2.1　過程裝備的無損檢測

無損檢測以不損壞被檢測對象的使用性能為前提，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，對材料、零部件、結構件進行有效的檢驗和測試，借以評價它們的連續性、完整性、安全可靠性及某些特殊物理性能。無損檢測的內容包括：檢測材料或構件中是否存在缺陷，并對缺陷的形狀、大小、方位、取向、分布和內含物等情況進行判斷；提供材料或構件中的組織分布、應力形態以及某些機械和物理量等信息。

無損檢測的方法很多，最常用的有射線檢測RT（radiographic testing）、超聲檢測UT（ultrasonic testing）、磁粉檢測MT（magnetic particle testing）、滲透檢測PT（penetrate testing）、磁記憶檢測MMT（magnetic memory testing）、聲發射檢測AET（acoustic emission testing）和紅外線檢測IT（infrared testing）等。另外，還有各種新技術，如激光全息照相檢測、聲振檢測等。

2.1.1　射線檢測

射線檢測包括X射線、γ射線和中子射線等檢測手段。它是利用各種射線源對材料的投射性能及對不同材料射線的衰減程度不同，使底片感光成黑度不同的像素來觀察缺陷的。射線檢測用來檢測產品的氣孔、夾渣、鑄造孔洞等立體缺陷以及與射線平行的裂紋缺陷。

射線檢測的結果可作為檔案資料長期保存，檢測圖像較直觀，對缺陷尺寸和性質判斷比較容易，適用于幾乎所有的材料。因此，射線檢測已經在化工、煉油、電站設備制造以及飛機、宇航、造船等工業中得到極為廣泛的應用，對控制和提高產品的制造質量起了積極的作用，在現代工業中已經成為一種必不可少的無損檢測方法。射線檢測的缺點是當裂紋面與射線近似于垂直時，裂紋就很難檢查出來；雖然對被檢件中平面型缺陷（裂紋未熔合等缺陷）也具有一定的檢測靈敏度，但與其他常用的無損檢測技術相比，對微小裂紋的檢測靈敏度較低；使用成本高于其他無損檢測技術，其檢驗周期也較其他無損檢測技術長；射線對人體有害，需要防護設備進行保護。

2.1.1.1　射線檢測的基本原理

射線檢測是基于射線通過物質時的衰減規律，即當射線通過物質時，有缺陷部位與無缺陷部位對射線的吸收能力不同的原理。一般情況下，通過有缺陷部位的射線強度高于無缺陷部位的射線強度，因此，可以通過檢測被檢件后的射線強度差異來判斷被檢件中是否有缺陷存在。如圖2-1所示，當一束強度為I0的射線平行通過被檢件（厚度為d）后，其射線強度的變化規律，射線強度將衰減為

Id＝I0e－μd　?。?-1）

如果被檢測試件表面局部凸起，其高度為h時，射線通過物體后的強度將衰減為

Ih＝I0e－μ（d＋h）　　（2-2）

若被測試件內部存在某種缺陷，其厚度為y，吸收系數為μ′，射線通過該缺陷部位后，強度衰減為

Iy＝I0e－[μ（d－y）＋μ′y]　?。?-3）

若有缺陷部位的吸收系數小于被檢件背身的吸收系數，即有μ>μ′，則Iy>Ih>Id，這樣就會在被檢件的另一面形成射線強度不均勻的分布圖。通過一定的方式將這種不均勻的射線強度進行照相或者轉變為電信號指示、記錄或顯示，就可以評定被檢件的內部質量，達到無損檢測的目的。沿射線透照方向的缺陷尺寸越大，則有無缺陷處的強度差越明顯，反映在膠片或顯示器上的黑度差越大，缺陷越容易被發現。

2.1.1.2　射線檢測方法與技術

X射線或γ射線照相檢測，適用于鑄件、焊接件以及非金屬復合材料的質量檢測。可發現鑄件中的氣孔、夾渣、疏松、針孔、偏析、裂紋、冷隔、欠鑄和縮孔，以及焊件中的氣孔、夾渣、裂紋、未焊透、未熔合、燒穿和焊漏等缺陷。目前，工業上應用的射線方法主要是照相法、電離檢測法、熒光屏直接觀察法、電視觀察法等。

（1）照相法

X射線檢測常用的就是照相法，利用射線感光材料（通常用射線膠片），將其放在被檢件的背面接收通過被檢件后的X射線。膠片曝光后經暗室處理，就會顯示出物體的結構圖像。根據膠片上影像的形狀及其黑度的不均勻程度，就可以判定被檢件中有無缺陷及缺陷的性質、形狀、大小和位置。該種方法由于靈敏度高、直觀可靠、重復性好，是X射線檢測法中應用最廣泛的一種常規方法。照相法工作的基本原理如圖2-2所示。

射線照相檢測設備主要包括X或γ射線探傷機、透度計、增光屏、感光膠片、觀光燈、射線強度檢測設備和暗室設備等。除此之外，還可能有被檢件傳送、標志工具等其他輔助設備。

（2）電離檢測法

當射線通過氣體時，與氣體分子發生撞擊，部分氣體分子失去電子而形成正離子，部分氣體分子得到電子形成負離子，同時形成電離電流，這就是氣體的電離效應。如果讓穿過被檢件的射線再通過電離室，就會在電離室內產生電離電流，不同的射線強度穿過電離室后產生的電離電流也不同。電離檢測法就是利用檢測電離電流的方法來測定X射線強度，根據射線強度的差異來判斷被檢件內部質量的變化。電離檢測法工作的基本原理如圖2-3所示。

電離法檢測時，用探頭（即電離室）接收穿過被檢件的射線，并轉換為電信號，經過放大后輸出。電離檢測法自動化程度高，可采用多探頭，效率高，成本低。但對缺陷性質的判斷較為困難，只適用于形狀簡單、表面平整的被檢件，因此，該方法的應用受到很大限制。

（3）熒光屏直接觀察法

熒光屏直接觀察法是將透過被檢件后的不同強度的射線投射在涂有熒光物質的熒光屏上，激發出不同強度的熒光，利用熒光屏上的可見影像直接辨識缺陷。它所看到的缺陷影像與照相法在底片上得到的影像黑度相反，如圖2-4所示。該方法成本低，效率高，可以連續檢測，適用于形狀簡單、要求不嚴格的被檢件檢測。

通過對熒光屏直接觀察法的進一步發展，電視觀察法將熒光屏上的可見影像通過光電倍增管增強圖像，再通過電視設備顯示，這種方法檢測靈敏度比照相法低，對形狀復雜的被檢件檢測較困難。

2.1.1.3　射線檢測常見缺陷

射線檢測中對于缺陷的判斷，需要操作人員長期的經驗積累，要求評片者具有較好的理論知識，同時了解被檢件的一般結構、工藝過程、缺陷可能產生的部位和形成原因等方面的基本知識。

