探傷機(jī)（Flaw detector），是對金屬、非金屬材料制成的零件（或構(gòu)件）表面或內(nèi)部進(jìn)行非破壞性檢查的儀器，一般為無損探傷。探傷機(jī)廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造，設(shè)備和管道安裝以及塑料、木材、陶瓷等非金屬材料制件的探傷，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中質(zhì)量檢驗(yàn)的主要儀器之一。
1928年，科學(xué)家謝爾蓋·Y.索科洛夫進(jìn)行了超聲波檢測實(shí)驗(yàn)，并演示了如何使用超聲波檢測金屬缺陷。1939年，英國鋼鐵公司研究所的科學(xué)家們建造了一個(gè)可以通過超聲波來測試鋼中微小毛細(xì)裂縫的裝置。20世紀(jì)30年代，歐洲和美國的研究表明，高頻聲波會以可預(yù)測的方式從隱藏的缺陷或材料邊界反射，并產(chǎn)生獨(dú)特的回聲模式，顯示在示波器屏幕上。20世紀(jì)40年代后期，日本的研究人員率先在醫(yī)療診斷中使用超聲波檢測。20世紀(jì)70年代，精密測厚儀的使用將超聲波檢測帶入到各種制造操作中。20世紀(jì)80年代，數(shù)字信號處理技術(shù)和微處理器的應(yīng)用，制造出了小型化和高度可靠的便攜式檢測儀器。
探傷機(jī)主要有滲透探傷機(jī)、電磁探傷機(jī)、射線探傷機(jī)、全息攝影探傷機(jī)、熱流探傷機(jī)等。電磁探傷，是利用電磁原理來檢查金屬缺陷的；熒光探傷機(jī)利用紫外線光激發(fā)滲入到裂紋或缺陷內(nèi)的熒光質(zhì)，根據(jù)熒光質(zhì)發(fā)射出來的可見熒光質(zhì)來進(jìn)行金屬、非金屬表面缺陷的檢查；射線探傷機(jī)，利用X射線透視攝影法，從底片上顯示出金屬、非金屬材料及構(gòu)件內(nèi)部缺陷的儀器；超聲波探傷儀通常是對被測物體發(fā)射超聲，然后利用其反射、多普勒效應(yīng)、透射等來獲取被測物體內(nèi)部的信息并經(jīng)過處理形成圖像。
歷史沿革
早期發(fā)展
1928年，蘇聯(lián)科學(xué)家謝爾蓋·Y.索科洛夫進(jìn)行了超聲波檢測實(shí)驗(yàn)，并演示了如何使用超聲波檢測金屬缺陷。索科洛夫提議在工業(yè)上使用超聲波來檢測固體材料的缺陷。他的實(shí)驗(yàn)奠定了現(xiàn)代超聲波測試和缺陷檢測技術(shù)的基礎(chǔ)和使用。
德國科學(xué)家Raimar Pohlman使用了這個(gè)想法，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展。他設(shè)計(jì)了Pohlman細(xì)胞檢測缺陷使用超聲波束。1939年，英國鋼鐵公司研究所的科學(xué)家們建造了一個(gè)類似的裝置，可以通過超聲波來測試鋼中微小的毛細(xì)裂縫。由于當(dāng)時(shí)第二次世界大戰(zhàn)迫在眉睫，因此出于對間諜活動(dòng)的恐懼，它的工業(yè)用途當(dāng)時(shí)被禁止。
快速發(fā)展
