王向東

摘要：全球工業(yè)快速發(fā)展過程中，對于產(chǎn)品質(zhì)量要求也更為嚴(yán)格，尤其是金屬產(chǎn)品零件更為復(fù)雜的今天，關(guān)鍵部位的零部件內(nèi)部缺陷是金屬產(chǎn)品質(zhì)量的最終保障，因此對關(guān)鍵零部件進(jìn)行嚴(yán)格探傷是非常有必要的。傳統(tǒng)的金屬無損檢測技術(shù)已經(jīng)無法滿足社會發(fā)展需要，更為精準(zhǔn)的無損探傷技術(shù)不斷被研發(fā)，本文就對常用的金屬無損檢測技術(shù)進(jìn)行分析，根據(jù)其工作原理，探討金屬無損檢測技術(shù)中遇到的問題分析，希望可以為行業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步貢獻(xiàn)自己的力量。

關(guān)鍵詞：金屬無損檢測;常用技術(shù);問題分析;缺陷分析

金屬無損檢測技術(shù)手段有很多，比如超聲波、X射線、磁粉檢測、渦流探傷等技術(shù)，被廣泛應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域，尤其是壓力容器制造、材料焊接中，都發(fā)揮著重要的作用。現(xiàn)階段使用的金屬無損檢測技術(shù)基本上都是采用聲、光、磁、電等特性，對金屬零件的表面和內(nèi)部進(jìn)行質(zhì)量檢測，而且在檢測的過程中不會損害檢測目標(biāo)，因此，金屬無損檢測技術(shù)成為工業(yè)發(fā)展的重要保障。

1.金屬無損檢測技術(shù)原理概述

1.1 X射線探傷

X射線是一種波長較短的電磁波，穿透力很強，在穿過被照射物體后會有一定的損耗，根據(jù)金屬物體的吸收力不同，可以分解為正負(fù)離子，然后在使用測量儀表測量電離層，可以了解到金屬內(nèi)部的損傷與缺陷，完成對金屬的探傷工作。

1.2 超聲波探傷

超聲波金屬無損檢測技術(shù)是目前應(yīng)用最為廣泛的一種技術(shù)，也是金屬無損檢測中最為理想的方法。超聲波金屬無損檢測技術(shù)原理就是利用超聲波技術(shù)深入到金屬內(nèi)部，從一個截面進(jìn)入到另一個截面，然后根據(jù)反射信息產(chǎn)生的脈沖波形并現(xiàn)實到熒光屏上，以此來判斷金屬物體的缺陷。超聲波探傷技術(shù)靈敏度高，成本低，可以更為精準(zhǔn)的判斷缺陷的位置和大小。這種技術(shù)對于運行中產(chǎn)生的裂紋更加敏感，但是這種技術(shù)大多數(shù)都是采用手控操作，對于檢測對象也有著硬性要求，比如只能夠?qū)Ρ砻婀饣慕饘龠M(jìn)行檢測，而且需要操作人員具備豐富的經(jīng)驗才能夠辨別。在操作的過程中，還需要有足夠的耐心，比如在進(jìn)行燃煤電站的蒸汽管道焊縫檢測就需要半天時間，在對核電站的焊縫檢測就需要幾個工作日。

1.3 磁粉探傷

磁粉探傷主要是用在磁性材料中，也是一種非常簡單和安全的探傷技術(shù)。磁粉探傷技術(shù)原理是被檢測物體發(fā)生磁化后，缺陷處會產(chǎn)生磁阻增大磁場，因此可以通過磁粉來判斷缺陷存在的位置及大小。磁粉探傷技術(shù)主要使用在磁性鋼材上，檢測方法更加靈敏，但是對于操作人員的技術(shù)要求也很高。在操作的時候，還可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離操作，即在磁體周圍放上磁帶，然后用磁帶記錄，記錄完成后在取下來，送去實驗檢查。操作性強，可以很容易發(fā)現(xiàn)合金缺陷，但是無法發(fā)現(xiàn)氣孔缺陷或者是深處的缺陷。

