第一篇：復合材料結構的無損檢測技術

復合材料結構無損檢測技術研究

周廣銀

1王中青1

童建春2

（1、61255 部隊航修廠，山西 侯馬 043013

2、陸航學院機械工程系

北京

通州

101123）

Nondestructive Testing Technology for Aviation Composite Component 摘要：本文首先介紹了航空復合材料的結構類型和主要缺陷，研究了現有的復合材料外場無損檢測方法的技術特點，最后分析了國內外先進的無損檢測技術在應用于外場一線維修檢測可行性。

關鍵詞：直升機、復合材料、無損檢測 引入語

隨著直升機裝備的不斷發展，復合材料以其高的比強度、比剛度及良好的抗疲勞性和耐腐蝕性獲得廣泛的應用。由于影響復合材料結構完整性的因素甚多，許多工藝參數的微小差異都會導致其產生缺陷，使得產品質量呈現明顯的離散性，這些缺陷嚴重影響構件的機械性能和完整性，必須通過無損檢測來鑒別產品的內部質量狀況，以確保產品質量，滿足設計和使用要求。無損檢測是確保飛行安全的必要手段，對復合材料部件尤為重要。

復合材料部件的檢測與生產制造中的檢測有較大的差別，其特點為：

（1)在位檢測，即檢測對象不動，檢測圍繞檢測對象來進行，檢測設備都是移動式或者便攜式檢測設備；

（2）檢測對象都是部件，多為中空結構，只能從外部進行單側檢測；（3）外場檢測，空中作業多，檢測工作實施不便。航空復合材料結構類型及其缺陷

航空結構中常用的復合材料結構主要有纖維增強樹脂層板結構和夾芯結構。纖維增強樹脂層板結構按照材料的不同又分為碳纖維增強樹脂結構(CFRP)和玻璃纖維增強樹脂結構(GFRP)；夾芯結構主要是蜂窩夾芯結構、泡沫夾芯結構和少量的玻璃微珠夾芯結構。

復合材料構件在使用過程中往往會由于應力或環境因素而產生損傷，以至破壞。復合材料損傷的產生、擴展與金屬結構的損傷擴展規律有比較大的差異，往往在損傷擴展到一定的尺度以后，會迅速擴展而導致結構失效，所以復合材料在使用過程中的檢測，就顯得極為重要，也越來越受到人們的重視。2.1 纖維增強樹脂層板結構中存在的主要缺陷

纖維增強樹脂層板結構在成型過程中往往會由于工藝原因而產生缺陷，人為操作的隨機性會產生夾雜、鋪層錯誤等缺陷；固化程控不好會產生孔隙率超標、分層、脫膠等缺陷；在制孔過程和裝配中會形成孔邊的分層缺陷；使用中由于受載荷、振動、濕熱酸堿等環境因素的綜合作用會導致初始缺陷（如分層、脫膠）的擴展和分層、脫膠、斷裂等新的損傷和破壞的發生。

2.2 夾芯結構中存在的主要缺陷

夾芯結構在成型過程中也會由于工藝原因而產生某些缺陷；為操作誤差等會產生蜂窩芯的變形、節點脫開、因為蜂窩芯過低導致的弱粘接等缺陷，固化程控不好會導致局部的貧膠或富膠、弱粘接、發泡膠空洞等缺陷；使用中會導致初始缺陷（如弱脫膠）的擴展和脫膠、進水、蜂窩芯壓塌等新的損傷和破壞的發生。泡沫夾芯結構會產生脫膠、芯子開裂等類型的缺陷。復合材料結構外場無損檢測方法

在復合材料結構的生產過程中，為了確定其技術指標是否達到設計要求，在生產的各個環節中，都會通過不同的無損檢測手段來檢驗產品

質量，以確保產品的最終質量。其中有些方法也被移植應用于外場的檢測，這些方法包括目視法、敲擊法、聲阻法、聲諧振法、超聲檢測技術、射線檢測技術等。

3.1 目視法

目視檢查法是使用最廣泛、最直接的無損檢測方法。主要借助放大鏡和內窺鏡觀測結構表面和內部可達區域的表面，觀察明顯的結構變形、變色、斷裂、螺釘松動等結構異常。它可以檢查表面劃傷、裂紋、起泡、起皺、凹痕等缺陷；尤其對透光的玻璃鋼產品，可用透射光檢查出內部的某些缺陷和定位，如夾雜、氣泡、搭接的部位和寬度、蜂窩芯的位置和狀態、鑲嵌件的位置等。

3.2 敲擊法

敲擊檢測是膠接結構的最快捷和有效的檢測方法之一，被廣泛地應用于蜂窩夾芯結構、板板膠接結構的外場檢測，檢測速度快，準確性高。敲擊檢測分為：硬幣敲擊（Coin Tapping）；專用工具敲擊，如空中客車公司推薦的敲擊工具PN98A57103013；自動敲擊檢測工具，如日本三井公司生產的電子敲擊檢測儀WP-632。3.3 聲阻法

聲阻儀是專為復合材料板、板膠接結構件與蜂窩結構件的整體性檢測發展起來的便攜式檢測儀器。聲阻法就是利用聲阻儀，通過蜂窩膠接結構粘接良好區域與粘接缺陷區的表面機械阻抗有明顯差異這一特點來實現檢測的，主要用于檢測鋁制單蒙皮和蒙皮加墊板的蜂窩膠接結構的板芯分離缺陷檢測。它能檢測結構件的脫粘缺陷，不能檢測機械貼緊缺陷。聲阻法被國內的西飛公司生產中粘接質量檢測和美國波音公司飛機蜂窩部件的外場檢測廣泛采用。此方法操作簡單，效果良好，能滿足設計和使用要求。

3.4 聲諧振法

聲諧振法是利用膠接檢測儀，通過聲波傳播特性的測試實現對膠接結構的無損檢測。適用于檢測曲率半徑在500mm以上的金屬蜂窩膠接結構，能檢測單側蒙皮和帶墊板的金屬蜂窩結構的脫粘缺陷。該方法被國內外的多家制造企業和航空公司作為外場檢測的手段和規范。

3.5 超聲檢測技術

超聲檢測法是無損檢測最主要的手段之一，主要包括脈沖反射法、穿透法、反射板法等，它們各有特點，可根據材料結構的不同選用合適的檢測方法。

超聲檢測技術，特別是超聲C掃描，由于顯示直觀、檢測速度快，已成為飛行器零件等大型復合材料構件普遍采用的檢測技術。由于大型超聲C掃描系統需要噴水耦合，且多數為超聲穿透法檢測，只能在大的檢測實驗室進行。而使用中的飛機復合材料部件多為中空結構，超聲穿透法對其無能為力。因而外場的復合材料超聲檢測多數為傳統的人工超聲波A掃描檢測。人工超聲波A掃描檢測可以逐

點覆蓋檢測結構件的所有檢測面，設備簡單，實施方便；缺點是檢測可靠性低，主要取決于檢測者的技術水平和敬業精神。

3.6 射線檢測技術

對于復合材料結構而言，射線檢測仍然是最直接、最有效的無損檢測技術之一，特別適合于檢測纖維增強層板結構中的孔隙和夾雜等體積

型缺陷和夾芯結構中的芯子變形、開裂、發泡膠發泡不足以及鑲嵌物位置異常等缺陷的檢測。射線檢測對垂直于材料表面的裂紋也具有較高的檢測靈敏度和可靠性，但對復合材料結構中的分層缺陷不敏感。該方法被國內外的軍方和多家航空公司作為外場檢測的手段和規范。4 復合材料結構無損檢測新技術、新方法

