国内外无损检测技术的现状与发展_夏纪真

国内外无损检测技术的现状与发展夏纪真（2011年7月）无损检测资讯网一.概述（一）世界无损检测技术的起源与发展无损检测技术是以物理现象为基础的，回顾一下世界无损检测技术的起源，都是一种物理现象被发现后，随之进行深入研究并投入应用，一般的规律往往首先是在医学领域、军工领域应用，然后推广到工业领域应用。下面我们来回顾一下部分无损检测技术的起源。射线检测1895年11月德国渥茨堡大学教授伦琴发现X射线（伦琴射线），随后在医学领域得到应用；1896年法国贝克勒尔发现γ射线；1898年居里夫妇从铀矿中分离出镭1900年法国海关首次应用X射线检查物品；1919年英国卢瑟福用α粒子轰击氮原子打出质子，进而建立起第一个核反应装置；1920年前后X射线开始在工业领域应用；1939年发现铀裂变现象，此后人工制造的放射性同位素逐渐进入γ射线检验领域；1946年携带式X射线机诞生超声检测1830年已经有利用机械装置人工产生超声波的实验（达到24000Hz）1914-1918年已经开始利用声波反射的性质探测水下舰艇的研究1943年出现商品化脉冲回波式超声波探伤仪涡流检测1824年加贝（Gambey）用实验发现金属中有涡电流存在，几年后佛科（Foucauit）确认了涡电流的存在；1831年法拉第（Faradey）发现电磁感应现象；1865年麦克斯韦完成法拉第概念的完整数学表达式，建立电磁场理论；1879年休斯（D.E.Hughes）首先将涡流用于实际金属材料分选；1921~1935年涡流探伤仪和涡流测厚仪先后问世；1930年实现用涡流法检验钢管焊接质量；50年代初期德国福斯特（Forster）开创现代涡流检测理论和设备研究新阶段，涡流检测技术开始正式进入实用阶段磁粉检测1868年英国应用漏磁通探测枪管上的不连续性；1876年应用漏磁通探测钢轨的不连续性；1918年美国开创磁粉检测首例；1930年德国福斯特（Forster）将磁粉检测正式引入工业领域；1933年提出漏磁检测设想；1947年第一套漏磁检测系统研制成功渗透检测1930-1940年代：煤油、“油-白法”、有色染料作为渗透剂的渗透检测方法出现1941荧光染料的发现与应用，采用紫外线辐照显示，吸收剂-显像剂应用1950出现以煤油与滑油混合物作为荧光液的荧光渗透检测1960后出现自动流水线，水基渗透液和水洗法技术，开始关注对氟、氯、硫的控制微波检测1948年微波被首次用于工业材料测试世界无损检测技术的发展历史可以大致上以二次世界大战为重要的转折点：二战前已经起步并开始得到少量的初步应用，在二战期间由于医学和军事的需要得到迅速发展，在二战后随着工业生产技术的迅猛发展，特别是近代和现代机械制造、电子技术、计算机技术的迅猛发展，现代无损检测技术已经发展到了很高的水平。（二）我国的无损检测技术发展历史我国的无损检测技术实际上从20世纪40年代起就已开始在一些机械工业领域中得到少量应用，但是由于历史的原因，并没有发展起来。新中国成立后，在20世纪50年代初，首先在军工领域（特别是航空工业）以及和军工相关的重工业领域和科研机构开始注重X射线、磁粉、渗透、超声等无损检测技术的应用，其中不少工作是在苏联专家指导下进行，当年一批年轻人加入到了无损检测技术行业，成为今天被我们尊称为我国无损检测界的“爷爷辈”，他们为我国无损检测技术的起步和发展做出了卓越的贡献。