无损检测第1部分：无损检测简介

作者：斯科特 ▪ 麦肯奇博士（2020 年 9 月 15 日）译者：彭智泓

无损检测 (NDT) 是一门跨学科的科学，它使用许多不同的方法来评估金属、零件或部件的特性，而不会对被测零件或部件造成损坏。由于这些检测技术不会造成损坏，因此通常作为制造工艺的一部分以确定零件是否存在或产生任何缺陷。它也经常用于产品评估或失效分析。

无损检测依据各种不同的信号来检查不同的材料。最常用的检查方法是目测，就是将物体（如电路板或零件）的外观与已知的标准进行比较。通过使用计算机视觉系统、内孔检视仪、显微镜或其他方法来检测产品有何变化，这种方法可以进行扩充，而不仅仅是由操作员进行简单的目测检查。此方法还可用于工艺检查，例如焊接时焊道或焊缝是否恰当。

有使用声波或磁场来确定是否存在任何缺陷，还有使用X射线或中子来检查裂纹或缺陷。也有使用染料和载体来检测泄漏或裂缝。

无损检测在制造和医疗领域以及日常生活中都有许多应用。例如，机械师会在您的汽车空调电路中使用的染料来检测泄漏，这是一种简单的非破坏性技术。敲击西瓜看是否成熟是使用声音的无损检测方法的另一种简单日常应用。

在制造过程中，无损检测用于检查零件是否符合规范，例如焊接的牢固性或是否存在因磨削而导致的过热。无损检测（NDT）可用于检测是否存在搭接或接缝，或是否存在夹杂物。使用无损检测来检查航空航天中粘合接头的牢固性。

制造中使用了许多不同类型的无损检测技术，最常见的方法包括：

▪磁粉检测。

▪超声波检查。

▪ X 射线。

▪染料渗透剂。

▪涡流。

但是，针对不同的应用还有更多无损检测（NDT）方法。其中的每一种方法都有其自身的优点和局限性。这些方法将在后续文章中更详细地讨论。

术语

在美国，标准术语由 ASTM E-1316 [1] [2] 制定。行业中使用的一些典型 [3] 术语包括：

•不连续性： “缺乏连续性或凝聚力；材料物理结构的有意或无意中断。” 这可能是焊缝中的尖锐半径或柱状晶粒结构，也可能是孔隙或疲劳裂纹。

•指示： “来自无损评估的反应或证据。” 这是无损检测方法的响应。可能是磁粉测试中的颗粒凝聚，或染料渗透测试中的染料证据。指示进一步分为两类：相关指示和非相关指示。

非相关指示是“由不可拒绝的不连续状态或类型引起的无损检测指示”。由于被检查部件的几何形状，这可能是噪音。

相关指示是“由需要评估的条件或类型的不连续性引起的无损检测（NDT）指示”。这可能是由于大量夹杂物或锻件中存在搭接或接缝引起的反应。

•解释： “确定指示是相关的还是非相关的。” 这确实是问题的症结所在，也是无损检测中最难的部分。这就是培训非常重要的地方。调用过多的误报或漏报是不划算的。

•缺陷：无损检测（NDT）可以检测到但不一定可以拒绝的缺陷或不连续性。这可以是自然发生的，也可以是通过制造或制造方法产生的。

•评估： “确定相关指示是否会导致接受或拒绝材料或部件。”

这些术语的层次结构如图 1 所示。

图 1：无损检测（NDT）的基本流程。

认证和培训

无损检测（NDT）方法很大程度上依赖于检验员的技能。操作员通常通过其企业在内部或通过外部机构（例如美国无损检测学会）获得认证。根据申请，需要由外部机构认证的认证计划。

认证有不同的等级。使用美国无损检测学会（ASNT）的命名法，可分为 I、II 和 III 级技能等级。

I级技术人员只能在密切监督下执行某些职责，他们遵循特定的工作说明和程序，不对数据做任何解释，而只报告调查结果。

II级技术人员或工程师经验丰富，可以根据各种标准和规范进行检查。他们可以为I级技术人员建立书面方法。II级人员可以报告和解释结果以及培训I级技术人员。II级技术人员或工程师对许多不同标准的检测要求与具体的检测方法有较广泛、较深入的了解。

III级技术人员或工程师对该方法有非常深入的了解，并具有多年的工作经验。这些技术人员可以根据公认的标准认证较低级别的人员。这些是开发和建立供 I 级技术人员遵循方法的技术人员。

许多企业使用基于本企业的认证。在该方法中，每个企业都指定了各种无损检测（NDT）方法的资格和要求。通常，书面计划将建立检测标准和每个级别检测所需的最低技能/知识。