2.1.2　超聲檢測

超聲檢測由于可檢測的厚度大、成本低、速度快、對人體無害及對危害較大的平面型缺陷的檢測靈敏度高等一系列優點而獲得廣泛應用。超聲波檢測的效果和可靠程度，主要取決于操作人員的責任心，工作時的精神狀態和技術高低。

2.1.2.1　超聲波的檢測原理

超聲波在材料中傳播時，由于傳遞超聲波的介質發生改變，會發生超聲波的反射、透射及折射。并且，超聲波在材料中傳遞時，隨著傳播距離的增大，垂直于聲路上的單位面積通過的聲能會逐漸減弱，即發生超聲波的衰減。超聲波檢測是利用材料及其缺陷的聲學性能差異對超聲波傳播波形反射情況和穿透時間的能量變化來檢驗材料內部缺陷的無損檢測方法。

2.1.2.2　超聲波檢測方法

（1）超聲檢測設備和器材

超聲檢測設備和器材包括超聲波檢測儀、探頭、試塊、耦合劑和機械掃查裝置等，見圖2-5。超聲檢測儀和探頭對超聲檢測系統的性能起著關鍵性的作用，是產生超聲波并對經材料中傳播后的超聲波信號進行接收、處理、顯示的部分。由這些設備組成一個綜合的超聲檢測系統，系統的總體性能不僅受到各個設備的影響，還在很大程度上取決于它們之間的配合。隨著工業生產自動化程度的提高，對檢測的可靠性、速度提出了更高的要求，以往的手工檢測越來越多地被自動檢測系統取代。

超聲波檢測儀　超聲檢測的主體設備，是專門用于超聲檢測的一種電子儀器。其作用是產生電振蕩并加于探頭（換能器），激勵探頭發射超聲波，同時將探頭送回的電信號進行放大處理后以一定方式顯示出來，從而得到被檢件內部有無缺陷及缺陷的位置和大小等信息。

超聲波探頭　用于實現聲能和電能的互相轉換。它是利用壓電晶體的正、逆壓電效應進行換能的。探頭是組成檢測系統的最重要的組件，其性能的好壞直接影響超聲檢測的效果。超聲波檢測中由于被檢件的形狀和材質、檢測的目的、檢測的條件不同，因而要使用各種不同形式的探頭。其中最常用的有接觸式縱波直探頭、接觸式橫波斜探頭、雙晶探頭、水浸探頭與聚焦探頭等。一般橫波斜探頭的晶片為方形，縱波直探頭的晶片為圓形，而聚焦聲源的圓形晶片為聲透鏡。所以聲場就有圓盤源聲場、聚焦聲源聲場和斜探頭發射的橫波聲場。

試塊　與一般的測量過程一樣，為了保證檢測結果的準確性與重復性、可比性，必須用一個具有已知固定特性的試塊對檢測系統進行校準，這種試塊是按一定的用途設計制作并具有簡單形狀的人工反射體。超聲檢測用試塊通常分為兩種類型，即標準試塊（校準試塊）和對比試塊（參考試塊）。

耦合劑　當探頭和被檢件之間有一層空氣時，超聲波的反射率幾乎為100%，即使很薄的一層空氣也可以阻止超聲波傳入被檢件。因此，排除探頭和被檢件之間的空氣非常重要。耦合劑就是為了改善探頭和被檢件間聲能的傳遞而加在探頭和檢測面之間的液體薄層。耦合劑可以填充探頭與被檢件間的空氣間隙，使超聲波能夠傳入被檢件，這是使用耦合劑的主要目的。除此之外，耦合劑有潤滑作用，可以減少探頭和被檢件之間的摩擦，防止被檢件表面磨損探頭，并使探頭便于移動。在液浸法檢測中，通過液體實現耦合，此時液體也是耦合劑。常用的耦合劑有水、甘油、變壓器油、化學漿糊等。

（2）超聲檢測方法

超聲檢測的方法很多，可按原理、顯示方式、波型、探頭的數目、探頭耦合方式及按入射角度來分類。按原理分類，有脈沖反射法、穿透法和共振法；按顯示方式分類，有A型顯示、B型顯示和C型顯示；按波型分類，有縱波法、橫波法、表面波法和板波法；按探頭數目分類，有單探頭法、雙探頭法和多探頭法；按耦合方式分類，有接觸法和液浸法；按入射角度分類，有直射聲束法和斜射聲束法。

穿透法通常采用兩個探頭，分別放置在被檢件兩側，一個將脈沖波發射到被檢件中，另一個接收穿透被檢件后的脈沖信號，依據脈沖波穿透被檢件后幅值的變化來判斷內部缺陷的情況。

脈沖反射法是由超聲波探頭發射脈沖波到被檢件內部，通過觀察來自內部缺陷或被檢件底面的反射波的情況來對被檢件進行檢測的方法。

液浸法是在探頭與被檢件之間填充一定厚度的液體介質作耦合劑，使超聲波首先經過液體耦合劑，而后再入射到被檢件中，探頭與被檢件并不直接接觸。液浸法中，探頭角度可任意調整，聲波的發射、接收也比較穩定，便于實現檢測自動化，大大提高了檢測速度。液浸法的缺點是當耦合層較厚時，聲能損失較大。另外，自動化檢測還需要相應的輔助設備，有時是復雜的機械設備和電子設備，它們對單一產品（或幾種產品）往往具有很高的檢測能力，但缺乏靈活性?？傊?，液浸法與直接接觸法各有利弊，應根據被檢件的具體情況（幾何形狀的復雜程度和產品的產量等），選用不同的方法。

（3）超聲檢測過程

超聲檢測過程包括被檢件的準備；檢測條件的確定，包括超聲波檢測儀、探頭、試塊等的選擇；檢測儀器的調整；掃查；缺陷的評定；結果記錄與報告編寫。

2.1.2.3　典型被檢件的超聲檢測技術

（1）鍛件檢測

鍛件中的缺陷多呈現面積形或長條形的特征。由于超聲檢測技術對面積型缺陷檢測最為有利，因此鍛件是超聲檢測實際應用的主要對象。鍛件中的缺陷主要來源于兩個方面：材料鍛造過程中形成的縮孔、縮松、夾雜及偏析等；熱處理中產生的白點、裂紋和晶粒粗大等。鍛件可采用接觸法或液浸法進行檢測。鍛件的組織很細，由此引起的聲波衰減和散射影響相對較小。因此，鍛件上有時可以應用較高的檢測頻率（如10MHz以上），以滿足高分辨力檢測的要求，以及實現較小尺寸缺陷檢測的目的。

（2）鑄件檢測

鑄件具有組織不均勻、組織不致密、表面粗糙和形狀復雜等特點，因此常見缺陷有孔洞類（縮孔、縮松、疏松、氣孔等）、裂紋冷隔類（冷裂、熱裂、白帶、冷隔和熱處理裂紋）、夾雜類以及成分類（偏析）等。

