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无损检测技术介绍--X射线检测

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发表时间:2020-01-13 10:14作者:睿奥检测


         无损检测技术


专业概述

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无损检测与无损评价技术是在物理学、材料科学、断裂力学、机械工程、电子学、计算机技术、信息技术以及人工智能等学科的基础上发展起来的一门应用工程技术。随着现代工业和科学技术的发展,无损检测与无损评价技术正日益受到各个工业领域和科学研究部门的重视,不仅在产品质量控制中其不可替代的作用已为众多科技人员和企业界所认同,而且对运行中设备的在役检查也发挥着重要作用。作为一种新兴的检测技术,其具有以下特征:无需大量试剂;不需前处理工作,试样制作简单;即使检测,在线检测;不损伤样品,无污染等等。
无损检测 NDT (Non-destructive testing),就是利用声、光、磁和电等 特性,在不损害或不影响被检对象使用性能的前提下,检测被检对象中是否存在 缺陷或不均匀性,给出缺陷的大小、位置、性质和数量等信息,进而判定被检对象所处技术状态(如合格与否、剩余寿命等)的所有技术手段的总称。
与破坏性检测相比,无损检测具有以下显著特点:
(1)非破坏性
(2)全面性
(3)全程性
(4)可靠性问题

无损检测分为常规检测技术和非常规检测技术。

常规检测技术有:超声检测 Ultrasonic Testing(缩写 UT)、射线检测 Radiographic Testing(缩写 RT)、磁粉检测 Magnetic particle Testing(缩写 MT)、渗透检验Penetrant Testing (缩写 PT)、涡流检测Eddy current Testing(缩写 ET)。

非常规无损检测技术有:声发射Acoustic Emission(缩写 AE)、 红外检测Infrared(缩写 IR)、激光全息检测Holographic Nondestructive Testing(缩写HNT)等。

应用原理

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常用的无损检测方法有目视检测、射线照相检验、超声检测磁粉检测液体渗透检测四种。其他无损检测方法:涡流检测、声发射检测、热像、红外、泄漏试验、交流场测量技术、漏磁检验、远场测试检测方法等。

无损检测是利用物质的声、等特性,在不损害或不影响被检测对象使用性能的前提下,检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性,给出缺陷大小,位置,性质和数量等信息。它与破坏性检测相比,无损检测有以下特点。

第一是具有非破坏性,因为它在做检测时不会损害被检测对象的使用性能;

第二具有全面性,由于检测是非破坏性,因此必要时可对被检测对象进行100%的全面检测,这是破坏性检测办不到的;

第三具有全程性,破坏性检测一般只适用于对原材料进行检测,如机械工程中普遍采用的拉伸、压缩、弯曲等,破坏性检验都是针对制造用原材料进行的,对于产成品和在用品,除非不准备让其继续服役,否则是不能进行破坏性检测的,而无损检测因不损坏被检测对象的使用性能。

所以,它不仅可对制造用原材料,各中间工艺环节、直至最终产成品进行全程检测,也可对服役中的设备进行检测。

分类

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超声检测的基本原理是:利用超声波在界面(声阻抗不同的两种介质的结合面)出的反射和折射以及超声波在介质中传播过程中的衰减,由发射探头向被检件发射超声波,由接收探头接收从界面(缺陷或本底)处反射回来超声波(反射法)或透过被检件后的透射波(透射法),以此检测备件部件是否存在缺陷,并对缺陷进行定位、定性与定量。
超声检测主要应用于对金属板材、管材和棒材,铸件、锻件和焊缝以及桥梁、房屋建筑等混凝土构建的检测。
射线检测的基本原理是:利用射线(X射线、γ射线和中子射线)在介质中传播时的衰减特性,当将强度均匀的射线从被检件的一面注入其中时,由于缺陷与被检件基体材料对射线的衰减特性不同,透过被检件后的射线强度将会不均匀,用胶片照相、荧光屏直接观测等方法在其对面检测透过被检件后的射线强度,即可判断被检件表面或内部是否存在缺陷(异质点)。
目前,射线检测主要一个用于机械兵器、造船、电子、航空航天、石油化工等领域中的铸件、焊缝等的检测。
磁粉检测的基本原理是:由于缺陷与基体材料的磁特性(磁阻)不同穿过基体的磁力线在缺陷处将产生弯曲并可能逸出基体表面,形成漏磁场。若缺陷漏磁场的强度足以吸附磁性颗粒,则将在缺陷对应处形成尺寸比缺陷本身更大、对比度也更高的磁痕,从而指示缺陷的存在。
目前,磁粉检测主要应用于金属铸件、锻件和焊缝的检测。
渗透检测的基本原理是:利用毛细管现象和渗透液对缺陷内壁的浸润作用,使渗透液进入缺陷中,将多余的渗透液出去后,残留缺陷内的渗透液能吸附显像剂从而形成对比度更高、尺寸放大的缺陷显像,有利于人眼的观测。
目前,渗透检测主要应用于有色金属和黑色金属材料的铸件、锻件、焊接件、粉末冶金件以及陶瓷、塑料和玻璃制品的检测。 [1]
涡流检测的基本原理是:将交变磁场靠近导体(被检件)时,由于电磁感应在导体中将感生出密闭的环状电流,此即涡流。该涡流受激励磁场(电流强度、频率)、导体的电导率和磁导率、缺陷(性质、大小、位置等)等许多因素的影响,并反作用于原激发磁场,使其阻抗等特性参数发生改变,从而指示缺陷的存在与否。
目前,涡流检测主要应用于导电管材、棒材、线材的探伤和材料分选。
声发射检测的基本原理是:利用材料内部因局部能量的快速释放(缺陷扩展、应力松弛、摩擦、泄露、磁畴壁运动等)而产生的弹性波,用声发射传感器级二次仪表取该弹性波,从而对试样的结构完整性进行检测。
目前,声发射检测主要应用于锅炉、压力容器、焊缝等试件中的裂纹检测;隧道、涵洞、桥梁、大坝、边坡、房屋建筑等的在役检(监)测。
7.红外检测
红外检测的基本原理是:用红外点温仪、红外热像仪等设备,测取目标物体表面的红外辐射能,并将其转变为直观形象的温度场,通过观察该温度场的均匀与否,来推断目标物体表面或内部是否有缺陷。
目前,红外检测主要用应于电力设备、石化设备、机械加工过程检测、火灾检测、农作物优种、材料与构件中的缺陷无损检测。
8.激光全息检测
激光全息检测是利用激光全息照相来检验物体表面和内部的缺陷。它是将物体表面和内部的缺陷,通过外部加载的方法,使其在相应的物体表面造成局部变形,用激光全息照相来观察和比较这种变形,然后判断出物体内部的缺陷。
目前,激光全息检测主要应用于航空、航天以及军事等领域,对一些常规方法难以检测的零部件进行检测,此外,在石油化工、铁路、机械制造、电力电子等领域也获得了越来越广泛的应用。
无损检查目视检测范围
1、焊缝表面缺陷检查。检查焊缝表面裂纹、未焊透及焊漏等焊接质量。
2、内腔检查。检查表面裂纹、起皮、拉线、划痕、凹坑、凸起、斑点、腐蚀等缺陷。
3、状态检查。当某些产品(如蜗轮泵、发动机等)工作后,按技术要求规定的项目进行内窥检测。
4、装配检查。当有要求和需要时,使用同三维工业视频内窥镜对装配质量进行检查;装配或某一工序完成后,检查各零部组件装配位置是否符合图样或技术条件的要求;是否存在装配缺陷。
5、多余物检查。检查产品内腔残余内屑,外来物等多余物。

