机械设备服务介绍

船舶船体结构是船舶安全航行的核心支撑，其完整性直接关系到船员生命与货物安全。无损探伤（NDT）作为不破坏船体结构的检测手段，能精准识别焊缝、板材中的裂纹、气孔、夹渣等缺陷，是船舶建造与维修中的关键环节。本文聚焦船体结构无损探伤的常用方法（超声波、射线、磁粉、渗透、涡流、红外热成像等），结合实际操作场景解析各方法的原理、适用范围及核心操作要点，为一线检测人员提供可落地的技术参考。

超声波探伤（UT）：船体厚板与焊缝的深度检测

超声波探伤利用高频声波（2-10MHz）在介质中的反射特性检测缺陷——当声波遇到缺陷或材质界面时，会产生反射波，通过仪器显示的波形（A扫）可判断缺陷的位置、大小和性质。这种方法适用于船体厚板（如船底板、舷侧板厚度＞8mm的部位）、对接焊缝及T型焊缝的内部缺陷检测，是船体探伤中应用最广的方法之一。

操作中，耦合剂的选择直接影响检测效果。需选用粘度适中的机油、甘油或专用超声耦合剂，避免因耦合不良导致声波衰减——若工件表面粗糙，可先涂一层薄耦合剂，再用探头轻压排出空气。探头频率的选择需匹配工件厚度：厚板（＞20mm）用2-3MHz探头，增加穿透深度；薄板（8-20mm）用4-5MHz探头，提高分辨率；对于曲面工件（如船体圆弧板），需用曲面探头或在探头与工件间加匹配块，确保声波垂直入射。

扫查方式需覆盖工件全表面：采用“之”字形或平行扫查，探头移动速度不超过150mm/s，相邻扫查路径的重叠量不小于探头宽度的10%。遇到反射波时，需通过“40dB法”或“6dB法”测量缺陷尺寸——将缺陷波幅调至满屏的80%，然后移动探头，当波幅下降至40%（或6dB）时，两点间的距离即为缺陷的长度或宽度。

需注意的是，超声波探伤对操作人员的经验要求较高：要能区分缺陷波与底面反射波、杂波（如材质不均匀导致的散射波），需通过标准试块（如CSK-ⅡA试块）提前校准仪器的声速、量程和灵敏度，确保检测结果的准确性。

射线探伤（RT）：焊缝内部缺陷的直观成像

射线探伤通过X射线或γ射线穿透工件，利用缺陷与母材对射线吸收能力的差异，在胶片上形成黑白对比的影像——缺陷处（如气孔、夹渣）对射线吸收少，胶片上显示为深色区域；裂纹则显示为连续或断续的深色线条。这种方法适用于船体对接焊缝（如船体主焊缝、舱口围焊缝）的内部缺陷检测，能直观显示缺陷的形状和位置，是焊缝质量评定的“金标准”。

操作前需根据工件厚度选择射线源：厚度＜25mm的钢板用X射线（如XXH-3005型X射线机），厚度＞25mm的用γ射线（如Ir-192或Co-60放射源）。曝光参数需通过计算确定：以X射线为例，管电压（kV）=2×工件厚度（mm）+20，管电流（mA）×曝光时间（min）=常数（根据胶片灵敏度调整）——比如10mm厚钢板，管电压约300kV，管电流5mA，曝光时间约2分钟。

胶片的摆放需紧贴工件表面，并用铅箔增感屏（前屏0.03mm、后屏0.05mm）提高成像质量——增感屏能吸收射线产生的二次电子，减少散射线对胶片的影响。检测时需设置警示区域（半径≥20m），操作人员需站在铅防护屏后或远离射线源，避免射线照射；放射源需用专用容器存放，使用后及时收回，防止泄漏。

胶片冲洗后，需在观片灯（亮度≥1000cd/m²）下分析影像：气孔表现为圆形或椭圆形深色斑点，夹渣为不规则深色区域，裂纹为线性深色条纹（边缘尖锐）。需根据缺陷的大小、数量和位置，依据《船舶焊缝射线检测工艺规程》（CB/T 3558）评定焊缝质量等级——Ⅰ级焊缝不允许存在裂纹、未熔合、未焊透等缺陷，Ⅱ级焊缝允许存在少量小气孔或夹渣。

磁粉探伤（MT）：铁磁性材料表面缺陷的精准捕捉

磁粉探伤利用铁磁性材料被磁化后，缺陷处（如表面裂纹、折叠）会产生漏磁场，吸附磁粉形成可见的磁痕。这种方法适用于船体铁磁性材料（如低碳钢、低合金钢）的表面及近表面（深度≤2mm）缺陷检测，如船体甲板的焊缝表面裂纹、舷侧板的划伤缺陷，是表面缺陷检测的常用方法。