鑄件的上述特點，造成了鑄件超聲檢測的特殊性和局限性。檢測時一般選用較低的超聲頻率，如0.5～2MHz，因此檢測靈敏度也低，雜波干擾嚴重，缺陷檢出率較低。鑄件檢測常采用的超聲檢測方法有直接接觸法、液浸法、反射法和底波衰減法。

（3）焊接接頭檢測

許多金屬結構件都采用焊接的方法制造。超聲檢測是對焊接接頭質量進行評價的重要檢測手段之一。焊縫形式有對接、搭接、T形接和角接等。焊縫超聲檢測的常見缺陷有氣孔、夾渣、未熔合、未焊透和焊接裂紋等。

焊縫檢測一般采用斜射橫波接觸法，在焊縫兩側進行掃查。探頭頻率通常為2.5～5.0MHz。發現缺陷后，即可采用三角法對其進行定位計算。儀器靈敏度的調整和探頭性能測試應在相應的標準試塊或自制試塊上進行。

（4）復合材料檢測

復合材料是由兩種或多種性質不同的材料軋制或粘合在一起制成的。其粘合質量的檢測主要有接觸式脈沖反射法、脈沖穿透法和共振法。

脈沖反射法適用于復合材料是由兩層材料復合而成，粘合層中的分層多數與板材表面平行的情況。用縱波檢測時，粘合質量好的復合材料產生的界面波會很低，底波幅度會較高；當粘合不良時，檢測結果則相反。

（5）非金屬材料的檢測

超聲波在非金屬材料（木材、混凝土、有機玻璃、陶瓷、橡膠、塑料、砂輪和炸藥藥餅等）中的衰減一般比在金屬中的大，多采用低頻率檢測。一般為20～200kHz，也有用2～5MHz的。為了獲得較窄的聲束，需采用晶片尺寸較大的探頭。塑料材料的檢測一般采用縱波脈沖反射法；陶瓷材料可用縱波和橫波檢測；橡膠檢測頻率較低，可用穿透法檢測。

2.1.3　磁粉檢測

磁粉檢測方法既可用于板材、型材、管材及鍛造毛坯等原材料及半成品或成品表面與近表面質量的檢測，也可用于過程裝備的定期檢查。但該方法僅局限于檢測能被顯著磁化的鐵磁性材料（Fe、Co、Ni及其合金）及由其制作的被檢件表面與近表面缺陷。不能用于抗磁性材料（如Cu）及順磁性材料（如Al、Cr、Mn）等非磁性材料的檢測。

2.1.3.1　磁粉檢測的基本原理

鐵磁性材料和被檢件被磁化后，由于不連續性的存在，使被檢件表面和近表面的磁力線發生局部畸變而產生漏磁場，吸附施加在被檢件表面的磁粉，形成在合適光照下目視可見的磁痕，從而顯示出不連續性的位置、形狀和大小。

當被檢件被磁化后，在被檢件表面噴灑微顆粒的磁粉，如果被檢件沒有缺陷，則磁粉在被檢件表面均勻分布。當被檢件上有缺陷時，由于缺陷（如裂紋、氣孔、非金屬夾雜物等）內含空氣或非金屬，其磁導率

遠遠小于被檢件的磁導率。由于磁阻的變化，位于被檢件表面或近表面的缺陷處產生漏磁場，形成一個小磁極，如圖2-6所示。磁粉被小磁極所吸引，缺陷處由于堆積比較多的磁粉而被顯示出來，形成肉眼可見的缺陷圖像。為了使磁粉圖像便于觀察，可以采用與被檢件表面有較大反襯顏色的磁粉。常用的磁粉有黑色、紅色和白色。為了提高檢測靈敏度，還可以采用熒光磁粉，在紫外線照射下更容易觀察到被檢件中存在的缺陷。

2.1.3.2　磁粉檢測方法

（1）磁化方法

磁粉檢測對被檢件的磁化方法有兩種。一種是對被檢件直接通電，使電流通過貫穿被檢件中心孔的導體，建立一個環繞被檢件并與被檢件軸垂直的閉合磁場，磁力線具有閉合形狀，形成周向磁化。周向磁化主要用于發現與被檢件平行的缺陷，即與電流方向平行的缺陷。對大多數被檢件，周向磁化比較容易控制。常用的周向磁化法有軸向通電法、觸頭法、中心導體法和平行電纜法。另一種是將電流通過環繞被檢件的線圈，使被檢件沿縱長方向磁化的方法，被檢件中的磁力線平行于線圈的軸心線。但該方法容易受被檢件外部強磁場的影響以及反磁場的影響。

（2）磁粉檢測機

磁粉檢測機由主體裝置和附屬裝置組成。主體裝置也稱為磁化裝置。磁化裝置有多種型式，如降壓變壓器式、蓄電器充放電式、可控硅控制單脈沖式、電磁鐵和交叉線圈式。在固定式磁粉檢測設備中，用得比較多的是降壓變壓器式。而在攜帶式小型磁粉檢測設備中用得比較多的是電磁鐵式。

磁粉檢測機按使用要求可分為固定式、移動式和可攜帶手提式磁粉檢測機。固定式磁粉檢測機的尺寸和重量較大，可對被檢件分別實施周向、縱向磁化和周向、縱向聯合磁化，還可進行交流或直流退磁。固定式磁粉檢測機一般都用磁懸液顯示被檢件缺陷，帶有一對與電纜相接的磁錐，用來對大工件局部磁化或繞電纜法檢測，具有機動性。一般采用磁化電流為4000～6000A的交流電或直流電，電流最高可達20000A。

移動式磁粉檢測機具有比較大的靈活性和良好的適應性，可在工作場地許可的范圍內自由移動，便于檢測不容易搬動的大型被檢件，采用的磁化電流為1500～4000A的半波整流電或交流電?？蓴y帶手提式磁粉檢測機靈活性最大，適用于野外和高空操作，缺點是磁場強度比較小，磁化電流一般為750～1500A半波整流電或交流電。

（3）磁粉與磁懸浮液

磁粉是一種由高磁導率和低矯頑力材料組成的粉末狀微粒。常用的有黑色、棕色和表面涂有銀白色或熒光物質的磁粉，可根據被檢件表面顏色的不同來選擇使用。磁粉檢測按顯示方法的不同可分為濕粉顯示和干粉顯示兩種。

濕粉顯示法是先把磁粉配制成一定濃度的水磁懸浮液或油磁懸浮液。檢測時磁懸液均勻地噴灑在被檢件表面，被檢件表面上缺陷處的漏磁將吸附磁粉，形成磁痕而顯示出缺陷。由于操作簡單，靈敏度高，這種檢測方法得到廣泛應用。

