2016年6月，第19届无损检测大会(以下简称WCNDT2016)在德国慕尼黑召开，有来自46个国家和地区的近2200名代表参加，宣读和交流学术论文1000余篇。

　　同时有来自世界各地284家参展商，其中来中国大陆的展商达到22家，中国大陆地区与会人员超过200余人，中国参展厂家及与会人员在国外举办的世界无损检测的大会理念之最。

　　在专项技术方面，大会报告专题及詹阿回涵盖了射线技术、超声技术、涡流技术、红外热成像技术、磁粉技术、渗透及太赫兹技术、金属磁记忆技术、共振技术、以及声学非线性技术和机器人辅助检测技术等。

　　在行业应用方面，涵盖了航空、航天、船舶、铁路、汽车、核能、油气管道、土木工程、生物医学等领域的最新研究与应用进展。

 

第一章磁粉检测

　　磁粉检测是五大类常规检测手段之一，也是历史最悠久，技术最成熟的无损检测技术之一，广泛应用于各行业铁磁性零部件的表面和近表面检测。磁粉检测的最新研究进展及产品主要集中在新型磁化技术、磁化方式、探伤耗材及仪器。其中LED紫外线灯发展尤为迅速，本章单独列为一节进行介绍。

　　1.1磁粉检测研究新进展

　　脉冲磁化技术

　　德国的Peter HIRSCH提出了脉冲磁化和退磁技术。脉冲磁化和退磁技术采用大电流脉冲对工件进行磁化和退磁，磁化电流通过电容瞬间放电实现，磁化电流(峰值)最高可以达到30，000安培，每个磁化脉冲仅为几毫秒(如图1)。该技术可以对异形件、大型件实现直接通电法、线圈法等方式磁化。

　　由于采用大电容瞬间放电，在达到相同磁化电流的情况下，比传统通过变压器进行电流调节的磁粉探伤设备额定功率减少90%以上，从而实现设备的轻量化和便携性。针对异形件、大型件等难以检测的工件的磁粉探伤，检测时间比磁轭等方式效率提高90%以上，因此在德国等欧洲国家主要应用于异形件和大型件的整体磁粉检测和退磁(如图2、3)。

　　

　　图1脉冲磁化电流及磁场波形

　

　　图2长4.5米、高3米零件整体磁化

　　

　　图3直径4.5米齿圈的整体非接触式脉冲磁化

　　交叉、正交线圈磁化技术

　　德国的Rainer LINK，Nathanael RIESS提出了大型零件交叉、正交线圈磁化技术，实现大型、异型零件的非接触式周向和纵向磁化，避免打火，同时减少产品吊装、翻转的时间，提高工作效率。

　　该技术采用4个磁化线圈，其中一对磁化线圈平行布置，由一套变压器供电；另外一对线圈交叉布置，各由一套变压器供电，且相位差为90°（如图4)，由此可以提供各个方向的磁化场。

　　

　　图4.交叉、正交线圈磁化技术

　　变频非接触式磁化技术

　　日本的Michitaka HORI，Arihito KASAHARA提出了一种新型的变频非接触式磁化技术，实现零件的非接触式立体复合磁化。该技术采用三个正交的磁化线圈，可以实现x，y，z三个维度的磁化。

　　每个磁化回路采用逆变器调节电流，而非传统的可控硅和变压器调节电流，因此磁化回路之间的相位差、每个磁化回路的电流强度和频率都是可以单独调节的，从而可以在空间形成复杂的，方向和强度可控的磁化场，而非椭圆形旋转磁场。以两个正交磁化线圈为例，X轴采用300Hz，500A电流磁化，y轴采用230Hz，600A电流进行磁化，磁场矢量曲线仿真如5。

　　同时采用标准试片，对传统复合磁化技术和变频非接触式磁化技术进行对比：传统复合磁化X轴采用50Hz，500A电流，y轴采用50Hz，600A电流进行磁化；变频非接触式磁化X轴采用300Hz，500A电流，y轴采用230Hz，600A电流进行磁化，对比结果如图6。采用变频非接触式磁化技术，标准试片缺陷显示全面，均匀。

　

　　图5变频非接触式磁化磁场矢量曲线

　　

