第二節　無損檢測的定義、分類與目的

無損檢測是以現代科學技術的發展為基礎的一門綜合性、應用性學科，其原理和方法來自于熱學、力學、光學、聲學以及電磁學等物理基礎。例如，用于探測工業產品缺陷的X射線照相法，是在德國物理學家倫琴發現X射線后發展起來的；現代渦流檢測是在電磁場理論的基礎上不斷研究開發，從而得到了推廣應用；超聲波檢測是在兩次世界大戰中迅速發展的聲吶技術和雷達技術的基礎上開發出來的；超聲導波技術、超聲相控陣技術、超聲TOFD等技術是在常規超聲檢測技術的理論基礎之上，隨著計算機技術和信號處理技術的不斷發展而相繼問世。

無損檢測技術發展過程經歷了三個階段，即無損探傷（Non-destructive Inspection）、無損檢測（Non-destructive Testing）和無損評價（Non-destructive Evaluation）。其中無損探傷是早期階段的名稱，其含義是探測和發現缺陷；無損檢測是當前階段的名稱，其內涵不僅僅是探測缺陷，還包括探測試件的一些其他信息，例如結構、性質、狀態等，并試圖通過測試，掌握更多的信息；而無損評價則是即將進入或正在進入新的發展階段。無損評價涵蓋更廣泛、更深刻的內容，它不僅要求發現缺陷，探測試件的結構、性質、狀態，還要求獲取更全面、更準確、綜合的信息，例如有關缺陷的形狀、尺寸、位置、取向、內含物、缺陷部位的組織、殘余應力等的信息。它要結合成像技術、自動化技術、計算機數據分析和處理等技術與材料力學等領域知識，對試件或產品的質量和性能給出全面、準確的評價。

由于塑料與金屬組成及性能存在較大差異，因此金屬中已經較成熟的檢測和質量評價方法并不適用于塑料，目前非金屬管道的無損檢測還處于緩慢發展階段。塑料焊接接頭的無損檢測方法包括了目視檢測、射線檢測、超聲檢測及衍射時差法超聲檢測等無損檢測方法。

一、無損檢測的定義^[2，3]

什么叫無損檢測？從字面上理解，無損檢測就是指在不損壞工件的前提下，對工件進行檢查和測試的方法。照此說法，人們用視覺或聽覺所進行的一些檢查也算作無損檢測，例如用眼睛檢查工件外觀質量，用耳朵聽小錘敲擊鋼軌發出的聲音判斷是否有缺陷等，但目前國內并未把這些方法算作無損檢測，因此，對現代無損檢測應有更嚴格的定義。

一般無損檢測的定義是指在不損壞試件的前提下，以物理或化學方法為手段，借助先進的技術和設備器材，對試件的內部及表面的結構、性質、狀態進行檢查和測試的方法。

NB/T 47013—2015《承壓設備無損檢測 第1部分：通用要求》標準對無損檢測給出的定義為：無損檢測（NDT，Non-destructive Testing）是指在不損壞檢測對象的前提下，以物理或化學方法為手段，借助相應的設備器材，按照規定的技術要求，對檢測對象的內部及表面的結構、性質或狀態進行檢查和測試，并對結果進行分析和評價。

二、無損檢測的分類

當前，最常用的無損檢測方法有：射線檢測（Radiographic Testing，簡稱RT）、超聲波檢測（Ultrasonic Testing，簡稱UT）、磁粉檢測（Magnetic Testing，簡稱MT）、滲透檢測（Penetrant Testing，簡稱PT）、渦流檢測（Eddy Current Testing，簡稱ET）、目視檢測（Visual Inspection）、泄漏檢測（Leak Testing）、聲發射檢測（Acoustic Emission，簡稱AE）等。其中射線檢測、超聲波檢測、磁粉檢測和滲透檢測是開發較早、應用很廣泛的檢測缺陷的方法，稱為四大常規檢測方法。到目前為止，這四種方法仍是承壓類金屬制特種設備制造質量檢驗和在用檢測最常用的無損檢測方法。其中RT和UT主要用于檢測試件的內部缺陷，MT和PT主要用于檢測試件的表面缺陷。而塑料制管道和設備無損檢測方法主要是目視檢測、超聲波檢測、射線檢測等。