下面是我国无损检测技术发展的部分历史资料：超声检测1951-1954年航空工业系统（如沈阳飞机制造厂和飞机发动机制造厂以及相关的研究所）、机械工业系统的上海综合实验所（上海材料研究所前身）、中国科学院长春机电研究所、哈尔滨锅炉厂、富拉尔基重型机器厂等开始陆续引进苏联、德国的超声波探伤仪；1954-1955年长春机电研究所开办超声波探伤技术及仪器调试及试制培训班；1957年上海中原无线电厂仿制苏联超声波探伤仪成功；1958年江南造船厂仿制出中国第一台电子管式脉冲回波超声探伤仪“江南I、II、IIB型”；1959年富拉尔基重型机器厂首先制造出超声探伤试块；1960年富拉尔基重型机器厂、上海综合实验所已经开始了超声探头的研制；1962年汕头无线电厂（汕头超声波仪器厂前身）以姚锦钟为首研制成功TS-II工业用电子管式脉冲回波超声探伤仪和TS-I医用超声诊断仪；20世纪60年代初期，国产的金属胶接质量检测仪研制成功；1988年5月中国科学院武汉物理数学研究所的武汉科声技术公司（后为武汉中科创新技术有限公司）蒋危平主持研制出我国第一台数字超声探伤仪；2008年后，国产超声相控阵、TOFD以及空气耦合等昀新技术的超声检测仪器相继面世射线检测1954年上海锅炉厂引进匈牙利X射线机；1957年哈尔滨锅炉厂引进苏联60Coγ射线机；1959年上海探伤机厂试制成功我国第一台工业用X射线探伤机；1960年丹东射线仪器厂试制成功工业用X射线探伤机和X射线管；1963年上海材料研究所张企耀研制成功60Coγ射线探测铸铁装置；1964年上海锅炉厂引进英国137Csγ射线检测装置；1973-1989年我国X射线机进入大发展时期；进入21世纪后，国产工业X射线实时成像检测系统、工业CT（关键部件仍为进口）已经有了很大发展，成为应用较普遍的检测设备，X、γ射线机的性能、结构也都有了很大改善磁粉检测20世纪30年代的旧中国可能已经有关于进行磁粉探伤的记录，1949年以前，上海综合实验所（上海材料研究所前身）已经有美国进口的台式磁粉探伤机（蓄电池式直流磁粉探伤机）；1949年新中国成立后，国内利用变压器（包括交、直流电焊机）作为交流电源的触棒法磁粉检测焊缝已经较为普遍；特别是在军工行业和重型机械行业在苏联专家帮助下已经将磁粉探伤技术开始应用于产品检测；1957年上海联达华光仪器厂（上海探伤机厂前身）杨百林试制成功我国第一台手提式交直流磁粉探伤机；1958年上海探伤机厂杨百林试制成功台式磁粉探伤机；20世纪60年代我国进入仿制国外磁粉探伤机的时期；20世纪70年代我国进入磁粉探伤机系列化、半自动化、磁粉检测辅助器材完善化的时期渗透检测1949年以前，上海综合实验所（上海材料研究所前身）已经使用煤油的渗漏检测（白垩法）；1949年新中国成立后，工业领域应用的渗透检测是以煤油+滑油或机油+煤油为渗透剂；特别是军工行业和重型机械行业在苏联专家帮助下已经将渗透探伤技术开始应用于产品检测；1960后开始采用荧光黄作染料的荧光渗透检测；1964年以后国内自行研制的渗透检测材料投入应用，以沪东造船厂陈时宗等研制成功的着色渗透剂为代表……1970年后国产荧光染料YJP-15出现，开始生产自乳化型和后乳化型荧光渗透液涡流检测1960年国内多个单位开始了涡流检测技术的研究；1963年上海材料研究所王务同研制出我国首台涡流检测装置；1993年爱德森（厦门）电子有限公司研制出亚洲首台全数字式涡流检测仪；进入21世纪后，如阵列涡流检测技术、脉冲涡流检测技术、远场涡流检测技术、三维电磁场成像技术等昀新涡流检测技术的商品化国产仪器陆续面世声发射检测20世纪60年代末70年代初中国科学院沈阳金属研究所首先开始声发射技术的研究与应用并研制了我国第一台声发射仪器……其他1963年在河北省北戴河举办了全国第一次无损探伤技术学习班；一批物理专业毕业的大学生开始进入无损检测技术界，成为我国无损检测技术发展历史中的骨干力量；1964年上海锅炉厂开始应用氦质谱仪检漏；1964年4月第一机械工业部举行了首次全国无损探伤会议；1977年丹东仪表研究所创刊《无损检测》-改名《无损检测技术》-改名《检测与评价》-改名《无损探伤》，作为辽宁省无损检测学会会刊；1978年11月中国机械工程学会无损检测学会成立；1978年上海材料所增开《理化检验通讯-无损检测》，1979年创刊《无损检测》作为中国机械工程学会无损检测分会会刊；1980年南昌航空工业学院首创开办无损检测本科专业（1982年招收第一届），随后开办了无损检测干部专科（1987年招收第一届）、函授大专（1987年招收第一届）、专业证书班（1989年招收第一届）；1981年首届射线检测II级人员培训与资格鉴定班在南昌航空工业学院举办；1982年首届超声检测II级人员培训与资格鉴定班在北京重型电机厂举办；1985年昆明师范专科首创开办无损检测成人大专（2年制）；注：我国无损检测技术发展史料可参见中国机械工程学会无损检测分会编辑的《中国无损检测年鉴》。