干粉顯示法用的磁粉必須充分干燥，被檢件表面也必須充分干燥，否則由于磁粉流動性差，不容易均勻分布而影響缺陷顯示。干粉顯示時，將磁粉噴霧于被檢件表面后，再將沒有被吸引的剩余磁粉吹去，所剩的是缺陷處被漏磁吸附形成的磁痕。

熒光磁粉表面涂有熒光物質，熒光磁粉在紫外光激發下呈現黃綠色熒光，色澤鮮明，容易觀察，能提高檢測速度和可靠性。熒光磁粉一般只用于濕法顯示。

2.1.3.3　磁粉檢測技術

磁粉檢測工藝流程包括表面預處理、被檢件磁化（含選擇磁化方法和磁化規范）、施加磁粉或磁懸液、磁痕分析及評定、退磁和探后處理等。

表面預處理　被檢件的表面狀態對磁粉檢測的靈敏度有很大的影響。例如，光滑的表面有助于磁粉的遷移，而銹蝕或油污的表面則相反。為了能獲得滿意的檢測靈敏度，檢測前應對被檢表面做干燥、除銹以及去除表面局部涂料（避免因觸點接觸不良產生電弧灼傷被檢表面）的預處理。

磁化　磁化時根據檢測裝置的特性，被檢件的磁特性、形狀、尺寸、表面狀態、缺陷性質等，確定施加磁粉的磁化時期以及需要的磁場方向和磁場強度，然后選定磁化方法、磁化電流的種類、電流值及有效檢測范圍。施加磁粉時，應將適量的磁粉分布均勻在有效檢測范圍的檢測面上，使之吸附在缺陷部位，此時必須使檢測面不再被磁粉沾污，以形成對比良好的缺陷磁痕。為此，應根據被檢件的磁特性、形狀、尺寸、表面狀態、磁化方法及檢測環境，選擇合適的磁粉和分散劑種類、磁懸液濃度以及磁粉施加方法。

磁痕觀察　必須在磁痕形成后立即進行，采用非熒光磁粉時，必須在能清楚識別磁痕的自然光或燈光下進行觀察（觀察面亮度應大于500lx）。采用熒光磁粉時，要采用黑光燈照射裝置，該裝置輻射波長為320～400nm，距離被檢件表面380mm，在能清楚識別熒光磁痕的亮度下進行觀察（觀察面亮度小于20lx）。

退磁　退磁場強度必須大于磁化時的電流值或從被檢件的飽和磁場強度開始，使施加的磁化方法交替變換，并逐步減少到零。退磁裝置應能根據被檢件的用途將剩磁減小到指定的限度，剩磁感應強度應低于0.3mT。

探后處理　磁粉檢測以后，應清理掉表面上殘留的磁粉或磁懸液。油磁懸液可用汽油等溶劑清理；水磁懸液應先用水進行清洗，然后干燥。如有必要，可在備檢表面上涂敷防護油。干粉可以直接用壓縮空氣清除。

2.1.4　滲透檢測

滲透檢測是一種檢測被檢件表面或近表面開口缺陷的無損檢測技術。它幾乎不受被檢件的形狀、大小、組織結構、化學成分和缺陷方位的限制，可廣泛適用于鍛件、鑄件、焊接件等各種加工工藝的質量檢驗，以及金屬、陶瓷、玻璃、塑料、粉末冶金等各種材料制造的零構件的質量檢測。滲透檢測受被檢物體表面粗糙度的影響較大，不適用于多孔材料被檢件的檢測。

（1）滲透檢測的基本原理

滲透檢測是一種以毛細作用原理為基礎的檢測技術，主要用于檢測非疏孔性的金屬或非金屬零構件的表面開口缺陷。將溶有熒光染料或著色染料的滲透液施加到被檢件的表面，由于毛細作用，滲透液滲入到細小的表面開口缺陷中，清除附著在被檢件表面的多余滲透液，經干燥后再施加顯像劑，缺陷中的滲透液在毛細現象的作用下被重新吸附到被檢件表面上，就形成放大了的缺陷顯示，即可檢查出缺陷的形貌和分布狀態。

（2）滲透檢測儀器

滲透檢測儀器主要包括滲透液、清洗液、乳化劑與顯像液、試塊、滲透檢測裝置等。

滲透液　滲透液應具有的性質：潤濕性能好；滲透能力強，滲透速度快；色澤好，對比度高；化學穩定性好；閃點燃點高，安全性好；不易揮發，容易清除；對被檢件無腐蝕，對人體無害，價格合理。常見的滲透液有著色滲透液和熒光滲透液，并分別包括水洗型滲透液、后乳化型滲透液和溶劑去除型滲透液。滲透液選擇應遵循以下原則：靈敏度滿足檢測要求；滲透液對被檢件無腐蝕；價格低，毒性小，易清洗；化學穩定性好，能長期使用；使用安全，不易著火。

清洗液、乳化劑與顯像液　清洗液用來去除被檢件表面多余的滲透液，包括水、乳化劑和水、有機溶劑。清洗液應對滲透液中的染料有較大的溶解度，與滲透溶劑有良好的互溶性，且不與滲透液起化學反應，不應猝滅熒光染料的熒光。乳化劑用于乳化不溶于水的滲透液，使其便于用水清洗。乳化劑要求乳化效果好，化學性質穩定，對被檢件無腐蝕，對人體無害，顏色與滲透液有明顯區別，凝膠作用強，便于清洗。顯像液將缺陷內的滲透液吸附出來，形成清晰的缺陷圖像，顯示缺陷。顯像液包括吸附劑、溶劑、限制劑和附加成分。根據使用方式不同，顯像液分為干式、濕式和速干式三種。

試塊　試塊也稱靈敏度試塊，帶有人工缺陷或自然缺陷，用于衡量滲透檢測靈敏度的器材。主要作用包括靈敏度試驗，工藝性試驗，鑒別各種檢測試劑的性能，確定滲透檢測的工藝參數，比較不同工藝操作的靈敏度。常用試塊主要有鋁合金淬火裂紋試塊、不銹鋼鍍鉻裂紋試塊、黃銅鍍鉻裂紋試塊以及其他靈敏度試塊。

滲透檢測裝置　滲透檢測裝置包括攜帶式裝置和固定式滲透檢測裝置。其中黑光燈是熒光檢測的必備裝置，也稱水銀石英燈，它由高壓水銀蒸氣弧光燈、紫外線濾光片和鎮流器組成。

（3）滲透檢測技術

滲透檢測的一般工藝過程包括預清理、滲透、乳化、清洗、干燥、顯像、觀察、后處理、記錄與報告。

預清理　預清理去除被檢件表面的油污、鐵銹、氧化皮、油漆、飛濺物、腐蝕物等。采用手段有機械清理、化學清理、溶劑清洗及其他清除方法，被檢件表面預清理范圍是外擴25mm。

