無損檢測技術在再制造工程中的應用及發展

    廢舊產品的再制造(RM) 工程是通過各種高新技術來實現的，因此它包含了很多關鍵技術，其中，無損檢測 (NDT) 技術在RM 工程技術體系中有著非常重要的地位。因為再制造加工是建立在產品失效分析基礎上的，而對于廢舊產品的失效分析，以及再制造加工產品的質量控制，NDT技術的作用都至關重要。

　　1、無損檢測技術簡介

　　無損檢測技術是在不損傷被檢測對象的條件下，利用材料內部結構異常或缺陷存在所引起的對熱、聲、光、電、磁等反應的變化，來探測各種工程材料、零部件、結構件等內部和表面缺陷，并對缺陷的類型、性質、數量、形狀、位置、尺寸、分布及其變化做出判斷和評價。通過NDT技術，可以定量掌握缺陷與強度的關系，評價構件的允許負荷、壽命或剩余壽命;檢測設備(構件) 在制造和使用過程中產生的結構不完整性及缺陷情況。因此，NDT技術是RM 體系中不可或缺的一環。

　　NDT技術包含的種類很多，超聲檢測、射線檢測、渦流檢測、磁粉檢測以及滲透檢測由于應用廣泛，工藝、設備成熟，被稱為五大常規無損檢測技術。另外還有許多其他無損檢測技術也在不同領域得到了應用。

　　1.1 超聲波檢測

　　超聲波檢測是利用材料本身或內部缺陷的聲學性質對超聲波傳播的影響，非破壞性地探測材料內部和表面的缺陷的大小、形狀和分布狀況以及測定材料性質。超聲檢測應用范圍廣，無論是金屬、非金屬，還是復合材料都進行檢測，而且對內部缺陷的檢測非常有效，是主要的無損檢測方法之一。

　　1.2 射線檢測

　　射線檢測是依據被檢工件由于成分、密度、厚度等的不同，對射線(即電磁輻射或粒子輻射)產生不同的吸收或散射的特性，對被檢工件的質量、尺寸、特性等作出判斷。射線檢測是檢測零件內部缺陷的一種行之有效的方法，比較常用的是X射線、Y射線以及中子射線檢測方法。

　　1.3 渦流檢測

　　渦流檢測是利用電磁感應原理，通過測定被檢工件內感生渦流的變化來無損評定導電材料及其工件的某些性能，或發現缺陷的一種無損檢測方法。渦流檢測可用于表面或近表面缺陷的無損檢測，也可用于材料分選、厚度測量以及電導率測定等。

　　1.4滲透檢測

　　由于毛細作用，滲透液滲入到細小的表面開口缺陷中，清除工件表面的多余滲透液，干燥后施加顯像劑，缺陷中的滲透液在毛細現象的作用下被重新吸附到零件表面上，就形成放大了的缺陷顯示。滲透檢測主要用于檢測非疏孔性的金屬或非金屬零部件的表面開口缺陷。

　　1.5磁粉檢測

　　鐵磁性材料被磁化后，由于工件上存在不連續性(如缺陷等)，其表面和近表面的磁力線會發生局部畸變而產生漏磁場，吸附在表面的磁粉會形成可見的磁痕，從而顯示出不連續性的大小、位置、形狀和嚴重程度等，這就是磁粉檢測。磁粉檢測已經廣泛用到工業設備的檢測當中。

　　1.6其它無損檢測技術

　　除以上五大常規NDT技術外，還有一些在工業上已經成功應用的技術，如：聲發射檢測、噪聲檢測、磁彈性檢測、工業內窺鏡檢測、激光全息檢測、微波檢測、磁記憶檢測技術等，具體可參考相關專業書籍。

　　2、無損檢測技術在再制造工程中的作用

　　2.1 無損檢測技術在再制造工程中的作用

　　再制造工程包括產品的再制造性能評價、服役環境行為及失效機理研究、壽命預測與剩余壽命評估、再制造過程的模擬與仿真研究等。在再制造產品的失效機理研究、壽命預測、剩余壽命評估以及質量控制等方面，NDT技術都有著不可替代的作用。應用各種NDT技術和其它各種技術相配合，可以發現產品的失效機理，從而為再制造產品的性能改進提供重要的依據。RM 工程的質量控制包括再制造毛坯的質量檢測、再制造加工過程的優化和在線監控、再制造成品的無損檢測和破壞性抽檢等。應用NDT 技術可以對非連續加工、連續加工的再制造零部件進行實時的質量控制，快速查出次品，降低生產成本、提高生產效率。

