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无损检测仪器控制校准与验证的必要性

2021-03-01 16:58 来源：力学实验室 编辑：计量检定员

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无损检测仪器控制校准与验证的必要性

无损检测就是Non Destructive Testing，缩写是NDT（或NDE，non-destructive examination），也叫无损探伤，仪器校验是在不损害或不影响被检测对象使用性能的前提下，采用射线、超声、红外、电磁等原理技术并结合仪器对材料、零件、设备进行缺陷、化学、物理参数检测的技术。常见的如超声波检测焊缝中的裂纹。中国机械工程学会无损检测学会是中国无损检测学术组织，TC56是其标准化机构。
 
无损检测是工业发展必不可少的有效工具，在一定程度上反映了一个国家的工业发展水平，其重要性已得到公认。中国在1978年11月成立了全国性的无损检测学术组织——中国机械工程学会无损检测分会。仪器计量此外，冶金、电力、石油化工、船舶、宇航、核能等行业还成立了各自的无损检测学会或协会；部分省、自治区、直辖市和地级市成立了省（市）级、地市级无损检测学会或协会；东北、华东、西南等区域还各自成立了区域性的无损检测学会或协会。在无损检测的基础理论研究和仪器设备开发方面，中国与世界先进国家之间仍有较大的差距，特别是在红外、声发射等高新技术检测设备方面更是如此。
 
常用的无损检测方法：涡流检测(ECT）、射线照相检验（RT）、超声检测(UT）、磁粉检测(MT）和液体渗透检测(PT) 五种。其他无损检测方法：声发射检测（AE）、热像/红外（TIR）、泄漏试验（LT）、交流场测量技术（ACFMT）、漏磁检验（MFL）、远场测试检测方法（RFT）、超声波衍射时差法（TOFD）等。
 
佛山计量院无损检测是利用物质的声、光、磁和电等特性，在不损害或不影响被检测对象使用性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，给出缺陷大小，位置，性质和数量等信息。与破坏性检测相比，无损检测有以下特点。第一是具有非破坏性，因为它在做检测时不会损害被检测对象的使用性能；第二具有全面性，由于检测是非破坏性，因此必要时可对被检测对象进行100%的全面检测，这是破坏性检测办不到的；第三具有全程性，破坏性检测一般只适用于对原材料进行检测，如机械工程中普遍采用的拉伸、压缩、弯曲等，破坏性检验都是针对制造用原材料进行的，对于产成品和在用品，除非不准备让其继续服役，否则是不能进行破坏性检测的，而无损检测因不损坏被检测对象的使用性能。所以，它不仅可对制造用原材料，各中间工艺环节、直至最终产成品进行全程检测，也可对服役中的设备进行检测。
无损检查目视检测范围：1、焊缝表面缺陷检查。检查焊缝表面裂纹、未焊透及焊漏等焊接质量。2、状态检查。检查表面裂纹、起皮、拉线、划痕、凹坑、凸起、斑点、腐蚀等缺陷。3、内腔检查。当某些产品(如蜗轮泵、发动机等)工作后，按技术要求规定的项目进行内窥检测。4、装配检查。当有要求和需要时，使用同三维工业视频内窥镜对装配质量进行检查;装配或某一工序完成后，检查各零部组件装配位置是否符合图样或技术条件的要求;是否存在装配缺陷。5、多余物检查。检查产品内腔残余内屑，外来物等多余物。
 