由于各種無損檢測方法都各有其適用范圍和局限性，因此新的無損檢測方法一直在不斷地被開發和應用。通常，只要符合無損檢測的基本定義，任何一種物理的、化學的或其他可能的技術手段，都可能被開發成一種無損檢測方法。

為滿足生產的需求，并伴隨著現代科學技術的進展，無損檢測的方法和種類日益繁多，除了上面提到的幾種檢測方法外，激光、紅外線、微波、液晶等技術都被應用于無損檢測，僅射線的無損檢測方法應可細分為X射線照相、射線照相、中子射線照相、高能X射線照相、射線實時成像、層析擴大照相、幾何放大照相、移動照相、康普頓散射照相、硒版照相等十幾種。超聲波檢測技術更是突飛猛進地發展，包括數字超聲波檢測、超聲波衍射時差法檢測（TOFD）、超聲波相控陣檢測的發展應用。新的無損檢測方法如電火花檢驗、熱成像檢測、太赫茲成像檢測、微波檢測等也開始進入各行各業的無損檢測領域中。

三、無損檢測的目的^[4]

應用無損檢測技術，通常是為達到以下目的：

1.保證產品質量

應用無損檢測技術，可以探測到肉眼無法看到的試件內部的缺陷；在對試件表面質量進行檢驗時，通過無損檢測方法可以探測出許多肉眼很難看見的細小缺陷。由于無損檢測技術對缺陷檢測的應用范圍廣，靈敏度高，檢測結果可靠性好，因此在承壓類特種設備和其他產品制造的過程檢驗和最終質量檢驗中普遍采用。

應用無損檢測技術的另一優點是可以進行百分之百檢測。眾所周知，采用破壞性檢測，在檢測完成的同時，試件也被破壞了，因此破壞性檢測只能進行抽樣檢驗。與破壞性檢測不同，無損檢測不需損壞試件就能完成檢測過程，因此無損檢測能夠對產品進行百分之百檢測或逐件檢測。許多重要的材料、結構或產品，必須保證萬無一失，只有采用無損檢測手段，才能為質量提供有效保證。

2.保障使用安全

即使是設計和制造質量完全符合規范要求的承壓類特種設備，在經過一段時間使用后，也有可能發生破壞事故。這是由于苛刻的運行條件使設備狀態發生變化，例如高溫和應力的作用導致材料蠕變；由于溫度、壓力的波動產生交變應力，設備的應力集中部位產生疲勞；腐蝕作用使壁厚減薄或材質劣化等。上述因素有可能使設備中原來存在的、制造規范允許的小缺陷擴展開裂，或使設備中原來沒有缺陷的地方產生這樣或那樣的新生缺陷，最終導致設備失效。為了保障使用安全，對在用鍋爐、壓力容器、壓力管道，必須定期進行檢驗，及時發現缺陷，避免事故發生，而無損檢測就是在用鍋爐、壓力容器、壓力管道定期檢驗的主要內容和發現缺陷最有效的手段。

除鍋爐壓力容器壓力管道外，在對其他在用重要設備、構件、零部件進行定期檢驗時，也經常應用無損檢測手段。

3.改進制造工藝

在產品生產中，為了了解制造工藝是否適宜，必須事先進行工藝試驗。在工藝試驗中，經常對工藝試樣進行無損檢測，并根據檢測結果改進制造工藝，最終確定理想的制造工藝。

例如，為了確定焊接工藝規范，在焊接試驗時對焊接試樣進行射線照相，隨后根據檢測結果修正焊接參數，最終得到能夠達到質量要求的焊接工藝。又如，在進行成形工藝設計時，通過射線照相探測試件的缺陷發生情況，并據此改進工藝，最終確定合適的成形工藝。

