钢材常规无损检测技术有五种：射线探伤（ ）、超声波探伤（ ）、磁粉探伤（ ）、渗透探伤（ ）和涡流探伤（Eddy）。
1：射线检测（RT）的原理和特点
射线检测（ ），业内人士简称RT，是工业无损检测（ ）的一个重要专业类别。
射线检测的主要应用是检测工件内部的宏观几何缺陷。根据不同的特点，射线照相检测可分为多种不同的方法，如：X射线断层扫描（X-CT）、计算机射线照相（CR）、射线照相等。
下图：
左起第一排：固定式磁粉探伤仪；第一排左二：射线探伤室的防护屏门。
第二排左一：便携式X射线管；第二排左二：A型显示模拟超声波探伤仪。
射线照相是利用X射线管产生的X射线或放射性同位素产生的伽马射线穿透工件，并以胶片作为记录信息的装置的一种无损检测方法。该方法是最基本、应用最广泛的射线照相检查方法，也是专业射线照相检查培训的主要内容。
射线照相原理
射线检测本质上是利用电磁波或电磁辐射（X射线和伽马射线）的能量。
当射线穿透物体时，会与物质发生相互作用，其强度会因吸收和散射而减弱。强度衰减的程度取决于材料的衰减系数和射线穿透材料的厚度。
射线照相原理：如果透照物体（工件）存在局部缺陷，且构成缺陷的材料的衰减系数与试件不同（例如焊缝中，空气衰减系数为孔隙缺陷远低于钢的衰减系数），该局部区域的透射射线强度将与周围区域不同。将胶片放置在合适的位置，在透射光线的作用下曝光，在暗室冲洗后得到底片。
射线穿透工件后，由于缺陷部位与完好部位的透射射线强度不同，膜上相应部位会出现黑度差异。通过观察胶片，放射技师可以根据黑度的差异来识别缺陷的位置和性质。
上述基本原理与医院 X 光检查中使用的原理类似。
射线照相的特点
一、适用范围
适用于各种熔化焊方法（电弧焊、气体保护焊、电渣焊、气焊等）的对接接头，也可用于铸钢件的检验。特殊情况下，还可用于角焊缝或其他特殊结构工件的检测。 。
2.射线照相的优点
a) 缺陷的直观显示：射线照相使用胶片作为记录介质。通过观察薄膜，可以更准确地确定缺陷的性质、数量、大小和位置。
b) 易于检测造成局部厚度差异的缺陷：对气孔、夹渣等缺陷检出率较高。
c)射线照相可检测的长度和宽度尺寸分别为毫米和亚毫米量级，甚至更小，检测厚度几乎没有下限。
d) 几乎适用于所有材料钢材的形状分类 标准，在钢、钛、铜、铝等金属材料上使用时能取得良好的效果。该方法对试件的形状和表面粗糙度没有严格要求，对材料晶粒尺寸也没有严格要求。产生影响。
3. 射线照相的局限性
a) 裂纹缺陷检出率受透照角度影响，无法检出垂直照射方向的薄层缺陷，如钢板分层等。
b) 探测厚度上限受辐射穿透能力限制。例如，420kV X射线功能可穿透的最大钢材厚度约为80mm，钴60放射性同位素（Co60）γ射线可穿透的最大钢材厚度约为150mm。该工件需要使用专用设备——加速器，其最大穿透厚度可达400mm以上。
c) 一般不适用于检测钢板、钢管、锻件，很少用于检测采用钎焊、摩擦焊等焊接方法的接头。
d)射线检测成本较高，检测速度较慢。
e) 射线对人体有害，需采取防护措施。
2：超声波检测（UT）原理及特点
超声波检测（超声波检测），被业内人士简称为UT，是工业无损检测（）中应用最广泛、使用最频繁、发展最快的无损检测技术。可用于产品制造中的质量控制、原材料检验、工艺改进等。从很多方面来说，它也是设备维护中不可缺少的手段之一。