一、无损检测仪器控制的必要性
 
随着检测要求的不断提高，无损检测仪器已广泛采用数字技术并已逐步进入测量领域，如对几何量和材料特性参数的测量，有必要按照一定程序对仪器指标的持续稳定进行监视和控制，以提高检测结果的可靠性。
无损检测仪器的主要特性，如超声探伤仪的水平和垂直线性、衰减器误差，磁粉探伤机的电流表指示误差等被称之为仪器的计量特性。这些特性会随着使用时间的延续而变化，而且这种变化可能导致检测结果不确定性的增加。目前在实际工作中存在两个问题:第一，很难要求仪器的使用者即无损检测专业人员始终关注和记录仪器计量特性的变化。因为这种变化需要专用仪器进行检测，一般的无损检测仪器使用部门不可能配备此类仪器。而且监测仪器计量特性变化的工作与正常的无损检测工作有很大差别，无损检测专业人员通常无法独立完成。目前无损检测人员大多采用标准试块或样品对检测系统的部分特性进行校准。严格地说，这种校准仅是对检测系统主要使用性能指标进行粗略的、简单的评价，与专业校准实验室按规范的要求用标准器进行的校准不同。第二，在专业校准实验室对仪器进行校准之后，验证这一重要环节往往被忽视了，甚至很多校准人员和仪器使用人员不知道还有验证过程。无论这个环节是由校准人员还是仪器使用人员实施，将校准后获得的仪器的计量特性与其使用所需的技术指标进行比较，最终确认仪器是否满足使用要求，这样才能达到我们控制仪器的目的。
为了降低无损检测工作的风险，确保仪器的稳定性和复现性更高，使检测结果更可靠，很有必要在整个检测过程中关注仪器的控制过程，这是确保满足检测要求的重要环节之一。
 
二、无损检测仪器的控制要求
 
在ISO9001标准7.6条款中对监视和测量装置的控制规定了要求，包括确定满足测量能力的仪器、在使用前或按周期对仪器进行校准并进行相应的标志、对仪器进行适当的调整等。
无损检测仪器通常是根据产品标准、技术条件要求以及有关法律法规要求作为产品检验和测量的仪器被确定和使用的。计量校准校验当用于提供几何量(如缺陷尺寸、位置和壁厚、涂层厚度等数据)或进行(如电导率等材料特性)指标测量时，仪器的功能就含有了测量特性，尽管有些测量有时是间接和相对的。无损检测仪器的主要特性指标，包括仪器的重复性、稳定性等是否满足产品检测的要求，决定了仪器能否提供所测量值等信息，并稳定显示拒收水平，以使我们借助这些检测结果做出正确判断，进而达到控制被检产品质量、提高产品符合性的目的。
无损检测仪器并不都属于测量仪器，有一部分仅用于产品质量的监视，它们并不需要进行仪器校准，对其控制的方式也不同于测量设备。此类仪器不在本文讨论范围内。
三、无损检测仪器控制的实施过程
 
我们知道，在检测过程中仪器、工作程序、环境条件和人员技能都可能影响检测结果的可靠性，其中仪器及其计量特性是过程中最主要的影响因素，包括测量范围、分辨力、误差等计量特性对探伤或数据测量的不确定度产生的影响。对无损检测仪器进行控制主要是实施计量确认，该过程是为确保仪器满足预期使用要求进行的一组操作，目的是判别计量特性是否满足测量过程的计量要求。
 
计量校准确认的主要内容之一是对仪器进行校准，给出仪器的示值误差。重庆计量院校准的依据是校准规范或校准方法，应优先使用国际、国家发布的方法。此外，被公认的规范和方法以及仪器制造商提供的方法也可选用。计量检测若上述方法均没有，允许自行编制，形成文件并经确认后实行。对无损检测仪器的校准目前存在两大类方法:第一类是通过专用标准器等电子设备对仪器自身性能指标的校准，偏重于仪器的电气性能指标；第二类是对整个检测系统包括仪器、传感器和使用条件的评价，它更注重系统配套后的实用工作性能指标。上述两类方法的切入角度不同。仪器校准如果预期的使用要求需要对无损检测仪器实施较为严格的控制，既要监视仪器指标的变化又要考虑整个检测系统满足要求时，上述两类方法应相互结合应用，互为补充。通常超声波探伤仪的控制反映了这两类方法最典型的应用。对超声波探伤仪进行校准时，第一类方法可参考采用JJG746、EN12668和ASTME1324等来发现仪器的性能变化，并应给出仪器的不确定度；而第二类方法可采用JB/T9214和ASTME317等。

 

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