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专家点评:我国磁粉/渗透检测技术应用的不足
发布:kittyll   时间:2015/11/13 14:53:56   阅读:695 
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近几十年来,磁粉与渗透检测在我国的应用很多、很广,但在检测技术上基本没有突破性发展,还是停留在手动和半自动检测表面缺陷,对缺陷的自动识别和判断方面没有取得大的进展。在检测设备与器材、检测方法与标准、人员培训方面都有待提高。

1 检测设备与器材

磁粉检测从原来的交流检测设备,发展到三相全波整流电检测,从单一的周向、纵向分别磁化,发展到复合磁化,但这一技术只是在一些要求不高的行业内局部使用,没有相应的标准支持,在航空、航天领域没有得到广泛使用,说明这项技术的可靠性有待于进一步提高。由于技术方面的原因,磁粉检测设备中磁化电流的三相全波整流电,输出的电流不完全是三相全波整流电,这对检测深度有一定的影响,应加强技术攻关,达到国外设备的水平。复合磁化设备发展不够理想,不能达到理想的检测结果,应用方面受到很大的影响,也没有得到相关标准的支持,应改进设备,达到满意的检测结果。磁悬液搅拌设备也是目前国内设备不成熟的地方,国内大部分设备磁悬液搅拌装置都不能达到理想的搅拌效果,经过一段时间后,有大量的磁粉沉淀到容器的底部,使得磁悬液浓度达不到要求,在这一方面应加大技术投入力度,改变目前的这一不良状况。
 

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QQ试片良莠不一,不能代表所要检测部位的磁场强度,制作不规范,需要规范制造标准,完善制造工艺,使其产品满足用户使用。
 
国产黑磁粉、载液基本能够满足检测灵敏度要求,但国产荧光磁粉在使用过程中容易产生表面荧光物质脱落,使磁悬液的污染测试不合格,有待进一步提高,使其满足AMS标准的要求,使国内厂家能够大量使用。
 
我国的常规渗透检测设备器材,在种类上已经覆盖了国内渗透检测应用的大部分领域,甚至有些渗透检测设备器材及附件、耗材(如着色渗透剂等)等,还具备输出国外(如日本等)的能力。但是,各类产品的性能良莠不齐,价格差别也较大(注:国外的渗透检测仪器器材性能整体较高,但价格较贵)。
 
国内不乏合格可用的产品,但由于部分产品不遵循相关法规或标准的规定,影响了整体行业的信誉。正规生产厂商的利益受损,削弱了生产厂商生产正规产品的积极性。国内部分机械制造企业在渗透检测设备器材的采购行为存在不规范性,不少渗透检测公司及企业盲目追从价格低廉,选用了实际上不合格的渗透检测设备器材等,使优胜劣汰的市场竞争机制发挥不了作用。
 
我国渗透检测设备器材类别实际上仍然不够齐全(例如:没有过滤性微粒渗透剂等),与国际同类渗透检测设备器材相比尚有一定差距,国际市场竞争力低,国际市场占有率也一直很低。渗透检测设备器材的整体性能指标还需进一步提升。举例说明如下:
 

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⑴ 渗透液
 
我国仅有常规渗透液,品种尚不齐全。
 
我国尚未建立国家级的渗透检测材料鉴定机构,因此,我国生产的常规渗透材料没有经过国家级的渗透检测设备器材鉴定机构鉴定认可。渗透液灵敏度能够满足使用要求,但国内渗透材料无一进入国际认可的渗透检测合格产品目录AMS-QPL-2644,限制了其发展,限制了大部分单位的使用,需要做大量的工作,争取尽快进入AMS-QPL-2644目录,满足国内使用要求并推广应用到国际上,实现新的突破和发展。
 
注1:美国荧光渗透液的性能指标,是由国家认可的鉴定机构按相关标准进行鉴定,并纳入符合某相关标准的“渗透液合格目录”中,渗透液使用单位必须在该合格目录中选择产品。
 
注2:目前,美国国防部公布的渗透检测合格产品目录中,有美国、英国、日本、德国、印度的渗透液产品,还没有我国的渗透检测产品。

⑵ 渗透检测试块
 
A型试块,由于制作工艺不过关,试块质量多不能达到相关标准的要求。
 
B型试块,不论是三点试块,还是五点试块,质量都比较差;特别是ISO3452标准规定B型试块(四粗糙度),我国目前还不具备制造能力。
 
C型试块,我国目前也还不能制造。
 
渗透检测灵敏度试片的质量参差不齐,质量不过关,在做系统性能时,不能体现真实的状况,没有建立国内的试片体系,应该在这一方面多做一些工作,使试片能够保证宽而浅的缺陷不易漏检。虽然,我国已经建立或正在建立相关的渗透检测试块国家或国家军用标准,但市场上的渗透检测试块品种有限,且质量较差,同时也没有国家级的渗透检测设备器材鉴定机构开展鉴定活动。因此,市售的渗透检测试块质量差异很大。
 
⑶ 黑光灯
 
我国自产的黑光灯质量与美国等国产的质量相差很大。国内黑光灯的漏白光普遍超标,对检测结果有一定的影响。黑光灯的制造技术要求并不很高,问题在于制造单位基本是小型乡镇企业,多急功近利,科研投入少,加工也较粗糙。
 
