浅谈超声无损检测技术的发展与应用中国石化集团胜利石油管理局海上石油工程技术检验中心山东东营 257000
摘要：超声无损检测是物体无损检测的一种重要方法,几乎应用到所有工业部门。

本文浅谈了超声无损检测技术的发展历史以及超声无损检测技术应用现状，并展望超声波检测技术发展趋势。

关键词：超声波无损检测无损探伤无损评价
一、前言
无损检测(nondestructive test)简称 ndt。

无损检测就是不破坏和不损伤受检物体，对它的性能、质量、有无内部缺陷进行检测的一种技术。

工业上最常用的无损检测方法有五种：超声检测(ut)、射线探伤(rt)、渗透检测(pt)、磁粉检测(mt)和涡流检测 (et)。

二、超声无损检测的发展
超声波无损探伤 (ndi)
超声检测原理是超声波进入物体遇到缺陷时，一部分声波会产生反射，改变后的超声波通过检测设备，接收器可对反射波进行处理和分析，就能异常精确地测出缺陷来，并且能显示内部缺陷的位置和大小，测定材料厚度等。

超声波无损探伤(ndi)设备有：超声探伤仪、探头、藕合剂及标准试块等。

用途是：在特种设备行业中，宏观缺陷检测和材料厚度测量。

优点有：对面积型缺陷检出率较高，缺陷定位较准确，易于
携带；多数超声探伤仪不必外接电源；穿透能力强。

局限性是：藕合传感器要求被检表面光滑；难于探出表面细小裂缝；要有参考标准；为解释信号要求检测人员素质高。

我国50年代初引进苏联超声波探伤仪，60年代初期先后形成了一些批量生产的厂家，80年代初，国内各生产厂研制生产的超声波探伤仪的主要技术招标均有大幅度地提高，较好地满足了超声波探伤技术的需要。

我国便携式数字化超声波探伤仪的研制随大规模集成电路的发展也已开始形成规模生产，并得到推广使用。

如1989年中科院武汉物理所武汉科威技术公司研制成功国内第一台全数字化超声波探伤仪(ks1010型)，并于1990年批量推向市场，与此同时中科院声学所数字、模拟组合式电脑超声波探伤仪也研制成功并推向市场。

汕头超声电子(集团)公司在 1980年推出了cts 一22型超声波探伤仪，其主要性能指标与当时国际同类仪器水平相当，目前该公司已生产出智能式、手推式、便携式彩色、数字式的多种金属超声波探伤仪，其技术、质量、产销量均占全国首位。

三、超声波无损检测 (ndt) 的应用
超声无损检测与其它常规技术相比，它具有被测对象范围广、检测深度大、缺陷定位准确、检测灵敏度高、成本低、使用方便、速度快、对人体无害及便于现场检测等优点。

几十年来，超声无损检测已得到了巨大发展和广泛应用，几乎应用到所有工业部门。

如
作为基础工业的钢铁工业、机器制造工业、锅炉压力容器有关工业部门、石油化工工业、铁路运输工业、造船工业、航空航天工业、高速发展中的新技术产业如集成电路工业、核电工业等重要工业部门。

目前大量应用于金属材料和构件，包括质量在线监控和产品在役检查。

水平普遍提高，应用频度和领域也日益增多。

目前我国对各种大型结构压力容器和复杂设备都已具备检测能力。

在裂缝自身高度的测量和高温条件下的非接触超声检测等方面都有很大进展。

核电工业虽然是我国的新兴工业，但超声检测已用于核电工业的各个方面。

我国已能按业主的要求及标准的规定，使用国际先进的装备，执行国际通用标准，完成核电厂和核设施的役前及在役检查。

利用超声波测量流速、流量的技术在医疗、供水、排水、废水处理、电力、石油、化工、冶金、矿山、环保、河流、海洋等计量巾有着广泛的应用，不仅可用于流体，液体两相流的测量，还可用于气体流量测量，其研究已有数十年历史。

1928年，法国路登(rutten)研制成功世界第一台超声波流量计，直到 50年代末期，超声波流量计由理论研究阶段进入人工测量时期，但由于电子线路技术太复杂，这种流量计未占有牢固地位。

70年代后，由于集成电路技术迅速发展，使实用的超声波流量计得以迅速发展。

进入80年代以后，随着电子技术，尤其是微电脑的发展，使超声波
流量计的性能有很大提高，应用范围日趋扩大。

美国 controlotron 公司生产的 480型宽声束超声流量计，不但可以从宽噪声信号等干扰中分辨出真实的流量信号，还能通过液晶屏显示流量随时间变化趋势图；美国polysonics公司的便携式 ddf3088型，固定式ddf4088型全数字化多普勒超声波流量计，适于高精度管外测量。