　　图6传统复合磁化和变频非接触式磁化对比

　　1.2磁粉检测新产品及应用

　　本次展会和磁粉检测产品相关的制造厂家共22家，中国大陆区域生产商为3家，其中磁海公司为WCNDT2016中国唯一赞助商，具体厂家名单如下：

　　

　　磁粉检测新产品及应用主要集中在新型的仪器及耗材领域。伴随着半导体技术和材料技术的飞速发展，过去几年磁粉探伤领域出现了大量新产品和耗材，用于满足磁粉检测的更为特殊和苛刻的需求。

　　新型磁粉检测耗材

　　美国Circle System推出可以在200℃以上的环境进行磁粉检测的高温磁粉，不用等待工件冷却即可进行磁粉检测，在欧洲冶金行业已经获得应用，减少因回火产生的额外能源消耗，降低产品生产成本。

　　美国Circle System，德国Karl Deutsch等公司推出多光谱兼容磁粉，在白光，365nm紫外线和450nm蓝光下都可以使用。该类型磁粉本身带有染色剂，可以在白光下使用；同时该产品对365nm紫外线和450nm蓝光具有荧光反应，当使用450nm蓝光作为激励光源时，操作人员必须佩带黄色滤色镜滤去可见光。

　　美国Sherwin推出了速干型可去除反差剂，反差剂喷到工件后，迅速干燥，并且形成塑料质薄膜，在检测后可以从工件表面撕去，避免繁琐的反差剂清洗过程。此外，还有海底进行磁粉检测的浓缩型磁粉，可以在海水中进行磁粉探伤。

　　新型磁粉检测仪器

　　(1)数字式智能高斯计

　　英国Johnson＆Allen和上海磁海CHiNDT推出数字式智能高斯计。数字式智能高斯计基于霍尔传感器和单片机的技术结合，可以测量剩磁场、动态磁场的强度、波形、变化率及持续时间，可同时测量快速断电特性。

　　英国Johnson＆Allen的数字式智能高斯计为便携式，如图7。磁海数字式智能高斯计为便携、固定两用(如图8)，不但可以单独作为高斯计使用，而且可以嵌入磁粉探伤设备，与PLC进行通信，实现磁场的实时在线监控，确保每一次磁化的有效性，如图9。

　　

　　图7 Johnson＆Allen数字式高斯计

　　

　　图8磁海数字式高斯计

　

　　图9数字式高斯计实时在线监控磁化工艺参数

　　(2)LED黑光灯

　　LED黑光灯是近几年表面无损检测相关仪器发展最快的产品。凭借寿命长、能耗低、发热量小，迅速在各行业得到普及，并且相关标准已经陆续推出。美标ASTM E3022为目前LED黑光灯的主流标准。此外，罗罗公司也已推出本集团的LED黑光灯规范RRES 90061，空客在规范手册里也有相关要求。

　　WCNDT2016上瑞典Labino，美国Spectroline，中国磁海CHiNDT等公司的LED黑光灯在展会上获得较多关注，尤其是磁海智能可拍照黑光灯PX-45C系列，受到世界各国业内人士的关注和好评。

　　(3)紫外线内窥镜

　　法国EFER推出的紫外线内窥镜，在航空业已经得到大量应用。图10是EFER紫外线内窥镜，图11是内窥镜计算机观察界面，用于进行工件内部的荧光磁粉缺陷观察。

　　

　　图10 EFER紫外线内窥镜

　　

　　图11内窥镜计算机观察界面

　　(4)万向轮永磁体磁化器

　　乌克兰焊接协会推出万向轮永磁体磁化器，两块永磁体做成轮子，每个轮子采用万向轮，并通过导磁体固定在一起，从而实现磁化器在工件表面方便的移动，并对工件表面进行磁化。同时，该磁化器上可以固定白光的或紫外线灯，如图12.