滲透　溫度一般在15～40℃。滲透時間是指滲透液充分滲入缺陷所需的時間，包括施加滲透液的時間和滴落時間，它與滲透液的種類、缺陷性質、滲透液溫度有關，一般為5～20min。采用的方法有噴涂法、刷涂法、浸涂法和澆涂法。

乳化　主要作用于后乳化型滲透液，乳化處理使多余的油性滲透液表面張力降低，遇水形成水包油型乳化液，便于被水清洗；使缺陷處的滲透液由于凝膠作用而保留完好。乳化時間與乳化液性能、滲透液多少、表面粗糙度等因素有關，一般為5min。

清洗　在達到規定的滲透時間以后用清洗液、水或有機溶劑將被檢件表面多余的滲透液去除干凈。包括水洗型滲透液和后乳化型滲透液的去除。

干燥　在干式顯像、速干式顯像時，被檢件在清洗干燥后再施加顯像劑；濕式顯像時，被檢件清洗后直接施加顯像液，然后進行干燥。干燥溫度與被檢件材料和所用的滲透液有關，應通過試驗確定，金屬不超過80℃，塑料在40℃以下。干燥時間原則上越短越好，不宜超過10min。

顯像　顯像是指在被檢件表面施加特定顯像液，利用毛細管作用將缺陷內殘留的滲透液吸附出來，形成清晰的缺陷圖像。滲透檢測中，常用的顯像方式有干式顯像、速干式顯像、濕式顯像和自顯像等幾種。顯像時間是指利用顯像劑將缺陷內殘留的滲透液吸附出來顯示缺陷所需要的時間，一般為7～30min。顯像時間的長短取決于顯像劑和滲透液的種類。

觀察檢查　觀察檢查應在施加顯像劑之后10～30min內進行，檢測應在白光下進行，顯示為紅色圖像；熒光檢測應在暗室內進行，缺陷為明亮的黃綠色圖像。

（4）檢測缺陷的評定

滲透檢測常檢出缺陷有裂紋、氣孔、疏松、冷隔、折疊、未熔合和未焊透。

裂紋　常見有焊接裂紋、鑄造裂紋、淬火裂紋、磨削裂紋以及疲勞裂紋等。

焊接裂紋包括熱裂紋和冷裂紋。熱裂紋一般呈紅色曲折的波浪狀或鋸齒狀的，或者是明亮的黃綠色線條；火口裂紋呈星狀，較深的火口裂紋有時會顯示成圓形。冷裂紋的顯示一般呈直線狀紅色或明亮的黃綠色線條，中部稍寬，兩端尖細，顏色（亮度）逐漸減淡，直到最后消失。

鑄造裂紋的熱裂紋出現在應力集中的區域，一般比較淺，其滲透檢測時的顯示特征和焊接熱裂紋相同；冷裂紋出現在界面突變的區域，其滲透檢測時的顯示特征和焊接冷裂紋相同。若鑄造裂紋過深，往往會顯示呈圓形。

淬火裂紋一般產生于熱處理過程中，起源于應力集中的區域，滲透檢測中呈紅色或明亮黃綠色的細線條，呈線狀、樹枝狀或網狀，裂紋起源處寬度較寬，隨延伸方向逐漸變細。

疲勞裂紋長期受交變應力的作用，往往從被檢件上的劃傷、刻槽及表面缺陷處開始。滲透檢測時，裂紋呈線狀和曲線狀，隨延伸方向逐漸變細。

磨削裂紋是加工過程中，由于表面局部過熱或碳化物偏析等原因，在加工應力作用下產生的裂紋。一般較淺，滲透檢測時一般呈斷續的條紋、輻射狀或網狀的條紋。

氣孔　液體滲透檢測中的氣孔包括鑄造氣孔和焊接氣孔。鑄造氣孔滲透檢測時，表面氣孔的顯示一般呈圓形、橢圓形或長圓條形的紅色亮點或黃綠色熒光亮點，并均勻地向邊緣減弱淡化。焊接氣孔滲透檢測中的顯示與鑄造氣孔類似。

疏松　疏松在滲透檢測中呈密集點狀、密集短條狀、聚集的塊狀，且散亂分布。而每個點、條、塊的顯示又由很多個靠的很近的小點顯示連成一片而形成。

冷隔　滲透檢測時，冷隔的顯示有時呈粗大且兩端圓禿的光滑線狀，有時呈緊密、連續或斷續的光滑線條。

折疊　折疊與被檢件結合緊密，滲透液的滲入較為困難，要采用高靈敏度的滲透液和較長的滲透時間。折疊顯示為連續或斷續的細線條。

未熔合　滲透檢測只有當坡口未熔合延伸至表面時，才能發現這種缺陷，其顯示為直線或橢圓形的條狀。

未焊透　滲透檢測僅能發現根部未焊透，其顯示為一條連續或斷續的線條，寬度一般較均勻。

2.1.5　磁記憶檢測

磁記憶檢測能夠對鐵磁金屬構件內部的應力集中區，即微觀缺陷、早期失效和損傷等進行診斷，防止突發性的疲勞損傷，是迄今為止對金屬部件進行早期診斷唯一行之有效的一種無損檢測新方法。

（1）磁記憶檢測的基本原理

鐵磁體被檢件在地磁場的作用下，由于運行過程中受工作載荷的作用，材料內部磁疇的取向會發生變化，并在地磁環境中表現為應力集中部位的局部磁場異常，亦形成所謂的“漏磁場”，并在工作載荷消除后仍然保留。鐵磁性金屬材料的自磁化現象和殘磁狀況同機械應力有直接聯系，稱為磁機械效應。在外應力和地磁場共同作用下，鐵磁被檢件內產生的晶粒轉動和磁致伸縮逆效應會引起材料宏觀磁特性的不連續性分布，在應力撤除后，由應力集中所造成的材料在該區域宏觀磁特性的不連續性得到保留，這種現象稱為磁記憶效應。

磁記憶檢測原理　當處于地磁場環境中的鐵磁被檢件受到外部載荷作用時，在應力集中區域會產生具有磁致伸縮性質的磁疇組織定向和不可逆的重新取向，該部位會出現磁疇的固定節點，產生磁極，形成退磁場，從而使此處鐵磁被檢件的導磁率最小，在被檢件表面形成漏磁場。該漏磁場強度的切向分量Hp（x）具有最大值，而法向分量Hp（y）改變符號并具有零值。這種磁狀態的不可逆變化在工作載荷消除后依然“記憶”著應力集中的位置。磁記憶檢測原理見圖2-7。基于金屬磁記憶效應的基本原理制作的檢測儀器，通過記錄垂直于被檢件表面的磁場強度分量沿某一方向的分布情況，可以對被檢件的應力集中程度以及是否存在微觀缺陷進行評價。

