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探析無(wú)損檢測技術(shù)與發(fā)展
摘要：本文針對應用激光、超聲和射線(xiàn)等方法的無(wú)損檢測技術(shù),分別對其概念、檢測方法、優(yōu)缺點(diǎn)做了詳細闡述。在跟蹤和預測無(wú)損檢測技術(shù)未來(lái)發(fā)展動(dòng)態(tài)的基礎上,說(shuō)明了無(wú)損檢測技術(shù)在未來(lái)的工業(yè)檢測領(lǐng)域中的重大意義。關(guān)鍵詞：激光無(wú)損檢測 超聲無(wú)損檢測 射線(xiàn)無(wú)損檢測
在現代生產(chǎn)中針對不同對象選擇何種無(wú)損檢測方法已成為人們關(guān)注的問(wèn)題,為解決好這個(gè)問(wèn)題,就必須對無(wú)損檢測方法及其特征有較全面的了解。所謂無(wú)損檢測,是在不損傷材料和成品的條件下研究其內部和表面有無(wú)缺陷的手段。也就是說(shuō),它利用材料內部結構的異�；蛉毕莸拇嬖谒鸬膶�、聲、光、電、磁等反應的變化,評價(jià)結構異常和缺陷存在及其危害程度。下面簡(jiǎn)要介紹三種常用方法的應用和發(fā)展。
一、激光技術(shù)在無(wú)損檢測領(lǐng)域的應用與發(fā)展
激光技術(shù)在無(wú)損檢測領(lǐng)域的應用始于七十年代初期,由于激光本身所具有的獨特性能,使其在無(wú)損檢測領(lǐng)域的應用不斷擴大,并逐漸形成了激光全息、激光超聲等無(wú)損檢測新技術(shù),這些技術(shù)由于其在現代無(wú)損檢測方面具有獨特能力而無(wú)可爭議地成為無(wú)損檢測領(lǐng)域的新成員。
1.激光全息無(wú)損檢測技術(shù)
激光全息術(shù)是激光技術(shù)在無(wú)損檢測領(lǐng)域應用最早、用得最多的方法。激光全息無(wú)損檢測約占激光全息術(shù)總應用的25%。其檢測的基本原理是通過(guò)對被測物體加外加載荷,利用有缺陷部位的形變量與其它部位不同的特點(diǎn),通過(guò)加載前后所形成的全息圖像的疊加來(lái)反映材料、結構內部是否存在缺陷。
激光全息無(wú)損檢測技術(shù)的發(fā)展方向主要有以下幾方面。
(1)將全息圖記錄在非線(xiàn)性記錄材料上,以實(shí)現干涉圖像的實(shí)時(shí)顯現。
(2)利用計算機圖像處理技術(shù)獲取干涉條紋的實(shí)時(shí)定量數據。
(3)采用新的干涉技術(shù),如相移干涉技術(shù)。在原來(lái)的基礎上進(jìn)一步提高全息技術(shù)的分辨率和準確性。
2.激光超聲無(wú)損檢測技術(shù)
激光超聲技術(shù)是七十年代中期發(fā)展起來(lái)的無(wú)損檢測新技術(shù)。它利用Q開(kāi)關(guān)脈沖激光器發(fā)出的激光束照射被測物體,激發(fā)出超聲波,采用干涉儀顯示該超聲波的干涉條紋。與其他超聲無(wú)損檢測方法相比,激光超聲檢測的主要優(yōu)越性如下。
(1)能實(shí)現一定距離之外的非接觸檢測,不存在耦合與匹配問(wèn)題。
(2)利用超短激光脈沖可以得到超短聲脈沖和高時(shí)間分辨率,可以在寬帶范圍內提取信息,實(shí)現寬帶檢測。
(3)易于聚焦,實(shí)現快速掃描和成像。
3.激光無(wú)損檢測的發(fā)展
激光超聲檢測成本高,安全性較差,目前仍處于發(fā)展階段。但在無(wú)損檢測領(lǐng)域,激光超聲檢測在以下幾方面的應用前景引起了人們的關(guān)注:(1)可用于高溫條件下的檢測.如熱鋼材的在線(xiàn)檢測;(2)適用于某些不宜接近的樣品,如放射性樣品的檢測;(3)激光束可入射到任何部位,可用于檢測形狀奇異的樣品;(4)可用于超薄超細的樣品及表面或亞表面層的檢測。國外近幾年已有將激光超聲檢測用于飛機復合材料的檢測、熱態(tài)鋼的在線(xiàn)檢測的報道,在化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積、等離子體濺射等高溫鍍膜工藝過(guò)程中膜層厚度的實(shí)時(shí)檢測方面也進(jìn)行了研究。
二、超聲檢測技術(shù)在無(wú)損檢測中的應用與發(fā)展
超聲無(wú)損檢測技術(shù)(UT)是五大常規檢測技術(shù)之一,與其它常規無(wú)損檢測技術(shù)相比,它具有被測對象范圍廣。檢測深度大;缺陷定位準確,檢測靈敏度高;成本低,使用方便;速度快,對人體無(wú)害以及便于現場(chǎng)使用等特點(diǎn)。
1.超聲檢測技術(shù)的應用