结论

在这篇简短的文章中，说明了无损检测（ NDT）的基本流程，并揭示了使用的基本术语。在以后的文章中，我们将讨论对不同无损检测（ NDT）方法。

【无损检测第2部分】：液体渗透检测的好处

该方法使用简单，可以在大型部件或大批量零件上进行。

作者：斯科特 ▪ 麦肯奇博士（2020 年 10 月 15 日）

译者：彭智泓-

染料渗透检测是使用最广泛的无损检测技术之一，它适用于各种产品和行业。该方法可应用于金属加工车间、航空航天、发电以及使用任何类型金属连接（如焊接）的工艺。在石化工业中用于验证焊件和检查管道。

染料渗透检测有很多优点。此方法很方便带到工作现场或特定场所，是一种非常便宜的使用方法。它对检测多种类型的缺陷很敏感，并且在生产环境中很有用，也很容易被摄影记录下来。

染料渗透检测的缺点或局限包括检查仅限于可能的表面缺陷；该工艺可能很脏乱，因此必须进行检查后清理；在检测之前，必须对表面进行适当的测试准备。

液体渗透检测的应用

液体渗透检测有许多经过验证的应用，其中包括：

▪ 在制造和使用过程中检查工具和模具。

▪ 有色金属零件检测，例如连杆、活塞和气缸体。

▪ 用于搭接、接缝和热撕裂的锻件和铸件。

▪ 焊件检查或管道泄漏检测。

▪ 航空航天部件中的疲劳裂纹检测。

液体渗透检测仅限于通过毛细作用检测表面缺陷。它不是用于多孔材料或检测内部缺陷的合适方法。

这种方法很简单。首先，通过适当的清洁和脱脂来制备材料。将含有染料的液体渗透剂涂在零件的表面上，并使其在零件上停留规定的时间，这称为停留时间。渗透剂通过毛细作用被吸入表面缺陷。停留时间过后，从零件表面去除渗透剂。一旦从表面去除渗透剂，就将显影剂涂在表面上。该显影剂将渗透剂和染料吸引到表面，使指示可见。选择染料和显色剂以提供强烈的对比度，使指示易于可见。

图 1：通过染料渗透检测发现焊件裂纹的位置和形态。

表面准备

在应用液体渗透剂之前，零件表面不得有油漆、水垢或污垢。零件可以用化学方法清洁，通常只需要用钢丝刷刷洗即可。不建议使用砂砾或喷砂，因为它会使金属变形并掩盖任何存在的缺陷。蒸汽脱脂通常用于去除油和油脂。零件应彻底干燥，通常使用热空气，因为水可以防止渗透剂进入任何不连续处。

正确清洁零件后，应用液体染料渗透剂。这可以通过多种方法完成，例如浸渍、喷涂或刷涂。使用含有液体渗透剂的喷雾罐是一种非常常见的渗透剂应用方法。如果将渗透剂的连续薄膜施加到测试表面，则可以获得适当的结果。

应用液体渗透剂后，可以将零件固定，以便染料被吸入任何表面不连续处。停留时间的长度，即渗透剂停留在零件上的时间，可以从几分钟到一个小时不等，具体取决于所使用的液体渗透剂。

一旦应用了渗透剂，并且经过了适当的停留时间，就必须去除渗透剂。去除过程取决于所用渗透剂的类型。水是去除多余渗透剂的常用方法，还有溶剂或乳化剂，其类型取决于使用的渗透剂。制造商可以提供有关正确去除液的信息。通常，渗透剂的去除是在紫外线下进行的，以确保所有多余的渗透剂都已被去除。

去除多余的渗透剂后，再涂上显影剂。显影剂有四种类型：干式、非水性、水溶性和水悬浮性。在零件的表面上涂上一层薄而均匀的显影剂，厚膜将掩盖任何不连续性。它通常具有白色外观，这有助于在不连续和背景之间提供适当的对比度。根据技术规范，显影剂可以在零件上停留几分钟到一个小时不等。通常，在应用显影剂后应立即检查零件。

在经过适当的停留时间后，必须对指示进行评估。这些指示根据渗出的大小、形状和强度进行评估。

指示的大小与毛细作用导致的不连续捕获的渗透剂的量成正比。如果指示是裂纹，通常会显示为线性指示。如果渗透剂渗出很窄，则裂缝很紧或很浅。

一旦识别出不连续性并确定为不可接受，就必须将其移除，这通常通过研磨来实现。通常重复该过程以验证研磨已消除不可接受的不连续性。

记录检查过程通常是强制性的，且始终是良好的做法。使用照片或手绘草图很有价值。大多数数码（和智能手机）相机在黑光条件下拍摄的效果非常好，这将有助于将不连续性的记录导入正式报告中。

结论

在这篇简短的文章中，我们讨论了染料渗透检测的方法。这种方法使用简单，既可用于大型部件，也可用于大批量零件。