4.降低生產成本

在產品制造過程中進行無損檢測，往往被認為要增加檢查費用，從而使制造成本增加。可是如果在制造過程中間的適當環節正確地進行無損檢測，就可防止以后的工序浪費，減少返工，降低廢品率，從而降低制造成本。例如，在厚板焊接時，如果在焊接全部完成后再進行無損檢測，發現超標缺陷需要返修，要花費許多工時或者很難修補。因此可以在焊至一半時先進行一次無損檢測，確認沒有超標缺陷后再繼續焊接，這樣雖然無損檢測費用有所增加，但總的制造成本降低了。又如，對工件進行機械加工，有時不允許機加工后的表面上出現氣孔、裂紋等缺陷，選擇在機加工前對要進行加工的部位實施無損檢測，對發現缺陷的部位就不再加工，從而降低了廢品率，節省了機加工工時、成本。

四、無損檢測的應用特點

無損檢測應用時，應掌握以下幾方面的特點：

1.無損檢測要與破壞性檢測相配合

無損檢測的最大特點是能在不損傷材料、工件和結構的前提下來進行檢測，雖然實施無損檢測后，產品的檢查率可以達到100%，但并不是所有需要測試的項目和指標都能進行無損檢測，無損檢測技術自身還有局限性，某些試驗只能采用破壞性檢測。因此，在目前無損檢測還不能完全代替破壞性檢測。也就是說，要對工件、材料、機器設備做出準確的評價，就必須把無損檢測的結果與破壞性檢測的結果結合起來加以考慮。例如，為判斷氣瓶的適用性，除完成無損檢測外還要進行爆破試驗。對于管子焊縫，有時要切取試樣做力學性能試驗和斷口檢驗。

2.正確選用實施無損檢測的時機

根據無損檢測的目的來正確選擇無損檢測實施的時機是非常重要的。例如，鍛件的超聲波探傷，一般要安排在鍛造和粗加工后，鉆孔、銑槽、精磨等最終機加工前進行。這是因為此時掃查面較平整，耦合較好，有可能干擾探傷的孔、槽、臺還未加工出來，發現質量問題處理也較容易，損失也較小。又如，要檢查高強鋼焊縫有無延遲裂紋，無損檢測就應安排在焊接完成24h以后進行。要檢查熱處理后是否發生再熱裂紋，就應將無損檢測放在熱處理之后進行。電渣焊焊接接頭晶粒粗大，超聲波檢測就應在正火處理細化晶粒后再進行。對于塑料管道和設備，一般都應靜置24h后在外觀檢查合格的基礎上才進行無損檢測。只有正確選定實施無損檢測的時機，檢測才能順利完成。

3.選用最適當的無損檢測方法

每種檢測方法本身都有局限性，不可能適用于所有工件和所有缺陷。為了提高檢測結果的可靠性，必須在檢測前正確選定最適當的無損檢測方法。在選擇中，既要考慮被檢物的材質、結構、形狀、尺寸，預計可能產生什么種類、什么形狀的缺陷，在什么部位、什么方向產生，還要考慮無損檢測方法各自的特點。例如，板材的分層缺陷因其延伸方向與板平行，就不適合射線檢測而應選擇超聲波檢測；檢查工件表面細小的裂紋，就不應選擇射線和超聲波檢測，而應選擇磁粉和滲透檢測。對于塑料管道和設備，對表面缺陷應當選擇目視檢測。此外，選用無損檢測方法時還應充分地認識到，檢測的目的不是片面追求產品的“高質量”，而是在保證充分安全性的同時要保證產品的經濟性。只有這樣，無損檢測方法的選擇和應用才會是正確的、合理的。

4.綜合應用各種無損檢測方法

在無損檢測應用中，必須認識到任何一種無損檢測方法都不是萬能的，每種無損檢測方法都有優缺點。因此，在無損檢測的應用中，如果在條件允許的情況下，不要只采用一種無損檢測方法，而應盡可能地同時采用幾種方法，以便保證各種檢測方法取長補短，從而取得更多的信息。例如，超聲波對裂紋缺陷探測靈敏度較高，但定性不準，而射線的優點是對缺陷定性比較準確，兩者配合使用，就能保證檢測結果既可靠又準確。另外，還應利用無損檢測以外的其他檢測所得的信息，利用有關材料、焊接、加工工藝的知識及產品結構的知識，綜合起來進行判斷。