孫玉祥，白 云，彭 俊，甘長紅

（河南凱瑞車輛檢測認證中心有限公司，河南 焦作 454950）

無損檢測是以不損害被檢驗對象的使用性能為前提，應用多種物理原理現(xiàn)象，對各種工程材料、零部件和結(jié)構(gòu)件進行有效檢驗和測試。本文從射線檢測、中子照相檢測和聲發(fā)射檢測3種檢測手段出發(fā)，針對性地應用在汽車可靠性檢測中，既能不對汽車造成二次損傷，又能保證對事故評價分析的公正性。消費者使用后的汽車經(jīng)歷了振動、腐蝕和碰撞等復雜過程后，除本身直接發(fā)生故障外，還可能有潛在危險待發(fā)現(xiàn)，本文介紹的檢測方法既可以在故障事故后進行分析，也可以用作汽車零部件安全可靠性排查檢驗。

1 射線檢測

射線檢測是由射線源提供掃描成像的能量線束，以穿透試件，根據(jù)射線在試件內(nèi)的衰減情況實現(xiàn)以各點的衰減系統(tǒng)表征的射線圖像重建，射線設備機構(gòu)如圖1所示。在汽車工業(yè)的應用主要用在射線掃描與數(shù)值仿真模擬、機械結(jié)構(gòu)件焊接失效分析、精密器件的內(nèi)部分析、鑄件的厚壁和孔隙分析、動力電池的事故分析等方面。從汽車可靠性的角度出發(fā)對車輛進行缺陷檢測，射線檢測在汽車結(jié)構(gòu)件焊接品質(zhì)和新能源汽車事故分析方面具有突出優(yōu)勢。

圖1 射線設備結(jié)構(gòu)圖

1.1 結(jié)構(gòu)件焊接品質(zhì)檢測

焊接品質(zhì)檢測主要分為平板對接焊縫、管狀工件對接焊縫和角焊縫。

1）平板對接焊縫是汽車工業(yè)生產(chǎn)中最為普遍的一種焊縫。透照時將暗盒放在工件的背面，射束中心對準焊縫中心線。為防止散射線的干涉，在焊縫的表面兩側(cè)可用牽絆屏蔽。

為了檢查V型和X型坡口焊縫，除中心線透照外，還應再做兩次射束方向沿坡口方向左右兩側(cè)進行的透照。用此種方法也容易發(fā)現(xiàn)沿斷面方向沿伸的裂縫等缺陷。

2）管狀工件對接焊縫是對于直徑較大的工件，可將輻射源（放射性同位素或棒陽極X射線管、長探臂X射線管等）伸到管道內(nèi)測中心部位，在管外焊縫表面布置X射線膠片暗盒，可進行局部或360°圓周透視。對于直徑小于200mm的薄壁管對接焊縫，應采用X射線穿透雙壁的透照方法，并使射束中心偏離管焊縫所在平面一定角度（10°～15°），使上下管壁的焊縫在底片上的投影為橢圓。

在雙壁透照雙面成像的情況下，由于管徑曲率和射束發(fā)散的影響，往往有透照范圍不會超過焊縫周長的1/3，所以一個環(huán)焊縫需透照3張以上的底片，才能在滿足靈敏度的要求下互相覆蓋。

3）角焊縫的形式有對接角焊縫、對接插入式角焊縫、薄板卷邊焊縫、丁字形角焊縫和管道角焊縫等。對于鑄件中的角形工件，射束投射方向多為其角度的平分線。但是在薄板角焊縫情況下，射束的入射角度并不十分重要。為了提高角焊縫探傷的靈敏度和底片的清晰度，必須注意散射線的遮蔽，還應合理選擇焦距、膠片、增感屏和射線硬度。

1.2 新能源汽車動力電池事故檢測

新能源汽車發(fā)展的進程中，出現(xiàn)了一些因為動力電池熱失控而導致的事故。動力電池的熱失控可能是由于單體電池銅箔卷繞過程中出現(xiàn)了問題，一般會有極片包覆不良、極片縫隙、極片彎曲和極片缺損等情況出現(xiàn)，這些都是影響動力電池品質(zhì)的關(guān)鍵因素。

對新能源汽車事故的分析需要對關(guān)鍵零部件進行檢驗，將射線技術(shù)用于對動力電池單體的檢測，能利用設備的技術(shù)優(yōu)勢觀察其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，分析單體極片和銅箔的真實狀況。

