表面缺陷无损检测方法的比较

内容提要：在熟练掌握三种表面无损检测方法的基础上，通过对比分析，根据工件材料、状态和检测要求等，选择合理的方法进行表面无损检测。

关键词：渗透检测、磁粉检测、涡流检测、比较

中图分类号：TN934文献标识码： A 文章编号：

无损检测是在现代科学基础上产生和发展的检测技术，它借助先进的技术和仪器设备，在不损坏、不改变被检测对象理化状态的情况下，对被检测对象的内部及表面的结构、性质、状态进行高灵敏度和高可靠性的检查和测试，借以评判它们的连续性、完整性、安全性以及其他性能指标。作为一种有效的检测手段，无损检测在我国已广泛应用于经济建设的各个领域，例如特种设备的制造检测和在用检验，以及机械、冶金、石油天然气、化工、航空航天、船舶、铁道、电力、核工业、兵器、煤炭、有色金属、建筑等行业。尤其是在保证承压类特种设备产品质量和使用安全方面，无损检测技术显得特别重要。

在五大常规无损检测方法（射线检测、超声波检测、磁粉检测、渗透检测、涡流检测）中，属于表面无损检测方法的是磁粉检测、渗透检测和涡流检测。它们各自的方法原理和适用范围有很大区别，并且有各自独特的优点和局限性。所以无损检测人员应熟悉掌握这三种检测方法，并能根据工件材料、状态和检测要求，选择合理的方法进行检测。如磁粉检测对铁磁性材料工件的表面和近表面缺陷具有很高的检测灵敏度。可发现微米级宽度的小缺陷，所以对铁磁性材料工件表面和近表面缺陷的检测宜有限选择磁粉检测，确因工件结构形状等原因不能使用磁粉检测时，方可使用渗透检测和涡流检测。

方法原理

渗透检测是工件表面被施加含有荧光染料或着色染料的渗透剂后，在毛细管作用下，经过一段时间，渗透剂可以渗透进表面开口缺陷中，经去除工件表面多余的渗透剂后，再在工件表面施加显像剂，同样，在毛细管的作用下，显像剂将吸引缺陷中保留的渗透剂，渗透剂回渗到显像剂中，在一定的光源下（紫外线光或白光），缺陷处的渗透液痕迹被显现出来（黄绿色荧光或鲜艳红色），从而探测出缺陷的形貌及分布状态。

磁粉检测是铁磁性材料工件被磁化后，由于不连续的存在，使工件表面和近表面的磁感应线发生局部畸变而产生漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，在合适的光照下形成目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、大小、形状和严重程度。

