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什么是無損檢測？無損檢測的方法有哪些？
2024-11-25
無損檢測（Nondestructive Testing, NDT）是一種在不破壞被檢測對象的情況下，評估其材料、結(jié)構(gòu)或元件完整性和性能的技術(shù)手段。相比于傳統(tǒng)的破壞性檢測，無損檢測可以在產(chǎn)品正常使用期間或者制造過程中的各個階段進行，不僅能節(jié)約成本，還能在早期發(fā)現(xiàn)問題，避免故障的發(fā)生。這種檢測技術(shù)廣泛應(yīng)用于航空航天、核能、建筑、汽車制造、鐵路等眾多行業(yè)，為安全、質(zhì)量控制和維護提供了重要支持。
無損檢測的基本原則是通過外部物理量（如聲波、光波、磁場、電流等）與材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的相互作用來判斷內(nèi)部缺陷，且不會對產(chǎn)品的性能、形狀和材料造成破壞。它的最大優(yōu)勢在于能夠在產(chǎn)品不停止工作或不破壞的情況下，確保其符合設(shè)計要求和安全標準。
那么，無損檢測的方法有哪些呢？今天，我們就來見識幾種常見的無損檢測方法。
超聲檢測的原理是利用高頻聲波（通常為1至10 MHz）在材料內(nèi)部傳播時的變化來探測材料的缺陷。當聲波遇到材料內(nèi)部的裂縫、氣孔或異物時，會產(chǎn)生反射或衰減。這些聲波信號被檢測設(shè)備接收后，經(jīng)過分析即可判斷材料內(nèi)部的缺陷位置、大小和形狀。
??超聲檢測基本原理圖
該檢測方法能夠檢測深層次的缺陷，特別適用于金屬材料，并且具有精度高，能夠識別微小缺陷；對于厚度較大的材料，檢測效果尤為顯著的優(yōu)點。超聲波檢測的一個很好的例子是檢測鐵路車廂車輪和車軸的缺陷和變形。
射線檢測通常使用X射線或伽馬射線照射被檢測物體，并通過射線穿透材料的不同厚度、密度來形成影像。材料內(nèi)部的缺陷，如氣孔、裂紋、異物等，會影響射線的穿透深度，形成不同的影像對比度，從而揭示材料內(nèi)部的缺陷。
??射線照相法原理
該方法的優(yōu)點在于能夠直接呈現(xiàn)材料內(nèi)部缺陷的圖像，結(jié)果直觀；同時適用于多種材料（如金屬、非金屬）的檢測。然而射線檢測的方法對于厚度較大的材料，穿透力會有所限制；此外，射線對人體有害，檢測時需要嚴格的安全措施。射線檢測廣泛用于焊縫檢測、航空零部件的質(zhì)量檢查、壓力容器檢測、鑄件檢測等。
磁粉檢測主要用于鐵磁性材料。檢測時，通過在工件表面施加磁場，使材料內(nèi)部的缺陷（如裂紋）形成漏磁場，再施加磁粉。磁粉會聚集在漏磁場處，從而在工件表面形成可見的缺陷痕跡。
??不連續(xù)處磁痕分布及漏磁場
這種方法具有檢測操作簡單、成本較低、對表面及近表面缺陷檢測敏感度高的優(yōu)點。磁粉檢測的缺點也挺明顯：一是僅適用于鐵磁性材料，對非鐵磁性材料無效；二是只能檢測表面和近表面缺陷，深層缺陷無法檢測。磁粉檢測主要用于鋼鐵結(jié)構(gòu)件、汽車零部件、焊接結(jié)構(gòu)和管道的檢測。
渦流檢測利用電磁感應(yīng)原理，在導(dǎo)電材料表面產(chǎn)生渦流，當材料表面或近表面有裂紋或缺陷時，渦流的分布和強度會發(fā)生變化，通過檢測渦流的變化來判斷材料是否存在缺陷。
??渦流檢測原理圖
該方法能夠快速檢測，適用于批量生產(chǎn)的自動化檢測；此外，對導(dǎo)電材料的表面和近表面缺陷特別敏感。缺點則是對于深層缺陷的檢測能力有限；只能檢測導(dǎo)電材料。渦流檢測廣泛用于航空工業(yè)、核電設(shè)備、管道、換熱器的檢測。
滲透檢測主要用于檢測表面開口缺陷，如裂紋、氣孔等。檢測時，將滲透劑涂在工件表面，滲透劑通過毛細作用進入表面裂紋中，隨后清洗掉工件表面的滲透劑并涂上顯像劑。顯像劑會吸附殘留在裂紋中的滲透劑，從而形成可見的缺陷痕跡。
??滲透過程示意圖
該方法適用于多種材料（如金屬、陶瓷、塑料等），具有對于細小的表面裂紋檢測靈敏的特點。但是，此方法僅適用于表面缺陷的檢測，不能檢測內(nèi)部缺陷；此外，操作也較為復(fù)雜，且清洗和顯像過程需要謹慎。滲透檢測常用于飛機、汽車零件、鑄件、焊接件等表面缺陷的檢測。
聲發(fā)射檢測通過監(jiān)測材料內(nèi)部由于裂紋擴展、材料變形等應(yīng)力釋放所產(chǎn)生的聲波信號，來評估材料的結(jié)構(gòu)完整性。聲發(fā)射信號通過傳感器被捕捉，經(jīng)過分析可以判斷材料內(nèi)部是否存在裂紋或其他缺陷。
??聲發(fā)射技術(shù)原理
該方法能夠?qū)崟r監(jiān)測材料內(nèi)部的動態(tài)變化，適用于大型結(jié)構(gòu)的在線監(jiān)測。但是，這種方法對檢測設(shè)備要求較高，需要專業(yè)分析；另外，只對動態(tài)缺陷（如裂紋擴展）敏感，無法檢測靜態(tài)缺陷。聲發(fā)射檢測廣泛應(yīng)用于壓力容器、橋梁、大壩等大型結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測。
紅外熱成像檢測利用紅外攝像頭檢測材料表面的溫度分布異常，從而判斷材料內(nèi)部是否存在缺陷。當材料存在裂縫、孔洞等缺陷時，局部的熱傳導(dǎo)性能會改變，導(dǎo)致表面溫度分布不均勻，這些異常溫度信號可以通過熱成像設(shè)備檢測到。
??建筑外墻紅外熱成像示意圖
該方法具有無需接觸被測物體，檢測過程快速，且適用于大型設(shè)備和結(jié)構(gòu)的表面檢測的優(yōu)點。至于缺點，一是對深層缺陷的檢測能力有限；二是對環(huán)境溫度和檢測設(shè)備的要求較高。紅外熱成像檢測主要應(yīng)用于建筑節(jié)能檢測、電子設(shè)備檢測、機械設(shè)備故障檢測等領(lǐng)域。
無損檢測技術(shù)為工業(yè)生產(chǎn)和維護提供了強有力的保障，確保了產(chǎn)品的質(zhì)量和使用安全。由此看來，不同的無損檢測方法各有優(yōu)勢和局限性，選擇合適的檢測方法取決于被檢測物的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、缺陷類型以及檢測要求。
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