第二节　无损检测的定义、分类与目的

无损检测是以现代科学技术的发展为基础的一门综合性、应用性学科，其原理和方法来自于热学、力学、光学、声学以及电磁学等物理基础。例如，用于探测工业产品缺陷的X射线照相法，是在德国物理学家伦琴发现X射线后发展起来的；现代涡流检测是在电磁场理论的基础上不断研究开发，从而得到了推广应用；超声波检测是在两次世界大战中迅速发展的声呐技术和雷达技术的基础上开发出来的；超声导波技术、超声相控阵技术、超声TOFD等技术是在常规超声检测技术的理论基础之上，随着计算机技术和信号处理技术的不断发展而相继问世。

无损检测技术发展过程经历了三个阶段，即无损探伤（Non-destructive Inspection）、无损检测（Non-destructive Testing）和无损评价（Non-destructive Evaluation）。其中无损探伤是早期阶段的名称，其含义是探测和发现缺陷；无损检测是当前阶段的名称，其内涵不仅仅是探测缺陷，还包括探测试件的一些其他信息，例如结构、性质、状态等，并试图通过测试，掌握更多的信息；而无损评价则是即将进入或正在进入新的发展阶段。无损评价涵盖更广泛、更深刻的内容，它不仅要求发现缺陷，探测试件的结构、性质、状态，还要求获取更全面、更准确、综合的信息，例如有关缺陷的形状、尺寸、位置、取向、内含物、缺陷部位的组织、残余应力等的信息。它要结合成像技术、自动化技术、计算机数据分析和处理等技术与材料力学等领域知识，对试件或产品的质量和性能给出全面、准确的评价。

由于塑料与金属组成及性能存在较大差异，因此金属中已经较成熟的检测和质量评价方法并不适用于塑料，目前非金属管道的无损检测还处于缓慢发展阶段。塑料焊接接头的无损检测方法包括了目视检测、射线检测、超声检测及衍射时差法超声检测等无损检测方法。

一、无损检测的定义^[2，3]

什么叫无损检测？从字面上理解，无损检测就是指在不损坏工件的前提下，对工件进行检查和测试的方法。照此说法，人们用视觉或听觉所进行的一些检查也算作无损检测，例如用眼睛检查工件外观质量，用耳朵听小锤敲击钢轨发出的声音判断是否有缺陷等，但目前国内并未把这些方法算作无损检测，因此，对现代无损检测应有更严格的定义。

一般无损检测的定义是指在不损坏试件的前提下，以物理或化学方法为手段，借助先进的技术和设备器材，对试件的内部及表面的结构、性质、状态进行检查和测试的方法。

NB/T 47013—2015《承压设备无损检测 第1部分：通用要求》标准对无损检测给出的定义为：无损检测（NDT，Non-destructive Testing）是指在不损坏检测对象的前提下，以物理或化学方法为手段，借助相应的设备器材，按照规定的技术要求，对检测对象的内部及表面的结构、性质或状态进行检查和测试，并对结果进行分析和评价。

二、无损检测的分类

当前，最常用的无损检测方法有：射线检测（Radiographic Testing，简称RT）、超声波检测（Ultrasonic Testing，简称UT）、磁粉检测（Magnetic Testing，简称MT）、渗透检测（Penetrant Testing，简称PT）、涡流检测（Eddy Current Testing，简称ET）、目视检测（Visual Inspection）、泄漏检测（Leak Testing）、声发射检测（Acoustic Emission，简称AE）等。其中射线检测、超声波检测、磁粉检测和渗透检测是开发较早、应用很广泛的检测缺陷的方法，称为四大常规检测方法。到目前为止，这四种方法仍是承压类金属制特种设备制造质量检验和在用检测最常用的无损检测方法。其中RT和UT主要用于检测试件的内部缺陷，MT和PT主要用于检测试件的表面缺陷。而塑料制管道和设备无损检测方法主要是目视检测、超声波检测、射线检测等。

由于各种无损检测方法都各有其适用范围和局限性，因此新的无损检测方法一直在不断地被开发和应用。通常，只要符合无损检测的基本定义，任何一种物理的、化学的或其他可能的技术手段，都可能被开发成一种无损检测方法。

为满足生产的需求，并伴随着现代科学技术的进展，无损检测的方法和种类日益繁多，除了上面提到的几种检测方法外，激光、红外线、微波、液晶等技术都被应用于无损检测，仅射线的无损检测方法应可细分为X射线照相、射线照相、中子射线照相、高能X射线照相、射线实时成像、层析扩大照相、几何放大照相、移动照相、康普顿散射照相、硒版照相等十几种。超声波检测技术更是突飞猛进地发展，包括数字超声波检测、超声波衍射时差法检测（TOFD）、超声波相控阵检测的发展应用。新的无损检测方法如电火花检验、热成像检测、太赫兹成像检测、微波检测等也开始进入各行各业的无损检测领域中。

三、无损检测的目的^[4]

应用无损检测技术，通常是为达到以下目的：

1.保证产品质量

应用无损检测技术，可以探测到肉眼无法看到的试件内部的缺陷；在对试件表面质量进行检验时，通过无损检测方法可以探测出许多肉眼很难看见的细小缺陷。由于无损检测技术对缺陷检测的应用范围广，灵敏度高，检测结果可靠性好，因此在承压类特种设备和其他产品制造的过程检验和最终质量检验中普遍采用。

应用无损检测技术的另一优点是可以进行百分之百检测。众所周知，采用破坏性检测，在检测完成的同时，试件也被破坏了，因此破坏性检测只能进行抽样检验。与破坏性检测不同，无损检测不需损坏试件就能完成检测过程，因此无损检测能够对产品进行百分之百检测或逐件检测。许多重要的材料、结构或产品，必须保证万无一失，只有采用无损检测手段，才能为质量提供有效保证。