　　

　　图12万向轮永磁体磁化器

　　(5)机器视觉辅助检测

　　意大利CGM公司设备采用高清晰视觉辅助检测系统，检测时，人员不需要进入暗室，通过高清摄像头进行全表面扫视、展开和记录。图片在计算机上可以进行放大，因此具有较高的缺陷检出能力，并提高工作效率。

　　(6)桌面磁粉探伤机

　　英国Baugh＆Weedon公司推出桌面磁粉探伤机，只有普通标准磁粉探伤机体积的十分之一，可以放置在桌面上使用，被用于实验室或教学使用，如图13。

　　图13桌面磁粉探伤机

　　磁化仿真软件

　　对于复杂零件的磁化，可以采用通过计算机对所建立的模型进行磁化工艺仿真，得到工件各部分的磁场分布及磁场方向，辅助探伤工艺的制定和设备的设计、生产。目前常用的磁化仿真软件包括：Ansys，Comsol，Maxwell等软件。图14为采用Ansys进行的工件磁场强度仿真。图15为采用Ansys进行的工件磁场矢量方向仿真。

　　

　　图14磁化磁场强度仿真

　　

　　图15磁化磁场矢量方向仿真

　　1.3 LED紫外线灯相关技术及产品

　　传统的黑光灯为汞灯，发光的机理遵循斯忒潘-玻尔兹曼定律，即：为了产生足够强度的紫外线辐射，灯体温度高达4500℃左右，能耗高，寿命也因此较短，使用成本较高。LED紫外线灯采用半导体PN节发光机理，产品能耗小，寿命长，是探伤紫外线灯的发展趋势。

　　LED黑光灯和传统热光源黑光灯的比较如下：

　　

　

　　图16 LED黑光灯在413Oe的强磁场中可靠工作

　　鉴于LED黑光灯的种种技术优势，LED黑光灯迅速在各个行业得到了普及，并且相关标准和规范也在不断完善中。2015年，罗罗公司首先提出了LED黑光灯标准RRES 90061，2016年美国材料与试验协会针对LED黑光灯的标准ASTM E3022-2016标准获得通过，并陆续引入ASTM E1417，E1444等标准。

　　目前ASTM E3022是LED黑光灯的主流标准。空中客车集团也针对与该产品提出了相应的产品规范要求。

　　WCNDT2016上瑞典Labino，美国Spectroline，中国磁海CHiNDT，德国Secu-Chek等公司的LED黑光灯在展会上获得较多关注。LED黑光灯产品普遍采用机械式制冷，从而确保产品较高的可靠性和优秀的防水防尘性能(IP等级)。

　　LED黑光灯总体的发展趋势是小型化、轻量化和多功能化。瑞典Labino和中国磁海CHiNDT都推出重量700g以下的手持式黑光灯，重量和体积都非常轻巧。德国Secu-Check的黑光灯具有自动待机和调节光强的功能。磁海ST-45 2nd具有调节光强，检测环境温度和设置使用环境温度的功能。美国REL黑光灯在10米高空坠落依然可以正常使用。

　　WCNDT2016尤其获得关注的是，磁海智能可拍照黑光灯PX-45C系列产品(如图17)，可以记录缺陷，并具有WiFi、蓝牙等数据传输功能，从而实现产品的可追溯性和云平台的数据分享，获得世界各国业内人士的高度评价，世界无损检测大会主席Mike Farley博士，美国无损检测协会主席Terry Clausing等行业专家亲临展台指导。

　　此外还有特殊应用LED黑光灯，比如安装在磁轭上的黑光灯，戴在头盔上的黑光灯，装卡在喷灌上的黑光灯，紫外线内窥镜灯等。

　

　　图17智能可拍照黑光灯PX-45

　　1.4磁粉检测技术国内外现状比较

　　(1)总体而言，目前国内缺少具有世界影响力的磁粉探伤设备厂家。在全球具有竞争力的磁粉探伤设备厂家为：第一阶梯包括意大利CGM、德国Karl Deutsch、美国Magnaflux(本次WCNDT会议没有参加)等公司；这些公司在全球享有盛誉，并在世界各国具有很多应用案例。

　　第二阶梯为法国Srem、英国Johnson＆Allen、德国Helling等，这些公司在全球也有较高的知名度。中国磁海CHiNDT公司凭借智能化检测产品，捷克PTS Josef Solnar凭借过硬的技术和在欧洲较高的性价比，在国外知名度上升较快。

　　尤其需要提及的是意大利CGM公司，研发团队包括四名博士，20多名经验丰富的技术人员，提出的技术解决方案常常用于世界顶级公司的新产品检测，环保性能也是其产品最大的亮点之一。但由于价格较高，CGM磁粉检测设备在中国并未广泛普及。