4.1 外場在位檢測的便攜式超聲C掃描系統

IUCS-II型便攜式智能超聲C掃描儀由中國飛機強度研究所研制，是國內研制的唯一可用于外場飛機復合材料結構檢測的設備。該設備基于超聲脈沖反射法，一代產品以CTS-23A超聲探傷儀為平臺研制開發，外加定位系統、專用數據采集和處理軟件筆記本電腦等部分組成。外接真空吸盤裝置，可檢測立面、頂面等狀態的復合材料。超聲探頭采用自主研發的聚焦水囊探頭，具有很高的檢測分辨率，可以定位損傷所處的層；且無需噴水耦合，可用于平面、曲面及裝配后結構件的檢測。拉線式大位移傳感器掃描定位系統可在800mm/s的探頭運動速度下實現缺陷的精確定位。針對不同的材料和結構形式，可按需要進行回波距離方式和回波幅度方式成像，檢測結果實時按照與實際尺寸1∶1的顯示比例顯示輸出。正研發中的二代升級產品，基于工業控制計算機和數字超聲卡的平臺，實現數字超聲儀和計算機的高度集成，實現產品數字化，縮小產品體積，更便于外場使用。

系統緊湊小巧，能精確定位損傷的水平面位置、大小及埋深，適用于在復雜環境下工作。可檢測復合材料加筋板結構的分層、脫膠、疏松、氣孔及蜂窩夾層結構的貧膠、富膠、弱粘接等缺陷。主要應用于碳纖維和玻璃纖維的層板、加筋板結構及蜂窩結構的在位檢測。

4.2 X射線非膠片成像技術

X射線非膠片成像技術是近年來無損檢測技術發展最快的專業之一，超小型、電池供電的X射線機、射線計算機照相（Computer Radiography，CR）成像技術、數字式輻射成像技術（Digital Radiation，DR）等逐漸由實驗室走向實際應用。用可以反復使用的CR成像板（IP板）來代替傳統的膠片，用CR掃描儀可快捷獲取到結構內部信息的數字影像，省去了暗室處理的過程、時間和費用；由于IP板具有高靈敏度，因而只需要很少的曝光時間提高了檢測效率。系統由射線機、IP板、PCS掃描設備和計算機系統組成。DR成像系統是一種可以在外場應用的X射線實時成像系統，被美國軍方應用于復合材料結構無損檢測，尤其是蜂窩結構的進水檢測。它可以直接在計算機上成像，沒有中間環節。而且系統組成簡單輕巧，靈敏度高，曝光時間短，檢測效率高，適合外場作業。電池供電的脈沖式射線機是射線照相技術發展的另一個新產品，重量只有12lb，約5.5kg的脈沖式的輻射X射線，輻射總量不大（可滿足CR和DR成像所需），但穿透力卻足夠強（270kV），是外場無損檢測X射線數字成像檢測的好搭檔。

4.3 紅外熱成像技術

紅外熱成像是利用熱像儀以熱圖的方式非接觸地測定被檢工件表

面的溫度分布及等溫線輪廓的技術。可于檢測層板結構中存在的分層、沖擊損傷、脫粘和夾芯結構中的板芯脫粘、進水等缺陷。由于其非接觸、成片快速檢測、可應用于外場和原位檢測等優點，近年來受到廣泛關注。根據熱激勵方式的不同，分為脈沖加熱法、調制加熱法和超聲波激勵加熱法。其中，美國紅外熱波檢測（TWI）公司的脈沖閃光紅外熱成像檢測系統已經被美國軍方等應用于飛機的檢測，主要檢測蜂窩結構的進水、脫粘和層板結構的沖擊損傷和分層類損傷。

紅外熱成像檢測技術也被空中客車公司作為其A300系列飛機的檢測方法之一，它的熱激勵不僅包括恒溫箱、紅外燈、熱空氣槍、電弧燈等熱激發方式，還包括冷空氣槍、低溫流體、冰箱等冷卻方式。檢測的損傷類型有層板的分層、脫膠和夾雜，夾芯結構的脫膠和液體滲入，金屬膠接件的脫膠和腐蝕等。結束語

復合材料結構在直升機結構中的應用比例越來越高，應用量的增加帶來了應用中損傷的增加。在維修過程中要保證快出飛機、出好飛機，這意味著外場的無損檢測時間不能太長，最好是在原位進行、不拆卸，檢測速度還要快；檢測的可靠性要有保證，超標缺陷不能漏檢。上述許多先進的檢測手段在國外已經應用多年，隨著新技術、新裝備的不斷裝備部隊，需要進一步學習復合材料無損檢測的先進技術，提高部隊復合材料結構的無損檢測水平。

第二篇：復合材料結構數字化自動化無損檢測技術

復合材料結構數字化自動化無損檢測技術

現代先進航空武器裝備發展的明顯特點是性能好、功能強、小批量、多品種、技術含量高、制造成本也高，其設計思想的實現強烈依賴于新材料新工藝的研發水平、制造技術和制造設備能力。為了提升戰場和市場競爭力，通常航空武器裝備必須在質量（高）、效率（高）、壽命（長）、成本（低）等方面具有綜合優勢。而質量、效率、壽命、成本的完美結合，需要通過先進的制造工藝和裝備技術加以實現。先進的無損檢測技術及其檢測裝備則是實現設計思想和制造理念，增強用戶信心，提高競爭力的重要保障。

發展先進的制造工程技術，提升設備數字化、自動化制造能力，是合理解決現代化航空武器裝備快速研制和生產的重要發展方向和工程途徑。特別是以數字化、自動化為重要特征的快速敏捷制造技術已成為先進航空武器裝備研制和生產中的重要工程技術方向。而數字化、自動化無損檢測技術是數字化、自動化制造和先進航空制造裝備的重要組成部分。隨著復合材料等新材料的不斷應用，數字化、自動化無損檢測技術的發展和成功應用已成為飛機設計和數字化、自動化制造過程的關鍵技術，特別是在新材料與新工藝研究、新結構與新機研制的過程中，數字化、自動化無損檢測技術發揮著越來越重要的作用。

復合材料在飛機上的應用與數字化、自動化無損檢測

近年來復合材料的裝機應用水平已成為現代航空裝備先進性的標志，Joseph F Rakow 預測，在未來10年里，下一代飛機是復合材料的飛機，復合材料從過去非承力結構正不斷被用于主承力結構。10年前，Boeing777復合材料用量為結構重量的10%左右，而Boeing787復合材料用量達到結構重量的50%左右。除了Boeing787，Airbus380復合材料用量也達到結構重量的25%左右，與 Boeing787復合材料機身相比，Airbus380一個驚人之舉就是設計了全復合材料中央翼盒。復合材料在軍機上的應用態勢絲毫不遜于民機，例如F/A-18C/D復合材料用量高于20%，而據Joseph F Rakow報道，F-22復合材料用量則猛增至60%左右。復合材料應用結構也由早先非承力的簡單結構發展到承力結構、整體結構、大型結構和復雜結構。因此，復合材料結構在現代飛機中具有舉足輕重的作用。

