無損檢測工程技術論文
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1引言
無損檢測以不破壞被檢驗對象的使用性能為前提，應用多種物理原理和化學現象，對各種工程材料、零部件、結構件進行有效的檢驗和測試，借以評價他們的完整性、連續性、安全可靠性及某些物理性能。包括探測材料或構件中是否有缺陷，并對缺陷形狀、大小、方位、取向、分布和內含物等情況進行判斷；還能提供組織分布、應力狀態以及某些機械和物理性能等信息。無損檢測的應用范圍十分廣泛，已經在機械、石油化工、造船、汽車、航空航天和核能等工業中被普遍采用。無損檢測工序在材料和產品的靜態或動態檢測以及質量管理中．已經成為一個不可缺少的重要環節[1,2]。
2無損檢測目的
2.1質量管理
每種產品的使用性能、質量水平，通常在其技術文件中都有明確的規定，均以一定的技術指標予以表征。無損檢測的主要目的之一，就是對非連續加工(如多工序生產)或連續加工(如自動化生產流水線)的原材料、零部件提供實時的質量控制，例如控制材料的冶金質量、加工工藝質量、組織狀態，涂鍍層的厚度以及缺陷的大小、方向與分布等等。在質量控制過程中，將所得到的質量信息反饋到設計與工藝部門，以促使其進一步改進產品的設計與制造工藝，產品質量必然得到相應的鞏固與提高，從而收到降低成本，提高生產效率的效果。當然。利用無損檢測技術也可以根據驗收標準，把材料或產品的質量水平控制在設計要求的范圍之內，勿需無限度的提高質量要求，甚至在不影響設計性能的前提下，使用某些有缺陷的材料，從而提高社會資源利用率，亦使經濟效益得以提高。
2.2在役檢測
使用無損檢測技術對裝置或構件在運行過程中進行籃灝，或者在檢修期進行定期檢測，能及時發現影響裝置或構件繼續安全運行的隱患，防止事故的發生。這對于重要的大型設備，如核反應堆、橋梁建筑、鐵路車輛、壓力容器、輸送管道、飛機、火箭等等，能防患于未然、具有不可忽視的重要意義。在役檢測的目的不僅僅是及時發現和確認危害裝置安全運行的隱患并予以消除，更重要的是根據所發現的早期缺陷及其發展程度(如疲勞裂紋的萌生與發展)，在確定其方位、尺寸、形狀、取向和性質的基礎上，還要對裝置或構件能否繼續使用及其安全運行壽命進行評價，這已成為無損檢測技術的一個重要的發展方向。
2.3質量鑒定
對于制成品(包括材料、零部件)在進行組裝或投入使用之前，應進行最終檢測，此即為質量鑒定。其目的是確定被檢對象是否達到設計技能，能否安全使用，亦即判斷其是否合格，這既是對前面加工工序的驗收、也可以避免給以后的使用造成隱患。應用無損檢測技術在鑄造、鍛壓、焊接、熱處理以及切削加工的每道(或某一種、某幾種)工序中，檢測材料或部件是否符合要求，以避免對不合格產品繼續進行徒勞無益的加工。該項工作一般叫做質量檢查，實際上也屬于質量鑒定的范疇。產品使用前的質量驗收鑒定是非常必要的，特別是那些將在復雜惡劣條件(如高溫、高壓、高應力、高循環載荷等)下使用的產品．在這方面，無損檢測技術表現了無比優越性．綜上所述，無損檢測技術在生產設計、制造工藝、質量鑒定以及經濟效益、工作效率的提高等方面都顯示了極其重要的作用，所以無損檢測技術已越來越被有遠見的企業領導人和工程技術人員認識和接受。無損檢測的基本理論、檢測方法和對檢測結果的分析，特別是對一些典型應用實例的剖析，也就成為工程技術人員的必備知識。
3無損檢測缺陷性質分析
脈沖反射法超聲探傷之所以能用于實際檢測，是由于在聲波的傳播過程中遇到異質界面時，會造成聲波的反射。在鑄鋼件中這些異質界面主要為夾渣、氣孔、裂紋、縮松、偏析等缺陷。但是這些缺陷在示波屏上所反映出的波形差異又不是很大，如若單單從波形上來分析缺陷的性質是不全面的。甚至還會造成錯誤的判定，這里以汽輪機為例進行說明，因此我們有必要從各個方面進行綜合的分析。(1)從工件的形成工藝方面分析所謂的工件形成工藝是指工件的制造過程如鑄造、焊接等。形成的工藝不同，所產生的缺陷性質也各不相同。我廠的產品主要為鑄件以及缺陷處的焊補。