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我国超声无损检测的技术成果不断涌现,但相关产业水平有待提高

唐俊 2018-11-21 2841 208

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超声波无损检测具有一系列较为突出的优点,在我国大量工业部门都受到了广泛的应用。尽管中国的超声无损检测技术正在朝着智能化、数字化的方向发展,并且成绩显著,大量具有国际先进水平的成果已经涌现出来,但超声波无损检测产业却存在一系列不足,检测专业队伍中高级操作人员和高级技术人员所占比例较低,并且专业无损检测人员的数量较少且对相关设备利用率较低,此外对无损检测技术领域的信息技术应用程度也有待提高。

    作为无损检测技术中研究应用最为活跃的方法之一,超声波检测指的是通过超声波在被检测的材料中传播的变化来探测材料结构以及性能的变化。超声波无损检测具有较为突出的优点,其对周围环境和人体不会构成危害;同时其拥有较广的检测范围,能够对复合材料、金属、非金属进行检测;另外,超声波还具有检测方向性好、波长短、穿透能力强、检测深度大、缺陷定位准等一系列优点。那么目前中国超声无损检测技术的现状是什么样的?超声波无损检测又能应用在哪些领域呢?我国超声波无损检测的产业现状又如何?

我国超声无损检测的技术成果不断涌现,但相关产业水平有待提高

  大量具有国际先进水平的国产成果已经涌现出来

  模拟超声检测设备被引进到中国始于1950s。到1980s初期,中国自主研制生产的超声波探伤设备在动态范围、放大器线性、测量精度等关键的技术指标方面已经取得了很大程度的突破。在1980s末期,中国大规模集成电路取得了一定程度发展,数字化超生检测装置的研制起航。近年来,中国已经拥有多家专业从事超声探测仪器生产和研究的企业和机构(如南通精密仪器有限公司、汕头产生研究所、中科院武汉物理研究所、鞍山没死检测技术有限公司等),数字化超声检测装置取得了迅速的发展。

  目前,我国的超声波检测装置正在朝着智能化、数字化的方向不断发展,相关成绩较为显著。另外,国内许多领域(如石油化工、航空航天、铁道部、核电站等)大型企业通过引进国外先进的检测技术(如TOFD和相控阵超声检测设备与技术),促使中国的超声检测设备持续完善的同时,又推动了超声无损检测技术的不断前进和发展。

  与此同时,行业对关于超声无损检测的方法和应用以及相关理论的基础性研究正在一步一步深入探索,大批具有国际先进水平的成果已经涌现出来。我国在实际生产开展的主要研究有:高频超声无损检测技术,相位补偿,计算机化超声设备,用户友好界面操作系统软件,超生数字信号处理,包括神经网络、模式识别、人工智能等,超声机器人检测系统,各种扫描成像技术,复杂构建的自动扫描超声成像检测等。其中相当一部分研究成果的水平已经进入了国际先进水平的范畴,为中国超声无损检测技术的持续发展提供了有力的支持。

  另一方面,从宏观角度来看,我国无损检测技术已经逐步从无损探伤(Nondestruction Inspection NDI)和无损检测(Nondestruve Testing NDT)向无损评价(Nondestruction Evauation NDE)过渡。NDI、NDT和NDE是无损检测发展的三个阶段。初级阶段的技术是超声无损探伤,它的目的仅仅是以不损害零部件为前提,探测出设备和材料中人类肉眼不可见的内部缺陷,从而满足工业设计和生产中的强度要求。发展到下一阶段则是超声无损检测,其不仅要对最终的产品进行检测,并且还要监测生产的过程的参数和其他相关数据。超声检测发展的最高境界是超声无损评价,即在探测有无缺陷的同时,还需要对进行材质定量评价,此外也包含对材料的缺陷和材料的力学性能以及物理性能的检测和评价。无损检测另一个发展趋势是从无损评价(NED)向自动无损评价(ANED)和定量无损评价(QNED)发展,这意味着人为因素的影响逐步减少,在这个过程中采用计算机进行检测和数据分析,检测的可靠性得到提升。

  超声波无损检测技术具有广泛的应用领域

  目前,中国超声无损检测几乎在所有工业领域都有广泛的应用。如作为基础工业的钢铁工业、锅炉压力容器有关的工业部门、机器制造工业、铁路运输工业、石油化工工业、航天航空工业、高速发展中的核电工业、集成电路工业等。目前超声波无损检测技术大量应用于金属构件和材料,包括产品在役检查和质量在线监控。中国超声无损检测应用频度也不断增多。目前中国对各种复杂设备和大型结构压力容器都已经具备检测能力,并且在高温条件下的非接触超声检测和裂缝缝合自身高度的测量等方面都取得了较大的进展。以核电工业为例,尽管核电有着我国新兴工业的角色,但超声无损检测已经能够应用在核电工业的各个方面。中国已经能按照规定的标准和要求,采用国际先进的设备,执行国际通用标准完成核电设施和核电厂的役前和在役检查。相关的研究已经有数十载的历史,利用超声波测流量、流速在化工、石油、电力、医疗、废水处理、供水排水、矿山、冶金等领域有着广泛的应用,不仅用于液体、流体的测量,还可以测量气体流量。

  我国超声无损检测产业水平还有待提高

  从整体水平而言,目前我国超声无损检测事业的水平和发达国家之间的先进水平差距仍然较大,具体表现在以下几个方面:

  第一是专业检测团队中高级操作人员和高级技术人员所占比例仍然较低,极大程度地阻碍了超声无损检测的图像化、智能化、自动化的进展历程。一方面尽管老一辈的检测工作者拥有丰富的经验,但实际上却缺乏把实践经验转化为理论总结;而另一方面,尽管资历较浅的检测人员掌握较为丰富的计算机等技术,却缺乏相应的实践经验,这一定程度导致了检测可靠性的降低。尤其是有自动评定缺陷级别、自动判伤功能的软件和专家系统软件的编写应该受到行业足够的重视。

  其次是目前专业无损检测人员的数量较少且产业对无损检测设备利用率依然较低。经过40年的发展,我国无损检测已经应用于近30个系统领域,将近20万人左右的人员直接从事无损检测技术方面的工作。但高技术专业人员不足,中国因为产品质量问题,大量产品报废,相关不良品的年损失超过2000亿元人民币。导致的另一个问题就是产品竞争力较低,影响产品的国际竞争力。国内不少大型机械制造企业都拥有较多的无损检测设备,但缺乏对无损检测重要性的认识且缺少无损检测的专业人员,超声波无损检测等并未在生产中发挥相应的作用。

  此外,产业对无损检测技术领域的信息技术应用程度亟需提高。当无损检测和信息技术结合以后,人类就可以通过检测过程最大限度地获取大量信息。中国相关的建设工作还相当薄弱。目前国内仅有不到100个已经建立的无损检测专业网站或设计无损检测技术范畴内容的网站,并且专业的无损检测技术资讯综合网站数量仅有几家,其余大部分局限于自身的服务业务、生产经营等,范围狭窄。

  结语

  超声波无损检测具有一系列较为突出的优点,在我国大量工业部门都受到了广泛的应用。尽管中国的超声无损检测技术正在朝着智能化、数字化的方向发展,并且成绩显著,大量具有国际先进水平的成果已经涌现出来,但超声波无损检测产业却存在一系列不足,检测专业队伍中高级操作人员和高级技术人员所占比例较低,并且专业无损检测人员的数量较少且对相关设备利用率较低,此外对无损检测技术领域的信息技术应用程度也有待提高。


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