2 中子照相檢測對汽車安全氣囊內(nèi)氣體發(fā)生器進行檢驗

中子照相是利用發(fā)散角很小的均勻的準直中子束垂直穿透需要檢驗的物體，中子照相設備結(jié)構(gòu)如圖2所示。由于中子不帶電荷，它在穿透物體時，與原子的核外電子層不發(fā)生電子庫侖力作用，從而可輕而易舉地穿過電子層，直接集中原子核而發(fā)生核反應，如吸收反應或散射反應等。

圖2 中子照相設備結(jié)構(gòu)圖

據(jù)國家缺陷信息采集平臺收到的投訴信息了解到汽車發(fā)生事故后，由于氣體發(fā)生器故障導致人員受到更為嚴重傷害的情況較為集中。將中子照相技術(shù)用于對氣體發(fā)生器中硝酸銨等化學物質(zhì)進行檢驗，將準確判斷經(jīng)過汽車長時間行駛振動后的內(nèi)部狀況，可以為日常的汽車進行氣囊可靠性分析，也可以為汽車事故的分析提供相關(guān)依據(jù)。

3 聲發(fā)射檢測

聲發(fā)射是當物體（試件或產(chǎn)品）受外力或內(nèi)應力作用時，缺陷處或結(jié)構(gòu)異常部位因應力集中而產(chǎn)生塑性變形，其儲存能量的一部分以彈性應力波的形式釋放出來。而用電子學的方法將發(fā)射出來的應力波進行接收，然后再進行處理和分析，以評價缺陷發(fā)生、發(fā)展的規(guī)律和尋找缺陷位置。聲發(fā)射檢測設備結(jié)構(gòu)如圖3所示。

3.1 聲發(fā)射技術(shù)在膠接品質(zhì)方面的應用

汽車在生產(chǎn)過程中對于復合材料的連接經(jīng)常會用到膠接的方式，在汽車經(jīng)過長時間的使用過程中的振動沖擊之后，會對膠接的品質(zhì)有較大損傷，而聲發(fā)射技術(shù)恰恰可以發(fā)現(xiàn)膠接品質(zhì)損傷情況。測試研究指出，在低應力下，可根據(jù)聲發(fā)射信號查知結(jié)合不良，并能對結(jié)合強度做出合理的推測。結(jié)合不良的表現(xiàn)是在低應力下就出現(xiàn)較多雜亂聲發(fā)射信號。大量實驗表明，16kHz以上的聲發(fā)射預測膠接結(jié)構(gòu)的破壞強度是合適的，此時較容易與試驗夾具的噪聲分離。

圖3 聲發(fā)射檢測設備結(jié)構(gòu)圖

3.2 聲發(fā)射技術(shù)在儲氣壓力容器的檢測

聲發(fā)射技術(shù)應用于壓力容器的安全檢驗是較為成熟和廣泛的，主要目的在于及時了解容器內(nèi)部缺陷，以及在加壓情況下，裂紋的生成和發(fā)展狀況?，F(xiàn)在汽車行業(yè)中主要在天然氣儲氣罐和燃料電池儲氫罐兩方面使用得較多。

任何壓力容器在投入使用后，會在不同的溫度、壓力往復和腐蝕性介質(zhì)下工作，會對壓力容器造成損害。用聲發(fā)射技術(shù)對使用后的壓力容器品質(zhì)進行檢驗，能對產(chǎn)品的品質(zhì)進行分析和把控。定期檢測容器損傷狀態(tài)，是保障使用者安全的有效方法。

4 總結(jié)

本文將射線檢測應用在結(jié)構(gòu)件焊接品質(zhì)和新能源汽車動力電池事故分析上，可以對汽車故障本質(zhì)材料和結(jié)構(gòu)進行解剖，找到問題本質(zhì)原因。將中子照相檢測應用在陳舊已久的安全氣囊氣體發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性檢查上，可以有效把控汽車安全性。將聲發(fā)射技術(shù)用于檢測長期振動導致膠接品質(zhì)下降的檢測，將長期使用的儲氣壓力容器通過聲發(fā)射技術(shù)進行檢測，可以發(fā)現(xiàn)氣罐的潛在危險。今后大量的無損檢測技術(shù)用于對汽車可靠性進行檢測，將對汽車的安全品質(zhì)分析提供有力支持。希望為汽車可靠性和汽車事故分析方面的檢測技術(shù)發(fā)展提供一定幫助。