定量无损检测是设备寿命评估、安全性评定、可靠性分析、断裂评定、失效分析以及无损评价的基础。定量无损检测也是无损检测向NDE发展的重要标志之一。但至今为止,在无损检测领域,涉及到无损检测的定量准确性问题,尚未得到足够的重视。
用无损检测方法对受检对象量值的检测或测量,即对量值的定量检测通常大部分属于静态测量,也有动态测量(如声发射检测);均是通过其它量值来反映的比对测量,并且其检测方法还是不完善、粗糙模糊、远不够准确和有待进一步发展的,其与一般对几何量、机械量测量的差异较大。故相对于其它的定量测量方法,工程实际中大量应用的定量无损检测,可以认为具有以下几个明显的特点:
(1) 数据异常值多:
在通常的重复性或复现性检测条件下,由于实际缺陷的复杂性、多样性,检测人员的技能水平差异、检测系统的调校差异及其稳定性差异,实际检测数据特别是现场真实缺陷的检测数据中存在较多不符合任何统计分布规律、包含其它无关信息的异常值。即可能得到的无用信息多。例如:对于单斜探头超声波探伤测定缺陷深度,由于缺陷深度在某一区域内本身可能就是变化和不确定的,检测数据可能包括检测区域内的缺陷深度分布,甚至可能包括附近的气孔夹渣深度。测定缺陷的长度,对于单斜探头超声波探伤有几种方法:端点波高法、测长线法、半波高度法、端点半波高度法、波高消失法等。这几种方法由于检测原理方面的原因,有的要受探头直径尺寸的影响,有的要受探头主声束宽度的影响等。
(2) 样本数量少:
针对某一真值,适当的无损检测方法是极为有限的,甚至是很少的。在重复性检测条件下,由于检测人员不变、检测系统的调校精度不变或基本不变,检测工艺规程方法不变,缺陷不变,实际检测数据的随机误差不大,表现出较高的稳定性;而模糊误差却不小。通过改变检测条件,在复现性检测条件下,给出满足独立性要求的数据样本少。例如:对于单斜探头A型脉冲反射式超声波探伤测定缺陷当量值,一般只有左侧或右侧2组数据;对C级检验,最多也只有上下共4组数据。
并且,在绝大多数情况下,由于检测方法的局限性,以及检测方法、系统、基准体、人员、对象等的固定,使其检测结果只能提供相关或部分相关的数据样本,而几乎不能提供各种影响因素呈随机变化的检测数据样本。其检测结果相对于缺陷的真值或被测量不完全满足独立性要求,仅相对于变化的检测条件独立。这导致其独立样本数量较少。
例如:针对焊缝纵向裂纹的缺陷当量尺寸检测,由于焊缝外观尺寸、设备仪器、检测方法工艺等条件的限制,通常只能采用A型脉冲反射式模拟超声波探伤仪、矩形晶片K1.5~K2.5斜探头横波接触法、端部峰值法、CSK-IIIA型标准试块、接近的检测工艺等,能够独立变化的只有检测人员的技能、责任心和具体操作步骤,独立性差。
(3) 系统误差明显
由于各种定量无损检测方法具有局限性,在不同的重复性检测条件下,无损检测资源网 均存在程度不一的系统误差,并且由于定量无损检测方法等的限制,系统误差难于随机化。定量无损检测系统必须针对基准体(或称标准试块、对比试块)进行校准后,才能进行针对实际缺陷的检测。但针对基准体进行校准,得到的校准误差、校准精度或校准不确定度只能针对相同类型的基准体适用,其检测结果还受检测系统校准以外的多种因素影响。对于实际工件中的缺陷的检测,由于众多其它的影响因素,其数据的特征、分布规律是不同的,系统误差等较大,并难于对其采用随机化处理。例如:RT的象质指数、UT的调校曲线(如DAC曲线)、UT的当量波幅值、MT/PT的显示长度宽度、MT/PT的灵敏度对比试验等,均与实际检测的最小缺陷大小有一定差异;半波高度法测长,不管重复测量多少次,不管检测部位、方向变化多少次,其检测数据均与探头直径尺寸或主声束宽度有关;等等。
(4) 定义不完备
属于工程测量范围,对无损检测的检测条件(检测环境)的定义不完备,被测量的定义不完备,检测值的定义不完备,造成无损检测结果的随机性和模糊性并存。检测后给出的被测量,是定量检测得出的数据,反映实际缺陷的某一特征,但并不一定与真值有确定的对应关系。大多数情况下,检测值与真值不能一一对应,所以才有当量值、对比试块,很多情况下检测值与实际值并无一一对应关系。例如:检测条件、表面状况、材料差异、组织成分变化、异常值等因素均显著影响检测结果的准确性,但并未严格规定;无损检测时,缺陷深度是指探测面(或工件表面?)到缺陷上端点(上升前沿),还是到最高波幅对应的主反射面。
针对实际缺陷的检测数据包含有一定规律性的随机误差、系统误差,也包含未知或无规律性的模糊影响,而传统无损探伤、无损检测方法给出的针对结构中不连续性某一特征的真值的被测量,是一定的,唯一的。显然,这一矛盾是突出的,其影响了NDT和NDI向NDE的发展,影响了质量控制、安全控制、寿命评定与预测、可靠性工程应用等相关技术领域的发展。
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