南京航空航天大学无损检测技术报告无损检测技术在道桥领域的应用简介（南京航空航天大学机电学院,南京市，210016）摘要：本文简要介绍了当前无损检测领域中常用技术，如超声、射线、渗透、涡流、磁粉等常规无损检测技术，举例具体说明了超声波在道桥中的应用情况，并分析了超声波无损检测技术在道桥工程应用中所存在的困难与问题，以及预测道桥无损检测技术今后的发展趋势。
关键词:无损检测技术；超声波；道桥；应用与发展Introduction to NDT technology in the field of bridgeWang Yan（ College of Mechanical and Electrical Engineering, Nanjing University of Aeronautics ＆Astronautics, Nanjing, 210016, China）Abstract：This article briefly describes the current commonly used in the field of non-destructive testing techniques, such as ultrasound, radiation, penetration, eddy current, magnetic and other conventional NDT techniques，specific illustrates the application of ultrasound in bridge, and analyze the ultrasonic nondestructive testing technology in road difficulties and problems that exist in bridge engineering applications, as well as non-destructive testing techniques to predict bridge future trends.Key words：NDT technology; ultrasound; bridge; application and development1.引言无损检测技术(Nondestructive Testing, NDT)是一门新兴的综合性应用学科，它是在不破坏或损坏被检测对象的前提下，利用材料内部结构异常或缺陷存在所引起的对热、声、光、电、磁等反应的变化，来探测各种工程材料、零部件、结构件等内部和表而缺陷，并对缺陷的类型、性质、数量、形状、位置、尺寸、分布及其变化作出判断和评价[1]。
近20年来，在我国的道桥建设飞速发展的同时，也有大批既有道路与桥梁相继进入老化时期。
为此，为了确保道桥结构的安全运营，对道桥检测工作提出了更高的要求，道桥检测工作亦由此愈发显得重要。
目前国内外在道桥检测方面继出现了许多现代检测技术与检测方法，其中比较具代表性的，国内外学者关注最多的是桥梁的健康诊断无损检测。
道桥的无损检测技术的发展始于20世纪30年代初，目前已形成了一套较完整的无损检测体系[2]。
文中扼要地介绍了超声波无损检测技术在道桥检测中的具体应用。
2. 无损检测及其新技术1.1常规无损检测方法无损检测技术是产品质量控制中不可缺少的基础技术，随着产品复杂程度增加和对安全性的严格要求，无损检测技术在产品质量控制中发挥着越来越重要的作用，目前常规无损检测方法主要有超声检测、射线照相检测、液体渗透检测、涡流检测、磁粉检测等5种。
1.1.1超声检测超声检测(Ultrascavic; Testing, UT)是利用超声波在介质中传播时产生衰减，遇到界而产生反射的性质来检测缺陷的无损检测方法.该方法具有灵敏度高、指向性好、穿透能力强、检测速度快的优点.超声检测是无损检测中应用最为广泛的方法之一，适用于各种尺寸的锻件、轧制件、焊缝和某些铸件，无论是钢铁、有色金属和非金属，都可以采用超声法进行检测，包括各种机械零件、结构件、电站设备、船体、锅炉、压力和化工容器等.就物理性能而言，用超声法可以检测厚度、材料硬度、淬硬层深度、粒度、液位和流量、残余应力和胶接强度等，但无法检测表而和近表而的延伸方向平等于表而的缺陷、表而粗糙、形状复杂的试件，此外，该方法对缺陷的定性、定量表征常常不准确.超声检测常使用的超声探伤仪、探头、祸合剂等。
1.1.2射线检测射线检测(Radiographic; testing, RT)是基于被检测件对透入射线(无论是电磁辐射还是粒子辐射)的不同吸收来检测零件内部缺陷的检测方法，工业应用的射线检测技术主要用X射线、中子射线，使用得最广泛的是X射线照相检测。
射线检测技术可划分为4部份：射线照相检测技术，射线实时成像检测技术，层析射线检测技术和辐射测量技术。
射线检测技术几乎适用于所有材料，能直观地显示缺陷影像，便于对缺陷进行定性、定量分析，射线底片可长期保存，对体积型缺陷比较灵敏，但难于发现垂直射线方向的薄层缺陷，检测费用较高，同时射线对人体模型有害，需作特殊防护.射线检测技术一般适用于检测焊缝和铸件中存在的气孔、夹渣、密集气孔、冷隔和未焊透、未熔合等缺陷。