⑷ 光照度计
 
黑光辐射强度计、白光照度计等也有类似问题,数字化技术含量较低。
 

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2 检测技术
 
目前我国磁粉检测数字化自动化可控程度较低,缺陷可识别技术水平更低。欧美国家的磁粉检测数字化自动化可控程度很高,且将激光技术运用于缺陷识别使缺陷识别的可靠性大大提高。我国的磁粉检测大多还是在暗室里紫外灯下人工观察缺陷磁痕,人员容易疲劳且人为干扰因素大,易对结果评判造成不良影响。20世纪90年代曾有机构开始进行自动化磁粉检测技术研究,通过计算机和高分辨率摄像机图像显示软件处理系统,对检测结果进行实现图像显示,北京内燃机总厂、河海大学等企业与高校也曾立项研制,但由于性能与效率等方面达不到实际生产需求,因而未能投入生产实际使用。现今对磁粉检测的研究主要是采用光学扫描和图像处理技术,将磁痕图像转化为数字图像进行实时智能识别。
 
磁粉检测周向磁化方法比较成熟,纵向磁化效果还不理想,一些周向缺陷按照正常的方法检测,常会使一些小缺陷漏检;对于环形工件纵向磁化尽量推荐选择感应线圈法检测,此方法对环形缺陷检测灵敏度更高,不易漏检。此外,对磁粉检测前的预处理及磁粉检测后的后处理应加强控制,以保证检测质量与产品的后续使用要求。
 
渗透检测方法目前较为成熟,需要加强的是渗透检测前的预清洗程序,首先规定哪些材料在渗透检测前,需要进行预清洗,使用哪种方法进行清洗等,例如,镍铜合金零件在检测前必须进行腐蚀,否则,大部分缺陷不能检测出来,因此需要完善预清洗控制。
 
虽然,我们能够进行一般非多孔性金属和非金属零件的荧光及着色渗透检测。但是,应该承认,我国的渗透检测工艺技术与欧美国家相比,仍然处于中低端水平。例如,高端产品(如:航空航天发动机、核动力容器)的高灵敏度及超高灵敏度渗透检测技术,是欧美国家的成熟技术,而我国还有待进一步研究及应用(当然,其中有质量验收标准问题)。
 
陶瓷及粉末冶金等多孔性零件的渗透检测技术,欧美国家已经解决,而我国还有待开发研究及应用。
 
液体氧(LOX)或高压气态氧(GOX)系统的渗透检测,欧美国家已经解决,而我国还有待开发研究及应用。
 
渗透检测在外层空间飞行的放射性同位素热源容器的应用,欧美国家已经解决,而我国还有待开发研究及应用;
 
渗透检测流水生产线,数字化自动化可控程度较低,缺陷可识别技术水平更低。欧美国家的渗透检测流水生产线,数字化自动化可控程度很高,且将激光技术运用于缺陷识别,使缺陷识别的可靠性大大提高。
 
其他,对放射性燃料棒的渗透检测,钎焊蜂窝结构的渗透检测,反应堆管道的机械化遥控的渗透检测等,欧美国家已经运用与工业生产,而我国还有待研究及应用(当然,其中有质量验收标准问题)。
 

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3 检测标准
 
检测标准方面,基本以国外标准为依托建立了我国的国家标准、行业标准、企业标准,但大部分没有体现自己的特色。在航空领域,往往以方法标准为主,在验收标准方面,没有突破性进展,也没有专门的机构花费足够的时间和精力去进行实验和研究,基本是一些非常粗线条的理解。对机械加工产生的缺陷检测和判断,争议比较小,但对铸件等原材料缺陷的检测,争议则比较大,多数情况下是依靠检验人员的经验和素质。对显示的认识存在较大的偏差,对于一些有疑问的显示无从判断它是否由于缺陷引起时,有时过于严格,将不是缺陷的按照缺陷处理,造成浪费;有时过于从轻,将一些缺陷隐患流转到下一道工序,给飞行器安全构成威胁。设计人员也没有将零件按照不同部位、受力不同、使用环境不同分别给予不同的验收标准,使现场检测人员无法按照合理的标准进行验收。
 
对于无损检测而言,需要设计部门的前期介入,也就是在产品的设计阶段就应考虑无损检测的必要性和可行性,为加工制造及使用维护阶段的检测工作做好相应的准备。根据零件的性质、受力情况、安装位置、将来的工作环境等编制通用和专用的验收标准。目前这一方面比较薄弱,和国外差距比较大,比如铸件,在制造过程会产生缺陷,需要比较科学的验收标准,铸造时通过设计浇冒口使其他部位减少缺陷,使缺陷出现在不影响使用的位置,以提高零件的合格率,降低成本,既关键部位严要求,非关键部位放宽要求。将这样的标准直接规范在设计图上,供工艺和无损检测人员使用。
 
无损检测的发展趋势是不但检测出缺陷,还需要对缺陷进一步评价,借助一些其他手段配合,能够判断缺陷的性质、深度等信息,给设计等部门提供更为精确的信息,有利于设计等相关部门做出正确的评估和正确的决定。
 

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4 人员培训
 
无论是磁粉检测还是渗透检测都需要检测人员在现场检测,目前检测人员的素质和20年前相比较在不断提高,无论是文化程度还是知识结构,都有很大程度的提高,但是对一些现场问题的处理、缺陷的判断、解释评定等需要大幅度提高才能适应当前发展的需要。对一些常规的问题现场2级人员能够解决和处理,但对于一些较为复杂的问题,需要有经验的3级人员在现场处理,即配备现场3级人员,及时准确地处理现场问题。对于检测过程中的工艺质量控制方面应严格要求。目前磁粉和渗透检测的现状,多以半自动和手工操作为主,人员的操作对检测结果的影响很大,人员的规范操作和实现自动检测,是目前两种检测发展的大趋势,以减少由于操作对检测结果产生的影响。
 
延伸阅读>>>
 
我国磁粉检测技术应用与进展
 
我国渗透检测技术应用与进展
 
节选自《2014中国无损检测年度报道》

本文作者:
 

李秀芬,中航飞机西安飞机分公司测试处无损检测室主任,研究员级高级工程师,第十届磁粉/渗透专业委员会主任。
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