2.保障使用安全

即使是设计和制造质量完全符合规范要求的承压类特种设备，在经过一段时间使用后，也有可能发生破坏事故。这是由于苛刻的运行条件使设备状态发生变化，例如高温和应力的作用导致材料蠕变；由于温度、压力的波动产生交变应力，设备的应力集中部位产生疲劳；腐蚀作用使壁厚减薄或材质劣化等。上述因素有可能使设备中原来存在的、制造规范允许的小缺陷扩展开裂，或使设备中原来没有缺陷的地方产生这样或那样的新生缺陷，最终导致设备失效。为了保障使用安全，对在用锅炉、压力容器、压力管道，必须定期进行检验，及时发现缺陷，避免事故发生，而无损检测就是在用锅炉、压力容器、压力管道定期检验的主要内容和发现缺陷最有效的手段。

除锅炉压力容器压力管道外，在对其他在用重要设备、构件、零部件进行定期检验时，也经常应用无损检测手段。

3.改进制造工艺

在产品生产中，为了了解制造工艺是否适宜，必须事先进行工艺试验。在工艺试验中，经常对工艺试样进行无损检测，并根据检测结果改进制造工艺，最终确定理想的制造工艺。

例如，为了确定焊接工艺规范，在焊接试验时对焊接试样进行射线照相，随后根据检测结果修正焊接参数，最终得到能够达到质量要求的焊接工艺。又如，在进行成形工艺设计时，通过射线照相探测试件的缺陷发生情况，并据此改进工艺，最终确定合适的成形工艺。

4.降低生产成本

在产品制造过程中进行无损检测，往往被认为要增加检查费用，从而使制造成本增加。可是如果在制造过程中间的适当环节正确地进行无损检测，就可防止以后的工序浪费，减少返工，降低废品率，从而降低制造成本。例如，在厚板焊接时，如果在焊接全部完成后再进行无损检测，发现超标缺陷需要返修，要花费许多工时或者很难修补。因此可以在焊至一半时先进行一次无损检测，确认没有超标缺陷后再继续焊接，这样虽然无损检测费用有所增加，但总的制造成本降低了。又如，对工件进行机械加工，有时不允许机加工后的表面上出现气孔、裂纹等缺陷，选择在机加工前对要进行加工的部位实施无损检测，对发现缺陷的部位就不再加工，从而降低了废品率，节省了机加工工时、成本。

四、无损检测的应用特点

无损检测应用时，应掌握以下几方面的特点：

1.无损检测要与破坏性检测相配合

无损检测的最大特点是能在不损伤材料、工件和结构的前提下来进行检测，虽然实施无损检测后，产品的检查率可以达到100%，但并不是所有需要测试的项目和指标都能进行无损检测，无损检测技术自身还有局限性，某些试验只能采用破坏性检测。因此，在目前无损检测还不能完全代替破坏性检测。也就是说，要对工件、材料、机器设备做出准确的评价，就必须把无损检测的结果与破坏性检测的结果结合起来加以考虑。例如，为判断气瓶的适用性，除完成无损检测外还要进行爆破试验。对于管子焊缝，有时要切取试样做力学性能试验和断口检验。

2.正确选用实施无损检测的时机

根据无损检测的目的来正确选择无损检测实施的时机是非常重要的。例如，锻件的超声波探伤，一般要安排在锻造和粗加工后，钻孔、铣槽、精磨等最终机加工前进行。这是因为此时扫查面较平整，耦合较好，有可能干扰探伤的孔、槽、台还未加工出来，发现质量问题处理也较容易，损失也较小。又如，要检查高强钢焊缝有无延迟裂纹，无损检测就应安排在焊接完成24h以后进行。要检查热处理后是否发生再热裂纹，就应将无损检测放在热处理之后进行。电渣焊焊接接头晶粒粗大，超声波检测就应在正火处理细化晶粒后再进行。对于塑料管道和设备，一般都应静置24h后在外观检查合格的基础上才进行无损检测。只有正确选定实施无损检测的时机，检测才能顺利完成。

3.选用最适当的无损检测方法

每种检测方法本身都有局限性，不可能适用于所有工件和所有缺陷。为了提高检测结果的可靠性，必须在检测前正确选定最适当的无损检测方法。在选择中，既要考虑被检物的材质、结构、形状、尺寸，预计可能产生什么种类、什么形状的缺陷，在什么部位、什么方向产生，还要考虑无损检测方法各自的特点。例如，板材的分层缺陷因其延伸方向与板平行，就不适合射线检测而应选择超声波检测；检查工件表面细小的裂纹，就不应选择射线和超声波检测，而应选择磁粉和渗透检测。对于塑料管道和设备，对表面缺陷应当选择目视检测。此外，选用无损检测方法时还应充分地认识到，检测的目的不是片面追求产品的“高质量”，而是在保证充分安全性的同时要保证产品的经济性。只有这样，无损检测方法的选择和应用才会是正确的、合理的。

4.综合应用各种无损检测方法

在无损检测应用中，必须认识到任何一种无损检测方法都不是万能的，每种无损检测方法都有优缺点。因此，在无损检测的应用中，如果在条件允许的情况下，不要只采用一种无损检测方法，而应尽可能地同时采用几种方法，以便保证各种检测方法取长补短，从而取得更多的信息。例如，超声波对裂纹缺陷探测灵敏度较高，但定性不准，而射线的优点是对缺陷定性比较准确，两者配合使用，就能保证检测结果既可靠又准确。另外，还应利用无损检测以外的其他检测所得的信息，利用有关材料、焊接、加工工艺的知识及产品结构的知识，综合起来进行判断。