無損檢測技術(shù):用“透視之眼”守護(hù)生活安全
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中國鐵路南寧局集團(tuán)有限公司柳州車輛段車輪車間無損檢測員對輪對進(jìn)行探傷檢查。新華社記者 張愛林?jǐn)z
◎本報(bào)記者 沈 唯
2024至2025年度供暖季已經(jīng)進(jìn)入尾聲。為了交上一份讓群眾滿意的“溫暖答卷”,我國各地供暖單位和檢測部門時(shí)刻不敢松懈,利用無損檢測等技術(shù),對供熱管道進(jìn)行檢查,保障設(shè)備安全。
無損檢測技術(shù)是通過物理、化學(xué)或其他非破壞性手段,對材料、部件或結(jié)構(gòu)等進(jìn)行檢測和評估的技術(shù)。應(yīng)用該技術(shù),相關(guān)人員可以發(fā)現(xiàn)被檢對象內(nèi)部或表面存在的缺陷、損傷或質(zhì)量問題,且不會(huì)對被檢對象造成任何破壞或改變其使用性能。
“無損檢測技術(shù)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè),不僅保障了工業(yè)生產(chǎn)的安全和效率,還能服務(wù)于人們的日常生活?!北本┖娇蘸教齑髮W(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院教授周正干對科技日報(bào)記者說。
類型眾多 各有所長
與傳統(tǒng)破壞性檢測技術(shù)相比,無損檢測技術(shù)能夠在不破壞或影響被檢對象的情況下,獲取被檢對象的質(zhì)量信息。周正干介紹,隨著無損檢測技術(shù)的發(fā)展,越來越多過去不能檢測的項(xiàng)目,現(xiàn)在可以得到有效評估,如焊縫質(zhì)量檢測、復(fù)雜結(jié)構(gòu)檢測、管道腐蝕檢測和復(fù)合材料檢測等。
“無損檢測技術(shù)包括超聲檢測、射線檢測、磁粉檢測、渦流檢測、滲透檢測等,每種類型都有其特定的應(yīng)用領(lǐng)域和技術(shù)特點(diǎn)。”周正干說。
比如超聲檢測,就是把超聲波傳入材料中,當(dāng)遇到材料內(nèi)部的缺陷時(shí)超聲波就會(huì)被反射回來。超聲探頭接收到反射波,就能根據(jù)信號(hào)的到達(dá)時(shí)間、波形和強(qiáng)度,判斷缺陷位置、類型和大小。這種技術(shù)尤其適用于對厚度較大的材料或焊接接頭的檢測。
周正干介紹,和其他無損檢測技術(shù)相比,超聲檢測對確定被檢對象內(nèi)部缺陷大小、位置、埋深等參量具有綜合優(yōu)勢,且需要用到的設(shè)備輕便,技術(shù)本身對人體及環(huán)境無害。
射線檢測的原理則是利用X射線或γ射線穿透物體,如果物體中局部區(qū)域存在缺陷,將改變物體對射線的衰減,使透射射線強(qiáng)度發(fā)生變化。
“這種技術(shù)廣泛用于檢測金屬鑄件、焊接接頭、壓力容器、管道等的內(nèi)部缺陷。它可以發(fā)現(xiàn)氣孔、夾渣、裂紋等,提供直觀影像,便于工作人員分析和記錄?!敝苷裳a(bǔ)充,這種技術(shù)的局限性在于需要使用放射源,存在一定的輻射風(fēng)險(xiǎn),操作人員要采取嚴(yán)格的安全措施;影像解析較為復(fù)雜,需要經(jīng)驗(yàn)豐富的操作人員才能完成。
適用于鐵磁性材料表面和近表面缺陷檢測的技術(shù)是磁粉檢測,常見的被檢對象包括焊縫、機(jī)械零件、鐵道軌道等。這一技術(shù)原理是施加一個(gè)外部磁場到被檢對象表面或近表面,若材料存在裂紋等缺陷,磁場就會(huì)被干擾,形成磁場泄漏。而泄漏磁場吸附磁粉形成的磁痕,能顯示出缺陷的具體形狀。
“磁粉檢測靈敏度高,操作簡便,成本較低,能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場快速檢測。不過,這種技術(shù)只能用于鐵磁性材料,且只能發(fā)現(xiàn)表面和近表面缺陷,可探測深度一般在1毫米至2毫米,不能確定缺陷的埋深?!敝苷山榻B。
應(yīng)用廣泛 未來可期
如今,無損檢測技術(shù)已經(jīng)滲透到人們?nèi)粘I畹姆椒矫婷?。周正干舉例:“在汽車安全檢測領(lǐng)域,無損檢測技術(shù)可用于檢查汽車部件內(nèi)部和表面的缺陷,如檢測發(fā)動(dòng)機(jī)零部件、懸掛系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)和輪胎等,確保汽車在行駛過程中不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重故障。”
在石油天然氣行業(yè),尤其是城市的天然氣供應(yīng)管道系統(tǒng)中,定期的射線檢測和磁粉檢測,可以有效識(shí)別管道內(nèi)的裂紋、腐蝕和接頭缺陷,減少管道出現(xiàn)爆炸和泄漏的風(fēng)險(xiǎn),保障居民安全。
此外,在建筑物和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中,定期使用超聲檢測、射線檢測等,可以檢查出結(jié)構(gòu)中是否有裂紋、空洞、鋼筋腐蝕等問題,確保建筑物的穩(wěn)定性和安全性。而在航空飛行安全保障中,常應(yīng)用超聲檢測、射線檢測和磁粉檢測等,檢查飛機(jī)機(jī)翼、機(jī)身等部分是否存在損傷。這些技術(shù)的應(yīng)用有利于保障飛機(jī)的飛行安全,防止因材料或結(jié)構(gòu)缺陷導(dǎo)致飛行事故。
隨著科技進(jìn)步,無損檢測技術(shù)正朝著智能化、精準(zhǔn)化、便捷化的方向發(fā)展。周正干介紹,近年來,人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)在多個(gè)領(lǐng)域掀起了技術(shù)革命浪潮。與這些技術(shù)結(jié)合,無損檢測技術(shù)將在更多領(lǐng)域發(fā)揮更大作用。
“利用深度學(xué)習(xí)和圖像識(shí)別技術(shù),計(jì)算機(jī)可以自動(dòng)分析無損檢測過程中獲得的大量數(shù)據(jù),識(shí)別復(fù)雜缺陷類型,并能夠在沒有人工干預(yù)的情況下自動(dòng)進(jìn)行缺陷判斷和分類?!敝苷烧f,這種方法未來有望應(yīng)用于家庭智能監(jiān)控系統(tǒng),實(shí)時(shí)檢測線路、管道等的運(yùn)行狀態(tài),提前發(fā)現(xiàn)異常,防止火災(zāi)、漏水等事故發(fā)生。
而無線傳感器和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的加持,將使無損檢測設(shè)備更加輕便?!氨銛y式無損檢測設(shè)備,未來可能會(huì)成為可穿戴設(shè)備的一部分,實(shí)時(shí)監(jiān)測人體心臟、血管、骨骼等。”周正干說。