涡流检测是以电磁感应原理为基础的一种无损检测方法。

适用材质

渗透检测适用于非多孔型材料。

磁粉检测适用于检测铁磁性材料。

涡流检测适用于导电材料。

能检测出的缺陷

渗透检测能检测出表面开口缺陷。

磁粉检测能检测出表面和近表面缺陷。

涡流检测能检测出表面和近表面缺陷。

应用对象

渗透检测适用于金属（黑色金属、有色金属）、非金属、磁性材料、非磁性材料等任何非多孔性材料工件及使用中的上述工件检测。

磁粉检测适用于检测铸钢件、锻钢件、压延件、管材、棒材、型材、焊接件、机加工件及使用中的上述工件等铁磁性材料。

涡流检测除了能进行管材、线材、棒材等导电金属材料的检测外，还可以检验能感生涡流的非金属材料，如石墨等；材料状态检验和分选；金属覆盖层或非金属涂层的厚度测量等。

主要检测缺陷

渗透检测：裂纹、白点、疏松、针孔、夹杂物。

磁粉检测：裂纹、发纹、白点、折叠、夹杂物、冷隔。

涡流检测：裂纹、材质变化、厚度变化。

显示缺陷的器材

渗透检测：渗透剂和显像剂。

磁粉检测：磁粉。

涡流检测：记录仪，示波器或电压表。

缺陷表现形式

渗透检测：渗透剂被显像剂从缺陷中吸附到工件表面。

磁粉检测：漏磁场吸附磁粉形成磁痕。

涡流检测：线圈输出电压和相位在示波器上的变化。

缺陷显示

渗透检测：直观。

磁粉检测：直观。

涡流检测：不直观。

缺陷性质判断

渗透检测：能大致确定。

磁粉检测：能大致确定。

涡流检测：难以判断。

灵敏度

渗透检测：较高。

磁粉检测：高。

涡流检测：较低。

（十一）检测速度

渗透检测：操作繁琐，速度慢。

磁粉检测：较快。

涡流检测：很快（可自动化）。

（十二）污染

渗透检测：采用化学试剂，污染较重。

磁粉检测：较轻。

涡流检测：很轻。

（十三）优点

渗透检测：不受被检工件化学成分的限制；不受被检工件结构的限制；不受缺陷形状（线性缺陷或体积型缺陷）、尺寸和方向的限制；可不用水电，特别适用于现场检验。

磁粉检测：可检测出铁磁性材料表面和近表面（开口和不开口）的缺陷；能直观的显示出缺陷的位置、形状、大小和严重程度；具有很高的检测灵敏度，可检测微米级宽度的缺陷；单个工件检测速度快，工艺简单、成本低廉、污染少；采用合适的磁化方法，几乎可以检测到工件表面的各个部位，基本上不受工件大小和几何形状和缺陷方向的限制；缺陷检测重复性好；可检测受腐蚀的表面。

涡流检测：检测时，线圈不需接触工件，也无需耦合介质，所以检测速度快，易于实现现代化的自动检测，特别适合在线普查；对工件表面或近表面的缺陷，有很高的检出灵敏度，且在一定的范围内具有良好的线性指标，可对大小不同的缺陷进行评价，所以可以用作质量管理与控制；可在高温状态下进行检测；由于探头可伸入到远处作业，所以可对工件的狭窄区域、深孔壁（包括管壁）等进行检测；能测量金属覆盖层或非金属涂层的厚度；除了能进行导电金属材料的检测外，还可以检验能感生涡流的非金属材料，如石墨等；由于检测信号为电信号，所以可对检测结果进行数字化处理，并将处理后的结果进行存储、再现及进行数据比较和处理。

（十四）缺点

渗透检测：无法或难以检查多孔的材料，例如粉末冶金工件；也不适用于检查因外来因素造成的开口被堵塞的缺陷，例如工件经喷丸处理或喷砂；难以定量的控制检测操作质量，多凭检测人员的经验、认真程度和视力的敏锐程度。

磁粉检测：不能检测奥氏体不锈钢材料和奥氏体不锈钢焊缝及其他非铁磁性材料；检测时的灵敏度与磁化方向有很大关系；表面浅而宽的划伤、锻造皱折也不易发现；受几何形状影响，易产生非相关显示；若工件表面有覆盖层，将对磁粉检测有不良影响，如用通电法和触头法磁化时，易产生电弧，烧伤工件，因此，电接触部位的非导电覆盖层必须打磨掉；部分磁化后具有较大剩磁的工件需进行退磁处理。

涡流检测：检测的对象必须是导电材料，且由于电磁感应的原因，只适用于检测金属表面缺陷，不适用于检测金属材料深层的内部缺陷；金属表面感应的涡流的渗透深度随频率而异，激励频率高时金属表面涡流密度大，检测灵敏度高，但是涡流渗透深度低，随着激励频率的降低，涡流渗透深度增加，但表面涡流密度下降，检测灵敏度降低。所以检测深度与表面伤检测灵敏度是相互矛盾的，很难两全。当对一种材料进行涡流检测时，须要根据材质、表面状态、检验标准作综合考虑，然后再确定检测方案与技术参数；采用穿过式线圈进行涡流检测时，线圈覆盖的是管、棒或线材上一段长度的圆周，获得的信息是整个圆环上影响因素的累积结果，对缺陷所处圆周上的具置无法判定；旋转探头式涡流检测方法可准确探出缺陷位置，灵敏度和分辨率也很高，但检测区域狭小，在检验材料需作全面扫查时，检验速度较慢；对形状复杂的工件不适用，有边界效应影响。

综上所诉，由于各种检测方法都具有一定的特点，为提高检测结果可靠性，检测人员应熟练掌握这三种检测方法，并能根据工件材料、状态和检测要求等，选择合理的方法进行检测。

【参考文献】

渗透检测.中国劳动社会保障出版社.2007年5月第2版.

磁粉检测.中国劳动社会保障出版社.2007年4月第2版.

涡流检测.机械工业出版社.2009年1月第1版.