（1）復合材料制造工藝優化與成本的控制離不開數字化、自動化無損檢測技術。

目前復合材料結構的材料和制造成本居高不下，結構尺寸越來越大，結構件形狀越來越復雜，需要采用先進可靠的數字化、自動化復合材料無損檢測技術，及時為復合材料工藝優化和結構件制造提供反饋信息，幫助穩定工藝，提高產品的合格率。由于復合材料無損檢測貫穿于復合材料結構成型、裝配、試驗、維護/ 維修、使用全過程，因此，復合材料無損檢測成本和效率直接影響復合材料的總成本，而降低檢測成本的一個有效技術途徑是發展數字化、自動化無損檢測技術，提高檢測效率。

（2）復合材料結構的批量生產與檢測需要采用數字化、自動化無損檢測技術。

復合材料結構通常需要進行100％覆蓋檢測。隨著復合材料大量裝機應用和飛機批量生產，復合材料結構無損檢測的量急劇增加，檢測的耗時、效率和進度等直接影響飛機的研制和生產全過程。以F-22復合材料進氣道無損檢測試驗為例，采用超聲檢測技術，約需24h / 件。復合材料結構尺寸越大，檢測耗時越多；結構形狀越復雜，檢測效率會明顯降低，檢測耗時也會更多。因此，如此大的檢測工作量，僅靠傳統的手工檢測，顯然難以滿足要求。

（3）復合材料承力結構的設計應用需要采用數字化、自動化無損檢測技術。

目前復合材料應用已經由早先非承力的簡單結構發展到次承力結構甚至承力結構、整體結構、大型結構和復雜結構。因此，對復合材料結構無損檢測技術的要求更高：不僅需要進行無損檢測，更需要得到復合材料內部質量和缺陷的量化信息；不僅要求檢出缺陷，還需要建立復合材料缺陷與結構性能的有機聯系，建立相應缺陷評估準則；不僅需要能檢出分層、疏松等一些影響結構力學性能的宏觀缺陷，還需要檢出可能影響結構疲勞性能的微觀或分布型缺陷。這就需要采用數字化、自動化無損檢測技術來滿足這些要求。

（4）飛機長壽命設計與復合材料結構可靠性需要采用數字化、自動化無損檢測技術。

現代飛機的一個重要技術特點就是要求長壽命，而隨著復合材料在機身、機翼等重要部位的設計應用，復合材料結構必須滿足預期的設計壽命。由于復合材料結構整體上沒有中間材料加工過程，一旦固化過程完成，就意味著復合材料結構整體力學性能固定，除非在制造過程中出現了明顯的質量問題，如其內部產生了缺陷。當那些設計上不允許存在的缺陷隨復合材料結構帶到飛機結構中時，將會影響整機的安全服役和使用壽命。因此，必須通過先進可靠的無損檢測技術確保復合材料結構的可靠性和質量。顯然，僅靠傳統的手工檢測不能滿足要求，一個有效的技術途徑就是采用數字化、自動化無損檢測技術。

復合材料數字化、自動化無損檢測技術的現狀

復合材料數字化、自動化無損檢測技術是近年來隨著復合材料不斷擴大裝機應用規模和現代飛機設計制造特點提出來的。針對不同的檢測環境、工序階段、結構形狀等，目前復合材料數字化、自動化無損檢測在技術上分為兩大方向：一是基于儀器的復合材料數字化檢測技術；二是基于設備的復合材料數字化、自動化無損檢測技術。

基于儀器的復合材料數字化檢測技術主要用于解決一些難以實現自動化檢測的應用場合和復合材料結構的無損檢測，如復合材料修理過程中的無損檢測、復合材料復雜結構和復雜結構部位的檢測。主要是通過對檢測儀器的數字化，來提高對檢測信號的數字化處理能力和缺陷量化分析能力，實現一些諸如檢測參數、典型檢測信號的記錄存儲等。目前主要是以超聲檢測儀器技術為主，多采用超聲反射法檢測。值得指出的是，目前市場上的數字化超聲檢測儀器和缺陷評估方法大多是針對金屬材料設計開發的。由于復合材料結構的自身特點和缺陷特征，通常需要開發專門的數字化檢測技術，實現檢測信號高保真數字化處理，提高檢測分辨率，減少檢測盲區，進行缺陷的量化評估。就樹脂基復合材料而言，目前主要是采用超聲數字化無損檢測技術，它包括超聲換能器技術、超聲技術、信號處理技術、缺陷評估技術和儀器技術。從20世紀80年代初，北京航空制造工程研究所就開展了復合材料數字化無損檢測技術的研究，成功研究了高分辨率超聲換能器、復合材料RF超聲檢測方法、缺陷識別與評估方法、復合材料高分辨率超聲檢測系列儀器等，一直是國內復合材料無損檢測的支柱技術和主要手段，在航空、航天、兵器、交通、空軍等部門的科研和生產第一線發揮了關鍵作用，特別是研究建立的高分辨率超聲換能器技術和缺陷評估技術，至今在國際上具有明顯的技術特點。

基于這些復合材料數字化超聲檢測儀器和缺陷評估技術，可以對復合材料中的缺陷及其位置（深度）、面積、性質、類型等進行量化評估。采用北京航空制造工程研究所生產的多功能復合材料高分辨率超聲檢測儀器（MUT-1）和已建立的復合材料孔隙率超聲數字化評估技術，可以對典型復合材料孔隙含量進行超聲量化評估，從結果中可以看出孔隙在復合材料中不同位置的分布情況。

隨著復合材料批量裝機應用和批量生產，基于設備的復合材料數字化、自動化檢測技術近年來發展迅速，目前NASA、Boeing、LockheedMartin、Airbus 等在復合材料結構制造和生產過程中，都在大力發展數字化、自動化無損檢測技術。目前主要基于超聲方法，在檢測信號數字化處理基礎上，針對不同復合材料構件，利用掃查機構設計技術和數控技術，通過專門的技術設計和設備研發，解決復合材料構件的超聲數字化、自動化無損檢測。目前基于設備的復合材料超聲數字化、自動化檢測技術主要包括超聲換能器技術、超聲技術、掃描技術、控制技術和缺陷評估技術，可分為超聲穿透法和超聲反射法兩大類。

（1）基于超聲穿透法的復合材料數字化、自動化無損檢測技術。

利用入射聲波在穿過復合材料時能量的衰減變化進行缺陷識別與檢測，西方比較青睞這種檢測方法，超聲換能器分別安裝在2個對稱的多軸掃描機構上，在數控系統作用下，通過運動編程控制，使2個探頭對被檢測復合材料構件進行自動掃描檢測。采用穿透法檢測時，對超聲換能器和儀器的分辨率和檢測盲區要求相對較低，但需要有很好的同步與掃描控制技術。

與超聲反射法相比，其主要技術特點還有：

·超聲換能器需要從兩側接近工件；

·超聲換能器同步控制和型面跟蹤復雜；

·對于復雜的零件，通常只能采用單通道工作；

·檢測效率不高；

·技術成本高。

（2）基于超聲反射法的復合材料數字化、自動化無損檢測技術。

利用入射聲波在復合材料中傳播產生的反射信息進行缺陷識別與評估，歐洲比較青睞這種檢測方法，超聲換能器安裝在一多軸掃描機構上，通過運動編程，換能器在數控系統作用下，對被檢測復合材料構件進行自動掃描檢測。通常復合材料單個鋪層厚度約0.13m m，因此采用反射法檢測時對超聲換能器和儀器的分辨率和檢測盲區要求較高，但不需要有同步掃描機構，檢測靈敏度比穿透法高。與超聲穿透法相比，其主要技術特點還有：