1984年，Panametrics無損檢測公司推出了一種數(shù)字探傷儀設(shè)備，預(yù)示著從當(dāng)時(shí)應(yīng)用的模擬信號處理到數(shù)字處理的轉(zhuǎn)變。數(shù)字處理提供準(zhǔn)確和精確的測量，穩(wěn)定的校準(zhǔn)，數(shù)據(jù)保留和文檔，以及屏幕截圖共享功能。
超聲波檢測的發(fā)展在很大程度上與電子學(xué)以及后來的計(jì)算機(jī)的發(fā)展相平行。20世紀(jì)30年代，歐洲和美國的早期研究表明，高頻聲波會以可預(yù)測的方式從隱藏的缺陷或材料邊界反射，產(chǎn)生獨(dú)特的回聲模式，可以顯示在示波器屏幕上。第二次世界大戰(zhàn)期間聲納的發(fā)展進(jìn)一步推動(dòng)了超聲學(xué)的研究。1945年，美國研究員弗洛伊德凡士通申請了一項(xiàng)他稱之為超聲波反射鏡的儀器的專利，這通常被認(rèn)為是第一個(gè)實(shí)用的商用超聲波探傷儀，使用了當(dāng)今普遍采用的脈沖/回波技術(shù)。它將導(dǎo)致在隨后的幾年中推出的許多商業(yè)工具。 在20世紀(jì)60年代和70年代，Panametrics、Staveley和Harisonic等公司在超聲波探傷儀、量規(guī)和換能器的開發(fā)方面處于領(lǐng)先地位，這些公司現(xiàn)在都是奧林巴斯NDT的一部分。
在20世紀(jì)40年代后期，日本的研究人員率先在醫(yī)療診斷中使用超聲波檢測，使用早期的B掃描設(shè)備，提供組織層的二維輪廓圖像。到了20世紀(jì)60年代，早期版本的醫(yī)療掃描儀被用于檢測和概述腫瘤，膽石癥和類似的條件。
在20世紀(jì)70年代，精密測厚儀的引入將超聲波檢測帶入了各種制造操作中，這些操作需要在只有一側(cè)進(jìn)入的情況下測量零件的厚度，并且腐蝕計(jì)被廣泛用于測量金屬管道和儲罐中的剩余壁厚。
超聲波儀器的最新進(jìn)展基于數(shù)字信號處理技術(shù)以及20世紀(jì)80年代后出現(xiàn)的廉價(jià)微處理器。這促成了最新一代小型化且高度可靠的便攜式儀器以及在線檢測系統(tǒng)，用于缺陷探測、厚度測量和聲像成像。
分類
探傷機(jī)主要有滲透探傷機(jī)、電磁探傷機(jī)、射線探傷機(jī)、全息攝影探傷機(jī)、熱流探傷機(jī)等。
電磁探傷機(jī)
電磁探傷，是利用電磁原理來檢查金屬缺陷的。利用電磁原理來進(jìn)行探傷，近代也有很多種；如感應(yīng)法、熒光磁粉法、電壓法等幾種，但最常用的一種電磁探傷法，是利用電流產(chǎn)生磁力，使工作物磁化而具有磁性。然后在工作物上撒上鐵粉，或者鐵粉與油的混合液，有裂紋的地方由于磁力線外泄，形成局部磁極，磁力就特別強(qiáng)，鐵粉便集中在裂紋處，沿著裂紋的形狀，形成一條由鐵粉組成的黑線。觀察工作物上有無集中的鐵粉黑線，便可以確定金屬零件是否有裂紋。
這種電磁探傷主要是利用磁力，用電只不過是利用它產(chǎn)生磁力，有時(shí)甚至直接用永久磁鐵磁化工作物進(jìn)行檢查，因此又稱為磁力探傷。由于探傷時(shí)系利用磁粉顯示，故又稱為磁粉探傷。
電磁探傷是將工作物磁化，使它產(chǎn)生磁力線，利用裂紋或缺陷處的磁力線外泄，來檢查配件的缺陷。由于使工作物磁化的手段不同，磁化以后產(chǎn)生磁力線的方向不同，和使用電流性質(zhì)及操作方法的不同，因此電磁探傷分為以下幾種。
（一）從使用電流性質(zhì)分
