建筑质量安全管理论文:全面质量管理与无损检测的发展

建筑质量安全管理论文：全面质量管理与无损检

测的发展

【摘要：】基于全面质量竹理与无损检测的关系，扼要地讨论了产品质量管理和验收标准等问题.重点是阐述无损检测的近代理发展情况，主要介绍了现代无损检测设备和无损检测新技术.最后，预测了无损检测的未来前景，

主题词 ：全面质量； 管理验收标准； 无损检测

引言

无损检测技术迸入机械制造工业是在第二次世界大战中许多机械出现了一系列灾难性破坏之后。突出的例子有:战争中某些船只因脆性断裂而折成两半;战后，英国第一架喷气螺桨客机—慧星机(Camet)的疲劳破坏。

当时，人们对上述破坏机理几乎毫无认识，经过大量试验和研究，才知道产品中的裂纹、杂质等缺陷是造成许多事故的重要原因。当然，今天的认识仍然是粗浅和不全面的，有待进一步深化和扩大。为了检测产品潜在的损伤和缺陷，人们创立了无损检测技术，并且在广泛的产品和工业范围(特别是航空航天和电力工业)内推广应用，对提高产品质量作出了贡献。虽然人们经常利用无损检测技术检验产品质量，但产品破坏的事件还是不断发生.原因是多种多样，对某些国家(如英国)来说，主要原因是与产品研制有关的各专业人员之间缺乏应有的联系和合作。

实际上，成品质量管理是一个系统工程问题，它与原村料、元器件、生产工艺、生产管理和设计都有关系。无损检测只是质量保证的手段之一，它必需与其它环节紧密配合，方能发挥作用。据说，英国在60年代由于忽视这种联系和合作问题，其工业受到很大损失;而日本在60年代就建立了有其特色的全面质量管理制度，在产品设计、制造和检验等全过程中，充分发动各类专业人员紧密配合、协该作战，从而取得了很好效果，当然，缺乏明确和严格的验收标准、无损检测技术不能及时解决新工艺和新材料提出的新问题，也与产品不断破坏有关。随着现代化设备和技术的出现，无损检测技术有了很大发展，其面貌较之60年代有了焕然一新的变化。它已经成为产品全面质量管理中的一个强有力的手段。

然而，无损检测技术的发展是无止境的，它必然要随着与产品有关的各种专业技术的发展而前进。下面，就上面提到的若干问题，作进一步的阐述。全面质t管理全世界所有工程企业单位都面临着下列问题: 产品的市场竞争性越来越激烈;研制周期越来越短:产品性能要求日益扩大:产品质量可靠性要求不断提高。

企业间的竞争主要是产品质量的竞争，其结果是优胜劣汰，最终决定企业的生死存亡。这就迫使人们不得不重视产品质量，对产品研制进行全面质量管理.

全面质量管理乃是这样一种组织形式:为满足顾客的要求与希望，该组织的各个部分都处于最佳状态。这样的组织形式正在跨越厂界、国界，成为世界性的竞争组织，它具有下列特点:

1)一叨服从顾客需要;

2)全球叁与:

3)每道工序(每个程序)都对产品质量有所贡献

4)不断革新设备;

5)富有进取性的培训计划。

2验收标准 无损检测的依据是产品的验收标准。要对产品进行检测，必须明确下列问题:

1)检测什么样的缺陷—是裂纹还是腐蚀或杂质;

2)所检测缺陷的位置范围;

3)所俭测缺陷的尺寸范围。

为了确定上述问题，显然，必须制订产品验收标准.产品验收标准主要由产品设计师提供。

制订验收标准时，要注意到原材料、元器件性能与环境有关，标准中不应忽视“环境”这一重要背景。

执行验收标准时，传统和习惯势力以及目光短浅的人都会出来反对，少数责任心不强的检测人员也会弃难求易。

其实，杯认真制订验收标准和不严格执行验收标准.往往会导致产品出现重大质量问题.应对所有员工进行深刻教育。然而，

这种教育不应依靠简单说教和租暴命令，而应该建立在科学理论的基础上S无报检侧方法

无损检测方法种类繁多，常用的方法有:射线(x,丫和中子)法、磁粉法、渗透(萤光、着色)法、超声法和电磁(涡流)法等。这些方法发展较早，且有一定效果.它们已为专业人员所熟悉，本文不再赘述。

这里，介绍一种所谓磁一声发射(Magneto-Acous tic Emission)的方法，简称MAEo它是近年来人们正在研究的一种方法。

表现变化磁场的一种形式是利用铁磁性物体沿磁化轴的变形。变形所产生的局部应力会引起弹性波发射，这种效应称为磁一声发射。虽然人们普遍认为磁一声发射是由于90'磁畴壁适动的结果，但其机理至今仍然是不清楚的。不过，人们知道，任何一个对磁域构型敏感的参数都与MAE有关.这种知识已被铁磁性材料无损检测的各种方法所利用。

