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常用无损检测方法及其应用

2021.8.22

在现代化企业的质量检验中针对不同产品、材料、结构选择何种无损检测方法已成为企业领导和工程技术人员关注的问题。要解决好这个问题，就必须对无损检测方法及其特征有较全面、科学的了解。下面简要介绍这些常用方法的特征，供有关人员参考。

所谓无损检测，是在不损伤材料和成品的条件下研究其内部和表面有无缺陷的手段，简称ＮＤＴ（Nondestructive Testing）。也就是说，它利用材料内部结构的异常或缺陷的存在所引起的对热、声、光、电、磁等反应的变化，评价结构异常和缺陷存在及其危害程度。

一般地说，无损检测应包括缺陷检测（探伤）和材料其它性能检测（如力学性能、显微组织和应力等）两大方面。本文重点介绍缺陷检测，即探伤方法的种类和特点。

１无损检测方法的分类

表１列出了常用无损检测方法的分类，从表中也可看出各方法的主要应用范围。

２无损检测的优点与缺点

２．１优点

(1)可直接对工件进行检测而对工件的性能没有任何损伤。

(2)既能对工件进行的检测，也可对典型的工件抽样检测。

表１常用无损检测方法的分类

缺陷位置检测方法	表面缺陷	内部缺陷	说明
射线检测		√
超声检测		√
渗透检测	√
磁粉检测	√及近表面
涡流检测	√
目视检测	√

(3)对同一工件可依次采用不同的检测方法。

(4)对同一工件可以重复进行同一种检测。

(5)可对在用工件进行检测。

(6)为了应用于现场，设备往往是携带的。

２．２缺点

(1)检验员需要经过培训与实践的周期才能对结果作出说明。

(2)在相互关系未经证明的情况下，不同的检测人员可能检测结果所表明的情况看法不一。

(3)性能是直接测出的而测量结果却只是定性或相对的。

３检测方法简介

３．１目视检测（ＶＴ）

３．１．１设备

放大镜、彩色增强器、直尺、千分尺、光学比较仪及光源。

３．１．２用途

检测表面缺陷、焊接外观和尺寸。

３．１．３优点

经济、方便、设备少，检验员只需稍加培训。

３．１．４局限性

只能检查外部即表面状态，要求检验员视力好。

３．２Ｘ射线检验（ＲＴ）

３．２．１设备及用途

Ｘ射线机、电源、胶片、暗袋、增感屏、胶片处理设备、观片灯、辐射防护及监控设备。检测焊接缺陷（包括裂纹、气孔、未熔合、未焊透和夹渣）以及腐蚀和装配缺陷。zui易检验壁厚小于10mm的各种焊缝。

３．２．２基本原理

Ｘ射线穿透物质，并能使胶片感光，根据穿透物质的厚度不同，在胶片上形成影像的黑度不同来判定缺陷的性质。

３．２．３优点

缺陷检查直观，可获得*性记录供日后检查。

３．２．４局限性

Ｘ射线探伤设备不易携带。为了保证底片质量，检测环境要有一定的空间。Ｘ射线有放射危险，因此要求工作环境无非工作人。对小径管（外径小于８９mm）中的变径管、厚壁管内的缺陷不易检出，适于检验对接焊缝。对体状缺陷较为敏感，如气孔、夹渣、未焊透，面状缺陷不易检出，如裂纹，可能探测沿照射方向的缺陷，与照射方向倾斜的缺陷很难检出。无法准确确定缺陷位置。由于设备较多，工艺较复杂，所以从检验前的准备（装片、设备间的连接、搭架子等）到检验过程（每次透照一、两张片）再到底片的冲洗、评定需要相对较长的周期。要有素质高的操作和评片人员。

３．３超声检测法（ＵＴ）

３．３．１设备及用途

超声探伤仪、探头、耦合剂、标准试块、对比试块等。检测铸件缩孔、气孔、焊接裂纹、夹渣、未熔合、未焊透等缺陷及厚度测定。

３．３．２基本原理

超声波在不同介质中的传播速度不同，根据显示器上波形的变化，判定缺陷的性质及位置。

３．３．３优点

对平面型缺陷十分敏感，一经探伤便知结果，设备易于携带，对环境要求不高，多数超声波探伤仪不必外接电源，穿透力强。

３．３．４局限性

检验前根据被检工件的规格用标准试块调整仪器、充电。超声波仪为耦合传感器，要求被检表面光滑。适合检验厚壁工件内的缺陷，面状缺陷易被检出，如裂纹、未熔合等，体状缺陷不易检出，如气孔、夹渣等。难于探出细小裂纹。奥氏体不锈钢焊缝内的缺陷不易检出。为解释信号，要求检验人员素质高。

