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探析無損檢測技術與發(fā)展
摘要：本文針對應用激光、超聲和射線等方法的無損檢測技術,分別對其概念、檢測方法、優(yōu)缺點做了詳細闡述。在跟蹤和預測無損檢測技術未來發(fā)展動態(tài)的基礎上,說明了無損檢測技術在未來的工業(yè)檢測領域中的重大意義。關鍵詞：激光無損檢測 超聲無損檢測 射線無損檢測
在現(xiàn)代生產(chǎn)中針對不同對象選擇何種無損檢測方法已成為人們關注的問題,為解決好這個問題,就必須對無損檢測方法及其特征有較全面的了解。所謂無損檢測,是在不損傷材料和成品的條件下研究其內(nèi)部和表面有無缺陷的手段。也就是說,它利用材料內(nèi)部結(jié)構的異常或缺陷的存在所引起的對熱、聲、光、電、磁等反應的變化,評價結(jié)構異常和缺陷存在及其危害程度。下面簡要介紹三種常用方法的應用和發(fā)展。
一、激光技術在無損檢測領域的應用與發(fā)展
激光技術在無損檢測領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,使其在無損檢測領域的應用不斷擴大,并逐漸形成了激光全息、激光超聲等無損檢測新技術,這些技術由于其在現(xiàn)代無損檢測方面具有獨特能力而無可爭議地成為無損檢測領域的新成員。
1.激光全息無損檢測技術
激光全息術是激光技術在無損檢測領域應用最早、用得最多的方法。激光全息無損檢測約占激光全息術總應用的25%。其檢測的基本原理是通過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,通過加載前后所形成的全息圖像的疊加來反映材料、結(jié)構內(nèi)部是否存在缺陷。
激光全息無損檢測技術的發(fā)展方向主要有以下幾方面。
(1)將全息圖記錄在非線性記錄材料上,以實現(xiàn)干涉圖像的實時顯現(xiàn)。
(2)利用計算機圖像處理技術獲取干涉條紋的實時定量數(shù)據(jù)。
(3)采用新的干涉技術,如相移干涉技術。在原來的基礎上進一步提高全息技術的分辨率和準確性。
2.激光超聲無損檢測技術
激光超聲技術是七十年代中期發(fā)展起來的無損檢測新技術。它利用Q開關脈沖激光器發(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)能實現(xiàn)一定距離之外的非接觸檢測,不存在耦合與匹配問題。
(2)利用超短激光脈沖可以得到超短聲脈沖和高時間分辨率,可以在寬帶范圍內(nèi)提取信息,實現(xiàn)寬帶檢測。
(3)易于聚焦,實現(xiàn)快速掃描和成像。
3.激光無損檢測的發(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。但在無損檢測領域,激光超聲檢測在以下幾方面的應用前景引起了人們的關注:(1)可用于高溫條件下的檢測.如熱鋼材的在線檢測;(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)鋼的在線檢測的報道,在化學氣相沉積、物理氣相沉積、等離子體濺射等高溫鍍膜工藝過程中膜層厚度的實時檢測方面也進行了研究。
二、超聲檢測技術在無損檢測中的應用與發(fā)展
超聲無損檢測技術(UT)是五大常規(guī)檢測技術之一,與其它常規(guī)無損檢測技術相比,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,對人體無害以及便于現(xiàn)場使用等特點。
1.超聲檢測技術的應用
(1)目前大量應用于金屬材料和構件質(zhì)量在線監(jiān)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、路軌和機車車輛零部件、棱元件及集成電路引線的檢測等。
(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(jié)構陶瓷材料、陶瓷基復合材料等,超聲檢測技術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(nèi)部缺陷、內(nèi)應力、強度的檢測應用也逐漸增多。
(4)大型結(jié)構、壓力容器和復雜設備的檢測。由于超聲成像直觀易懂,檢測精度較高。因此,近幾年我國集超聲成像技術及超聲信號處理技術等多學科前沿成果于一體的超聲機器人檢測系統(tǒng)已研制成功,為復雜形狀構件的自動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(yī)學診斷廣泛應用超聲檢測技術;目前人們正試圖將超聲檢測技術用于開辟其它新領域和行業(yè),如人們正努力將超聲檢測技術用于血壓控制系統(tǒng)進行系統(tǒng)作非接觸檢測、辨識。性能分析和故障診斷等。
2.超聲檢測技術的發(fā)展
在現(xiàn)代無損檢測技術中,超聲成像技術是一種令人矚目的新技術。超聲圖像可以提供直觀和大量的信息,直接反映物體的聲學和力學性質(zhì),有著非常廣闊的發(fā)展前景�，F(xiàn)代超聲成像技術都是計算機技術、信號采集技術和圖象處理技術相結(jié)合的產(chǎn)物。數(shù)據(jù)采集技術、圖象重建技術、自動化和智能化技術以及超聲成像系統(tǒng)的性能價格比等發(fā)展直接影響超聲檢測圖像化的進程�，F(xiàn)代超聲成像技術大多有自動化和智能化的特點,因而有許多優(yōu)點,如檢測的一致性好,可靠性、復現(xiàn)性高,存儲的檢測結(jié)果可隨時調(diào)用,并可以對歷次檢測的結(jié)果自動比較,以對缺陷做動態(tài)檢測等。
目前已經(jīng)使用和正在開發(fā)的成像技術包括: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。
三、射線技術在無損檢測領域內(nèi)的應用與發(fā)展
1.射線檢測技術的應用
射線檢測技術是利用射線(X射線、射線、中子射線等)穿過材料或工件時的強度衰減,檢測其內(nèi)部結(jié)構不連續(xù)性的技術。穿過材料或工件的射線由于強度不同在X射線膠片上的感光程度也不同,由此生成內(nèi)部不連續(xù)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)用于檢驗與評價復合材料和復合結(jié)構。評價某些復合件的制造過程。也用于一系列情況下樣件的評價;這種檢測與評價過程,大大簡化了取樣破壞分析過程。
(3)檢測大型固體火箭發(fā)動機,這樣的射線系統(tǒng)使用電子直線加速器X射線源,能量高迭25MeV,可檢驗直徑達3m的大型同體火箭發(fā)動機。
(4)檢驗小型、復雜、精密的鑄件和鍛件,進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(jié)構檢查。
2.射線檢測技術的發(fā)展
(1)數(shù)字射線照相技術時代。1990年,R.Halmshaw和N.A.Ridyard在《英國無損檢測雜志》上發(fā)表題為“數(shù)字射線照相方法評述”的文章,在評述了各種數(shù)字射線照相方法的發(fā)展之后認為,數(shù)字射線照相時代已經(jīng)到來。近年來射線檢測技術發(fā)展的基本特點是數(shù)字圖象處理技術廣泛應用于射線檢測。射線層析檢測和實時成像檢
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