·超聲換能器只需要從一側接近被檢測工件；

·超聲換能器型面跟蹤要求高；

·可實現多通道檢測；

·檢測效率高；

·技術成本較低。

不論采用哪種數字化、自動化超聲檢測方法，都需要有很好的型面跟蹤技術、信號處理技術和超聲系統綜合技術。特別是針對大型復合材料結構，目前國際上采用的掃描方法主要有3種：示教、基于零件的CAD模型和測量仿形。但實際檢測應用情況都不理想：示教和仿形的方法效率太低，被檢測零件的CAD模型到了復合材料檢測工序，已經不適用。所以，尋找新的快速適用的掃描方法是解決復合材料構件數字化、自動化檢測的當務之急。近年來北京航空制造工程研究所一直在開展這方面的新技術研究，正在研究一種基于被檢測復合材料零件自由型面的跟蹤掃描技術，以解決7500mm×6000mm以上大型復合材料構件的超聲數字化、自動化高效無損檢測，目前已完成技術方案試驗，進入系統設計制造階段。

北京航空制造工程研究所是國內最早從事復合材料無損檢測的專業 研究 所，早 在 20世紀70年末80年代初，就開始了復合材料無損檢測技術研究，針對復合材料特點，先后提出并成功研究了高分辨率RF超聲檢測技術、缺陷識別方法、檢測儀器、微盲區換能器、缺陷成像方法、自動掃描成像檢測設備等，形成了獨特的復合材料檢測技術體系，一直在國內復合材料應用領域發揮主要作用。如研制了FJ系列高分辨率無盲區超聲換能器、復合材料系列超聲檢測儀器、CUS-21復合材料構件復雜部位超聲檢測系統、CUS-22超聲自適應檢測設備、MUI-21 大型復合材料結構超聲自動檢測技術設備、CUS-2F復合材料纏繞超聲自動檢測技術設備等，為國內復合材料研究和工業應用部門提供了強有力的技術支持和支撐，在航空型號研制和生產中一直在發揮重要作用。特別是正在研制的 UltraScan 9000復合材料數字化、自動化超聲自動掃描檢測系統，多達20檢測通道，采用獨特的自動跟蹤掃描技術，可以適應7500mm×6000mm以上規格的復合材料構件的自動掃描檢測。

采用這種數字化、自動化超聲檢測技術，可以通過直觀的圖像方式再現被檢測復合材料結構內部缺陷的詳細分布和整個結構的內部質量情況，進行缺陷的量化評估。

對復合材料數字化、自動化無損檢測發展的思考

復合材料數字化、自動化無損檢測是一個與復合材料及其制造工藝密切相關的專業技術，其發展和應用必須緊密結合自身的復合材料、結構設計與制造、應用等特點進行合理規劃，例如Boeing 和Airbus公司一直結合自身的復合材料研發計劃和生產任務，在開展復合材料數字化、自動化無損檢測技術的研究和應用。特別是基于設備的復合材料數字化、自動化無損檢測，針對性更強，去過Boeing和Airbus公司參觀的人都能感覺到在復合材料數字化、自動化無損檢測方面，他們具有明顯的不同特點和技術思路。復合材料數字化、自動化無損檢測技術的關鍵是需要有十分強大的技術支持的特殊專業設備，集無損檢測、傳感器、儀器、信號處理、掃描控制、成像以及計算機、機械、電器、數控等多專業、多學科于一體，專業性極強，屬于特殊的個例技術設計應用，必須結合復合材料、工藝和結構設計制造等進行專門的設計。Boeing和 Airbus公司都花費巨資，進行了長時間的持續研發和技術積累，才有今天的技術規模。

我國在這方面幾十年的簡單引進案例反復表明，要從根本上解決復合材料數字化、自動化無損檢測，僅單純或機械地引進一兩臺檢測設備，遠不能從根本上解決復合材料結構數字化、自動化無損檢測。

一方面，目前我國每年都要花費大量資金從國外購買一些不太適合自身型號研制和生產特點的檢測設備，而且這些檢測設備的引進又大多缺乏技術依托和配套技術支持，缺少應用開發和相關技術配套，因此難以形成有效的生產能力。另一方面，在型號研制和生產中又急需無損檢測技術設備來確保裝機結構件的質量，幫助穩定工藝，為材料研究提供評價手段，為設計應用反饋信息，保證復合材料結構研制和型號生產過程中裝機件質量。

因此，今后的發展規劃與思路，應立足自我，充分利用國際技術平臺，根據自身型號批量生產和復合材料裝機應用特點，利用有效的資金，開發復合材料結構數字化、自動化無損檢測技術裝備，建立適合自身技術特點的復合材料結構數字化、自動化無損檢測技術體系和平臺，增強可持續發展的技術內涵。

第三篇：無損檢測工作技術總結

無損檢測工作技術總結

報考項目: RT 論文題目: 淺談小徑管透照布置的選擇

姓 名: 龐 兵

工作單位: 安徽津利能源科技發展有限責任公司

淺談小徑管透照布置的選擇

隨著近年來電力行業趨勢不斷上升，射線檢測作為無損檢測方法的一個重要方法，射線檢測在電站安裝中具有與其它無損檢測方法不可替代的優越性。電站鍋爐主要以小口徑管對接接頭為主，多采用射線檢測。筆者近期參與完成了***發電廠(2×1000MW)超超臨界燃煤發電機組安裝工程的無損檢測工作，對射線檢測小徑管時透照位置的選擇有了新的認識和理解。

1.小徑管透照在實際應用中暴露的問題：

在某電廠安裝項目現場抽查中發現爐管焊縫存在大量的根部裂紋（見附圖一、二），而這些焊縫則是已在預制廠檢測合格的焊口。為什么會造成這種現象呢？為此筆者分析了產生這種現象原因。該爐管材質為T92規格為Φ51×8mm，檢測執行標準JB/T4730.2-2005，技術等級AB級，Ⅱ級合格。在預制階段由于條件較好，所以按JB/T4730.2-2005標準規定采用橢圓成像法透照，相隔90度透照2次。在這一階段也發現了少量的根部裂紋，但并未引起檢測人員的足夠重視。在爐管組裝運抵現場后由于現場條件的限制沒有采用橢圓成像法透照而是采用垂直透照的方法進行檢測，相隔120度透照3次重疊成像，結果發現了大量的根部裂紋。為保證產品質量我們要求對所有運抵現場的爐管按用垂直透照的方法進行100%重新檢測，同時要求預制廠在預制階段也采用同樣的方式進行檢測。但這一要求似乎并不完全符合JB/T4730.2-2005的規定，檢測單位對此也有所顧忌。