從使用電流性質(zhì)上分，電磁探傷分為直流法與交流法兩種。
1、直流法電磁探傷，是磁化工作物時(shí)用低壓直流電源。
2、交流法電磁探傷，是磁化工作物時(shí)用低壓交流電源。
（二）從磁化方向上分
從磁化方向上分，一般分為縱向磁化法，圓周方向磁化法（簡稱周向磁化法），與聯(lián)合磁化法三種。
1、縱向磁化法：用縱向磁化法磁化工作物時(shí)，產(chǎn)生的磁力線方向和工作物的軸線是一致的。所謂縱向是指長形工作物，如果工作物是四方形的，縱橫不好分，那么縱向和橫向是相對的，無論是縱向或橫向都是屬于縱向范圍。
2、周向磁化法：用周向磁化法磁化工作物時(shí)，產(chǎn)生的磁力線形成同心圓形，相當(dāng)于通以電流以后的直導(dǎo)線所產(chǎn)生的磁力線。
3、聯(lián)合磁化法：由于縱向磁化法只能檢查向裂紋，周向磁化法只能檢查縱向裂紋，因此要想把工作物各種方向的裂紋都找出來，必須先后采用這兩種磁化方法進(jìn)行檢查。實(shí)用上為了操作方便，根據(jù)縱向磁化法與周向磁化法的原理設(shè)計(jì)一種同時(shí)可作周向磁化和縱向磁化的探傷器，這樣就可以把縱橫裂紋同時(shí)檢查出來，這種磁化方法，稱為聯(lián)合磁化法。
（三）從磁化方式上分
從磁化方式上分，電磁探傷一般分為直接磁化法與間接磁化法兩種。
1、直接磁化法：又稱為直接勵(lì)磁法，其特征是在工作物中直接通以電流，以產(chǎn)生磁力線進(jìn)行檢查。例如前述的周向磁化法中直接通電磁化法、刺入法都屬于直接磁化法。
2、間接磁化法：又稱為間接勵(lì)磁法。其特征是磁化工作物時(shí)，利用探傷器產(chǎn)生的磁場來磁化工作物，而不是直接通電磁化。前述的縱向磁化法中的幾種磁化法，以及周向磁化法中的心桿磁化法、平行電流磁化法，都是屬于間接磁化法的。
外形尺寸和重量都較大，一般制成臥式形狀，適用于車間及試驗(yàn)等固定場所探傷。
設(shè)備的大小重量介于固定式與攜帶式磁粉探傷機(jī)之間，設(shè)備可安在小車上，對現(xiàn)場不易搬動(dòng)的大型工件進(jìn)行探傷。
這種探傷機(jī)體積小，重量輕，易于搬運(yùn)，很適合現(xiàn)場使用。
射線探傷機(jī)
利用X射線透視攝影法，從底片上顯示出金屬、非金屬材料及構(gòu)件內(nèi)部缺陷的儀器。
X射線探傷機(jī)
X射線探傷機(jī)是射線探傷裝置中應(yīng)用最為廣泛的一種它的基本組成部分有X射線管，整流系統(tǒng)、高壓系統(tǒng)和低壓系統(tǒng)。
X射線探傷機(jī)是利用X射線進(jìn)行無損檢測的儀器，利用x射線的穿透性和在物質(zhì)中有衰減的特性可以檢查目標(biāo)內(nèi)部的缺陷。X射線探傷機(jī)是主要的無損檢測方法之一，廣泛應(yīng)用于鍋爐、造船、高鐵、航空航天、工業(yè)機(jī)械等重大裝備制造行業(yè)中，在產(chǎn)品質(zhì)量控制與檢修中有著重要的作用。 ?
X射線探傷的工作原理是利用X射線穿透物質(zhì)和在物質(zhì)中有衰減的特性來發(fā)現(xiàn)其中缺陷。X射線具有穿透性，它能穿透可見光不能穿透的物質(zhì)。X射線透過樣品時(shí)，會產(chǎn)生吸收現(xiàn)象。物質(zhì)的致密度、厚度的不同會使X射線影像成像出現(xiàn)差異。 ?