３．４磁粉检验法（ＭＴ）

３．４．１设备及用途

磁头、轭铁、线圈、电源及磁粉。某些应用中要有设备和紫外源。检测工件表面或近表面的裂纹、折叠夹层、夹渣及冷隔等。

３．４．２基本原理

利用缺陷处漏磁场与磁粉相互作用，检验铁磁性材料表面及近表面缺陷。当工件被磁化时，若在工件表面或近表面存在裂纹、冷隔等缺陷，便会在该处形成一漏磁场。此漏磁场将吸引、聚集探伤过程中施加的

磁粉，而形成缺陷显示。

３．４．３优点

经济、简便、易诠释、设备较轻便。

３．４．４局限性

限于铁磁材料，探伤前后必须清洁工件，要求被检工件表面无油污等粘附磁粉的物质。磁粉涂覆层太厚会引起假显示。某些应用中，还要求探伤之后给工件退磁。接触不好易产生电火花。

３．５渗透检验法（ＰＴ）

３．５．１材料设备及用途

荧光或着色渗透液、显象液、清洗剂（溶剂、乳化剂）及清洁装置。如果用荧光着色，则需紫外光源。检测表面不连续性，如裂纹、气孔及缝隙等。

３．５．２基本原理

基于毛细管的作用，工件表面涂上渗透液后，经过一定时间的渗透渗透液可以渗进表面开口缺陷中；经去除表面多余的渗透液和干燥后，再在工件表面涂上显象剂，显象剂将吸引缺陷中的渗透液，即渗透液回到显象剂中，缺陷处之渗透液痕迹被显示。

３．５．３优点

对所有材料都适用，设备轻便，投资相对较少。探伤简便结果易解释。除光源需电源外，其它设备都不需电源可直观显示缺陷。

３．５．４局限性

由于涂料、污垢及涂覆金属等表面层会掩盖缺陷，孔隙表面的漏洞也能引起假显示，表面有油的工件不易检出缺陷，装油的容器或管路出现裂纹也不易检出，由于出现裂纹，油就充满裂纹，渗透剂不易渗入裂纹，如我厂ＥＨ油管路出现过肉眼看到有裂纹，但是用渗透检测却没发

现裂纹。

３．６涡流检测法（ＥＴ）

３．６．１设备及用途

涡流探伤仪和标准试块。检测表面的不连续性（如裂纹、气孔、未熔合等）和某些亚表面夹渣。

３．６．２基本原理

根据试件缺陷引起检测线圈阻抗或电压幅值和相位变化来判定试件表面及近表面的缺陷情况。

表２Ｘ射线检测法和超声检测法比较

项目	Ｘ射线检测法	超声检测法
原理	利用正常部位与缺陷部位透过的放射线量不同，而造成底片上黑度的差别	超声波传播过程中遇到缺陷产生反射，反射波的大小与正常部位和缺陷部位的材质有关
缺陷性质	体积形缺陷	适于探测	可能探测
面状缺陷	可能探测沿照射方向深度的缺陷难以探测与照射方向倾斜的缺陷	适于探测与超声波束垂直的缺陷可能探测与超声波束倾斜的缺陷
缺陷形状	适于探测	难以探测
	长度	适于探测体积形缺陷可探测面状缺陷	可能探测
高度	难以探测(改变照射方向而造成黑度差)	可能探测
深度	难以探测（改变方向）	适于探测
适用对象	焊缝和铸件	焊缝、压延件、锻件和铸件
我厂情况	壁厚小于10mm的小径管焊缝壁厚小于15mm的其它焊缝	壁厚大于4mm的小径管焊缝其它焊缝、锻件、铸件

表３磁粉检测法与渗透检测法的比较

项目	磁粉检测法	渗透检测法
原理	缺陷处漏磁而吸附磁粉	缺陷的间隙使液体渗入
材质	金属强磁性体	可能探测	可能探测
金属非磁性体	不能探测	可能探测
非金属材料	不能探测	可能探测
缺陷性质	表面缺陷开口	适于探测	适于探测
表面缺陷非开口	适于探测	不能探测
表面下缺陷	可能探测	不能探测
缺陷种类判别	可能判别	可能判别
缺陷尺寸	长度	可能探测	可能探测
裂纹深度	难以探测	难以探测
适用对象	铁磁材料（钢坯、铸锻件、棒等	钢铁和非金属材料
我厂情况	未开展	叶片、阀座、护环、焊缝的热影响区等表面光滑的部件