無損檢測是利用聲、光、熱、電、磁和射線等與被檢測物質的交互作用，再不破壞不損傷被檢驗物（材料、零件、結構件等）的前提下，掌握和了解其內部及近表面缺陷狀況的現代檢測技術。無損檢測不但可以探明金屬材有無缺陷。而且還可以給出材質的定量評價，其中包括對缺陷的定量（形狀、大小、位置、取向等）測量和對有缺陷材料的質量評價。同時，也可以測量材料的力學性能和某些物化性質。

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無損檢測方法有很多種，最常用的有射線檢測（RT）、超聲檢測（UT）、磁粉檢測（MT）、滲透檢測（PT）、渦流檢測（ET）和聲發檢測（AE）等六種常規方法。每種無損檢測方法均有其優缺點和局限性，這些方法對金屬材料缺陷的檢出率都不會是100%，各種檢測方法的檢測結果不會完全相同，因此各種方法對不同的缺陷檢測有所適用。超聲檢測和射線檢測主要用于被檢測物的內部缺陷；磁粉檢測和渦流檢測主要用于探測表面和近表面缺陷；滲透檢測僅用于探測被檢測物表面開口處的缺陷；而聲發檢測主要用于動態無損檢測。

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1、超聲檢測（UT）

超聲波是一種超出人的聽覺范圍的高頻率彈性波。人耳能聽到的聲音頻率為16HZ—20kHZ，而超聲檢測裝置所發出和接收的頻率要比20kHZ高得多，一般為0.5MHZ-25MHZ，常用的頻率范圍為0.5-10MHZ。在此頻率范圍的超聲波具有直線性和束射性，像一束光一樣向著一定的方向傳播，即具有強烈的方向性。若向被檢測材料發出超聲波，在傳播的途中遇到障礙（缺陷或其他異質界面），其方向和強度就受到影響，于是超聲波發生反射、折射、散射或吸收等，根據這種影響的大小就可確定缺陷內部的尺寸、物理性質、方向性、分布方式及分布位置等。

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超聲檢測按原理可分為三類：

1)根據缺陷的回波和地面的回波來進行判斷的脈沖反射法；

2)根據缺陷的陰影來判斷缺陷情況的穿透法；

3)根據被檢測件產生駐波來判斷缺陷情況的共振法。

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超聲檢測的應用范圍：

不但用于板材、管材的探傷，也可用于加工產品鍛件、鑄件、焊接件的探傷，主要檢測被檢測物內部和表面的各種潛在缺陷。根據被檢測件的加工情況，一般可以估計估計出缺陷的方向各大致位置。

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超聲檢測的特點：

1）對面缺陷敏感；

2）檢測距離大；

3）檢測裝置小、輕便、費用低；

4）檢測結果不直觀，無客觀性記錄，對缺陷的種類需要有高度熟練的技術。

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2、磁粉檢測（MT）

磁粉檢測是利用被檢測材料的鐵磁性能以檢測其表面的微小缺陷（如裂紋、夾雜物、折疊等）的一種無損檢測方法。這種檢測方法主要用于檢測鐵磁性材料（鐵、鎳、鈷及其合金）的表面或近表面的裂紋及其缺陷。采用磁粉檢測法檢測磁性材料的表面缺陷比采用超聲檢測或射線檢測的靈敏度高，而且操作方便、結果可靠、價格便宜。

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進行磁粉檢測時，首先將被檢測件磁化。通常無缺陷的構件，其磁性是均勻分布的，任何部位的磁導率都相同，因此各個部位的磁通量也很均勻，磁力線通過的方向不會發生變化。如果材料的均勻化度受到某些缺陷（如裂紋、孔洞、非磁性夾雜物或其他不均勻組織）的破壞，即材料某處的磁導率較低時，通過該處的磁力線就會受到歪曲而偏離其原來方向，力求繞過這種磁導率很低的缺陷，這樣就會形成局部的“漏磁磁場”，這些漏磁部位便產生弱小極。此時，如果將磁粉噴灑在構件表面上，則有漏磁處就會吸收磁粉，且磁粉的堆積與缺陷的大小和形狀近似。為了提高檢測靈敏度，還可以采用熒光磁粉，在紫外線的照射下使之更容易觀察到工件缺陷的存在。

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磁粉檢測適用范圍：

磁粉檢測具有操作簡便，檢測迅速，靈敏度高的有點，廣泛應用于各個工業領域。在鑄件、鍛件的制造過程，焊接件的加工過程，機械零件的加工過程，特別是在鍋爐、壓力容器、管道等定期維修過程中，磁粉檢測都是重要的常用的無損檢測手段。

磁粉檢測特點：

1）操作簡便、直觀、靈敏度高；

2）適用于磁性材料的表面和近表面的缺陷檢測；

3）不適用非磁性材料和構件內部缺陷的檢測；

4）能檢測出缺陷的位置和表面長度，但不能確定缺陷的深度。

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3、射線檢測（RT）

應用X射線或 γ 射線透照或透視的方向來檢測材料或構件的內部宏觀缺陷，統稱為射線檢測。采用這種方法檢驗金屬構件中的內部缺陷，主要是利用射線通過構件，不同的缺陷對射線強度將不會程度的減弱，根據減弱的情況，可以判斷缺陷的部位、形狀、大小和嚴重性等。