日本甯士电机制造公司的便携式超声波流量计，采用 fcl(频差法 )原理，内装 cpu进行温度自动补偿，精度 1．5％。

国内华中理工大学研制成功 (1993)超声波多普勒智能流量计；本溪无线电一厂生产的多普勒超声波流量计是80年代定型的产品，用于洪水和油田等场合；开封仪表厂能源部南京自动化研究所、长沙电子仪器二厂等生产厂家和研究单位均有相应的产品。

此外，目前用超声波进行压力检测的仪器已研究成功。

同济大学声学研究所是国内主要声学研究机构之一，是中国声学学会检测声学分会和上海市声学，学会挂靠单位，在国内最早开展超声工业测量、超声无损检测等领域的研究。

在超声方面，声学研究主要围绕具体工业检测要求进行。

例如，1966年开展超声液位测量、浓度测量、承接炼油j一油库液位、新安江水库液位以及援助阿尔巴尼亚的液位测量任务，还承担二机部原子能源原材料液位测量任务。

混凝士超声检测方面，1976年，在 cts～l0型超声检测仪的基础上研制成功晶体管式混凝士超声波检测仪，并转让汕头超声仪器公司，定型为“cts一25型非金属超声
检测仪”，成为全国主要检测混凝土仪器。

四、超声无损评价(noe)
超声元损评价主要包括：①微观组织结构及形态变化的描述；
②弹性系数和声弹性能的评估；③不连续性及缺陷的测定；④力学性能变化及恶化的评价。

超声无损评价是在超声损伤与超声无损检测基础上发展起来的。

其研究手段更加先进和多种多样，研究成果与现代工业生产结合得更为紧密，因而在社会效益和经济效益方面都具有很大的潜力。

例如离心球墨铸铁管的检测，是由具有150多年的历史的英国 clanny crors铸管和铸件公司，在 1986年已经采用了超声无损检测技术，实现了对离心球墨铸铁管的在线实时检测与评价。

这种方法效率高，速度快，并且有其它方法无可比拟的优越性。

在第九届 apcndt(亚洲和太平洋地区无损检测)会上，德国富朗霍夫研究所推出的：用超声波显微镜对金属包覆层材料压合面特征的研究，为改进压合工艺提供了可靠参数。

汕头超声波研究所发表的dgs曲线带宽的计算机模拟，为解决 dgs曲线近场理论曲线和实验曲线的长期不吻合，并为探头参数的改进和制作提供了重要的解决手段。

日本公司发表的：应用声压回波透射比分析钢板的结构，是基本理论应用于解决实际问题的一个典型例子。

台湾新竹交大发表了：用声和超声研究金属板与橡胶板粘合面的结合质量。

韩国仁和大学机械工程系发表了：用超声波评价cfrp9(碳纤维复合材
科)…铝结合面的结合强度，日本 kanasi能源公司和tohoku大学发表了：用超声波显微技术对球形样品疲劳破损的监测，印度预防研究和发展实验室发表了：对铝合金采用超声波、射线和层析照相的研究等，都从不同角度对 nde技术在各工业领域的广泛应用提供了理论依据。

五、超声无损检测展望
(1)超声波探伤
近代探伤技术最重要的发展是定量化程度的提高，因此探头的标准化，系列化是关键，故使超声探伤换能器性能标准化，已摆到日程上，并引起质量监督部门的重视。

超声波探伤正沿着使携小型化、智能化、数字彩色等方向发展。

1993年浙江大学现代制造：[程研究所在国内首次开发成功了九自由度智能化超声扫查系统，该系统具有复杂表面扫查功能和a扫描、b扫描、c扫描显示方式。

并可通过与高档微机的交互功能，实现对扫查参数、扫查过程的预设置。

实现了中断续扫、实时分析、局部缩放等高级功能。

98年，国内外首创取得高分子构件表面应力检测及可视化成果并开发出相应的应用系统。

02年，国内首创开发成功自由度大型复杂曲面工件超声彩色成像系统。

(2)超声波无损检测
资料表明，超声无损检测在液压系统中应用甚少，故将非接触超声检测应用于液压系统是人们期待开辟的新领域和探讨的重要
课题。

液压系统的建模、辨识和性能分析及故障检测中，用超声波流量计对高压小管径的压力管路进行动态流量测量占有非常重要的地位。

而目前的超声波流摄计只能适用于较大(30ram以上 )管径。

这类流量计不适于液压系统的状态监测，所以提高小管径超声波流量汁的测量准确度将是今后探索研究的方向。

而压力这一重要参数，目前检测中应用大多是接圈式有损检测方法故从管外壁利用超声波技术检测压力具有广阔的开发和应用前景，最有生命力。

因此，西安第二炮兵工程学院研制的 gwcy型超声波管外测压仪和沈阳建筑工程学院研制的 fjcy超声波非接触测压故障仪均有待与进一步提高性能，开发应用市场。

六、结束语
国外工业发达国家的无损检测技术，目前已逐步由 ndi和 ndt 向 nde过渡，即用材料超声波无损评价来代替超声波无损探伤和超声波无损检测，并且向自动超声波无损评价(ande)和定嫩超声波无损评价(qnde)的方向发展和应用。