淺談無損檢測技術的發(fā)展

淺談無損檢測技術的發(fā)展

損害檢測通常用于日常生活，具有古老的歷史。例如，通過毆打西瓜來評估西醫(yī)的質量，用數字脈搏來診斷中醫(yī)，但實際上是一個技術學科的分支。無損檢測(Non-DestructiveTesting,簡稱NDT)是在不破壞被檢測材料、零部件或設備的情況下,應用一定的檢測技術和分析方法,對原材料、半成品、成品零部件、設備中的零部件、在役設備等的結構、幾何關系、物理性能、狀態(tài)特性以及各種工藝參數等加以測定,并按一定的準則對其作出評價的過程。無損檢測是隨著現代工業(yè)和科學技術的發(fā)展而不斷發(fā)展起來的。1906年,南非的C.McCann與R.Colson共同研制了第一臺鋼絲繩電磁無損檢測裝置,它對于減少當時南非的金礦由于鋼絲繩斷裂而引起的事故起到了一定的作用;1919年,世界上第一臺磁粉探傷儀問世;為了提高鋼管的生產質量,1930年,德國研制成功了便攜式X射線探傷儀。第二次世界大戰(zhàn)以后,人們開始認識到產品質量的重要性,無損檢測技術也得到了迅速發(fā)展。為了檢驗厚工件,研制了高能X射線探傷裝置。1950—1954年,德國的福斯特(Foerster)博士發(fā)表了一系列論文,開創(chuàng)了現代渦流檢測方法和設備的研究工作,從此渦流檢測技術有了較快的發(fā)展并為生產檢驗所采納。許多學者從不同方面進行了廣泛而深入的研究,取得了大量成果。經過各國科技工作者的不懈努力,無損檢測技術得到了很大進展,并形成了五種常規(guī)無損檢測方法,即超聲檢測(Ultrasonic)、射線檢測(Radiographic)、渦流檢測(EddyCurrent)、磁粉檢測(MagneticParticle)、滲透檢測(Penetrant)。同時,聲發(fā)射檢測(AcousticEmission)和紅外檢測(Infrared)也逐漸被采用。這一階段,研究的重點放在如何得到穩(wěn)定、可靠、明顯的缺陷信息檢測方法及裝置上,如探傷傳感器的研制。到了80年代后期,隨著微電子技術和電子計算機技術的不斷發(fā)展,人們開始注重無損檢測儀器的微計算機化和智能化,計算機模式識別技術、人工智能技術的迅速發(fā)展為這類儀器的產生提供了堅實的理論基礎。X射線、r射線和中子射線的計算機輔助層析攝影術(CT技術)在無損檢測界已經得到應用,出現了數字化的超聲檢測儀并已開始走向實用化階段,用于高速自動化檢測漏磁的錄磁探傷裝置和多頻多參量渦流測試儀也獲得了迅速發(fā)展,在某些項目上達到了在線和實時檢測的目的[4、5]。無損檢測技術是應生產實踐需要而產生的,并直接服務于生產實踐的各個環(huán)節(jié),因此,生產的發(fā)展推動著這門學科的發(fā)展。同時,它的進展和發(fā)現又推動著生產水平的提高,這一相輔相成的關系使得無損檢測技術充滿活力。另一方面,無損檢測技術是一門交叉學科,各種無損檢測方法的基本原理幾乎涉及到現代物理學的各個分支,它的發(fā)展需要相關學科的發(fā)展為基礎。例如,計算機技術的產生和發(fā)展,使得無損檢測技術得到突飛猛進的發(fā)展,超聲成像技術、工業(yè)計算機斷層掃描技術等就是它們相互接合的結晶。相關學科的理論研究成果可迅速轉化為生產力,既激發(fā)了理論研究的活力,新理論和新技術也會迅速在這一技術中得到應用。因此,可以說無損檢測技術水平從一個側面反映了一個國家科學技術的發(fā)展水平。目前,無損檢測技術已明顯地表現出下列發(fā)展趨勢:(1)由定性檢測向定量檢測和直接顯示缺陷的圖象發(fā)展。