近年来，MAE被认为是微观结构、原成分和各种应力测量的一个有潜力的无损检测方法。许多研究试图建立MAE与冶金参数之间的关系，但由于这种关系的复杂性，这些努力均未见效。有人利用电磁体起磁不同尺寸的钢管试件并测量其响应，结果发现，MAE与试件尺寸有关，它还依赖于微观结构和成分参数.按照均方根电压、脉冲幅度分布和功率谱密度与磁场的关系，对不

同尺寸的MAE波形进行分析，进而发现试件的真实MAE响应(波形)被试件中其它声干扰或共振改变了.由此看来，人们在为铁磁性材料无损检测开发MAE技术时，不得不考虑这些因素.目前对MAE的研究多限于实验室的研究，应加强MAE法对实际工程适应性的研究.4现代化无损检洲设备

进年来，在国际无损检测领域中，由于引进了微信息处理机、机械手和机器人等现代智能设备，使这个领域的形势发生了很大变化，大大增强了解决问题的能力.

微信息处理机的利用扩大了智能检测仪器的使用范围，改善了检测结果的记录、编辑，并促进了与计算机系统的联接与信息交换。

此外，自动化的机械手和机器人加速了许多检测工序.增强了无损检测的复验性，还为检测人员改善了劳动环境、减轻了劳动强度.

现代化检测系统的根本特征在于它的模块式结构.中央控制机(信息处理器与人工智能的结合体)控制着电子和机械的外部设备.并执行对试验信号的监控和对外部信号的处理等职能.图1中表示的是一个典型控制器的用户一接口简图。其中，只有一个键盘、几个软键和一个开关，而没有其它常规控制(诸如用于放大、滤波和显示的开关和按钮)。整个用户对话和结果显示都是在图形监示器上进行的，基本模块结构、控制器处理与外部设

备联接的若干接口.通过这些接口，便可使检测设备与质量控制系统联成一体. 许多企业，根据自身情况，提出了不少各具特色的无损检测设备。它们扩大了无损检测的范围和精度.下面，仅举3例。Castral公司推出了磁场仪MFB100和MFH250以及高温Cheekmor穿透法。

MFB100可直接测量磁化零件和材料的磁通量，对于最大相对磁导率为400一700和磁化级为0.6~1.1Telsa的材料，能给出最大测量精度;MFH250是一坚固、易使用的切向磁场强度仪，其探针能自动调整，且可测量难以接近的磁场;Checkmor穿透法可用于俭验表面温度高达200’C材料。Vostatic公司研制的HPIO00型自动喷枪及其配套设备是由计算机控制的检测系统，可以精确地发现微小缺陷和裂纹，大大改善了质量保证的置信度。对于高速旋转的发动机关键部件，其材料中不得有任何细小裂纹，且检验范围包含100肠体积。为了解决这个难题，wellsKrautkramer公司研制了一套新型的超声波沉没式检验系统。这套系统也是由计算机控制的，高度自动化。模块式的计算机和充足的备件可以确保工作设备的高速度和高效率。

5无摄检侧技术的发展

如前所述，现代无损检测采用了强有力的先进检测设备，它们必须会反过来促进无损检测技术进一步发展。本节介绍几项重要的发展，‘已们将会大大改变无损检测的面貌。

5.1不同检验力法的联台

在过去的无损检测中，往往是用一个专门方法解决一个特定的探伤问题，这种做法不能满足111益发展的产品检验的需要。当面临复杂检测情况时，特别是用单个检测方法不能获得充分可靠的结果时，人们便自然地将若干单一方法(或专用方法)按照适当形式组合成一个完整的复合方法。这是当前无损检测的发展之

一。复合方法往往包括无损检测的若干附加功能，例如，检验材料性能(利用磁导方法)、几何特性和其它参数。利用这种复合方法，可以按照几个准则同时甚至在同一位置对产品进行检测。就电磁检验方法而言，例如，利用穿过式线圈进行一个涡流俭验，利用旋转探头同时在相同位置进行另一个涡流险验，则可实现一个复合检验。

这两个单独检验所具有的优点，在复合检验中同样可以表现出来。且复合检验可以高精度地检测出某些俭验对象(如圆形材料)的各种损伤和缺陷。如果在土:述复合检验方法的基础上，再增加一个(第3个)单一俭验方法，例如，磁化方法(对于电磁俭验法)，则由此产生的复合检验方法进一步增强了。现在，它包括一个涡流穿过式线圈检验、一个旋转涡流检验以及被检验材料的纵向磁化。这种复合检验系统可以检测出奥氏体和强磁性材料中的多种损伤和缺陷(杂质印裂坟)。若用其它检验方法，这些损伤和缺陷只能由特殊的漏通量俭验系统才能被检测出米，而川一

般的涡流方法则无济于事，这种实例是很多的然而，这种复合磁化检验系统，和所有磁化险验统系一样，具有卜列缺点:被检验品在价脸之后必须去磁。这个缺点使被俭脸品的妓大直径受到限制(有人说，限于30一60mm)。

上述检验系统的种种优点归囚于它能排除材科中的各种渗透性干扰，从而对许多损伤和缺陷的检测有f显著的改进。如果复合位验系统中存在磁化装置，则可简单地冷测出所检材料中的漏通鼠，利用这些简单测试的漏通肚，]\们在用涡流法检验圆周缺陷时便可减小管材的检测门限值.j业而可以改进对内侧和外侧缺陷以及局部壁厚变化的检验精度，且可就被考察材料的磁性作出全面的检验报告。总之，复合检验系统所产生的检验结果，比用一系列单一检验方法顺序地进行检验所获得的结果更真实可靠。

