无损探伤 (onele tructivedetection)

不损坏被测物或材料的完整性而检查其内部缺陷的检测390方法。亦称物理探伤。它是利用声、光、电、磁、热、射线等与被测物体相互作用，在不损伤被检物体(材料、构件或设备)的内外部结构和使用性能的情况下，来探测被检物内部存在的宏观或表面缺陷，并可确定其位置、大小、形状和种类，以达到合理利用材料的目的。

无损探伤在工业生产中有3方面的应用：(1)在制造厂中用于对工业产品的质量管理，即在每道生产工序中剔除由于原材料不佳或工序、工艺操作不当而产生的不合格品，从而及时调整原材料或工艺操作；(2)可用于订货者或用户进行验收检验，用适当的方法来检验该产品是否达到标准要求，能否安全使用，最终对产品作出质量鉴定；(3)产品或设备在使用过程中，用户经常探测某些易发生缺陷或故障部位，以保证产品或设备在使用过程中安全运行。

无损探伤应用于耐火制品的检测正在逐步扩大，已成为一种重要而又最经济的检测方法。耐火材料常用的无损探伤方法有x射线探伤、超声波探伤、声发射检测、染料渗透和声响检测法等。

x射线探伤利用X射线具有极大穿透能力的特点来进行的。当X射线穿透物体时，由于吸收和散射现象，会引起射线强度的衰减。不同的物质，衰减的程度不同。衰减的大小取决于物体的衰减系数和厚度，其数学表达式为：

式中，为X射线透过物体后的强度；，。为X射线的入射强度；卢为x射线在物体中的衰减系数；z为被测物体的厚度。

若耐火制品内部有缺陷时，由于制品密度和厚度不同，X射线透过制品后的衰减也不同。照射到胶片上的射线强度也有差异，在胶片上将会出现不同黑度的图像，则可通过胶片来观察检查缺陷的种类、大小、分布等情况。在通常情况下，当夹杂物或缺陷的大小约为被检试样厚度的1％时均可探出。随着技术的进步，为了更直观地观察到耐火制品内部的结构情况，已经有了将制品内部的缺陷直接显示在荧光屏上的工业x射线图像增强器电视系统，可以在监视器的荧光屏上观察试样内部缺陷的形状、大小及分布情况。(见彩图插页第12页)x射线工业探伤法已成功地应用于对功能耐火制品的内部缺陷进行探伤，并已将该法列为检查连铸用水口砖内部缺陷的方法。x射线探伤的优点是探伤准确，灵敏度高，直观，且特别适用于生产和使用现场的在线检查。但是x射线对人体有害，需有防护措施。

超声波探伤用高频声波(通常为1～5MHz)即超声波脉冲从探头射入被检物，如果其内部有缺陷，则一部分超声波在缺陷处被反射。利用探头能接收信号的性能，可以不必损坏被检物而检出缺陷的部位及其大小。主要有反射法(又称回波法)和穿透法(又称穿过法)。用单探头反射法时，将探头放置在被测试样一边，既是发射又作接收。当超声波在材料内部遇到缺陷时就会在声阻不同的异质界面上发生反射，根据返回声波的能量或时间来判断缺陷的情况和位置。用穿透法时，在被测物两面各放置一个探头，一个发射，另一个接收。当超声波遇到缺陷时，就会发生反射或增加吸收。根据接收到的直达波脉冲幅度的变化来判断缺陷的情况。两种方法经常配合使用。超声波探伤对于平面状的缺陷，不论其厚度如何薄，只要是超声波垂直地射向它的，就可以取得很高的缺陷回波。

超声波探伤法常用于测定烧成及不烧制品的裂纹、缺陷的大小、位置，也可用来测定试样厚度、弹性模量和内部夹杂物等。对于不同性质的材料的探伤应采用不同的探测频率，以保证探伤的灵敏度。频率越高，衰减越大，反之频率越低，灵敏度就越低。因此根据各种探伤对象选择合理的探测频率是能否进行探伤的重要前提。例如用低频探头可以检查碳砖内部有无缺陷、裂纹，用1．25MHz和2．5MHz的频率对熔融石英浸入式水口砖探伤较为合适。

20世纪80年代以来超声波探伤技术有了新的发展，已开发出电子扫描型超声波探伤装置(超声波断层法)。此装置通过电子计算机进行图象处理，可以得到断层图象及任意深度的平面图象，检出缺陷的大小和存在的部位。超声波探伤具有灵敏度高、操作方便、快速、经济、易于实现自动化等优点。它对于保证耐火制品质量，降低生产成本，指导生产工艺，均能起到良好的作用。

声发射20世纪50年代后发展起来的一种新的声学无损探伤方法。它的基本原理是在外部条件的作用下，固体变形或破裂，内部的缺陷由相对静止状态进入变动状态或者材料内部由一种状态变到另一种状态，这种状态的变化改变了材料中能量的分布，使一部分能量以弹性波的形式释放出来，其频率多是高于声频的，这种现象就是声发射。所以由材料发射出来的每一个声信号都包含着反映材料内部或缺陷性质和状态变化的丰富信息。声发射检测就是接收这些声信号，加以处理、分析和研究，就能推断材料内部缺陷的产生和裂纹扩展等情况。

一般说来，声发射信号具有很宽的频率分量。声发射信号穿过试件时，高频部分衰减比较严重，其幅度随着传播距离增大而下降，而低频部分又与机械噪声重物wu叠在一起，不易分离。因此，通常的声发射检测都选择在某一频率范围内进行。频率范围的选择取决于被检材料的声发射频率分量和背景噪声的折衷。声发射检测有下列特点：(1)声发射是一种动态无损检测方法，只有当试件受到外力作用，其内部缺陷有发展和变化时才会有声发射。因此它可以获得关于试件中缺陷的动态信息，补充了常规无损检验方法只能得到缺陷大小和位置的不足；(2)声发射探伤比超声波探伤操作简便且可以大面积检查和监视缺陷的活动情况，确定缺陷所在的位置；(3)除少数材料外，绝大多数材料都有声发射，因此它几乎不受材料的限制。

70年代初声发射技术已开始应用于耐火材料无损检测。1970年美国罗姆雷尔(D．M．Romrell)和邦内尔(R．Bunnell)首先指出用声发射技术来监Il，fii-而r~j火材料热震试验及其裂纹的形成；1979年日本熊谷正人、内衬良治等用声发射技术测定耐火材料热震裂纹；1980年他们又用来监测高铝砖在热冲击下的裂纹扩展行为。用声发射技术还可以发现耐火材料中裂纹失稳扩展而开始断裂时，其声发射信号往往迅猛异常。熊谷正人等应用声发射技术检测耐火材料的热震开始点，发现镁砖按13．3C／mt’n的升温速度加热至820C时，声发射计数率突然增大，产生声发射的单个事件的持续时间很短，通常在10。～10一。s。

由于声发射可以预测耐火制品的破裂及监视裂纹的扩展，已作为动态的无损探伤手段弥补了超声波、x射线无损探伤的不足，成为保证产品安全、可靠的有效工具。

染料渗透用来检查制品开口性缺陷的一种方法。它是在耐火制品的表面倾注某种渗透性好的着色染料，借助于紫外线的照射可以看见裂纹。

声响检测利用一钝器敲击制品，凭发出的声响来判定该制品的内部是否存在缺陷的检测方法。肉眼观察和声响检测均是古老而又常用的简易方法，在耐火制品的断面检查中还一直沿用着。