1.1.3渗透检测渗透检测((Penetrant Testing, PT)是最早使用的无损检测方法之一，它基于毛细管现象揭示非多孔性固体材料表而开口缺陷，其方法是将液体渗透液渗入工件表而开口缺陷中，用去除剂清除多余渗透液后，用显像剂表示出缺陷，包括预处理、渗透、去除、干燥、显像、检验和后处理共7个步骤。
渗透检测方法简单，成本低廉，缺陷显示直观，检测灵敏度高，可检测的材料与缺陷范围广，一次操作可检测多个零件，但只能检出零件的表而开口的缺陷，不适用于多孔性材料的检测，对零件和环境有污染.渗透检测适用于各种锻件、铸件、焊接件、机架工件、陶瓷、塑料、玻璃制品的表而裂纹、折叠、冷隔、疏松等缺陷的检测。
1.1.4涡流检测涡流检测(Eddy Current Testing, ET)是基于电磁感应原理揭示导电材料表而和近表而缺陷的无损检测方法。
涡流检测速度快，特别适合管、棒材的检测，对于表而和近表而缺陷有较高的灵敏度，可对大小不同的缺陷进行评价，能在高温状态下进行探伤，可用于异形材和小零件的检测，不仅适用于导电材料的缺陷检测，而且可检测材料的电导率、磁导率、热处理状况、硬度和几何尺寸等，使用广泛.根据不同的检测口的，可采用涡流电导仪、涡流探伤仪、涡流测厚仪等不同类型的仪器。
涡流检测自动化率较高，但只能检测导电材料，难以判断缺陷种类，灵敏度相对较低。
1.1.5磁粉检测磁粉检测(Magnetic Particle Teaing, MT)是基于缺陷处漏磁场与磁粉的相互作用而显示铁磁性材料表而和近表而缺陷的无损检测方法，包括预处理、磁化工件、施加磁粉或磁悬液、磁痕分析和评定、退磁、后处理等6个基本步骤，磁粉检测技术可用于检测裂纹、折叠、夹层、夹渣等。
磁粉检测设备简单、操作方便，观察缺陷直观快速，能确定缺陷的位置、大小和形状，有较高的检测灵敏度，尤其对裂纹特别敏感，但只能检测铁磁材料，探伤前必须清洁工件，某些应用要求探伤后给工件退磁.磁粉检测虽然古老，但经久不衰，由于该方法操作简便、直观，结果可靠，速度快，价格低廉等优点，仍被航空、航天、机械、冶金、石油等各行业广泛应用[3]。
1.2无损检测新技术20多年来，随着工业生产和科学技术的进步，无损检测技术也得到飞速发展，不仅超声、射线等传统的检测技术青春长存，而且还产生了像激光全息干涉、电子剪切成像、激光超声、红外、声发射、微波、远场涡流、电磁超声、磁记忆、超声相控阵等众多的无损检测新方法、新技术[4]，它们中的大部份在短时间内就在工业生产中得到应用。
1.2.1超声相控阵技术(Ultrasonic; Phased Array Technology)超声检测是应用最广泛的无损检测技术，具有许多优点，但需要祸合剂和换能器接近被检材料，因此，超声换能、电磁超声、超声相控阵技术得到快速发展，其中，超声相控阵技术是近年来超声检测中的一个新的技术热点[5]，超声相控阵技术使用不同形状的多阵元换能器来产生和接收超声波波束，通过控制换能器阵列中各阵元发射(或接收)脉冲的时间延迟，改变声波到达(或来自)物体内某点时的相位关系，实现聚焦点和声束方向的变化，然后采用机械扫描和电子扫描相结合的方法来实现图像成像[6]与传统超声检测相比，由于声束角度可控和可动态聚焦，超声相控阵技术具有可检测复杂结构件和盲区位置缺陷和较高的检测频率等特点，可实现高速、全方位和多角度检测.对于一些规则的被检测对象，如管形焊缝、板材和管材等，超声相控阵技术可提高检测效率、简化设计、降低技术成本.特别是在焊缝检测中，采用合理的相控阵检测技术，只需将换能器沿焊缝方向扫描即可实现对焊缝的覆盖扫查检测。
1.2.2激光无损检测(Laser NDT)由于激光具有单色性好、能量高度集中、方向性很强等特点，其在无损检测领域的应用不断扩大，并逐渐形成了激光全息、激光散斑、激光超声等无损检测新技术.激光全息是激光无损检测中应用最早、最多的一种方法，其基本原理是通过对被测物体施加外加载荷，利用有缺陷部位的形变量与其它部位不同的特点，通过加载前、后所形成的全息图像的迭加来判断材料、结构内部是否存在不连续性.作为一种干涉计量术，激光全息技术可以检测微米级的变形[7]，灵敏度极高，具有不需接触被测物体，检测对象不受材料、尺寸限制，检测结果便于保存等优点，已应用在复合材料、印制电路板、飞机轮胎等的缺陷检测中。
激光散斑技术是利用激光照射被检物时的散射形成的自相干技术，通过被检物体在加载前后的激光散斑图的叠加，从而在有缺陷部位形成干涉条纹。
激光散斑干涉检测技术始于轮胎检测，口前主要是应用于对复合材料[8]蜂窝夹层、火药柱包覆竿的检测.可检缺陷类型包括分层、脱粘、冲击损伤和孔洞等.激光散斑干涉技术受外界干扰小，检测速率高，便于在现场使用。
应用激光可实现非接触式的高灵敏度测量，但不能通过非透明材料的内部，而超声波却可以.激光超声技术是近年无损检测领域中迅速发展并得到工程应用的一项十分引人注口的新技术[5]。
其基本原理是使激光与被测材料直接作用激发出超声波，或利用被测材料周围的物质作为中介来产生超声波，然后运用表而栅格衍射、反射等非干涉技术或差分、光外差等干涉技术，利用激光检测所产生的超声波，从而确定被测材料的缺陷[9]激光超声技术不使用祸合剂，有极强的抗干扰能力，易于实现远距离的遥控，可以在恶劣环境中进行检测，并能实现工件的在线检测，具有快速、非接触、不受被检对象结构形状影响的特点，口前已在航空领域得到较好的应用。