1.4 渦流探傷

渦流探傷主要是用來探測薄金屬材料和非鐵素體材料表面上的缺陷，工作原理是利用電磁感應(yīng)，即激磁線圈促使導(dǎo)電構(gòu)件產(chǎn)生渦電流，然后用探測線圈來測量電流的變化，從而獲得構(gòu)件缺陷信息。這項技術(shù)自動化程度高，在檢測的時候，線圈與構(gòu)件也不需要直接接觸，也不用在二者之間填充耦合劑，操作簡單，適合遠(yuǎn)距離檢查。在渦流探傷中，為了適應(yīng)不同金屬材料的探傷，可以根據(jù)實際情況，選取相應(yīng)的檢測線圈。這項技術(shù)主要用于導(dǎo)電材料，對于形狀復(fù)雜的構(gòu)件不適用。比如應(yīng)用在火力發(fā)電廠中，對火力發(fā)電廠的凝汽器管、汽輪機葉片、汽輪機轉(zhuǎn)子中心孔和焊縫等進(jìn)行檢測，其工作原理是將交流電通入檢測線圈，在將線圈放入到金屬管中，金屬管表面會產(chǎn)生渦流，渦流磁場與電流磁化方向相反，就會抵消一部分電流，從而使得電流大小發(fā)生變化，如果金屬罐存在缺陷，就會影響線圈的阻抗，電流也會發(fā)生變化，從而達(dá)到探傷的目的。渦流探傷不僅可以探測出缺陷的大小，還可以分辨出缺陷的深度。除此之外，渦流探傷技術(shù)還被廣泛應(yīng)用在壓水堆蒸汽發(fā)生器內(nèi)的管道的探測中，蒸汽管道故障多，使用這種方法可以遠(yuǎn)距離操作，減少人力干涉，但是所需費用高昂，所用時間也長，而且還會出現(xiàn)感干擾信號，對于數(shù)據(jù)的分析和整理也比較困難。

2.金屬無損檢測技術(shù)特點分析

2.1 X射線探傷技術(shù)分析

X射線探傷技術(shù)主要應(yīng)用在金屬或者非金屬材料的零部件上，利用穿透作用、電離作用、熒光作用、熱作用、感光作用、著色作用等技術(shù)，可以清晰直觀的了解到金屬內(nèi)部的損傷及缺陷，比如可以應(yīng)用在鍋爐壓力容器焊接裂縫中，可以清晰的看到缺陷的形狀、尺寸、類型等，除此之外，X射線探傷所形成的底片可以長期保留，便于后期查閱。然而，X射線探傷技術(shù)也存在相應(yīng)的缺陷，不能定位缺陷的埋藏深度，檢測厚度有限，而且需要工作人員具有較高的專業(yè)水準(zhǔn)與足夠的耐心。在探傷的過程中，需要多次重復(fù)探傷，再加上金屬焊縫存在延時性，所以每隔一段時間就要對其進(jìn)行探傷測試，這樣才能及時了解焊縫狀態(tài)，避免裂縫的存在并擴(kuò)展。

2.2 超聲波探傷技術(shù)分析

超聲波金屬無損檢測技術(shù)適用范圍廣，適用于所有金屬、非金屬、復(fù)合材料等;穿透力強，可以檢測幾米長的鋼鍛，也可以檢測1-2mm的薄壁板材;方向性好，靈敏度高，即使很小的缺陷也可以檢測出來;成本低、速度快、設(shè)備輕便，安全性高，使用方便，因此，超聲波探傷技術(shù)是金屬無損檢測技術(shù)最常用的技術(shù)。然而超聲波探傷技術(shù)也存在相應(yīng)的局限性，無法對金屬中存在的缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確的定性、定量分析;不能檢測形狀復(fù)雜或者是外形不規(guī)則的金屬器件;在缺陷過大的時候，不能正常接收反射波，就會導(dǎo)致超聲波消失，外殼與目標(biāo)接觸不好的時候，超聲波會產(chǎn)生傾斜型缺陷;超聲波擴(kuò)散傳播距離增加，截面反射過大，就會導(dǎo)致超聲波減少，或者是節(jié)制粘連都會導(dǎo)致超聲波衰減，現(xiàn)在的技術(shù)依舊采用手工測量，測量結(jié)構(gòu)不直觀，受到操作人員主觀意識影響大。

2.3磁粉探傷技術(shù)分析

磁粉探傷技術(shù)適用范圍很小，主要是對鐵磁性材料表面和近表面的裂紋，用眼觀察不到的裂紋。磁粉檢測主要使用在原材料、半成品、成品和使用中的零部件，對于鐵磁性材料的形狀要求不高，不管是板狀、管狀、棒狀還是焊接件、鑄鋼件、鍛鋼件等都可以檢測;可以發(fā)現(xiàn)裂紋、發(fā)紋、斑點、折疊、疏松等缺陷，但是它不能發(fā)現(xiàn)埋藏較深的缺陷或者是缺陷較小的問題，比如很淺的話上，夾角小于20度的分層。

