探究机械裂纹无损检测方法

探究机械裂纹无损检测方法

张作林 何东方

新疆新正检测技术有限责任公司

摘要:随着我国经济的不断发展，机械产业发展的越来越快，为各行各业提供了精密的机械设备。在机械生产和使用的过程中要对各个部件进行检查，确保机械能正常运转。机械无损检测方法是机械众多检测方法的一种，对检验机械质量有着很大的作用。在实际机械裂纹检测中，要想提高检测的科学性和有效性，相关人员要对各种无损检测方法进行不断研究，这样才能提高检测质量，提高企业经济效益。本文主要分析机械裂纹的无损检测方法以及各自的优缺点，希望对有关从业人员有一定的借鉴意义。

关键词:机械裂纹；无损检测；方法

在机械使用过程中由于各种因素的影响会产生裂纹。当机械的裂纹发展到一定程度，裂纹所在的构件由于性能减弱会发生断裂，严重危害操作机械人员的生命安全，因此对机械裂纹及时检查并采取有效措施进行修复具有重大意义。以往对机械裂纹的检测要把机械中有关零部件拆除才能进行，对裂纹所在的零部件有一定的损伤，而且检测结果也缺乏准确性。为了避免出现以上情况，使检测更加精准，技术人员在实践中不断探究，研发了许多无损检测方法，不仅提高了检测质量，同时也提高了检测效率。

一、机械裂纹形成的原因和种类

要想对机械裂纹进行检测就必须对裂纹形成的原因加以了解。根据以往的经验，机械裂纹主要是由机械的细小缺陷引起的，例如机械材料生产中形成的小气泡，材料中含有杂渣或者是砂眼，机械部件在进行焊接时焊缝的大小不一等。这些有细小缺陷的机械构件在长期的使用中处在应力的集中处，很有可能引起裂纹，裂纹不断进行扩展就会引起机械构件的断裂，影响机械的正常使用，危害相关工作人员的安全^[1]。

一般情况下，根据裂纹在机械位置的不同可以把机械裂纹分为三类:表面型裂纹、深埋型裂纹、穿透性裂纹。在实际检测中，由于深埋型裂纹的检测难度比较大，针对这种裂纹一般采用无损检测法。还有一种分类法是根据裂纹形成的力学特性和外在表现。按照这种分类法，机械裂纹分为张开型裂纹、滑移型裂纹、撕开型裂纹。这三种类型中，张开型裂纹由于受力不均匀，裂纹扩展的程度发展很快，危害性很强。

二、机械裂纹无损检测方法分析

（一）射线检测法

射线检测法一般用于机械构件内部宏观几何缺陷的检测，主要包括计算机射线照相技术，射线照相法两种，其中计算机射线照相技术应用范围相对广泛，是一种常用的无损检测方法。利用计算机射线照相技术对机械进行无损检测时，缺陷部位通过的射线强度和正常部分不同，这些不同在胶片上可以得到呈现，底片的黑度会有明显的不同，相关人员根据底片就能判断出裂纹所在的位置和形状等信息。但是这种方法在检测机械裂纹时必须有一个合适的透射角度，如果角度不合适会对检测效果有一定的影响。另外由于不同射线的穿透力不同，因此对裂纹的检测厚度效果也会不同，因此要根据不同情况选择不同的射线。

（二）磁粉检测法

磁粉检测法是一种操作简单，检测结果比较直观的方法。它主要是利用高磁导率的磁粉细粒，进入裂纹部分的漏磁场时会被留下并形成一定的形状，由于漏磁场的形状比较大，肉眼很容易就可以看到，所以这种方法在检测机械裂纹时应用率比较高。但是这种方法也存在一定的问题，它不能有效的检测应力集中，而应力集中是形成疲劳裂纹的主要原因，因此对这种裂纹进行检测时必须先对被检构件磁化，一些结构复杂的构件磁化起来也有一定的难度。为了使检测的磁痕更加易于辨认，检测前先把构件表面的油漆或腻子清理干净，避免影响磁痕显示。这不仅增加了检测时间和成本，而且对构件进行清理时也容易损伤构件，形成新的缺陷。这种方法在短时间内不能对整个部件进行全面检测，只能对重点部位检测，很可能遗漏裂纹部位，存在一定的安全隐患。这种方法的检测结果存在着人为因素的影响，降低了检测的准确度和可信性。另外，检测完成后为了使检测的构件不影响正常使用，还需要对构件进行退磁，这一过程又增加了成本，所以要结合具体情况来选择机械裂纹的无损检测方法。

