duì)電磁超聲傳感器的雙重探頭和一個(gè)渦流探頭相結(jié)合，利用數(shù)據(jù)融合技術(shù)得到樣品缺陷的描述。

3.發(fā)展趨勢(shì)和展望

無損檢測(cè)成像技術(shù)發(fā)展的歷史清楚地記載了人們對(duì)物體各種特性的認(rèn)知的過程。無損檢測(cè)成像技術(shù)隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展， 可以說是先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的集合。不同無損檢測(cè)方式的融合以及成像的智能化分析將成為今后的發(fā)展方向。無損檢測(cè)成像技術(shù)的發(fā)展必將促進(jìn)整體工業(yè)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，促進(jìn)了不同的行業(yè)技術(shù)升級(jí)，又反過來推動(dòng)了損檢測(cè)技術(shù)進(jìn)入新的發(fā)展階段。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫杰，甄宗標(biāo). 紅外熱成像技術(shù)在橋梁鋼結(jié)構(gòu)涂裝檢測(cè)中的應(yīng)用[J]. 世界橋梁， 2019，47（05）：69-73.

[2] 王軍. 無損探傷技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)中的應(yīng)用[J]. 化工設(shè)計(jì)通訊，2020，46（07）：138-139.

[3] 盧艷平，王玨，喻洪麟. 工業(yè)CT三維圖像處理與分析系統(tǒng)[J]. 儀器儀表學(xué)報(bào)，2009，02：444-448.

[4] 龐勇，韓焱. 超聲成像方法綜述[J]. 測(cè)試技術(shù)學(xué)報(bào)， 2001，04：280-284.

[5] 王銳，蔣涼，高峰等. 激光技術(shù)在無損檢測(cè)領(lǐng)域中的應(yīng)用[J]. 安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，05：75-77.

[6] 劉康. 探究超聲無損檢測(cè)研究的新進(jìn)展[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2019，16（22）：66-67.

[7] 張清華，陳鐵群，謝寶忠. 超聲與渦流復(fù)合式無損檢測(cè)的機(jī)理及應(yīng)用[J]. 現(xiàn)代制造工程，2010，03：140-144.

[8] 邵長(zhǎng)祿. 無損檢測(cè)技術(shù)在鋼棒探傷方面的應(yīng)用[J]. 無損探傷，2020，44（04）：44-46.

作者簡(jiǎn)介：肖天雷（1987-），男，上海人，碩士研究生，中級(jí)工程師，研究方向?yàn)樵诰€檢測(cè)與校準(zhǔn)技術(shù)。