超声波检测的主要应用是工件内部宏观缺陷的检测和材料厚度的测量。
根据不同的特点，超声波检测可分为多种不同的方法：
（1）按原理分类：超声波脉冲反射法、衍射时间法（Time，简称TOFD）等。
（2）按显示方式分类：A型显示、超声成像显示（B、C、D、P扫描成像、双阵列成像等）。
超声波检测原理
超声波检测本质上是利用超声波与物质之间的相互作用：反射、折射和衍射。
(1)什么是超声波？
我们把能引起听觉的机械波称为声波，频率在20到20之间，而频率更高的机械波称为超声波。人类听不到超声波。对于钢铁等金属材料的检测，我们常用频率为0.5~10MHz的超声波。 (1MHz=10的六次方Hz)
(2)如何发送和接收超声波？
超声波检测探头的核心元件是压电晶体，它具有压电效应：在交变的拉压应力作用下，晶体能产生交变电场。
当高频电脉冲激励压电芯片时，发生逆压电效应，将电能转化为声能（机械能），探头以脉冲方式发射超声波，即脉冲波。当探头接收超声波时，会产生正压电效应，将声能转化为电能。
超声波检测中使用的常规探头一般由压电晶体、阻尼块、连接器、电缆、保护膜和外壳组成。一般分为直探头和斜探头两类。在后一种情况下，芯片和入射探头之间通常存在耦合。有一定角度的楔子。
下图是角度探头的典型结构图（图片来自网络）。
下图是斜探头实物图：
探头型号：2.5P8*12 K2.5，其参数为：
a) 2.5表示频率f：2.5MHz；
b) P代表芯片材料：锆钛酸铅陶瓷，具有温度稳定性好、电性能优异、易于制造、价格低廉等优点；
c) 8*12表示矩形芯片尺寸：8mm*12mm；
d) K2.5表示：斜探头折射角的正切值为2.5，即tan(68.2°)=2.5，其折射角为68.2°。
A型显示屏超声波脉冲反射法工作原理：
声源产生的脉冲波进入工件，超声波以一定的方向和速度在工件中向前传播。当遇到两侧声阻抗有差异的界面时（声阻抗的差异往往是由于材料中的某些不连续性造成的，如裂纹、气孔、夹渣等），部分声波被反射，检测设备接受并显示： 声波幅度、位置等分析信息，可用于评价是否存在缺陷或缺陷的大小、位置。
A型超声波脉冲反射法的特点
一、适用范围
适用于金属、非金属、复合材料等各种零件。
a)原材料及零部件检测：钢板、锻钢件、铝及铝合金板、钛及钛合金板、复合板、无缝钢管等。
b) 对接焊缝检验：钢质对接接头（包括管座角焊缝、T型焊缝、支撑架及结构件）、铝及铝合金对接接头
下图为钢结构对接接头：T型焊接接头。
2、超声波脉冲反射法用于A型显示的优点
a) 穿透能力强，可在较大厚度范围内检测工件内部缺陷。例如，对于金属材料，它可以检测厚度为1~2mm的薄壁管材和板材，还可以检测几米长的钢锻件。
b) 缺陷定位更加准确。
c) 区域缺陷检出率较高。
d) 灵敏度高，可检测工件内部微小缺陷。超声波检测的理论灵敏度约为超声波波长的一半。当检测对象为钢件时，采用频率为2.5MHz的超声波斜探头，灵敏度约为0.65mm。
e) 检测成本低、速度快、设备轻便、对人体和环境无害、现场使用方便。
3、超声波脉冲反射法用于A型显示的局限性
a) 仍需要深入研究来准确表征和量化工件中的缺陷。