(2)在線自動化檢測和儀器的智能化。(3)與斷裂力學相結合,對重要工程構件的壽命進行評價。(4)和材料的物性評價相結合,在新材料的設計、加工和工程應用中得到迅速發(fā)展。無損檢測技術對現代工業(yè)的重大意義,還在于它在新材料和新加工方法研究中的關鍵性作用。對新材料的加工和裝配,也相應提出了新的成形、連接等工藝方法,這些新材料和加工方法往往由于材料本身或加工工藝過程的特殊性,而必須進行無損檢測。實踐表明,研究新的檢測方法往往比研究制造工藝本身更為重要,因為新的檢測方法可以使新材料、新工藝的優(yōu)化設計變得更為有效。美國為了保持它在世界科技上的領先地位,十分重視對無損檢測的高科技化研究。美國有近10個無損檢測中心,100多所大學設置了無損檢測課程,政府實施研究計劃,分別由各大學、中心實驗室進行前沿性基礎研究,而由各大公司進行應用和開發(fā)。日本認為,“現代工業(yè)是建立在無損檢測基礎之上的”,并在工業(yè)中堅持普遍采用無損檢測技術,使得其產品占有廣泛的國際市場。由此可見,無損檢測技術是現代工業(yè)發(fā)展必不可少的重要內容。我國自50年代以后開始了無損檢測技術的研究,先后開展了滲透檢驗、渦流檢測、超聲檢測等無損檢測技術的基本原理和應用技術的研究,制成了用于探傷、材料分選等用途的無損檢測設備,建立了無損檢測儀器生產的專業(yè)工廠。在航空航天、冶金、機械、石油化工等部門,無損檢測技術的應用已日益增加并日趨成熟。近10年來,由于工業(yè)發(fā)展的刺激,我國的無損檢測技術得到了較快發(fā)展。但總的看來,無損檢測技術是我國發(fā)展較為薄弱的環(huán)節(jié)之一。目前,我國國民生產總值只及日本的四分之一左右,這種現象的原因之一,是由于我國產品質量上存在問題而導致大量產品報廢。據測算,我國企業(yè)不良品年損失約2000億元。若能在生產過程中采用無損檢測技術,及早發(fā)現不良品,則可以將損失減到最低程度。如第一、第二汽車制造廠僅對連桿進行無損檢測一項,賠償費用就比不采用前下降了99.7%,每廠每年因此可節(jié)省數十萬元。又如上海熱電設備行業(yè)大量采用無損檢測技術后,每年的經濟效益以百萬元計。從產品質量來看,無損檢測所帶來的經濟效益將直接表現在產品的市場競爭能力上。無損檢測是提高產品質量的有力工具,是免受國外同類產品沖擊的重要條件。這在我國經濟與世界經濟接軌后將具有更重要的意義。無損檢測還將給我國工業(yè)發(fā)展帶來巨大的社會效益,無損檢測技術的實施能夠有效確保設備的安全運行?，F代工業(yè)的發(fā)展趨勢之一,是集機、電、光與計算機為一體的現代設備工作在高溫、高壓、高速和重載荷下。在這種條件下,如果不對零件進行無損檢測,使得零部件帶缺陷運行,則必然降低系統(tǒng)的安全性和可靠性,甚至導致惡性事故,不僅會造成巨大的經濟損失,而且可帶來嚴重的社會影響。如1986年前蘇聯契爾諾貝利核電站泄漏事故,死亡5000人以上,核污染遍及歐洲大陸。國內以鍋爐和壓力容器為例,據不完全統(tǒng)計,近10年間發(fā)生爆炸事故2254起,停爐停產重大事故20,000起,除了造成直接經濟損失4億~5億元外,間接經濟損失80億~100億元,因事故而喪生約1200人,受傷約4900人。而據評估,在目前現役的130多萬臺鍋爐和固定式壓力容器中,仍有30萬~40萬臺存在著各種缺陷或超期服役現象,極需在無損檢測的基礎上,對它們進行全面的安全評估,避免或減少重大事故的發(fā)生