則其缺陷也就主要是縮松(孔)、包砂、氣孔、裂紋等。(2)從工件的材質方面分析工件內所產生的缺陷，與其材質有密切關系。如含釩材質的工件由于其裂紋傾向大，則產生裂紋性的缺陷較多。15Cr1Mo1材質的工件由于其結晶溫度范圍較寬，易形成枝晶問的偏析，因而會在其熱節處產生縮松。(3)從工件的缺陷大小方面分析一般來說，缺陷大小(當量、面積)與其性質也是有關聯的。在鑄鋼件產品中。若缺陷的反射能力很強即當量很大，則多為氣孔、裂紋。若缺陷的反射能力不強且嚴重影響底波則多為縮松、包砂等。如若缺陷的面積較小則可能是單個氣孔、夾渣．如面積很大則可能是縮松、包砂。若顯示為線性則多為裂紋、鏈狀氣孔。(4)從工件的缺陷位置方面分析缺陷所處的位置不同，其性質會有所差別。如縮松(孔)多集中在澆口附近。裂紋多在應力集中處。偏析多集中在工件的中間位置。(5)從工件的缺路反射波形方面分析這里所說的缺陷反射波形是指聲波遇到缺陷后反射的脈沖是遲鈍、緩慢、矮小，還是猛烈、迅速、高大的。以及其形狀是圓滑多峰，還是陡直尖銳。而這些反映在示波屏上的脈沖特點及其形狀又都與缺陷介質的成分、反射面積、缺陷與傳聲方向的垂直程度、缺陷表面平整度等因素有關。下面分別來討論一下在鑄鋼件探傷中常見的幾種缺陷的波形。裂紋：裂紋亦是一種金屬的斷裂，因此其內含氣體，有一定的方向性，并呈長線性分布。當探傷發現這種缺陷時，若其與聲波傳播方向垂直，則反射的脈沖明顯、尖銳、猛烈．但當其分布方向與聲速平行時，則不易被發現。氣孔：從缺陷的介質成分來說，其與裂紋一樣，內也含有氣體。氣孔的反射界面規則光滑，因此在聲束與其反射界面完全垂直時，其反射脈沖特點與形狀同裂紋較相似，也呈現明顯、尖銳、猛烈的特征．不過其波形也有特殊之處，因為氣孔多是圓形或橢圓形的，故當探頭稍許移動，脈沖立即消失。且從各個方面均可以發現，而脈沖特征也變化較小。裂紋則不然，由于其方向性較強并線性分布，在探頭移動過程中其脈沖并不立即消失，同時從各個方面探測也不能全部發現。這里有一點值得注意的是，當有一鏈狀氣孔，且其各個氣孔聞的間距均小于聲速擴散面時，則可能誤判為裂紋。即使氣孔間距小于聲速擴散面，但它們之間都是不連續的，因此給傳聲造成了條件，從而可以產生底面回波。而裂紋則不然，由于其不連續性會造成底波減弱或消失。在此基礎上再結合多面投影則可以區分兩者了。縮孔：一般來說縮孔是較大的，且含氣體。當其有效面積大于聲速擴散面時，由于聲波被全反射的原因，而無底波脈沖反射。從其反射波形來說，亦是明顯、尖銳、猛烈的。同時也可以結合其多面投影法加以確認。包砂與夾渣：包砂與夾渣分布在工件內部的位置、大小和外形都不同。其內是含有少量氣體的金屬夾雜物。雖然由于這些介質對聲能有較大的吸收作用，又因反射界面比較單純，有的也較光滑，所以從脈沖反射來看，界于明顯、尖銳、猛烈與遲鈍、緩慢、矮小之間。但當其夾雜物與金屬間的交接處光滑或不粘滯時，則就會出現前這情況；反之，當其與金屬交接處異常不規則，且又與金屬間緊密粘滯，則會出現后者情況。包砂與夾渣同樣會有單個、密集或鏈狀等幾種。探傷時應根據示波屏上出現的是單點、密集點還是鏈點的情況來對應缺陷的種類。同時有一點應該注意，當包砂或夾渣，在工件內呈密集性分布(特別是包砂)，且有與金屬間緊密粘滯時，則會對聲波有強烈的吸收作用，造成無底波反射。如再嚴重時，則會造成無缺陷波。此時唯一的識別方法就是借助與低頻超聲波探傷儀或利用其他綜合的無損檢測來加以解決。縮松：縮松亦是在鑄件中較小縮孔的聚集。多產生在鑄件的澆口處，這是因為金屬在結晶時體積收縮，同時放出氣體凝結形成。利用超聲探傷時，在絕大多數情況下，既無底面反射波也無缺陷反射波。而是在示波屏的掃描線上呈蠕動現象，即掃描線有變形情況。
4結語
只要檢測人員能夠根據具體的產品結構、形成工藝、可能產生缺陷的部位去制定合理、切實可行的檢測方法對產品進行檢測，就可以達到用通用(而非高精尖技術)的檢測方法(這些方法在生產實際中最為常用、成本低、適用性強，操作也簡單易行)解決較為復雜的檢測問題。