b) 对形状复杂或不规则的工件进行超声波检测比较困难。
c) 缺陷的位置、方向和形状对检测结果有一定的影响。
d) 工件材质、晶粒尺寸等对检测影响较大。
e) 测试结果显示不直观，测试结果没有直接见证记录。
三：渗透测试（PT）的原理和特点
渗透测试（ Test），被业内人士简称为PT，是工业无损检测中最早使用的无损检测方法（）。由于渗透检测简单、易操作，被广泛应用于现代工业的各个领域。
渗透探伤的主要应用是检查金属（钢、铝合金、镁合金、铜合金、耐热合金等）和非金属（塑料、陶瓷等）工件的表面开口缺陷，如表面裂纹等
工业产品在制造和运行过程中，表面可能会出现宽度为零点几微米的表面裂纹。断裂力学研究表明，在恶劣的工作条件下，这些微裂纹将成为导致设备损坏的裂纹源。
根据不同的特点，渗透检测可以分为多种不同的方法：
根据显示材质分为荧光法（）和非荧光法（Non-）。前者称为“荧光渗透检测”，后者称为“着色渗透检测”。
典型荧光渗透探伤缺陷示意图。 （图片来源于网络）
通过荧光渗透探伤，肉眼无法察觉的微裂纹在紫外光照射下显得格外醒目，如下图所示：
渗透检测原理
渗透检测本质上是利用液体的表面能。
当液体和固体界面接触时钢材的形状分类 标准，会发生以下三种现象。 θ称为接触角。如下图：
(a) θ=0°，完全润湿； (b) θ<90°，部分润湿； (c) θ>90°，未润湿。
对于某种液体，表面张力越小，液体在界面扩散时克服这个力所做的功就越少，润湿效果就越好。
表面张力是由于液体表层分子的不均匀引力而作用在沿表面的任何边界线上的张力。
毛细管现象：当液体润湿毛细管或含有微小间隙的物体时，液体沿着毛细管间隙流动。
如果液体能润湿毛细管，液体就会在毛细管中上升。管子的内径越小，其内部水面上升的高度就越高。例如，当水在玻璃毛细管中时，液位上升，相当于水渗入毛细管中。
如果液体不能润湿毛细管，液体就会在毛细管中下降。例如，当汞 (Hg) 位于玻璃毛细管中时，液位会下降。
渗透检测的基本原理：由于毛细管现象，当人们将含有荧光染料或有色染料的渗透剂涂在试件表面时，渗透剂会渗透到表面上张开的各种小缺陷（小开口）缺陷相当于毛细管、渗透剂渗透到小开口缺陷中相当于润湿现象），然后除去附着在试件表面的多余渗透剂，干燥后涂上显影剂。缺陷中的渗透剂在毛细管现象的作用下重新吸附到试件上。在表面上形成放大的缺陷显示。通过目视检查可以观察缺陷的形状、大小和分布。
渗透检测特点
一、适用范围
渗透检测可用于检测各种金属、非金属、磁性及非磁性材料工件的表面开口缺陷。除无法或难以检测的多孔材料外，几乎所有材料的表面开孔缺陷均可采用该方法获得满意的检测结果。
2.渗透测试的优点
(a)不受被检工件的磁性、形状、尺寸、组织结构、化学成分、缺陷取向的限制。一次操作即可检测出各个方向的缺陷。
(b)操作方便，设备简单。
(c)缺陷显示直观、灵敏度高。
3.渗透测试的局限性
(a)渗透检测只能检测材料的表面开口缺陷。渗透测试对于埋藏在材料内部的缺陷是无能为力的。必须指出的是，渗透检测不适用于多孔材料的表面缺陷，因为多孔材料缺陷的图像显示很难判断。
(b)渗透剂成分对被检工件有腐蚀性，必须严格控制硫、钠等微量元素的存在。
(c)渗透剂使用的有机溶剂具有挥发性，工业染料对人体有毒。必须注意吸入防护。