我国的无损检测技术发展大体上可以分为四个阶段：1.20世纪50年代：新中国成立后的起步阶段，主要在军工领域（特别是航空工业）以及和军工相关的重工业领域和科研机构开始X射线、磁粉、渗透、超声等常规无损检测技术的应用；2.20世纪60年代：我国无损检测技术在机械工业领域开始推广应用，国产无损检测设备与器材陆续研制成功并投入应用；除了常规无损检测技术的应用外，也开始了新型无损检测技术的研究与应用；3.20世纪70年代：无损检测技术在我国工业领域开始普遍应用，从事无损检测技术工作的人员快速增加；4.20世纪80年代以后：随着我国的改革开放形势不断深入发展，加入WTO，与国际接轨越来越紧密，我国的无损检测技术进入了全盛发展时期，在世界上也在扮演越来越重要的角色。二.我国无损检测领域的目前状况：1.涉及无损检测技术应用的一些相关数字：至2011年5月份止，根据《无损检测资讯网》搜集调查的数字和估计：a.应用无损检测技术的企业单位据估计超过2万家；b.从事无损检测的专业机构和服务单位（公司、检验所、检验站、检验中心等）超过2000家（其中特种设备检验协会核准的持证机构近300家，有资料说我国目前从事第三方无损检验服务的公司就达600家，也有一说是我国能够提供第三方检测的大大小小无损检测公司有6000多家）；c.涉及相关无损检测设备器材制造的厂家单位达800多家，分布于全国25个省、市及自治区，无损检测资讯网已收集超过600家（其中具有自有网址的超过270个，说明这些企业都已经十分重视互联网的宣传作用，《无损检测资讯网》中的“国产无损检测器材大全”已经收录了390家的详细产品技术资料）；d.开展无损检测技术方面的研究与相关应用的各种科研院所超过200家；e.开办无损检测专业或者无损检测专业方向、开设无损检测技术课程，开展无损检测应用技术方面研究的大学、学院、职业技术学院、技术学校超过100家；每年培养超过千名无损检测专业毕业生（包括博士、硕士、学士，本科、大专、中专、技校）；f.无损检测设备器材经销贸易、维修服务企业单位超过600家；g.目前在我国从事与无损检测技术相关工作的人员估计超过30万人，包括无损检测第一线的人员、无损检测工程技术人员、无损检测技术管理人员、无损检测设备器材制造企业的人员、与无损检测技术应用相关的科研教学人员、与无损检测技术专业相关的在校学生和研究生、无损检测设备器材经销贸易、维修服务企业人员等；h.中国无损检测市场的容量，据笔者估计，目前每年无损检测仪器设备器材、耗材销售总额约30亿元人民币（例如目前工业射线胶片销售量就约达5亿元），连同无损检测人员技术资格等级培训与资格鉴定、认证费用，与无损检测技术相关的市场总容量估计达到约50亿元人民币（有外国公司估测中国第三方检验市场是一个超过500亿美元的巨大市场，不过这个数字包括了所有检测业务而不仅仅是无损检测，也有一说对于中国无损检测第三方检测业务有大约20亿人民币的市场）。应当指出，正是由于中国无损检测市场存在着巨大的潜力，目前除了世界上著名的无损检测设备器材制造商以及许多国外的中、小无损检测设备器材制造商都纷纷在中国建立了分公司、办事处或者有其代理商外，以及国际著名的检验机构、培训机构等也都正在努力进入中国市场，还有不少国外无损检测设备器材产品在中国已经采取或者正在寻求“OEM”方式，还有的企业正在寻求并购中国的无损检测设备器材制造企业，《无损检测资讯网》中的“国外无损检测器材介绍”已经收录了165家