相對于傳統的無損檢測技術，磁記憶檢測技術不僅可以發現宏觀上的缺陷，具有傳統檢測方法的檢測功能，并且可以大概指示出微觀缺陷的應力集中部位，從而具有早期診斷和預警能力。其主要優點為：檢測時探頭采用非接觸方法，不需要對被檢件進行任何表面清理或預處理，被檢件表面的鐵銹、油污或鍍層等不會影響檢測效果，僅適合于現場檢測；能檢測缺陷并反映出應力集中區域，評價其危險程度；對正在運行的設備和檢測維修的設備都能檢測；適合于鐵磁性的材料，檢測速度快，檢測準確；設備輕便、操作簡單、靈敏度高于其他磁性方法，并且重復性與可靠性好，基本不受設備結構和現場環境影響。

磁記憶檢測法的主要用途　確定被檢件的應力應變狀態的不均勻性和應力集中區；確定在應力集中區的金屬取樣位置以評估金屬結構狀態；早期診斷疲勞損壞和評估被檢件的壽命；利用與常規無損檢測方法結合來減少檢測成本與材料成本；各種類型的焊接質量控制（包括接觸焊與點焊）；通過被檢件的不均勻性對新生產與在用的機械制造產品實施快速分類等。

（2）磁記憶檢測儀器

EMS-2000智能磁記憶金屬診斷儀是根據磁記憶效應原理，采用微電子技術、計算機技術和磁記憶檢測技術研制而成的新一代無損檢測儀器。實驗證明，在交變載荷的作用下，在役鐵磁性件的缺陷和夾雜部位會產生磁疇歸一現象，并在其上出現漏磁場。在缺陷位置及內應力相對集中的地方，金屬導磁率小，其磁場切向分量具有最大值，而法向分量則改變符號，具有零值。對被檢件表面漏磁場法向分量進行掃描檢測，便可確定應力集中區域，從而間接地判斷該鐵磁性被檢件是否存在缺陷。該儀器可用于鍋爐、壓力容器、壓力管道、葉片、軸承、鐵軌、齒輪對焊接部位及其他鐵磁性金屬零構件的檢測。

EMS-2000智能金屬磁記憶診斷儀輕便實用，有串、并行口，方便與外界的通信，并配有專用的數據分析軟件（M3DPS），可在電腦上顯示處理有關的檢測信息。該儀器適用于－25～＋60℃的工作環境，對北方冬天氣候也同樣適應。

（3）磁記憶檢測技術發展現狀及局限性

對磁記憶檢測機理研究方面，有從電磁學角度出發的電磁感應說，即鐵磁性材料垂直于地磁場作用方向的橫截面積，在定向應力作用下會發生應變，因而通過此橫截面的磁通量會發生變化。由電磁感應定律知，該截面上必然產生感應電流，并激勵出感應磁場使被檢件磁化。又如基于鐵磁學基本理論的能量平衡說，即磁記憶效應產生的內在原因是金屬組織結構的不均勻性，材料內部不均勻處會出現位錯，在地磁場環境中施加應力，則會出現滑移運動，其結果會引起位錯的增加，產生很高的應力能。能量平衡的結果，使得鐵磁被檢件內部磁疇的疇壁發生不可逆的重新取向排列，由于鐵磁被檢件內部存在多種內耗效應，使得動載荷消除后，在金屬內部形成的應力集中區得以保留。為抵消應力能，磁疇組織的重新排列也會保留下來，并在應力集中區形成類似缺陷的漏磁場分布形式，即磁場的切向分量為最大值，而法向分量符號發生改變，且具有過零值點。

磁記憶檢測技術能否得到有效應用的關鍵是檢測設備。而檢測設備的核心是磁敏傳感器的研制。很多敏感器件如霍爾磁敏元件、鐵磁線圈和磁敏電阻等，從原理和技術指標衡量，都可以應用于磁記憶傳感器的研制。繼俄羅斯動力診斷公司推出第一臺磁記憶檢測傳感器后，國內已經相繼推出了基于霍爾元件的磁記憶傳感器和基于磁敏電阻的磁記憶傳感器。進行針對弱磁測量的傳感器研制，是磁記憶檢測技術研究的一個重要方面。

目前，磁記憶檢測法在擁有廣闊應用前景的同時，其基礎理論和檢測手段都有待完善，尚存在磁記憶現象明確而機理模糊、檢測標準未定量化、對“危險區”的評判手段仍不完善等諸多急需解決的問題，還需進行以下方面的研究。

首先是加強磁記憶檢測技術的機理研究。從目前已有的資料來看，盡管有一些文獻探討磁記憶檢測機理，但還沒有達到十分透徹和系統的程度，沒有形成較完整嚴密的理論體系。這方面的研究涉及磁性物理學、鐵磁學、金屬材料學、彈塑性力學、斷裂力學、磁彈性理論、信號與系統分析等多個學科的知識。

其次是開展磁記憶檢測的定量化研究。在無損檢測技術中，缺陷的定量檢測是一個十分重要的問題。磁記憶效應實質上是一種廣義的漏磁場效應，和漏磁檢測一樣，也應該可以進行定量化研究。但總體說來，這方面的研究還有待于深入，對于缺陷大小、形狀和磁記憶參數之間的關系，還未有系統的實驗研究。

再次是系統開展磁記憶效應的機理性實驗研究。在進行磁記憶機理研究時，可以更系統地開展實驗研究，總結實驗結果，歸納經驗公式。

2.1.6　聲發射檢測

材料的范性形變（固體受外力作用而使各點間相對位置改變，當外力撤銷后，固體的形狀或多或少有保留卻不能完全復原的形變）、馬氏體相變、裂紋擴展、應力腐蝕以及焊接過程產生裂紋和飛濺等，都有聲發射現象，通過檢測聲發射信號，就可以連續監視材料內部變化的整個過程。因此，聲發射檢測是一種動態無損檢測方法。

聲發射是指材料或結構受內力或外力作用產生形變或破壞，并以彈性波形式釋放出應變能的現象。聲發射要具備兩個條件：第一，材料要受外載荷的作用；第二，材料內部結構或缺陷要發生變化。

（1）聲發射檢測原理及特點

聲發射是一種常見的物理現象，大多數材料變形和斷裂時都有聲發射現象產生，如果釋放的應變能足夠大，就產生可以聽得見的聲音，如在耳邊彎曲錫片，就可以聽見噼啪聲，這是錫受力產生孿晶變形的聲音。對于金屬而言，實際金屬晶體存在著各種各樣的缺陷，當晶體內沿某一條線上的原子排列與完整晶格不同時就會形成缺陷。高速運動的位錯產生高頻率、低幅值的聲發射信號，而低速運動的位錯則產生低頻率、高幅值的聲發射信號。據估計，100～1000個位錯同時運動可產生儀器能檢測到的連續信號，幾百到幾千個位錯同時運動時可產生突發型信號。

聲發射檢測的主要目標是：確定聲發射源的部位，分析聲發射源的性質，確定聲發射發生的時間或載荷，評定聲發射源的嚴重性。一般而言，對超標聲發射源，要用其他無損檢測方法進行局部復檢，以精確確定缺陷的性質與大小。