四：涡流探伤（ET）原理及特点
涡流检测（Eddy），被业内人士简称为ET，在工业无损检测（ET）领域占有重要地位，在航空航天、冶金、机械、电力、化工、核能等领域。
涡流检测的主要应用是检测导电金属材料表面和近表面的宏观几何缺陷以及测量涂层厚度。
根据不同的特点，涡流检测可分为多种不同的方法：
(1)按检测线圈形式分类：
a) 外穿透式：将测试样品置于线圈内进行检测。适用于管、棒、线材的外壁缺陷。
b) 内穿透式：置于管道内部进行检查，专门用于检查厚壁管道内壁或钻孔的缺陷。
c) 探头式：置于样品表面进行检测，不仅适用于形状简单的板、棒、大口径管材的表面扫描检测，也适用于福州形状的机械零件的检测。
(2)按检测线圈的结构分类：
a) 绝对法：线圈由一个线圈组成。
b) 差动模式：由两个反相连接的线圈组成。
c) 自比较法：在骨架上缠绕多个线圈。
d) 标准对比法：缠绕在两根骨架上，将样品置于其中一圈中，另一圈中进行实际测试。
(3)按检测线圈的电气连接方式分类：
a) 自感式：检测线圈采用一个绕组，兼具励磁和检测功能。
b) 互感法：励磁绕组与检测绕组分离。
c) 参数类型：线圈本身是电路的组成部分。
涡流检测原理
涡流检测本质上是利用电磁感应原理。
无论何种原因，只要穿过闭环所包围的曲面的磁通量发生变化，环路中就会产生电流。这种因回路磁通量变化而激磁电流的现象称为电磁感应，回路中产生的电流称为感应电流。 。
该电路包含两个相互耦合的线圈。如果初级线圈中通有交流电，则在电磁感应的作用下，次级线圈中就会产生感应电流。反过来，感应电流将影响初级线圈中的电流和电压。关系。如下图：
涡流探伤的基本工作原理：
当承载交流电的测试线圈靠近导体工件时，线圈产生的交变磁场将在导体中感应出电流（即涡流）。涡流的大小、相位和流动形式受工件特性（导电率、导磁率、形状、尺寸）和缺陷存在的影响。它们对磁场产生反应，改变线圈的电压和阻抗。
因此，通过用仪器测量测试线圈的电压或阻抗的变化，可以判断工件的性质、状态和有无缺陷。
涡流检测特点
一、适用范围
a) 过程检验和最终产品检验：在制造过程中进行质量控制，或剔除成品中的不合格品。
b) 使用中检查：对机械部件和换热管等设施进行定期检查。
c) 其他应用：金属板材和涂层的厚度测量、材料分选、电导率测量等。
2、涡流检测的优点
a) 测试时无需接触工件或耦合剂，可在高温下进行测试。同时，探头可延伸检测较远的区域，可有效检测工件的狭窄区域和深孔壁。
b) 检测表面和近表面缺陷的高灵敏度。
c) 管、棒、线材的检测易于实现高速、高效的自动化检测。检测结果可进行数字处理，然后存储、再现和处理。
3、涡流检测的局限性
a) 仅适用于检测导电金属材料或能感应涡流的非金属材料。
b) 仅适用于检测工件表面及近表面缺陷，不能检测工件深层内部缺陷。
c) 影响涡流效应的因素较多，目前很难对缺陷进行表征和量化。
5：磁粉探伤（MT）原理及特点
磁粉检测（ ），被业内人士简称为MT，是工业无损检测（ ）中成熟的无损检测方法。应用于航空航天、兵器、船舶、火车、汽车、石油、化工、锅炉、压力容器、压力管道等各个领域，应用广泛。
磁粉探伤的主要应用是检测铁磁工件表面及近表面的宏观几何缺陷，如表面气孔、裂纹等。