操作前需对工件进行磁化：根据工件形状选择磁化方法——轴类工件（如船体肋骨）用轴向磁化（通电流产生平行于轴线的磁场），板状工件（如甲板）用周向磁化（电流通过工件产生环绕工件的磁场），复杂形状工件用复合磁化（轴向+周向同时磁化）。磁化电流的大小需根据工件尺寸计算：周向磁化时，电流（A）=8×工件厚度（mm）（直流电）或10×工件厚度（mm）（交流电）。

磁粉的选择需匹配磁化方式：干法用干燥的红色或黑色磁粉（颗粒尺寸10-50μm），适用于粗糙表面；湿法用磁粉悬浮液（磁粉浓度10-20g/L），适用于光滑表面。施加磁粉时需注意：干法需用喷粉器均匀喷洒，湿法需用喷枪或浸泡，确保磁粉覆盖工件表面。

检测前需彻底清理工件表面：用钢丝刷、砂纸或清洗剂清除油污、锈蚀、氧化皮和油漆，确保缺陷处能产生有效的漏磁场——若表面有油漆，需刮除或用脱漆剂去除，否则磁粉无法吸附到缺陷处。检测后需对工件进行退磁：用退磁机或减小电流的方法，将工件的剩磁降低到≤0.3mT（毫特斯拉），避免影响后续加工或使用。

磁痕的识别需结合缺陷类型：裂纹的磁痕为连续或断续的线性，边缘清晰；折叠的磁痕为平行的线性或波纹状；气孔的磁痕为圆形或椭圆形斑点。需用放大镜（放大倍数≥5倍）观察磁痕，确认缺陷的位置和大小，并记录在检测报告中。

渗透探伤（PT）：非磁性材料表面缺陷的可视化检测

渗透探伤利用渗透剂的毛细管作用，渗入工件表面的缺陷中，然后通过显像剂将渗透剂吸出，形成可见的缺陷显示。这种方法适用于船体非磁性材料（如铝合金、不锈钢、铜合金）的表面缺陷检测，如船体上层建筑的铝合金板焊缝裂纹、不锈钢管的表面腐蚀坑，是磁粉探伤的补充方法。

操作流程分为五步：预处理、渗透、清洗、显像、观察。预处理需用清洗剂或溶剂清除工件表面的油污、灰尘和水分，确保渗透剂能渗入缺陷；渗透时需将渗透剂（红色或荧光色）涂覆在工件表面，渗透时间根据缺陷类型调整——表面裂纹需渗透5-10分钟，浅表层缺陷需渗透10-15分钟，温度低于10℃时需延长渗透时间（如温度5℃，渗透时间加倍）。

清洗是关键步骤：需用干净的布或纸巾擦去表面多余的渗透剂，然后用清洗剂（如丙酮）冲洗或喷洒，确保不将缺陷内的渗透剂洗掉——清洗时需控制压力（≤0.2MPa），避免高压水将渗透剂从缺陷中冲出来。显像时需将显像剂（白色粉末或悬浮液）均匀涂覆在工件表面，显像时间根据显像剂类型调整——干式显像剂需3-5分钟，湿式显像剂需5-10分钟。

观察需在合适的光源下进行：着色渗透剂用白光（亮度≥500lux），荧光渗透剂用紫外线灯（波长365nm，亮度≥1000μW/cm²）。缺陷显示的形状与缺陷类型对应：裂纹显示为线性或树枝状，腐蚀坑显示为圆形或不规则斑点，未焊透显示为连续的线性。需在显像后10-30分钟内观察，避免显像剂干燥导致缺陷显示模糊。

需注意的是，渗透探伤对表面粗糙度敏感：表面越光滑，渗透剂越容易渗入缺陷；表面粗糙（如喷砂后的表面）需增加渗透时间或使用高粘度渗透剂。此外，渗透剂和显像剂需匹配——着色渗透剂用着色显像剂，荧光渗透剂用荧光显像剂，避免交叉使用影响检测效果。

涡流探伤（ET）：薄板与管材的快速扫查

涡流探伤利用电磁感应原理，将探头（线圈）靠近工件时，工件表面会产生涡流；当工件存在缺陷时，涡流的大小和相位会发生变化，通过仪器显示的信号（幅值和相位）可判断缺陷的存在。这种方法适用于船体薄板（厚度≤6mm，如船体外壳板、舱壁板）、管材（如船体管道、通风管）的表面及近表面缺陷检测，具有快速、高效的特点，适合批量检测。

探头的选择需匹配工件形状：平板工件用点式探头（直径5-10mm）或阵列探头（多个点式探头排列），管材用内穿式探头（插入管材内部）或外绕式探头（缠绕在管材外部）。探头频率的选择需根据缺陷深度：表面缺陷用高频（1-10MHz），近表面缺陷用低频（0.1-1MHz）。