　　(2)美国磁粉设备以标准设备为主，各类调节以手动方式为主，设备简单可靠。欧洲制造商具有众多定制化设备磁粉设备，各类调节以电动为主，设备功能强大，做工和设计精细。中国生产的磁粉探伤设备灵敏度已经较好，但是设备的可靠性还有待改进。

　　(3)探伤耗材中国缺少世界知名品牌。目前，国际磁粉探伤耗材主要领导品牌为：美国Circle System、美国Magnaflux、德国Chemetall、德国Pfinder，法国Srem，德国Karl Deutsch，德国MR Chemie、日本Marktec等。

　　(4)针对固定式磁粉探伤设备，国外操作员普遍习惯采用浓缩型磁悬液进行配置。而国内普遍采用粉状磁粉进行磁悬液配置。该使用习惯差异与中国本土磁粉制造工艺有较大关系，磁粉长时间浸泡后，磁粉表面的染料会剥离，导致磁粉无效。

　　(5)磁粉检测相关技术和标准依然是欧美发达国家首先提出并采用，国内逐步接受和模仿。目前国内磁粉探伤相关制造企业研发投入较少，原创性与开发性的成果较少，同质化竞争加剧。

　　(6)国外磁粉探伤设备制造厂家普遍具有提供设备制造、生产、售后，仪器计量等一站式服务的能力，公司一般会有计量实验室，并为用户提供仪器计量服务。目前国内尚未有厂家具备提供设备制造和仪器计量一站式服务的能力。

　　第二章渗透检测

　　渗透检测是五大类常规检测手段之一，也是技术最成熟，原理最简单的无损检测技术之一，广泛应用于各行业非多孔零部件的检测。渗透检测的最新研究进展及产品主要集中在新型渗透耗材、渗透污水处理、新设备和智能化应用上。

　　2.1渗透检测研究新进展

　　基于细菌的新型荧光渗透技术

　　葡萄牙Telmo G.SANTOS等人提出了一种基于细菌的新型荧光渗透检测技术。通过培育含有荧光渗透剂的细菌进行荧光渗透检测，可以发现精密零件表面微米、亚微米甚至纳米级别的缺陷(如图18)。

　　检测工艺为：1、预清洗；2、渗透剂施加，可以通过施加磁场或电场引导细菌尽快进入缺陷，渗透时间不少于4分钟；3、渗透剂清洗；4、喷涂细菌繁殖剂，加快细菌繁殖；5、检测；6、后清洗。该技术为特种工况适用的渗透剂研发提供了一个新的思路.

　　

　　图18基于细菌的新型荧光渗透检测

　　基于微乳化技术的荧光渗透剂

　　德国Hans Wolfgang BERG等人提出基于微乳化技术的荧光渗透剂。该渗透剂的荧光染料被封闭在直径5-100nm的胶囊中，胶囊周围具有表面活性剂(如图19)。

　　与市场上其它水基渗透剂不同的是，该产品主要成分为水，而非乙二醇和表面活性剂的混合物，因此具有非常好的COD／BOD值，同时产品粘稠度较小，使用中不但污水产生更少，而且更容易进行生物法处理。

　　

　　图19基于微乳化技术的渗透剂荧光胶囊

　　2.2渗透检测新产品及应用

　　本次展会和渗透检测产品相关的制造厂家共17家，具体如下：

　

　　渗透检测新产品及应用主要集中在新型的仪器及耗材领域。

　　(1)新型渗透检测耗材

　　水基荧光渗透剂

　　目前水基型荧光渗透剂在国外已经普及(除航空业)，市场占有率已经超过50%以上，且依然呈现快速上升的趋势。国外渗透剂主要制造商基本都已经推出相关产品。目前市场占有率较高的水基荧光渗透剂厂家包括：法国Srem，意大利Elite，美国Sherwin，德国Chemetall，德国Pfinder等。

　　水基荧光渗透剂的主要成分为水，粘稠度较小，环境副作用小，污水产生少，目前已成为欧美零部件制造单位采用的主流荧光渗透耗材。尤其需要提出的是，美国Sherwin的WB-200水基荧光渗透剂已经进入AMS2644 QPD清单，获得航空业使用许可。