聲發射技術與其他無損檢測方法相比，具有兩個基本差別：檢測動態缺陷而不是靜態缺陷，如缺陷擴展。檢測缺陷本身發出缺陷信息，而不是用外部輸入對缺陷進行掃查。這種差別導致該技術具有以下優點和局限性。

聲發射檢測技術的優點如下：

ⅰ.可檢測對結構安全更為有害的活動性缺陷。由于提供了缺陷在應力作用下的動態信息，因此適于評價設備在役狀態缺陷對結構的實際有害程度。

ⅱ.對大型構件，可提供整體范圍的快速檢測。由于不必進行繁雜的掃查操作，只要布置好足夠數量的傳感器，經一次加載或實驗過程，就可以確定缺陷的部位，易于提高檢測效率。

ⅲ.可提供缺陷隨載荷、時間、溫度等外變量而變化的實時或連續信息，因而適用于工業過程的在線監控及早期或臨近破壞的預報。

ⅳ.可用于其他方法難于或不能接近環境下的檢測，如高低溫、核輻射、易燃、易爆及劇毒等環境。

ⅴ.由于對被檢件的幾何形狀不敏感，因此適宜檢測其他檢測方法受到限制的形狀復雜的被檢件。

ⅵ.對于在役壓力容器的定期檢驗，聲發射檢測方法可以縮短檢驗的停產時間或者不需要停產。

ⅶ.對于壓力容器的耐壓試驗，聲發射檢測方法可以預防由未知不連續缺陷引起的系統災難性失效和限定系統的最高工作壓力。

聲發射檢測技術的局限性如下：

ⅰ.聲發射特性對材料甚為敏感，又易受到機電噪聲的干擾，因此，對數據的正確解釋要有更為豐富的數據庫和現場檢測經驗。

ⅱ.聲發射檢測一般需要適當的加載程序，多數情況下，可利用現成的加載條件，但有時還需要特殊準備。

ⅲ.由于聲發射的不可逆性，實驗過程的聲發射信號不可能通過多次加載重復獲得，因此，每次檢測過程的信號獲取是非常寶貴的，應避免因人為疏忽而造成數據的丟失。

ⅳ.聲發射檢測所發現的缺陷的定性定量，仍需依賴于其他無損檢測方法。

（2）聲發射檢測方法

目前采集和處理聲發射信號的方法可分為兩大類。一種為以多個簡化的波形特征參數來表示聲發射信號的特征，然后對這些波形特征參數進行分析和處理；另一種為存儲和記錄聲發射信號的波形，對波形進行頻譜分析。簡化波形特征參數分析方法是自20世紀50年代以來廣泛使用的經典的聲發射信號分析方法，目前在聲發射檢測中仍得到廣泛應用，且幾乎所有聲發射檢測標準對聲發射源的判據均采用簡化波形特征參數。

圖2-8為突發型標準聲發射信號簡化波形參數的模型。由這一模型可以得到波擊（事件）計數、振鈴計數、能量、幅度、持續時間、上升時間等參數。

（3）聲發射檢測儀

聲發射檢測儀一般可分為功能單一的單通道型（或雙通道型）、多通道多功能的通用型、全數字化型和工業專用型。

典型的單通道聲發射檢測儀的基本組成如圖2-9所示，一般由傳感器、前置放大器、主放大器、信號參數測量、數據計算、記錄與顯示等基本單元構成。

傳感器的輸出信號，經前置放大器放大，濾波器頻率鑒別，主放大器進一步放大，門檻電路檢測、測量模塊提取信號特性參數，分析模塊運算，最后輸出到記錄與顯示模塊。

隨著數字信號處理技術的發展，數字式多功能聲發射檢測系統成功推廣并將逐步成為今后的主流。其最大特點是經前置放大的信號不必再經過一系列模擬電路而直接轉換成數字信號，同時進行常規特性參數提取與波形記錄。這不僅改善了電路的穩定性和可靠性，而且大大強化了系統信號處理能力。

（4）聲發射檢測的應用

根據聲發射的特點，現階段聲發射技術主要用于其他方法難以或不能適用的對象與環境、重要構件的綜合評價、與安全性和經濟性關系重大的對象以及過程裝備運行過程的動態監測等。對過程裝備而言，主要應用于以下幾個方面。

各種壓力容器、壓力管道和海洋石油平臺的檢測及結構完整性評價，常壓儲罐底部、各種閥門和埋地管道的泄漏檢測等。

高壓蒸汽汽包、管道和閥門的檢測與泄漏監測，汽輪機葉片的檢測，汽輪機軸承運行狀況的監測，變壓器局部放電的檢測等。

材料的性能測試、斷裂試驗、疲勞試驗、腐蝕監測和摩擦測試，鐵磁性材料的磁聲發射測試等。

2.1.7　紅外檢測

紅外檢測是一種基于被檢件的熱傳導、熱擴散或熱容量的變化進行檢測的技術。當被檢件內部存在著裂紋或氣孔一類的瑕疵時，將引起這些熱性能的改變，通過測定被檢件在加熱或冷卻過程中其溫度變化的差異，便能判明其缺陷的存在和質量的演變。

由于進行紅外檢測時不需要與被檢件直接接觸，所以操作十分安全。這個優點在帶電設備、轉動設備及高空設備的無損檢測中非常突出。現代紅外檢測儀對紅外輻射的檢測靈敏度很高，目前的紅外無損檢測設備可以檢測出0.1℃的溫度差，因此能檢測出設備或結構件等熱狀態的細微變化。由于紅外檢測儀的響應速度高達納秒級，所以可迅速采集、處理和顯示被檢件的紅外輻射，提高檢測效率。一些新型的紅外無損檢測儀還可與計算機相連或自身帶有微處理器，實現數字化圖像處理，擴大了其功能和應用范圍。另外，紅外輻射不受可見光的影響，可晝夜進行測量。大氣對某些特定波長范圍內的紅外線吸收甚少，適用于遙感和遙測。

2.1.7.1　紅外檢測基本原理

當物體的熱傳導、熱擴散或熱容量發生變化時，物體產生紅外輻射的能量將發生變化，此時物體發射的紅外線波長和頻率將不同。

紅外輻射是位于可見光中紅光以外的光線，故又稱紅外線，它是一種人眼看不見的光線，其波長范圍在0.75～1000μm之間，相對應的頻率在4×1014～3×1011Hz之間。任何物體，只要其溫度高于絕對零度，就有紅外線向周圍空間輻射。紅外輻射是以波的形式在空間直線傳播的，它在真空中的傳播速度等于光在真空中的傳播速度。紅外輻射在大氣中傳播時，由于大氣中的氣體分子、水蒸氣以及固體微粒、塵埃等物質的散射、吸收作用，使輻射在傳輸過程中逐漸衰減。它在通過大氣層時由于大氣有選擇地吸收使其被分割成三個波段，即2～2.5μm、3～5μm和8～14μm，統稱為“大氣窗口”。這三個大氣窗口對紅外技術應用特別重要，因此一般紅外儀器都工作在這三個窗口之內。