2.小徑管經常采用傾斜透照橢圓成像的原因 小徑管通常是指外直徑Do小于或等于100mm的管子，在射線檢測中傾斜透照橢圓成像通常是首選。小徑管采用傾斜透照橢圓成像可以將源側和膠片側焊縫影像分開便于影像的評定及缺陷的定位返修，而且在大多數條件下有較少透照次數，這樣既可以減少成本又可以提高檢測效率保證工程進度。筆者認為小徑管采用傾斜透照橢圓成像檢測工藝優化的體現，是質量、費用、進度及返修難易程度相互平衡的共同結果。實踐證明此方法確實是一種行之有效地透照方法，在可以實施的情況下也確應采用。垂直透照重疊成像的方法對于根部裂紋、根部未熔、根部未焊透等根部面狀缺陷的檢出率較高，但發現缺陷后由于分不清是源側還是膠片側的缺陷會對缺陷的定位返修造成不便。焊縫表面的不規則也會影像的評定造成一定的影響，此外在檢測成本、檢測進度上也略遜于傾斜透照，它出常常作為傾斜透照的一種補充方法加以應用。綜上原因在射線檢測中經常采用傾斜透照橢圓成像。

附圖一 3.透照角度對小徑管裂紋檢出的影響 射線檢測中對于缺陷的檢出主要是通過裂紋檢出角來控制的，它是假想裂紋垂直于工件表面來進行研究的，垂直于工件表面的裂紋也是危害性最大一種缺陷，因此它是射線檢測重要控制的缺陷。裂紋檢出角分為橫向裂紋檢出角和縱向裂紋檢出角。實驗證明，透照角度在10度以下時裂紋的識別情況變化不大，但透照角度超過15度時隨著透照角度的增大裂紋不能識別的情況就會增大很多，裂紋的檢出率會顯著降低。

附圖二

在JB/T4730.2-2005中透照方向實際上是對縱向裂紋檢出角的控制，但標準并未規定角度的控制范圍。而一次透照長度是以透照厚度比K的形式間接的控制橫向裂紋檢出角的大小。無論是傾斜透照橢圓成像透照2次或3次，還是垂直透照重疊成像透照3次其對橫向裂紋檢出角的要求是基本相同的，但傾斜透照橢圓成像透照的縱向裂紋檢出角要明顯大于垂直透照重疊成像透照。按標準規定，橢圓成像時影像開口寬度為1倍焊縫寬度左右，當g（焊縫寬度）≤D0/4時傾斜透照的角度約為25.56度,此時縱向裂紋的檢出率將大大下降。此時橢圓成像過大的透照角度可能會導致根部面狀缺陷的漏檢，因此在可能存在根部面狀缺陷時橢圓成像的方法應慎用。

附圖三

4.對JB/T4730.2-200

5小徑管透照布置的理解

JB/T4730.2-2005標準中射線檢測的透照布置分為5條，即透照方式、透照方向、一次透照長度、小徑管的透照布置和透照次數。其實后2條僅是針對小徑管這一特定檢測對象而言的，其含義也包含于前3條之 中：

1）小徑管的透照布置無論是傾斜透照還是垂直透照都為雙壁雙影法。2）小徑管的透照方向是通過橢圓的開口度來控制的，傾斜透照時有一定的透照角度，垂直透照時透照就角度為0o。小徑管透照布置規定，當同時滿足T（壁厚）≤8mm； g（焊縫寬度）≤Do /4時應采用傾斜透照方式橢圓成像，而JB/T4730.2-2005中4.1.2條（透照方向）規定透照時射線束中心一般應垂直指向透照區中心，需要時也可選用有利于發現缺陷的方向透照。因此從這一方面看小徑管的透照布置與4.1.2條的 要求是相互矛盾的。3）小徑管透照次數是一次透照長度的體現。無論是傾斜透照橢圓成像透照2次或3次，還是垂直透照重疊成像透照3次其透照厚度比K都約為1.7左右。從小徑管的K值我們可以看出小徑管的K值其實已經不 能夠滿足標準的要求，標準之所以這樣規定只是優化工藝的結果。因此我們對標準的執行也要靈活應用，不能照抄照搬。在檢測中如已發現許多根部面狀缺陷或對缺陷的檢出率存在疑問時應采用垂直透照進行補充檢測，在已經發現大量根部面狀缺陷時要直接采用垂直透照進行檢測。這樣才能提高根部面狀缺陷檢出率來保證產品質量，才能真正做到質量、費用、進度的協調統一，此時的才能算是優化的工藝。

5.通過以上的分析及筆者在實際中的應用，筆者認為不要死執行標準，而要理解標準，從檢測的原理出發了解標準制定的原理及目的，這樣才能更好的應用標準服務于實際檢測工作。同時筆者也認為JB/T4730.2-2005對小徑管透照布置的規定過于剛性，使許多檢測單位在實際檢測中過于拘謹。這是筆者個人的一些觀點和看法希望能夠得到廣大同仁的指教。

第四篇：無損檢測工作技術總結

無損檢測工作技術總結

總結人：XXX

XXXXXX有限公司

我于2012年7月畢業于XXXXXX，持有中國電力工業無損檢測超聲、磁粉I級資質和電力工業理化檢驗光譜、金相I級資質。畢業后一直就職于XXXXXXX有限公司，在公司承接的鍋爐、壓力管道等特種設備施工過程中承擔無損檢測工作。在這一年的工作中，積極完成各項探傷任務，尋求新的方法以解決檢測中碰到的難題，并且努力提高自己的技術水平，提高工作效率。

隨著我國工業化進程不斷推進，電站和化工行業也相繼增多，按照圖紙技術條件及規范要求，對于各種壓力管道、壓力容器和承壓部件焊接焊縫需進行規定比例的超聲及X射線探傷，所以無損檢測行業也越來越普遍。下面淺談一下小徑管透照方法和技術要求及鋼焊縫射線照相底片缺陷影像的識別：

I外徑D。≤100mm的管子稱為小徑管，一般采用雙壁雙影法透照其對接環縫。按照被檢焊縫在底片上的影像特征，又分橢圓成像和重疊成像兩種方法。當同時滿足下列兩條件，a)T(壁厚)≤8mm；

b)g(焊縫寬度)≤D0/

4時采用傾斜透照方式橢圓成像。橢圓成像時，應控制影像的開口寬度(上下焊縫投影最大間距)在1倍焊縫寬度左右。不滿足上述條件或橢圓成像有困難時可采用垂直透照方式重疊成像。

透照布置（1）橢圓成像法膠片暗袋平放，射線源焦點偏離焊縫中心平面一定距離（稱為偏心距L。），以射線束的中心部分或邊緣部分透照被檢焊縫。偏心距應適當，可按橢圓開口寬度（q）的大小

算出。

L。=（b+q）L1/L

2式中L1為射線源到近源處環焊縫表面的水平距離，L2為外徑加上焊縫余高；

如偏心距太大，橢圓開口寬度過大，窄小的根部缺陷（裂紋、未焊透等）有可能漏檢，或者因影像畸變過大，難于判斷。偏心距太小，橢圓開口寬度過小，又會使源側焊縫與片側焊縫根部缺陷不一分開。

（2）重疊成像法對直徑小（D。≤20mm），或壁厚大（T>8mm），或焊縫寬（g>D。/4）的管子，或是為了重點檢測根部裂紋和未焊透等特殊情況下，可使射線垂直透照焊縫，此時膠片宜彎曲貼合焊縫表面，以盡量減少缺陷到膠片距離。當發現不合格缺陷后，由于不能分清缺陷是處于射線源測或膠片側焊縫中，一般多做整圈返修處理。小徑管環向對接接頭的透照次數

