无损检测技术论文

无损检测技术

无损检测（ Non Destructive Testing 或 Non Destructive Evaluation ，简称 NDT 或 NDE ），又称非破坏性检测，是利用材料的不同物理力学或化学性质在不破坏目标物体内部及外观结构与特性的前提下，对目标物体相关特性（如形状、位移、应力、光学特性、流体性质、力学性质等）进行测试与检验，尤其是对各种缺陷的测量。无损检测的最大特点是既不破坏材料的原有特性，而且能在短时间内获得期望的结果，以便操作人员迅速作出判断，有利于连续生产和提高生产效率，还有利于作出正确的决策。同时也是指对材料或工件实施一种不损害或不影响其未来使用性能或用途的检测手段。 通过使用 无损检测，能发现材料或工件内部和表面所存在的缺欠，能测量工件的几何特征和尺寸，能测定材料或工件的内部组成、结构、物理性能和状态等。 无损检测能应用于产品设计、材料选择、加工制造、成品检验、在役检查（维修保养）等多方面，在质量控制与降低成本之间能起最优化作用。无损检测还有助于保证产品的安全运行和（或）有效使用。 无损检测包含了许多种已可有效应用的方法，最常用的无损检测方法是：射线照相检测、超声检测、涡流检测、磁粉检测、渗透检测、目视检测、泄漏检测、声发射检测、射线透视检测等。 下面我们就通过两个具体的例子来说明一下无损检测技术的应用：

一. 无损检测在木材保护中的主要用途和常用的无损检测技术

主要用途为：1.木材含水率无损检测 ：木材含水率是影响与决定木材使用的重要指标，对古建筑木构件，含水率更具有重要意义。一般地，木构件含水含水率过高，则意味着古建筑木构件发生病虫害的可能性增大，必须引起重视。 常用的木材含水率无损检测仪器有根据直流电、高频电流、介电常数、微波、红外线等原理开发制造的仪器。

2.古建筑木结构部件的现场检测：古建筑木结构维修和保护，不能破坏原有木构件，就需要采用无损检测技术对其木结构安全进行评价，通过无损检测为在维修前进行设计与确定维修或更换木构件等工作，提供有力的证据。这也是无损检测的一个重要应用，主要检测木构件的残余强度和木构件内部缺陷 , 为木结构建筑的可靠性、安全性和使用寿命做出评价。

3.古树名木的健康状况评价 ：古树名木不仅是重要的自然资源和景观，也已成为重要的文化遗产，得到世界各国政府的重视与保护。为加强古树名木的保护，必须对古树内部缺陷在不破坏其生长和引起新的灾害的条件下进行检测，这就需要应用无损检测技术，这也是目前美国、欧洲和日本等发达国家对城市树木进行保护必须采用的重要技术。

常用的技术：

1.肉眼观察 ：最简单和最古老至今仍在使用的无损检测方法就是肉眼观察，可帮助对无损检测结果进行判别和验证。如对产品和组成成分的变化等需要做出判断时，就需要肉眼观察和识别，采用的办法包括对破裂碎片、机械破坏、后期腐朽和严重的虫蛀等情况的进行仔细观察和分析。根据肉眼观察判断的结果确定检测部件或产品的优劣与是否合格或淘汰。

2. 声应力波 ：声应力波是最常用的古建筑木结构安全评价的无损检测方法。声应力波是通过冲击或用给定的应力使其产生振动，但目前主要采用的是冲击产生振动的方法。

声应力波方法常采用测定声传播速度或测定振动波谱的方法来进行分析。 对木构件常用测定声速来计算木构件的残余动弹性模量，因为声速测定简便易行，其计算公式为E=DV 2

其中 E—— 是木材动弹性模量； D—— 木材密度； V—— 声应力波速度

利用应力波测定残余动弹性模量需要检测木材密度，而密度测定必须在现场采样，然后在实验室进行测定。

当木材发生腐朽或虫蛀时，垂直于木材纹理方向的传播速度急速增加。一般地，当应力波传播速度增加 30% 时，就意味着木材强度损失已达到 50% ；当应力波传播速度增加 50% 时，就意味着木材遭到了严重损害；横向（径向或弦向）是探测腐朽的最佳途径。

为此在进行应力波无损检测时，最好选择声应力波振动波谱分析的应力波检测仪，如果采用测定声传播速度检测方法的仪器，应采用相应的方法弥补测定仪器带来的不便。

3.超声（应力）波 ：超声应力波同声应力波方法基本相同，主要不同在于超声波应用的频率超过 20kHz 。

超声波测定的原理分为穿透应力波系统和脉冲 - 反应系统两种，现有设备也是按照这两种原理设计生产制造的。穿透应力波系统是指超声波沿被检测木材的厚度方向传播，而被检测的木材的声波特性就在另一边被记录下来；而脉冲 - 反应系统是指测定记录被传播到材料内部表面的回声波的特征，可以测定木材腐朽深度等。

4. 其它无损检测技术：

① 电学方法：利用木材电阻和木材含水率的相关关系进行无损检测，可以测定木材含水率。还可以利用木材电阻特征在现场探测木材腐朽。

② γ 射线：利用 γ 射线可以定量化探测木材内部腐朽程度，也可以定量测定防腐剂痕量元素在木材中的分布。这种检测方法的不利因素是要用到放射性元素。

③ X- 射线： 这是实验室和生产线上常用的一种方法，主要用于检测木材内部腐朽、木材微密度测定、木材节疤等的检测等，如常见的软 X 射线木材微密度测定仪、 X- 射线木材缺陷检测系统等。

二.混凝土无损检测技术：

混凝土是我国建筑结构工程最为重要得材料之一，它得质量直接关系到结构得安全。多年来，结构混凝土质量得传统检查方法是以按规定得取样方法，制作得立方体试件，在规定得温、湿度环境下，养护28天时按标准实验方法测得得试件抗压强度来评定结构构件得混凝土强度。用试件实验测得得混凝土性能指标，往往是与结构物中得混凝土得性能有一定差别。因此，直接在结构物上检测混凝土质量得现场检测技术，已成为混凝土质量管理得重要手段，这一检测技术已引起各国建筑工程界得重视和承认。 所谓混凝土“无损检测”技术，就是要在不破坏结构构件得情况下，利用测试仪器获取有关得混凝土质量等受力功能得物理量，因该物理量与混凝土质量（强度、混凝土缺陷）之间有较好得相关关系，

采用获取得物理量去推定混凝土质量（强度、混凝土缺陷）。

2、被检工程所占比例： 由此可见无损检测技术的重要性，不过，无损检测技术也还是存在一定的问题的，如非接触超声波无损检测技术的难点在收发换能器与之接触界面的阻抗面，比如空气和换能器的界面。介质密度相差越大阻抗越大，这个阻抗使超声波很难发射出去特别是大功率时。一般换能器外壳是金属的或不用外壳直接将晶体作为发射面。通常非接触测量时传感器与被测对象间都有诸如空气、水、液体等物质，否则就不称之为非接触了，而这些物资的密度远低于传感器的密度。所以阻抗是必然存在的而且不小。出现换能器功率很大但是波却发不出来的问题。以及还有存在的其它问题等等，相信不久的将来，无损检测技

术会得到很好的发展和完善的。