紅外檢測儀具有將紅外輻射能轉換成電能的光敏元件，用來檢測物體輻射的紅外線。紅外探測儀分熱電型和光電型兩類。這兩類探測儀不僅在性能上有差異，在工作原理上也不相同。熱電型紅外探測儀是利用熱電元件、熱敏電阻或熱電偶等元件的熱效應進行工作的。它們一般靈敏度低、響應慢，但有較寬的紅外波長響應范圍，價格低廉，常用于溫度的測量及自動控制。光電型紅外探測儀可直接把紅外光能轉換成電能，靈敏度高、響應快，但其紅外波長響應范圍窄，有的還需在低溫條件下才能使用。光電型紅外檢測儀廣泛應用在遙測、遙感、成像、測溫等方面。

用紅外進行檢測時，將熱量注入工件表面，其擴散進入被檢件內部的速度及分布情況由被檢件內部性質決定。另外，材料、裝備及工程結構件等在運行中的熱狀態是反映其運行狀態的一個重要方面。熱狀態的變化和異常，往往是確定被測對象的實際工作狀態和判斷其可靠性的重要依據。紅外檢測按其檢測方式分為主動式和被動式兩類。前者是在人工加熱被檢件的同時或加熱后，經過延遲掃描記錄和觀察被檢件表面的溫度分布，適用于靜態件檢測；后者是利用被檢件自身的溫度不同于周圍環境的溫度，在兩者的熱交換過程中顯示被檢件內部的缺陷，適用于運行中設備的安全控制。

2.1.7.2　紅外檢測儀

紅外測溫儀　紅外測溫儀是用來測量被檢件表面某一局部區域的平均溫度的。通過特殊的光學系統，可以將檢測儀區域限制在1mm以內甚至更小，因此有時也將其稱為紅外點溫儀。它主要是通過測定檢測儀在某一波段內所輻射的紅外輻射能量的總和，來確定檢測儀的表面溫度。其響應時間可小于1s，測溫范圍可達0～3000℃。

圖2-10為紅外測溫儀的結構原理圖。它由光學系統、調制器、光敏元件、放大器、顯示器等部分組成。紅外測溫儀的主要技術參數有溫度范圍、工作波段、響應時間、目標尺寸、距離系數和輻射率范圍等。

紅外熱像儀　紅外熱像儀是紅外檢測的主要設備。紅外輻射符合幾何光學的定律，利用紅外輻射進行物體成像不需要外加光源。紅外成像時需要特殊的光學系統——紅外光學系統。紅外測溫儀所顯示的是被測物體的某一局部的平均溫度，而紅外熱像儀則顯示的是一幅熱像圖，是物體紅外輻射能量密度的二維分布圖。

為將物體的熱像顯示在監視器上，首先需將熱像分解成像素，然后通過紅外探測器將其變成電信號，再經過信號處理，在監視器上成像。圖像的分解一般采用光學機械掃描方法。目前高速的熱像儀可以做到實時顯示物體的紅外熱像。

熱像儀除了具有紅外測溫儀的各種優點外，還具有以下特點：快速有效，結果直觀；分辨力強，現代熱像儀可以分辨0.1℃甚至更小的溫差；顯示方式靈活多樣，溫度場的圖像可以采用偽彩色顯示，也可以通過數字化處理后采用數字顯示各點的溫度值；能與計算機進行數據交換，便于存儲和處理。

2.1.7.3　紅外檢測技術的應用

（1）在熱加工中的應用

點焊焊點質量的無損檢測　采用外部熱源給焊點加熱，利用紅外熱像儀檢測焊點的紅外熱圖及其變化情況來判斷焊點的質量。無缺陷的焊點，其溫度分布是比較均勻的，而有缺陷的焊點則不然，并且移開熱源后其溫度分布的變化過程與無缺陷焊點將產生較大差異。上述信息可以用來進行焊點質量的無損檢測。

鑄模檢測　用紅外熱像儀測定壓鑄過程中壓鑄模外表面溫度分布及其變化，并進行計算機圖像處理，得到熱像圖中任意分割線上各像素點的溫度值，然后結合有限元或有限差分方法，用計算機數值模擬壓鑄模內部的溫度場，可給出直觀的壓鑄過程溫度場的動態圖像。

壓力容器襯套檢測　利用紅外熱像儀從容器表面溫度場數據的傳熱理論分析和用計算機程序的計算，推算出容器內襯里層的變化，從而達到對容器內襯里缺陷的定量診斷。

焊接過程檢測　在焊接過程中很多場合都會應用到紅外檢測技術，例如采用紅外點溫儀在焊接過程中實時檢測焊縫或熱影響區某點或多點溫度，進行焊接參數的實時修正。采用紅外熱像儀檢測焊接過程中的熔池及其附近區域的紅外圖像，經過分析處理，獲得焊縫寬度、焊道的熔透情況等信息，實現焊接過程的質量與焊縫尺寸的實時控制。

軸承質量檢測　被測軸瓦是由兩層金屬壓碾而成的，可能存在中間層或大的體積狀、面狀缺陷。由于內部有缺陷處與無缺陷部分傳熱速度不同，對被檢件反面加熱，導致有缺陷處溫度低于無缺陷處的表面溫度，通過紅外熱像儀可獲得缺陷的圖像和尺寸。用類似方法也可進行軸承滾子表面裂紋的檢測。

（2）在電氣設備上的應用

電氣設備和其他設備一樣，無論在運行或停止狀態，都具有一定的溫度，即處于一定的熱狀態中。設備在運行中處于何種熱狀態，直接反映了設備工作是否正常，運行狀態是否穩定良好。使用紅外熱成像儀進行設備的熱狀態異常檢測，國內外都有很多應用實例。例如應用熱像儀檢測發電機、變壓器、開關、接頭、壓接管等，能有效地發現不正常的發熱點，及時進行處理和檢修，防止可能發生的停電事故。此外，還將該項技術用于電站鍋爐水冷壁管的檢測，判斷是否存在堵塞現象。

（3）在泄漏檢測中的應用

在過程工業中，管束振動、腐蝕、疲勞、斷裂等原因將導致換熱器殼內或管內介質發生泄漏，從而降低產品質量和生產能力，影響生產的正常運行。換熱器泄漏的發生及程度的判定，對于保證換熱器安全運轉、節約能源、充分發揮其傳熱性能及提高經濟效益具有重要意義。除了可根據生產工藝參數進行工況分析外，還可以采用紅外測溫技術監測換熱器的運行情況，及時發現其泄漏的性質和部位。