小徑管環向對接焊接接頭100%檢測的透照次數:采用傾斜透照橢圓成像時，當T/Dn≤0.12時，相隔90°透照2次。當T/D0>0.12時，相隔120°或60°透照3次。垂直透照重疊成像時，一般應相隔120°或60°透照3次。

由于結構原因不能進行多次透照時，可采用橢圓成像或重疊成像方式透照一次。鑒于透照一次不能實現焊縫全長的100%檢測，此時應采取有效措施擴大缺陷可檢出范圍，并保證底片評定范圍內黑度和靈敏度滿足要求。

II鋼焊縫射線照相底片缺陷影像的識別

1焊接缺陷影像的顯示特征

焊接缺陷的影像特征基本取決于焊縫中缺陷的形態、分布、走向和位置，因射線透照角變化而造成的影像畸變或影像模糊也應予以充分考慮；對缺陷特性和成因的充分了解和經驗，有助于缺陷的正確判斷。必要時，應改變射線檢測方案重新拍片；也可對可疑影像進行解剖分析，這樣可以減少誤判和漏判。

缺陷影像的判定，應依據三個基本原則：

a影像的黑度(或亮度)分布規律。如氣孔的黑度變化不大，屬平滑過渡型；而夾渣的黑度變化不確定，屬隨機型。

b影像的形態和周界。如裂紋的影像為條狀，且必有尖端；而未焊透或條狀夾渣雖然也是條狀的，但一般不可能有尖端。未焊透的兩邊周界往往是平直的，而夾渣的周圍往往是弧形不規則的，而氣孔的形態大多是規則的。

c影像所處的部位。如破口邊沿未熔合往往產生于焊接坡口的熔合面上，因此大多出現在焊縫軸線的兩側；而未焊透則多出現在焊縫軸線上。

2缺陷影像的識別

2.1氣孔在底片上的形貌：

呈暗色斑點，中心黑度較大，邊緣較淺平滑過渡，輪廓較清晰。形狀：圓形、橢圓形、長條形、蟲形等。

形態：單個、分散、密集、鏈狀等。分布在焊縫中任意部位。

2.2非金屬夾渣在底片上的形貌

呈暗色斑點，黑度分布無規律，輪廓不圓滑，小點狀夾渣輪廓較不清晰。形狀較不規測，點狀、長條形、塊狀，有時帶尖角。

形態：單個或分散、密集（網狀）、長條斷續等。分布在焊縫中任意部位。

2.3夾鎢（金屬夾渣）

呈亮點，輪廓清晰。為圓形、橢圓形、長條形或呈開花狀。形態：單個、分散、密集等。氬弧焊打底電弧焊蓋面的焊縫分布在根部；全氬焊焊縫在焊縫任意部位。

2.4未焊透在底片上的形貌

大多呈清晰的暗色直線條或帶，寬窄取決于對口間隙。無對口間隙的所形成的未焊透呈現一條筆直的暗線。

一般處于焊縫影像的中間，順焊縫軸線延伸；因透照偏或焊偏，也可能偏向一側。

2.5未熔合在底片上的形貌：

根部未熔合的典型影象是一條細直黑線，線的一側輪廓整齊且黑度較大，為坡口鈍邊痕跡，另一側輪廓可能較規則也可能不規則，根部未熔合在底片上的位置應是焊縫根部的投影位置，一般在焊縫中間．因坡口形狀或投影角度等原因也可能偏向一邊。

坡口未熔合的典型影象是連續或斷續的黑線，寬度不一，黑度不均勻，一側輪廓較齊，黑度較大，另一側輪廓不規則，黑度較小，在底片上的位置一般在焊縫中心至邊緣的1／2處，沿焊縫縱向延伸。

層間未熔合的典型影象是黑度不大的塊狀陰影，形狀不規則，如伴有夾渣時，夾渣部位的黑度較大。較小時，底片上不易發現。

對未熔合缺陷評判，要持慎重態度，因為有時與夾渣很難區分，尤其是層間未熔合容易誤判。一般與夾渣的區別在于黑度的深淺和外貌形狀規則等。

2.6裂紋在底片上的形貌：

呈不直的暗細線，端部尖細。熱裂紋走向曲折，有分叉；冷裂紋走向不曲折沒有分叉。

形態：單條、斷續。在焊縫根部、焊道內、熱影響區及弧坑等相應部位均可呈現。

無損檢測工作是鍋爐壓力容器和化工壓力管道等特種設備安全運行的重要保障之一，要求從事無損檢測工作人員要有高度的責任心，特別是從事X射線探傷工作，不僅要做好個人防護，也要防止他人受到傷害。

第五篇：油氣管道無損檢測技術

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油氣管道無損檢測技術

管道作為大量輸送石油、氣體等能源的安全經濟的運輸手段,在世界各地得到了廣泛應用,為了保障油氣管道安全運行,延長使用壽命,應對其定期進行檢測,以便發現問題,采取措施。

一、管道元件的無損檢測

（一）管道用鋼管的檢測

埋地管道用管材包括無縫鋼管和焊接鋼管。對于無縫鋼管采用液浸法或接觸法超聲波檢測主要來發現縱向缺陷。液浸法使用線聚焦或點聚焦探頭,接觸法使用與鋼管表面吻合良好的斜探頭或聚焦斜探頭。所有類型的金屬管材都可采用渦流方法來檢測它們的表面和近表面缺陷。對于焊接鋼管，焊縫采用射線抽查或100 %檢測，對于100 %檢測，通常采用X射線實時成像檢測技術。

（二）管道用螺栓件

對于直徑> 50 mm 的鋼螺栓件需采用超聲來檢測螺栓桿內存在的冶金缺陷。超聲檢測采用單晶直探頭或雙晶直探頭的縱波檢測方法。

二、管道施工過程中的無損檢測

（一）各種無損檢測方法在焊管生產中的配置

國外在生產中常規的主要無損檢測配置如下圖一中的A、B、C、E、F、G、H工序。我國目前生產中的檢測配置主要崗位如下圖中的A、C、D、E、F、G、H工序。

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圖一 大口徑埋弧焊街鋼管生產無損檢測崗位配置

（二）超聲檢測

全自動超聲檢測技術目前在國外已被大量應用于長輸管線的環焊縫檢測，與傳統手動超聲檢測和射線檢測相比，其在檢測速度、缺陷定量準確性、減少環境污染和降低作業強度等方面有著明顯的優越性。

全自動相控陣超聲檢測系統采用區域劃分方法，將焊縫分成垂直方向上的若干個區，再由電子系統控制相控陣探頭對其進行分區掃查，檢測結果以雙門帶狀圖的形式顯示，再輔以TOFD(衍射時差法)和B掃描功能，對焊縫內部存在的缺陷進行分析和判斷。

全自動超聲波現場檢測時情況復雜，尤其是軌道位置安放的精確度、試塊的校準效果、現場掃查溫度等因素會對檢測結果產生強烈的影響，因此對檢測結果的評判需要對多方面情況進行綜合考慮，收集各種信息，才能減少失誤。