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射線檢測方法：

根據測定和記錄射線的強度方法不同，通常有照相法、熒光顯示法、電視觀察法、電離法和發光晶體記錄法。

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射線檢測適用范圍及特點：

射線檢測是適用于檢查構件的內部缺陷的檢測方法。在壓力容器、鍋爐、船體、管道和其他結構件的焊縫和鑄件應用十分廣泛。

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一般能檢測厚度小于500mm的鋼鐵件，對于厚的構件，可以使用高能射線和 γ 射線檢測，對于薄的構件可以使用軟X射線檢測；對于氣孔、夾渣、縮孔等體積性缺陷，在X射線透射方向有較明顯的厚度差，即使很小的缺陷也較容易檢查出來；對于如裂紋這樣的面缺陷，只有與裂紋方向平行的X射線照射時才能夠被檢測出來；射線檢測不能檢測復雜的結構件。

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4、滲透檢測（PT）

零件表面被施涂含有熒光染料或著色染料的滲透液后，在毛細管作用下，經過一定時間，滲透液可以滲進表面開口的缺陷中，經去除零件表面多余的滲透液后，再在零件表面施涂顯像劑；同樣在毛細管作用下，顯像劑將吸引缺陷中保留的滲透液，滲透液回滲到顯像劑中；在一定的光源下（紫外線光或白光），缺陷處的滲透液痕跡被顯示（黃綠色熒光或鮮紅色），從而探測出缺陷的形貌及分布狀態。

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滲透檢測方法：

根據滲透液所含染料成分，可分為熒光法、著色法兩大類；根據滲透液去除方法，可分為水洗型、后乳化型和溶劑去除型 3大類；按照上述分類方法，可組合成6種滲透檢測方法，即：水洗型熒光滲透檢測法、后乳化型熒光滲透檢測法、溶劑去除型熒光滲透檢測法、水洗型著色滲透檢測法、后乳化型著色滲透檢測法、溶劑去除型著色滲透檢測法。

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滲透檢測適用范圍及特點：

著色法只需在白光或日光下進行，在沒有電源的場合下也能工作；熒光法需要配備黑光燈和暗室，無法在沒有電源及暗室的場合下工作。水洗著色法適于檢查表面較粗糙的零件，操作簡便，成本較低。水基滲透液著色法適用于檢查不能接觸油類的特殊零件，但靈敏度很低。后乳化型著色法具有較高靈敏度，適宜檢查較精密零件，但對螺栓、有孔、槽零件以及表面粗糙零件不適用。溶劑去除型熒光法輕便，適用于局部檢查，重復檢查效果好，可用于無水源場所，靈敏度較高，成本亦較高。

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5、渦流檢測（ET）

渦流檢測是建立在電磁感應原理基礎上的無損檢測方法。已知法拉第電磁感應定律，在檢測線圈上接通交流電，產生垂直于工件的交變磁場。檢測線圈靠近被檢工件時，該工件表面感應出渦流同時產生與原磁場方向相反的磁場，部分抵消原磁場，導致檢測線圈電阻和電感變化。若金屬工件存在缺陷，將改變渦流場的強度及分布，使線圈阻抗發生變化，檢測該變化可判斷有無缺陷。

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渦流檢測方法：

渦流檢測技術按激勵方式和檢測原理的不同可以分為單頻渦流檢測技術、遠場渦流檢測技術、多頻渦流檢測技術和脈沖渦流檢測技術等。

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渦流檢測適用范圍及特點：

渦流檢測主要用于在用壓力容器換熱器換熱管的腐蝕狀態和焊縫表面裂紋的檢測，可以在不去除表面涂層的情況下探測金屬材料的表面裂紋。

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6、聲發檢測（AE）

聲發射用于檢測特種設備可能存在的活動性缺陷，也可用于已知缺陷的活性評價。不同于其它無損檢測方法，聲發射檢測必須在檢測過程中對特種設備進行加載，常用的加載方法為承壓設備停止運行后的水壓或氣壓試驗，也可采用工況進行直接加載。對活動性缺陷，在加載過程中用多個聲發射傳感器對被檢件進行整體監測，以發現活性聲發射源，然后通過對活性聲發射源進行表面和內部缺陷識別，排除干擾源。對已知缺陷進行的活性評價是在加載過程中監測已知缺陷，如果無聲發射定位源產生，則認為缺陷是非活性的；若有大量聲發射定位源信號產生，則認為已知缺陷是活性的。

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聲發檢測的適用范圍及特點：

1）聲發射是一種動態檢測方法，探測到的能量來自被測物本身，而非超聲或射線探傷方法一樣由無損檢測儀器提供。

2）聲發射檢測方法對線性缺陷較為敏感，能探測到在外加結構應力下線性缺陷的活動情況，且穩定的缺陷不產生聲發射信號。

3）在一次試驗過程中，聲發射檢驗能夠整體探測和評價整個結構中缺陷的狀態。

4）對于在役壓力容器的定期檢驗，聲發射檢測方法可以縮短檢驗的停產時間或無需停產。

5）對于壓力容器的耐壓試驗，聲發射檢測方法可以預防由未知缺陷引起的災難性失效和限定壓力容器的最高工作壓力。

 

【參考文獻】

1、廖景娛·金屬構件失效分析[M]·北京：化學工業出版社，2003.

2、沈功田·特種設備無損檢測技術綜述[J]·特種設備檢測專題論壇

3、吳明復·焊縫的無損檢測技術[J]·航天工藝

4、沈功田·壓力容器無損檢測——聲發射檢測技術[J]·無損檢測

5、王永輝·談壓力容器的滲透檢測[J]·科技論壇