应用领域

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无损检测技术在食品加工领域,如材料的选购、加工过程品质的变化、流通环节的质量变化等过程中,不仅起到保证食品质量与安全的监督作用,还在节约能源和原材料资源、降低生产成本、提高成品率和劳动生产率方面起到积极的促进作用。

作为一种新兴的检测技术,其具有以下特征:无需大量试剂;不需前处理工作,试样制作简单;即时检测,在线检测;不损伤样品,无污染等等.

无损检测技术在工业上有非常广泛的应用,如航空航天、核工业、武器制造、机械工业、造船、石油化工、铁道和高速火车、汽车、锅炉和压力容器、特种设备、以及海关检查等等。

技术进展

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进入21世纪以后,随着科学技术特别是计算机技术、数字化与图像识别技术人工神经网络技术和机电一体化技术的大发展,无损检测技术获得了快速进展。
射线检测方面,射线成像和缺陷自动识别技术射线计算机辅助成像技术(CR)、射线实时成像技术(DR)和射线断层扫描技术(CT)都获得了广泛的应用。检测集装箱的快速X射线实时成像系统、以X射线、γ射线、直线加速器为射线源的各种工业CT装置已被广泛地应用到各个工业领域。微焦点X射线CT可以检测微米级的微小缺陷。

在超声检测方面,各种数字化超声波探伤仪广泛使用。TOFD超声检测系统、超声成像检测系统、磁致伸缩超声导波检测系统、相控阵超声检测系统已经获得了广泛应用。

在检测方法和应用技术研究方面,主要针对自动化超声检测技术、超声成像检测技术、人工智能与机器人检测技术、TOFD超声检测技术、超声导波检测技术、非接触超声技术、相控阵超声检测技术、激光超声检测技术等都取得了大量的研究成果。

在管棒材和焊管自动化检测线使用的多通道超声波探伤仪,通道数可达500个,采样速率最高可达240MHz 。超声导波检测系统和磁致伸缩导波检测方法已经用于带保温层工业管道和埋地管道腐蚀缺陷的长距离检测。

在电磁检测方面,常规涡流检测仪器全部实现数字化,并发展了阵列探头和多通道仪器,实现了数据转换和分析等先进电子与信息技术的应用。远场涡流、多频涡流、脉冲涡流和磁光/涡流成像检测技术都得到了成熟发展和应用。脉冲涡流检测技术用于带保温层钢质压力容器和管道腐蚀检测,最大可以穿透150mm厚的保温层。
漏磁检测技术已广泛用于大型常压储罐底板腐蚀检测、管道制造过程的在线检测、钢丝绳检测、石油钻杆检测和无保温层工业管道腐蚀检测等。磁记忆检测在电站锅炉、压力容器、压力管道、汽轮机、风力发电机和桥梁等结构上已广泛应用。巴克豪森噪声技术在残余应力检测中的应用更加广泛。
在声发射检测方面,各种性能先进的多通道声发射仪不断涌现。在声发射信号分析和处理方面,包括常规参数分析、时差定位、关联图形分析、频谱分析、小波分析、模式识别、人工神经网络模式识别、模糊分析和灰色关联分析等都获得了应用。在我国有50多个检测机构常年从事压力容器的声发射检测。
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