（三）射線檢測

射線檢測一般使用X 射線周向曝光機或γ射線源，用管道內爬行器將射線源送入管道內部環焊縫的位置，從外部采用膠片一次曝光，但膠片處理和評價需要較長的時間，往往影響管道施工的進度，因此，近年來國內外均開發出專門用于管道環焊縫檢測的X 射線實時成像檢測設備。

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圖二 管道環焊縫自動掃描X射線實時成像系統

圖二為美國Envision公司生產的管道環焊縫自動掃描X射線實時成像系統，該設備采用目前最先進的CMOS成像技術，用該設備完成Φ 609mm(24 in)管線連接焊縫的整周高精度掃描只需1～2 min，掃描寬度可達75 mm，該設備圖像分辨率可達80μm，達到和超過一般的膠片成像系統。

（四）磁粉檢測

磁粉檢測的基礎是缺陷處漏磁場與磁粉的磁相互作用。鐵磁性材料或工件被磁化后，由于不連續性的存在，使工件表面或近表面的磁力線發生局部畸變而產生漏磁場，吸附施加在工件表面的磁粉，形成在合適光照下目視可見的磁痕，從而顯示出不連續性的位置、形狀和大小。

國內很少對焊管坡口面進行磁粉檢測。國外使用的自動檢測系統，主要采用熒光磁懸液濕法檢測。自動磁粉檢測設備采用磁化線圈在鋼管壁厚方向對坡口面局部磁化，同時在坡口表面噴灑熒光磁懸液，憑借在該部位裝置的高分辨率攝像系統，將磁化、磁懸液噴灑區域的影像傳輸在旁邊的監視屏上，操作人員監視屏幕，就可以及時發現磁痕影像，找出缺陷。

磁粉檢測適用于檢測鐵磁性材料表面和近表面的缺陷，因此對于奧氏體不銹鋼和有色金屬等非鐵磁性材料不能用磁粉檢測的方法進行探傷。由

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于馬氏體不銹鋼、沉淀硬化不銹鋼具有磁性，因此可以進行磁粉檢測。磁粉檢測可以發現表面和近表面的裂紋、夾雜、氣孔、未熔合、未焊透等缺陷，但難以發現表面淺而寬的凹坑、埋藏較深的缺陷及與工件表面夾角極小的分層。

三、鋼質管道管體無損檢測技術

鋼質管道管體的無損檢測，主要就是管體的完整性（如剩余壁厚、管道缺陷、表面腐蝕形態、腐蝕產物類型、腐蝕深度等）檢測。表一列出了目前常用的管道檢測技術及其檢測內容。

表一 管道檢測技術分類

（一）彈性波檢測技術

彈性波檢測是利用管道泄漏引起的管道內壓力波的變化來進行診斷定位，一般可分為聲波、負壓力波和壓力波三種。其主要工作原理是利用安置好的傳感器來檢測管道泄漏時產生的彈性波并進行探測定位。這種技術的關鍵是區分正常操作時和發生泄漏時的彈性波。目前有兩種方法，一

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種是利用硬件電路的延時來進行信號過濾，另一種是結合結構模式識別和神經網絡來區分正常操作時和發生事故時產生的不同波形，從而更好地監測管道的運行。

（二）漏磁通檢測技術

漏磁式管道腐蝕檢測設備的工作原理是利用自身攜帶的磁鐵，在管壁圓周上產生一個縱向磁回路場。如果管壁沒有缺陷，則磁力線封閉于管壁之內，均勻分布。如果管內壁或外壁有缺陷，則磁通路變窄，磁力線發生變形，部分磁力線將穿出管壁產生漏磁。漏磁檢測原理圖三所示。

圖三 漏磁檢測原理

漏磁場被位于兩磁極之間的緊貼管壁的探頭檢測到，并產生相應的感應信號。這些信號經濾波、放大、模數轉換等處理后被記錄到檢測器上的存儲器中，檢測完成后，再通過專用軟件對數據進行回放處理、判斷識別。

從整個檢測過程來說，漏磁檢測可分為圖四所示的四個部分：

圖四 漏磁檢測流程圖

漏磁檢測技術的優點：（1）易于實現自動化；較高的檢測可靠性；（2）可以實現缺陷的初步量化；（3）在管道檢測中，厚度達到30mm的壁厚范

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圍內，可同時檢測內外壁缺陷；（4）高效，無污染，自動化的檢測可以獲得很高的檢測效率。

漏磁檢測技術的局限性：（1）只適用于鐵磁材料；（2）檢測靈敏度低；（3）缺陷的量化粗略；（4）受被檢測工件的形狀限制由于采用傳感器檢測漏磁通，漏磁場方法不適合檢測形狀復雜的試件；（5）漏磁探傷不適合開裂很窄的裂紋，尤其是閉合型裂紋；（6）不能對缺陷的類型或者缺陷的嚴重程度直接作定量性的分析。

（三）超聲波檢測技術

管道超聲檢測是利用現有的超聲波傳感器測量超聲波信號往返于缺陷之間的時間差來測定缺陷和管壁之間的距離；通過測量反射回波信號的幅值和超聲波探頭的發射位置來確定缺陷的大小和方位。

圖五為超聲波檢測原理圖, 圖中Wt代表管道正常壁厚, SO代表超聲波探頭與管道內表面間的標準位移。

圖五 超聲波檢測原理圖

超聲波檢測技術的優點：（1）檢測速度快，檢測成本低；（2）檢測厚度大，靈敏度高；（3）缺陷定位較準確；（4）對細微的密閉裂紋類缺陷靈

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敏度高。

超聲波檢測的缺點：（1）由于受超聲波波長的限制，該檢測法對薄管壁的檢測精度較低，只適合厚管壁，同時對管內的介質要求較高；（2）當缺陷不規則時，將出現多次反射回波，從而對信號的識別和缺陷的定位提出了較高要求；（3）由于超聲波的傳導必須依靠液體介質，且容易被蠟吸收，所以超聲波檢測器不適合在氣管線和含蠟高的油管線上進行檢測，具有一定局限性。

（四）電磁超聲檢測

電磁超聲技術（EMAT）是20世紀70年代發展起來的無損檢測新技術。這一技術是以洛侖茲力、磁致伸縮力、電磁力為基礎，用電磁感應渦流原理激發超聲波。

電磁超聲的發射和接收是基于電磁物理場和機械波振動場之間的相互轉化，兩個物理場之間通過力場相互聯系。從物理學可知，在交變的磁場中，金屬導體內將產生渦流，同時該電流在磁場中會受到洛侖茲力的作用，而金屬介質在交變應力的作用下將產生應力波，頻率在超聲波范圍內的應力波即為超聲波。與之相反，該效應具有可逆性，返回聲壓使質點的振動在磁場作用下也會使渦流線圈兩端的電壓發生變化，因此可以通過接收裝置進行接收并放大顯示。人們把用這種方法激發和接收的超聲波稱為電磁超聲。

與傳統壓電超聲換能器相比，EMA的優點主要有：（1）非接觸檢測，不需要耦合劑；（2）可產生多種模式的波，適合做表面缺陷檢測；（3）適合高溫檢測；（4）對被探工件表面質量要求不高；（5）在實現同樣功能的油氣儲運前言知識講座