根据不同的特点，磁粉检测可分为多种不同的方法：
(1)根据施加磁粉的时间分为：连续法和剩磁法。
a) 连续法：一边施加磁粉一边对工件进行磁化。
b) 剩磁法：先对工件进行磁化，停止磁化并利用工件的剩磁，然后涂上磁粉。
（2）根据显示材料分为荧光法（）和非荧光法（Non-）。
a) 荧光法：使用荧光磁粉，在黑光灯下观察磁迹。
b) 非荧光法：用普通黑磁粉或红磁粉在正常光照条件下观察磁迹。
(3)根据磁粉载体分为湿法和干法。
a) 湿法：磁粉的载体为液体（油或水）。
b) 干法：以干粉形式直接喷涂在工件上。这种方法只有在特殊情况下才会使用。
例如，压力容器焊缝磁粉检测一般采用：湿法+无荧光法+连续法，这意味着我们在正常照明条件下将黑色或红色磁粉分散在水或油中。载体（即磁悬浮），然后在磁化焊缝的同时施加磁悬浮，观察磁化时是否形成磁痕。
以下是典型的湿法+非荧光法+连续法的磁粉检测。其工艺是：用十字磁轭机磁化，并与黑色磁粉结合。
磁粉探伤裂纹缺陷示意图。球罐圆形对接焊缝有粗大、明显的磁痕。
下图显示了对焊管。图片来自网络。磁痕没有上图那么明显。你还能找到磁痕吗？
磁粉探伤原理
磁粉检测本质上是利用材料的磁性变化。
当铁磁工件被磁化时，如果工件材料连续且均匀，工件中的磁感应线将基本被约束在工件内部，几乎没有磁感应线从被检表面穿过或进入工件。 ，被检表面不会形成明显的漏磁场。如下图：
无漏磁场
然而，当工件表面上的切割磁力线存在不连续性时，由于不连续处的磁导率低、磁阻大，磁感应线会改变其路径。
大多数改变路径的磁通量将优先通过具有低磁阻的不连续底部的工件。当工件的磁感应强度较大时，工件的不连续处的底部很难接受更多的磁通量，或者在不连续处的位置。当尺寸较大时，部分磁通量将从不连续处逸出，越过不连续处，然后进入工件。这种磁通量的泄漏也会导致不连续两侧的磁极化。形成所谓的漏磁场。如下图：
有漏磁场
磁粉探伤的基本原理：当工件被磁化时，如果工件表面及其附近存在不连续性（如裂纹），就会在工件上形成漏磁场（即漏磁场）。不连续的表面，将被漏磁场吸收和聚集。在检查过程中施加的磁粉最终形成磁标记，可以指示缺陷的位置、形状和大小。
磁粉探伤特点
一、适用范围
磁粉探伤可用于板材、型材、管材、锻件毛坯等原材料和半成品的检验。还可用于锻钢件、焊接件、铸钢件的工序间检验和最终加工检验。还可用于重要设备机械、压力容器、石油储罐等工业设施的在役检查。
2、磁粉检测的优点
a) 能直观地显示缺陷的形状、位置、大小和严重程度，并能大致判断缺陷的性质。
b) 灵敏度高。磁性粒子在缺陷上堆积形成的磁痕具有放大作用。可检测到的缺陷最小宽度约为0.1μm，可发现深度约为10μm的微裂纹。
c) 适应性好，几乎不受试件尺寸和形状的限制。它采用多种磁化方法来检测工件上各个方向的缺陷。
d)检测速度快、流程简单、操作方便、效率高、成本低。
3. 磁粉检测的局限性
a) 只能用于检测铁磁材料，如碳钢、合金结构钢等，不能用于检测非铁磁材料，如镁、铝、铜、钛和奥氏体不锈钢等。
b) 只能用于检测表面和近表面缺陷，不能检测深埋缺陷。可检测的皮下缺陷埋藏深度一般不超过1~2mm。
c) 难以定量确定缺陷埋藏深度和缺陷本身的高度。
d) 缺陷检查通常采用目视检查，磁痕的判断和判读需要技术经验和素质。