扫查方式需确保覆盖工件全表面：平板工件用直线扫查，探头移动速度不超过200mm/s，相邻扫查路径的重叠量不小于探头直径的10%；管材用旋转扫查（探头旋转，管材轴向移动），旋转速度不超过60rpm，轴向移动速度不超过10mm/s。

操作前需用标准试块（如带人工缺陷的铝板或钢管）校准仪器：调整仪器的增益、相位和滤波参数，确保能准确识别缺陷信号。检测时需注意工件的温度：温度超过60℃时，涡流信号会受到温度影响，需进行温度补偿或待工件冷却后检测。

缺陷信号的分析需结合相位和幅值：表面裂纹的信号幅值高、相位角大，近表面缺陷的信号幅值低、相位角小，材质不均匀的信号幅值低、相位角稳定。需通过对比标准试块的信号，确认缺陷的位置和大小，并记录在检测报告中。

红外热成像（IRT）：大面积结构的隐性缺陷检测

红外热成像利用物体的热辐射特性，通过红外相机捕捉工件表面的温度分布，从而识别内部缺陷——当工件被加热或自身散热时，缺陷处（如分层、脱粘、腐蚀）的热传导率与母材不同，会在表面形成温度差异（热点或冷点）。这种方法适用于船体大面积结构（如甲板、舱壁、上层建筑）的隐性缺陷检测，如甲板的分层缺陷、舱壁的腐蚀减薄，具有非接触、大面积扫查的优点。

加热方式分为主动加热和被动加热：主动加热用卤素灯、红外灯或热风枪加热工件表面（加热温度比环境温度高10-20℃），适用于常温下缺陷无温度差异的情况；被动加热利用工件自身的温度差异（如阳光照射后的甲板），适用于有自然温度梯度的情况。

操作时需控制环境条件：避免强风、阳光直射或其他热源干扰，环境温度变化不超过5℃/h。红外相机的参数设置需匹配工件特性：焦距调整至工件清晰，emissivity（发射率）设置为工件材料的发射率（如钢的发射率约0.8，铝的发射率约0.2），确保温度测量的准确性。

图像分析需结合温度云图：分层缺陷表现为局部温度升高（热点），因为分层处热传导慢，热量积聚；腐蚀减薄表现为局部温度降低（冷点），因为腐蚀处厚度薄，热传导快。需用软件（如FLIR Tools）分析温度差异的大小和范围，确认缺陷的位置和尺寸。

需注意的是，红外热成像对缺陷深度敏感：缺陷深度越浅，温度差异越明显；深度超过10mm时，温度差异会很小，难以检测。此外，工件表面的油漆或涂层会影响发射率，需先测量涂层的发射率或去除涂层后检测。

操作中的共性要点：从准备到结果判定的全流程管控

无论采用哪种检测方法，表面清理都是第一步。工件表面的油污、锈蚀、氧化皮、油漆等会影响检测信号：超声波探伤会导致耦合不良，磁粉探伤会阻碍漏磁场形成，渗透探伤会阻止渗透剂渗入缺陷。需用钢丝刷、砂纸、清洗剂或脱漆剂彻底清理，确保表面达到“无油污、无锈蚀、无氧化皮、无油漆”的要求。

标准试块的校准是确保检测准确性的关键。每种检测方法都有对应的标准试块：超声波探伤用CSK-ⅡA试块，射线探伤用IQI（像质计），磁粉探伤用A1型试块，渗透探伤用铝合金试块，涡流探伤用带人工缺陷的试块。需在检测前用试块校准仪器的灵敏度、量程和相位，确保仪器处于正常工作状态。

人员资质是检测结果可靠性的保证。无损探伤操作人员需取得国家或行业认可的资格证书（如中国船级社CCS的NDT证书），并具备相关的专业知识和实践经验。需定期参加培训和考核，更新知识，掌握新的检测技术和标准。

记录保存是后续追溯的重要依据。检测过程中需记录以下内容：检测方法、仪器型号、探头参数、标准试块、操作人员、检测部位、缺陷位置、缺陷大小、缺陷类型、评定结果。记录需真实、准确、完整，保存期限不少于船舶的使用寿命。

安全防护是操作的底线。射线探伤需做好射线防护，使用放射源时需遵守《放射性同位素与射线装置安全和防护条例》；磁粉探伤需避免磁粉进入眼睛或呼吸道，操作后需洗手；渗透探伤需避免接触渗透剂和显像剂（含溶剂），需在通风良好的环境中操作；红外热成像需避免加热过度导致工件变形或燃烧。