5.2利用计算机辅助评价

无损检测往往需要处理大量数据才能对产品作出正确评价，例如，利用上述复合检验系统进行检测时，就是如此。在这种情况下，计算机就可以发挥作用。利用计算机辅助评价是目前无损检测中的另一个发展方面。计算机可使人们得到许多检测参数，这些参数或者用于直接表示新的检测结果，或者根据生产规程表示被检产品的质量。一这里，列举用涡流法检验导线的实例，来具体说明如何从大量原始数据经过多级处理、评价和分类后获

得产品质量的评价。把导线分成长度相等的若干检验段，每一段再分成上千个长度单位。一个长度单位相当于一个或更多的旋转探头的扫描跨距。

按3级对长度单位的信号幅值进行分类评价。根据长度单位的评价，求出每一段的损伤密度①，然后分3级评价各段的损伤密度。根据各段的损伤密度，计算整根导线和整批导线的平均损伤密度。对于每根导线，把有损作和没有损伤的段分别列出来，并按3个损伤密度级别将有损伤的各段分类。对所有被检验导线，都进行类似的分类。根据上述数据，便可按某种算法算出这批被检导线的质量指数。下表为一典型示例。对于其它半成品，如杆、管等细长材料，利用无损检测进行质量评价的过程类似于对上述导线的评价过程。质量指数是产品好坏的直接测度，因此，它与生产管理，特别是产品销售有很大关系。无损检测的主要目的在于产品的全面质量管理。

5.3现代信号处理方法

现代无损检测的第三个发展是利用现代信号处理方法，对检验结果进行显示、鉴定和分类。人们经常利用光学仪器(如示波器屏幂或监视器)来显示检验信号，因为利用这些仪器便于对检验结果进行肉眼判断，但是与这个优点同时并存的一个缺点是夹杂了人的主观性。人们也喜迎在监示器或显示器上，利用准三维显示，对检验信号进行时基或面积投射显示。隐线投射、灰色

标度或准彩色显示都是正在使用中的显示方法，它们均可发挥直观判断作用。然而，现代信号处方法的基本优点还在于它们可以利用快速微信息处理机和图谱识别方法对信号结构进行智能识别。它无需依靠人的眼力，而可对缺陷的类型和严重性进行自动的识别.从而避免r人的主观性可能导致的不良后果。由此得到的检测结果，可以按照前述导线检测程序用于对缺陷的进一步分关、质量评价和质量管理系统。

5.4状态监控和故障诊断

无损检测的第4个发展是状态监控和故障诊断学。过去，无损检测方法中，都是将检测结果和其它数据资料提炼成若干级别的评价指标。这些数据资料的大部分可用于一个旨在加强生产装备和检测设备安全工作以及无损检测持续进行的工艺过程。图2表明，在现代化工厂中，生产设备的有效率和质量保证是如何相互联系着的。这里，利用状态监控方法来监视产品的状态。根据无损检测的结果以及诸如压(力、温度等另处一些参数，并利用快速智能计算机方法(包括专家系统)，便可对生产设备和检测系统进行及时故障诊断和检修。

6无报位洲的前景

为了获得高质量产品，正在开发新的生产方法，如金属的扩散连接。但是有例子表明，扩散连接接头内，存在一串串微小的杂质和缺陷，‘已们会削弱接头疲劳强度，而且用无损检测的

现有技术难于发现。此外，复合材料的机械损伤容限很差。对于复合材料管，其结构即使遭受严重破坏，但在其外表面上也可能不会出现一可见的伤痕。上述两种情况(新的生产工艺和大量使用复合材料)就对无损俭测的能力提出了更高的要求。这是促使无损检测继续发展的一种动力。

尽管现代超声波技术可以检测出生产过程中产生的微小损伤，但仍需研制更好的检测方法，以便对付那些不可接近区域中的工作损伤。工业界的竞争性将不会缓和而是更趋激烈，提高产品质量是一个永不衰退的口号。但是，提高产品质量不仅是设计师的责任，还需要材料、工艺和无损检测等有关人员的通力合作，否则就会失败。这种教训是很多的。涡轮机的主控制阀系由若干汽室组成。有人将这些汽室设计成连成一体的单一铸件。这种设计有下列缺点:

1)容易产生铸造缺陷(如收缩区的裂纹);

2)缺陷难以检测;

3)发现了缺陷，亦难修理。

产生这种设计的原因是设计师与无损检测和铸造人员之间缺乏联系和合作。后来，改变了作风和没计，获得了成功。从产品开发之初起，所有有关专业的各类人员都充分参与，是决定产品和企业生命的重要因素。无损检侧工程师是多专业相结合的产品研制队伍中的关键成员，一可以预料，他们将发挥越来越大的

作用。当然，他们必须走出办公室，主动与设计师以及其他有关专业人员密切配合、协同作战，方能完成白己的使命。

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