　　2.2 無損檢測技術在再制造工程中的成功應用

　　美國軍隊是再制造的最大受益者。最典型的例子是B—52H型轟炸機，該機1962 年生產，1980 年和1996 年進行了兩次技術改造和再制造，到1997 年平均壽命還有13000飛行小時，預計其壽命可延長到2030 年，較一般飛機的服役期增長1倍以上。在飛機的再制造過程中，NDT技術發揮了重要作用。80%以上的零部件經過了各種無損檢測技術的檢驗，然后決定其是否可用或者修復后繼續使用;而對于修復后以及用于替換舊件的新零部件則幾乎100%地利用NDT 技術進行了質量檢測和監控，保證了經過再制造的飛機的高性能和高可靠性。另外，在飛機的再制造過程中還開發了一些新的NDT 技術，對其它行業產生了積極的影響。

　　日本鐵道公司研制了一種便攜式超聲波檢測裝置，對鐵路道軌進行檢測，在2~5 兆赫茲的超聲波探傷儀上安裝了計算機、接口和位置檢測儀等，不需要計算超聲波的入射位置，使用起來非常簡便H1。該裝置可以對軌道進行在役檢測，實施壽命預測和剩余壽命評估，將超過使用壽命的鐵軌替換下來作為再制造的原材料，經過各種技術再制造生產出的鐵軌在重新使用，這樣就形成了一個再利用的良性循環。

　　2003 年，我軍某部汽車修理廠，建立了一條運用納米技術進行發動機再制造的生產線。該生產線利用了超聲檢測和射線檢測等NDT技術，對大量的車輛發動機進行檢測，充分使用可循環利用的各種零部件，利用納米技術對損傷的零部件進行再制造加工，最后利用渦流檢測等NDT技術對再制造的產品進行質量控制，形成了一條完整的發動機再制造生產線。NDT技術在 RM 工程中還有許多其它的成功應用，不再一一列舉。

　　3、無損檢測技術在再制造工程中的應用前景

　　無損檢測技術經歷了三個發展階段，即無損檢查(Nondestruc-tive Ins pe ction，ND)I、無損檢測 (Nonde s tructive Te s ting，NDT)和無損評價(Nondestructiveeva luation，NDE)，目前一般統稱為無損檢測(NDT)。目前的無損檢測技術已逐步從NDI 和 NDT 階段向 NDE 階段過渡，即用無損評價來代替無損探傷和無損檢測。在無損評價技術中，自動無損評價 (ANDE) 和定量無損評價 (QNDE是其兩個主要組成部分。ANDE和QNDE都以自動檢測工藝為基礎，非常注意對客觀(或人為) 影響因素的排除和解釋，這就為NDT 技術在RM工程中的大規模應用提供了條件。以射線實時成像為代表的工業CT技術的出現，使射線檢測極大地拓寬了其應用領域;引進了計算機數字圖像處理技術后的射線檢測，得到的圖像質量可以與膠片圖像質量相媲美。計算機技術的介入，也使超聲檢測技術向數字成像自動化方向發展，從而在工程領域發揮的作用越來越大。而渦流檢測正向著數字成像、自動檢測、遠場檢測和智能化方向發展。這些常規NDT技術的發展進步，使缺陷的定量解釋稱為可能，從而為壽命評估和剩余壽命預測提供了技術支撐。這些發展都已經在RM 工程中發揮了作用。

　　除常規NDT技術不斷發展外，近些年也出現了一些新的 NDT 技術，極大地促進了RM 工程的發展。磁記憶技術是近年來迅速發展起來的一種新技術，它通過對磁場的檢測，就可對構件的應力狀態和應力集中區域做出判斷，從而達到早期診斷的目的。這對于再制造產品有著特別重要的意義，因為經過再制造的產品，均不同程度地存在著應力集中，使其在運行過程中存在著極大的安全隱患，而磁記憶技術可以對應力集中做出判斷，從而避免隱患發展成事故。總之，各種NDT 技術的發展以及新的 NDT 技術的不斷涌現，必將使其在RM 工程中發揮越來越重要的作用。而隨著RM 技術在工業領域的不斷擴展，也會帶來很多檢測方面的問題，這也會進一步促進NDT技術的發展。NDT技術目前已經成為 RM 工程中的一部分，而且可以預見，NDT技術和RM工程的結合必將越來越緊密。