（三）渗透检测法

渗透检测法是利用毛细现象来对机械裂纹进行检测。这种方法适用于表面光滑干净的机械部件。先在被检测部件表面涂上一层有色或者是荧光色的渗透性很强的液体，如果被检测部件表面有裂纹，这种液体会随着裂纹渗透到裂纹根部。然后再把表面的液体洗掉，涂上一些对比度大的显示液。静置一段时间，较窄的裂缝毛细现象会很明显，原来渗透到裂纹根部的液体会在毛细作用下上升到表面并扩散，在衬底上会显示出很明显的线条，检测人员也就能很明显地看到裂纹的形状。这种方法也通常叫做着色检测法。如果在被检测部件表面涂的是带荧光的液体，这种液体渗透到裂纹根部，然后在毛细作用下上升到物体表面，再用紫外灯进行照射，荧光色会更加清晰地显示裂纹的形状，利用检测人员辨识裂纹的各种信息。这种检测法又叫荧光检测法。这种方法不仅适用于金属表面，也适用于非金属表面。这种液体有较大的刺鼻气味，且有一定的毒性，因此检测人员在使用该液体时要注意安全。渗透法对构件表面裂纹检测效果比较好，但是对于表面有涂层的部件检测效果不理想

^[2]。

（四）超声检测法

超强检测法是一种利用高频率、高定向声波来对机械进行检测的方法。它不仅可以检测机械部件的厚度，还能对隐藏在内部的裂纹进行检测。超声检测法是根据超声仪器的一种特殊频率对被检测部件发射短脉充声能，仪器根据反射回来的信号进行分析得出结果。超声检测法一般分为接触式检测法和非接触式检测法，超声入射至部件后，根据反射波的时间和形状对裂纹进行检测。这种检测方法不适合于近距离检测，避免发生堵塞现象。它一般用于管道内部裂纹的检测，能对裂纹的位置进行准确判断。

（五）涡流检测法

涡流检测法是通过电磁感应来实现的。电涡流传感器在工作时线圈会产生高频电流，当传感器靠近被检测部件时，线圈周围的高频磁场会在部件表面和内层感应出高频电流，也就是涡流。涡流工作时产生的损耗和反磁通又反射到传感器的线圈中去，当传感器在被检测部件表面移动时，如果构件有裂纹或者是裂纹深度、宽度有变化，涡流磁场对线圈的反射作用也会有变化，同时影响回路的谐振频率和幅频特性。检测人员对这些变化进行分析就可以得知被检测部件表面是否有裂纹或者是裂纹深浅等信息。涡流检测法对机械表面的开口裂纹很有效，即使不去除机械表面的涂层也能准确地检测。这种方法的缺点是检测过程中干扰因素多，存在不确定性，对裂纹的性质不能做出准确的区分^[3]。

三、机械裂纹常用无损检测法对比

在对机械裂纹进行无损检测时，要根据不同的情况选择不同的方法，所以要对这些方法进行比较分析，以利于在实际应用中选择合适的方法对裂纹进行检测。

对于机械裂纹检测，射线检测法适用于机械内部裂纹的检测，且在保证射线射入方向与平面一致时才能得到良好的检测效果。渗透法适用于机械表面的裂纹检测，无法对机械内部的裂纹进行有效检测。这种方法操作简单，成本投入低，可对各种材料不同形状的裂纹进行有效检测。磁粉检测法操作的设备比较简单，检测速度快，检测结果比较直观，但是这种方法只对铁磁材料表面的裂纹进行检测，无法对内部进行检测，因为内部的磁力线无法溢出机械表面形成漏磁场。超声检测法是应用最广泛的一种方法，不仅可以对机械表面的裂纹进行检测，还能对机械内部的裂纹进行检测，且识别能力较好，检测结果准确性较高。涡流检测法适用于导体材料裂纹检测，且只能对机械表面的裂纹进行检测，应用范围较狭窄。

结语:随着科技水平的不断提高，目前机械行业的裂纹检测普遍应用无损检测法，不仅节约了成本，也提高了企业经济效益。这些方法的应用对机械裂纹检测意义重大，应该逐渐加以推广。机械企业的检测人员在进行裂纹检测时应该具体问题具体分析，针对不同的情况选择不同的检测方法，充分发挥每种检测方法的优点，提高裂纹检测的效率和质量，促进机械企业更好的发展。

参考文献：

[1]谭宁,王培江.机械设备维修中无损检测技术的应用探析[J].魅力中国,2020,(18):371.

[2]周月洋.探析机械设备维修中无损检测技术的应用[J].探索科学,2019,(10):76.

[3]夯实技术保障基础 提升安全服务能力[J].福建质量技术监督,2019,(10):17.