例如。當(dāng)金屬鑄件在壓鑄過程中，零件成型質(zhì)量的優(yōu)劣往往會因工藝參數(shù)、車床狀況的不同而有很大差異。相應(yīng)地成型后零件的厚度、致密性等也會不同。當(dāng)X射線照射零件時(shí)，零件致密的地方和有缺陷的地方吸收和透過X射線的量的多少也會有很大差別。因此，零件質(zhì)量致密度與缺陷都會在透視熒光屏上出現(xiàn)亮與暗的差別。 ?
工業(yè)用x射線探傷機(jī)主要由x射線機(jī)頭(X射線管)、高壓發(fā)生裝置、供電及控制系統(tǒng)和冷卻防護(hù)設(shè)施四部分組成，常見有移動(dòng)式和攜帶式兩大類。 ?
移動(dòng)式X射線探傷機(jī)，通常用在固定透照室內(nèi)的射線探傷，它具有較高的管電壓和管電流，管電壓和管電流分別可達(dá)450kV和20mA，大透射厚度約100mm，它的高壓發(fā)生裝置、冷卻系統(tǒng)與X射線機(jī)頭都分別獨(dú)立安裝，X射線機(jī)頭與高壓發(fā)生裝置通過高壓電纜連接。X射線機(jī)頭可通過帶有輪子的支架在小范圍內(nèi)移動(dòng)，也可固定在支架上。 ?
主要用于現(xiàn)場射線照相探傷，管電壓一般等于小于350kV，管電流5-6mA，大穿透厚度約50mm，其中X射線管、高壓發(fā)生裝置和冷卻系統(tǒng)共同安裝在一個(gè)機(jī)殼中構(gòu)成一體，簡稱為射線發(fā)生器。射線發(fā)生器與控制器之間由低壓電纜連接。*相對較輕便，除用于生產(chǎn)現(xiàn)場外，也常被搬進(jìn)固定透照室內(nèi)用于小物件(如管材、板材等)的焊接檢測探傷。
無損檢測在檢測中不會對檢測對象造成損傷，因此在工業(yè)及工程中的應(yīng)用非常多。X射線探傷機(jī)是無損檢測的常用儀器，了解X射線探傷機(jī)的相關(guān)內(nèi)容可以更好地進(jìn)行無損檢測。
γ射線探傷機(jī)
X射線探傷機(jī)是利用X射線能穿透物質(zhì)和在物質(zhì)中有衰減的特性來發(fā)現(xiàn)物質(zhì)內(nèi)部缺陷的一種無損探傷方法。X射線可以檢查金屬與非金屬材料及其制品的內(nèi)部缺陷。例如陶瓷文物的內(nèi)部裂縫以及金屬焊縫中的氣孔、夾渣、未焊透等體積性缺陷。
超聲波探傷機(jī)
超聲波探傷儀是一種便攜式工業(yè)無損探傷儀器，它能夠快速、便捷、無損傷、精確地進(jìn)行工件內(nèi)部多種缺陷(裂紋、疏松、氣孔夾雜等)的檢測、定位、評估和診斷。既可以用于實(shí)驗(yàn)室，也可以用于工程現(xiàn)場。超聲波探傷儀通常是對被測物體發(fā)射超聲，然后利用其反射、多普勒效應(yīng)、透射等來獲取被測物體內(nèi)部的信息并經(jīng)過處理形成圖像。超聲波探傷儀廣泛應(yīng)用在鍋爐、壓力容器、航天、航空、電力、石油、化工、鐵路交通、核能電力、高校等行業(yè)。
超聲波探傷儀、超聲波探頭、試塊及耦合劑等組成超聲波檢測系統(tǒng)，它們是超聲波探傷的重要設(shè)備。超聲波探傷儀是超聲波探傷的主要設(shè)備，它能夠快速識別出工件內(nèi)部多種缺陷（裂紋、氣孔、夾雜等），并且不會對工件造成任何損傷，廣泛適用于實(shí)驗(yàn)室與工程現(xiàn)場。
脈沖超聲波探傷儀