前提下，EMAT探傷設備所用的通道數和探頭數都少于壓電超聲；（6）發現自然缺陷的能力強，對不同的入射角有明顯的端角反射，對表面裂紋檢測靈敏度較高。

EMA的缺點：（1）EMAT的換能效率要比傳統壓電換能器低20—40dB；（2）探頭與試件距離應盡可能小；（3）EMAT僅能應用于具有良好導電性能的材料中。

（五）渦流檢測技術

渦流檢測技術是目前采用較為廣泛的管道無損檢測技術，其原理為：當一個線圈通交變電時，該線圈將產生一個垂直于電流方向（即平行于線圈軸線方向）的交變磁場，把這個線圈靠近導電體時，線圈產生的交變磁場會在導電體中感應出渦電流（簡稱渦流），其方向垂直于磁場并與線圈電流方向相反。導電體中的渦流本身也要產生交變磁場，該磁場與線圈的磁場發生作用，使通過線圈的磁通發生變化，這將使線圈的阻抗發生變化，從而使線圈中的電流發生變化。通過監測線圈中電流的變化（激勵電流為恒定值），即可探知渦流的變化，從而獲得有關試件材質、缺陷、幾何尺寸、形狀等變化的信息。

渦流檢測技術可分為常規渦流檢測、透射式渦流檢測和遠場渦流檢測。常規渦流檢測受到趨膚效應的影響，只適合于檢測管道表面或者亞表面缺陷，而透射式渦流檢測和遠場渦流檢測則克服了這一缺陷，其檢測信號對管內外壁具有相同的檢測靈敏度。其中遠場渦流法具有檢測結果便于自動化檢測(電信號輸出)、檢測速度快、適合表面檢測、適用范圍廣、安全方便以及消耗的物品最少等特點，在發達國家得到廣泛的重視，廣泛用于在油氣儲運前言知識講座

用管道的檢測。

渦流檢測技術的優點：（1）檢測速度高，檢測成本低，操作簡便；（2）探頭與被檢工件可以不接觸，不需要耦合介質；（3）檢測時可以同時得到電信號直接輸出指示的結果，也可以實現屏幕顯示；（4）能實現高速自動化檢測，并可實現永久性記錄。

渦流檢測技術的缺點：（1）只適用于導電材料，難以用于形狀復雜的試件；（2）只能檢測材料或工件的表面、近表面缺陷；（3）檢測結果不直觀，還難以判別缺陷的種類、性質以及形狀、尺寸等；（4）檢測時受干擾影響的因素較多，易產生偽顯示。

（六）激光檢測技術

激光檢測系統主要包括激光掃描探頭、運動控制和定位系統、數據采集和分析系統三個部分，利用了光學三角測量的基本原理。與傳統的渦流法和超聲波法相比，激光檢測（或輪廓測量）技術具有檢測效率高、檢測精度高、采樣點密集、空間分辨力高、非接觸式檢測，以及可提供定量檢測結果和提供被檢管道任意位置橫截面顯示圖、軸向展開圖、三維立體顯示圖等優點。

但是激光檢測方法只能檢測物體表面，要全面掌握被測對象的情況，必須結合多種無損檢測方法，取長補短。

（七）管道機器人檢測技術

管道機器人是一種可在管道內行走的機械，可以攜帶一種或多種傳感器，在操作人員的遠端控制下進行一系列的管道檢測維修作業，是一種理想的管道自動化檢測裝置。

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一個完整的管道檢測機器人應當包括移動載體、視覺系統、信號傳送系統、動力系統和控制系統。管道機器人的主要工作方式為: 在視覺、位姿等傳感器系統的引導下，對管道環境進行識別，接近檢測目標，利用超聲波傳感器、漏磁通傳感器等多種檢測傳感器進行信息檢測和識別，自動完成檢測任務。其核心組成為管道環境識別系統（視覺系統）和移動載體。目前國外的管道機器人技術已經發展得比較成熟，它不僅能進行管道檢測，還具有管道維護與維修等功能，是一個綜合的管道檢測維修系統。

四、管道外覆蓋層檢測技術

（一）PCM檢測法

PCM（多頻管中電流檢測法）評價的核心是遙控地ICI電流信號的張弱來控制發射到管道表ICI的電流，通過檢測到的電流變化規律，進而判斷外防腐層的破損定位與老化程度。加載到管道上的電流會產生相應的電磁場，磁場張弱與加載電流的大小成正比，同時隨著傳輸距離增大，電流信號逐漸減小。當管道外涂層有破損時，電流通過破損點流向大地，該點處的電流衰減率突然增大，可判定外涂層破損點的位置。

但PCM法對較近的多條管道難以分辨、在管道交叉、拐點處及存在交流電干擾時，測得數據誤差大。

（二）DCVG檢測技術

DCVG（直流電壓梯度測試技術）的原理是對管道上加直流信號時，在管道防腐層破損裸漏點和土壤之間會出現電壓梯度。在破損裸漏點附近部位，電流密度將增大，電壓梯度也隨著增大。普遍情況下，裸漏面積與電

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壓梯度成正。直流電壓梯度檢測技術就是基于上述原理的。

在用DCVG測量時，為了便于對信號的觀察和解釋，需要加一個斷流器在陰極保護輸出上。測量過程中，沿管線以2m的間隔在管頂上方進行測量。

DCVG的優點為能準確地測出防腐層的破損位置，判斷缺陷的嚴重程度和估計缺陷大小，之后根據檢測結果提供合理的維護和改造建議；測量操作簡單，準確度高，在測量過程中不受外界干擾，幾乎不受地形影響。缺點在于整個過程需沿線步行檢測，不能指示管道陰極保護的效果和涂層剝離；環境因素會引起一定誤差，如雜散電流、地表土壤的電阻率等。

（三）Pearson檢測法

Pearson檢測法（皮爾遜檢漏法）的原理是對管道施加交流信號，此信號會通過管道防腐層的破損點處流失到土壤中，因此距離破損點越遠，電流密度越小，破損點的上方地表形成一個交流電壓梯度。檢測過程中，兩位測試員相距3~6m，腳穿鐵釘鞋或手握探針，將各探測的的電壓信號發回接收裝置，信號經濾波、放大，即能得到檢測結果。

Pearson檢測法是目前國內最常用的檢測技術，其優點是：（1）有較成熟的使用經驗，并且檢測速度較快，能沿線檢測防腐層破損點和金屬物體；（2）能識別破損點大小，還能測到微小漏點，長輸管道的檢測與運行維護中有良好的使用反饋。

Pearson檢測法的不足之處在于，（1）整個檢測過程需步行；（2）不能指明出缺陷的損壞程度；（3）對操作者的技能求高；（4）在水泥或瀝青地面上檢測接地困難。

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（四）標準管/地（P/S）電位測試法

標準管/地（P/S）電位測試法的原來是采用萬用表來測接地Cu/CuS04電極與管道表ICI某監測點之間的電位，通過電位與距離構成的曲線了解電位的分布，把當前電位與以往電位區別開來，可用檢測來的陰極保護電位來判定是否對管道外涂層起保護作用。

目前,地面測量管道保護電位的通用方法就是標準管/地電位測試法，其優點是無需開挖管道、現場取得數據容易、檢測速度快(每天10~50km)。一般情況,每隔1km左右設一個測試樁，所以這種方法只能總體評估這一管段的防腐層，不能詳細地評價防腐層缺陷，不能確定防腐層的缺陷位置以及缺陷的分布情況。故此方法不適合用于無陰極保護或測試樁的管道。