(1)目前大量應用于金屬材料和構件質(zhì)量在線(xiàn)監控和產(chǎn)品的在投檢查。如鋼板、管道、焊鞋、堆焊層、復合層、壓力容器及高壓管道、路軌和機車(chē)車(chē)輛零部件、棱元件及集成電路引線(xiàn)的檢測等。
(2)各種新材料的檢測。如有機基復合材料、金屬基復合材料、結構陶瓷材料、陶瓷基復合材料等,超聲檢測技術(shù)已成為復合材料的支柱。
(3)非金屬的檢測。如混凝土、巖石、樁基和路面等質(zhì)量檢驗,包括對其內部缺陷、內應力、強度的檢測應用也逐漸增多。
(4)大型結構、壓力容器和復雜設備的檢測。由于超聲成像直觀(guān)易懂,檢測精度較高。因此,近幾年我國集超聲成像技術(shù)及超聲信號處理技術(shù)等多學(xué)科前沿成果于一體的超聲機器人檢測系統已研制成功,為復雜形狀構件的自動(dòng)掃描超聲成像檢測提供了有效手段。
(5)核電工業(yè)的超聲檢測。
(6)其它方面的超聲檢測。如醫學(xué)診斷廣泛應用超聲檢測技術(shù);目前人們正試圖將超聲檢測技術(shù)用于開(kāi)辟其它新領(lǐng)域和行業(yè),如人們正努力將超聲檢測技術(shù)用于血壓控制系統進(jìn)行系統作非接觸檢測、辨識。性能分析和故障診斷等。
2.超聲檢測技術(shù)的發(fā)展
在現代無(wú)損檢測技術(shù)中,超聲成像技術(shù)是一種令人矚目的新技術(shù)。超聲圖像可以提供直觀(guān)和大量的信息,直接反映物體的聲學(xué)和力學(xué)性質(zhì),有著(zhù)非常廣闊的發(fā)展前景�，F代超聲成像技術(shù)都是計算機技術(shù)、信號采集技術(shù)和圖象處理技術(shù)相結合的產(chǎn)物。數據采集技術(shù)、圖象重建技術(shù)、自動(dòng)化和智能化技術(shù)以及超聲成像系統的性能價(jià)格比等發(fā)展直接影響超聲檢測圖像化的進(jìn)程�，F代超聲成像技術(shù)大多有自動(dòng)化和智能化的特點(diǎn),因而有許多優(yōu)點(diǎn),如檢測的一致性好,可靠性、復現性高,存儲的檢測結果可隨時(shí)調用,并可以對歷次檢測的結果自動(dòng)比較,以對缺陷做動(dòng)態(tài)檢測等。
目前已經(jīng)使用和正在開(kāi)發(fā)的成像技術(shù)包括:超聲B掃描成像,超聲C掃描成像、超聲D掃描成像,SAFT(合成孔徑聚焦)成像,P掃描成像,超聲全息成像,超聲CT成像等技術(shù)。
三、射線(xiàn)技術(shù)在無(wú)損檢測領(lǐng)域內的應用與發(fā)展
1.射線(xiàn)檢測技術(shù)的應用
射線(xiàn)檢測技術(shù)是利用射線(xiàn)(X射線(xiàn)、射線(xiàn)、中子射線(xiàn)等)穿過(guò)材料或工件時(shí)的強度衰減,檢測其內部結構不連續性的技術(shù)。穿過(guò)材料或工件的射線(xiàn)由于強度不同在X射線(xiàn)膠片上的感光程度也不同,由此生成內部不連續的圖像。
(1)早期使用在石油工業(yè).分析鉆井巖芯。
(2)在航空工業(yè)用于檢驗與評價(jià)復合材料和復合結構。評價(jià)某些復合件的制造過(guò)程。也用于一系列情況下樣件的評價(jià);這種檢測與評價(jià)過(guò)程,大大簡(jiǎn)化了取樣破壞分析過(guò)程。
(3)檢測大型固體火箭發(fā)動(dòng)機,這樣的射線(xiàn)系統使用電子直線(xiàn)加速器X射線(xiàn)源,能量高迭25MeV,可檢驗直徑達3m的大型同體火箭發(fā)動(dòng)機。
(4)檢驗小型、復雜、精密的鑄件和鍛件,進(jìn)行缺陷檢驗和尺寸測量。
(5)檢查工程陶瓷和粉末冶金產(chǎn)品制造過(guò)程發(fā)生的材料或成分變化,特別是對高強度、形狀復雜的產(chǎn)品。
(6)組件結構檢查。
2.射線(xiàn)檢測技術(shù)的發(fā)展
(1)數字射線(xiàn)照相技術(shù)時(shí)代。1990年,R.Halmshaw和N.A.Ridyard在《英國無(wú)損檢測雜志》上發(fā)表題為“數字射線(xiàn)照相方法評述”的文章,在評述了各種數字射線(xiàn)照相方法的發(fā)展之后認為,數字射線(xiàn)照相時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。近年來(lái)射線(xiàn)檢測技術(shù)發(fā)展的基本特點(diǎn)是數字圖象處理技術(shù)廣泛應用于射線(xiàn)檢測。射線(xiàn)層析檢測和實(shí)時(shí)成像檢
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