這種儀器主要是通過周期性的發(fā)射不連續(xù)的脈沖波來激勵(lì)換能器產(chǎn)生超聲波，根據(jù)超聲波的傳播速度或者回波的幅值
等特性判斷工件中是否有缺陷，這是目前最常用的探傷儀模式。
連續(xù)超聲波探傷儀
這種儀器探頭向工件發(fā)射連續(xù)且頻率不變的超聲波，主要是通過觀察透過工件的超聲波強(qiáng)度的變化來判斷工件中是否有缺陷。這種儀器通常情況下靈敏度低，而且難以確定缺陷位置，大多被脈沖探傷儀器取代，不過仍舊應(yīng)用在超聲波顯像及超聲波共振測厚等方面。
調(diào)頻超聲波探傷儀
這種儀器發(fā)射的超聲波是周期性連續(xù)且頻率周期性變化的超聲波，主要是觀察發(fā)射波與回波的變化，判斷工件中有無缺陷。但其局限性是適用于檢測與探測面平行的缺陷，所以這種儀器也大多被脈沖探傷儀器取代。
滲透探傷機(jī)
液體滲透檢驗(yàn)（LPI），又稱液體滲透試驗(yàn)（LPT）或染色滲透檢驗(yàn)（DPI），是一種廣泛用于檢測材料表面破損缺陷的無損檢測方法。它特別適用于查找材料表面開放的裂紋、孔隙、搭接等類似缺陷。液體滲透檢驗(yàn)的原理基于液體滲透劑滲入非多孔材料表面破損缺陷的能力。檢驗(yàn)過程遵循一系列步驟以檢測和顯示這些缺陷。
液體滲透檢驗(yàn)應(yīng)用于：航空航天工業(yè)、制造業(yè)、汽車工業(yè)、石油化工業(yè)、發(fā)電工業(yè)、通用制造與維護(hù)等行業(yè)。
全息攝影探傷機(jī)
全息方法在無損檢測、形狀測量和實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析等方面顯示出了其在解決許多檢測問題方面的多功能性。其主要優(yōu)點(diǎn)是非接觸性、非破壞性和二維工作原理、快速響應(yīng)、高靈敏度、分辨率和精度。與傳統(tǒng)的光學(xué)技術(shù)，如經(jīng)典干涉術(shù)相比，全息波前存儲和重構(gòu)的原理使得能夠?qū)哂写植诒砻娴奈矬w進(jìn)行檢測。因此，可以非常方便地檢查各種產(chǎn)品在操作或人工負(fù)載下的響應(yīng)。
熒光探傷機(jī)
利用紫外線光激發(fā)滲入到裂紋或缺陷內(nèi)的熒光質(zhì)，根據(jù)熒光質(zhì)發(fā)射出來的可見熒光質(zhì)來進(jìn)行金屬、非金屬表面缺陷的檢查。
應(yīng)用
探傷機(jī)，一般為無損探傷，是對金屬、非金屬材料制成的零件(或構(gòu)件)表面或內(nèi)部進(jìn)行非破壞性檢查的儀器。
探傷機(jī)廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造，設(shè)備和管道安裝以及塑料、木材、陶瓷等非金屬材料制件的探傷，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中質(zhì)量檢驗(yàn)的主要儀器之一。探傷機(jī)專供排船、石油、化工、機(jī)械、航天、交通和建筑等工業(yè)部門檢查船體、管道、高壓容器、鍋爐、飛機(jī)、車輛和橋梁等材料、零部件加工焊接質(zhì)量，以及各種輕金屬、橡膠、陶瓷等加工件的質(zhì)量。
參考資料 >
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