2.4渦流探傷技術(shù)分析

渦流探傷工作時，線圈不需要接觸工件，也不需要借助介質(zhì)，檢測速度更快;對于工件表面缺陷有著極高的檢測靈敏度，可以在高溫狀態(tài)、狹窄區(qū)域、深管壁進(jìn)行檢測，還可以檢測出金屬蓋覆層的厚度，而且檢測信號可以進(jìn)行數(shù)字化處理，便于后期的數(shù)據(jù)分析和處理;渦流探傷技術(shù)也存在一定的缺陷。渦流探傷工作的操作對象必須是導(dǎo)電材料，而且只能檢測金屬表面缺陷，適用性不強。

3.金屬無損檢測技術(shù)在實際中的應(yīng)用分析

在金屬材料缺陷檢測過程中，使用金屬無損檢測技術(shù)一般包括兩個環(huán)節(jié)，一是準(zhǔn)備階段，二是現(xiàn)場檢測環(huán)節(jié)。在準(zhǔn)備階段需要全面清理檢測面，將金屬表面的油垢、銹蝕等物質(zhì)進(jìn)行清除，填補檢測探頭移動區(qū)的深坑，并用砂輪進(jìn)行打磨，保證檢測面干凈、平整，以免影響檢測效果。在現(xiàn)場檢測環(huán)節(jié)使用相應(yīng)的金屬無損檢測技術(shù)手段，比如超聲波探傷就需要檢測表面外觀是否合格，了解金屬材料的材質(zhì)、厚度、焊接方法等信息，并繪制相應(yīng)的圖形，來判斷缺陷的大小和位置。

現(xiàn)場檢測環(huán)節(jié)分為多個步驟，第一，初步探傷，在進(jìn)行初步探傷前期就需要全面了解金屬工件的制造工藝與加工材料，對于不同的缺陷可以采用多個技術(shù)手段來進(jìn)行探傷。比如在檢測金屬工件鋸齒的時候，可以利用超聲波縱向缺陷來進(jìn)行掃查，檢測橫向缺陷的時候，利用超聲波平行掃查;不管是采用哪種檢測技術(shù)都需要嚴(yán)格按照金屬結(jié)構(gòu)的相關(guān)準(zhǔn)則來進(jìn)行操作，保證檢測結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性，提高檢測效率。這就需要檢測人員具備較高的專業(yè)知識，在進(jìn)行探傷的時候，要有足夠的耐心，保證記錄結(jié)果的準(zhǔn)確性，為后續(xù)工作的開展提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)參考。第二，精確探傷，精確探傷跟初步探傷手段一樣，只是在探傷的時候，會更加仔細(xì)，尤其是在初步檢測出現(xiàn)問題的地方，要進(jìn)行多次檢測，著重標(biāo)記存在問題的地方，為后期問題的查找以及技術(shù)的升級改進(jìn)提供相應(yīng)的依據(jù)。第三，缺陷評級，利用超聲波技術(shù)檢測的時候，可以對缺陷進(jìn)行評級，開啟超聲波探傷儀，并將儀器調(diào)整為DAC功能，觀察探頭返回的波形來判斷缺陷的等級，然后將缺陷進(jìn)行劃分，缺陷嚴(yán)重的時候就需要翻修，缺陷較輕就可以忽略。第四，重復(fù)探傷，重復(fù)探傷可以提高探傷的準(zhǔn)確度，就是在對初步探傷和精確探傷后完成后，對檢測結(jié)果進(jìn)行多次核對，并以初步探傷和精確探傷結(jié)果為基礎(chǔ)，提高檢測的精準(zhǔn)度。第五，延遲裂紋探傷，眾所周知，多層金屬結(jié)構(gòu)焊縫具有一定的延時性，因此裂紋不是當(dāng)時就出現(xiàn)，有可能在幾周，也與可能幾個月才會出現(xiàn)，因此要對裂紋出現(xiàn)的位置進(jìn)行延遲探傷，每隔半個月或者一個月就需要進(jìn)行探傷檢測，保證金屬結(jié)構(gòu)的安全性與實用性。

總結(jié)

我國現(xiàn)代工業(yè)飛速發(fā)展，工業(yè)制造技術(shù)也有了突破性的發(fā)展，金屬焊接技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛。金屬產(chǎn)品在生產(chǎn)的過程中會遇到很多問題，影響產(chǎn)品質(zhì)量，這就需要做好金屬無損檢測工作，及時解決金屬生產(chǎn)制造過程中存在的問題，提高金屬產(chǎn)品生產(chǎn)效率，促進(jìn)行業(yè)的快速發(fā)展。

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