　　许多水基荧光渗透剂具有生物可降解特性，产生的污水在一些发达国家被允许直排。

　　法国Srem水基型荧光渗透剂主要用于法系汽车行业及机械行业，用户包括：菲亚特、雷诺、通用、圣让等公司。

　　意大利Elite水基型荧光渗透剂主要用于意系汽车行业及机械行业，用户包括：布雷博、法拉利、兰博基尼等。德国Pfinder也已经被德国大众集团、宝马集团等广为采用。

　　高温／低温渗透剂

　　目前美国Sherwin，意大利Elite，法国Srem等公司都已经推出100℃以上或0℃以下环境中使用的高温、低温渗透剂。

　　多光谱兼容渗透剂

　　美国Sherwin推出了在白光、365nm紫外线及395nm紫光下进行缺陷观察的渗透剂。其它厂家也有类似产品。

　　环保型(生物可降解)渗透剂

　　目前多家公司，包括：法国Srem，美国Sherwin，意大利Elite，德国Pfinder等都已推出环保型渗透剂，具有生物自降解的能力。采用该类型渗透剂产生的污水排到容器后，在适应的温度下，水中繁殖的微生物可以自行将渗透剂降解为小分子颗粒。

　　需要指出的是，由于全世界各国的环保实践和基础设施差异较大，生物可降解特性在我国目前不具备可实施性。

　　(2)新型渗透检测设备及仪器

　　机器人在渗透线中的应用

　　为了减少喷涂对操作员可能的伤害，意大利Elite公司设计了机器人喷涂系统，如图20。其它制造商也有类似设备。

　

　　图20机器人在渗透线中的应用

　　渗透专用LED黑光灯

　　磁海CHiNDT提出了渗透专用LED黑光灯，尤其是适用于渗透清洗工位的，防护等级为IP67的渗透清洗专用黑光灯，如图21。该类型黑光灯照射面积大，照度在500um／cm2左右，IP防护等级高，特别适用于渗透清洗工位的清洗需求。

　

　　图21渗透清洗工位专用LED黑光灯

　　SAMES渗透检测专用静电喷枪

　　法国SAMES是唯一提供渗透行业专用静电喷枪系统的公司，产品在设计过程中和法国赛丰集团深度合作。SAMES的渗透液专用静电喷枪NANOGUN根据不同电导率的渗透剂，提供对应孔径和扇形的专用静电喷枪(如图22)，同时所有材质的选择都是耐渗透剂腐蚀。

　　

　　图22 SAMES渗透液专用静电喷枪

　　SAMES显像粉专用静电喷枪E-Jet 2(如图23)，可以设置喷涂模式，分别针对：棒状、板状、多孔、复杂零件喷涂模式；同时，该系统显像粉粉桶的设计考虑到显像粉密度小的特点，具有震动功能，避免喷粉不均匀，为行业首创。

　　

　　图23 SAMES显像粉专用静电喷枪

　　EFER紫外线内窥镜及发动机在役渗透检测系统

　　EFER推出全系列的紫外线内窥镜及发动机在役渗透检测系统。法国EFER公司推出全系列的紫外线内窥镜，用于检测人眼难以观察到的荧光缺陷。同时，该公司和法国赛丰集团深度合作，研发出发动机在役渗透系统(如图24)。

　　该系统为紫外线内窥镜和渗透检测系统的有机结合，内窥镜导套内可插入式渗透剂、清洗机、显像粉喷涂导管，可在发动机不拆解的情况下，对发动机内部进行荧光渗透检测，每年为赛丰发动机维修部门节约三千万美元以上的维修费用。该产品同时可用于长管内、罐体内等特殊工况的荧光渗透检测。

　

　　图24发动机在役渗透检测系统

　　智能化渗透工作站

　　英国ATH推出了智能化渗透工作站。该工作站具有两大特点，一是智能化，计算机对所有过程参数和时间等信息都进行实时采集和监控，并智能化分配工作，检测步骤和提醒在液晶屏上提示，操作员仅需要按照液晶屏提示进行操作即可。

　　二是该工作站底部具有叉车插口和万向轮，可以方便的移动和托运，特别适合第三方检测行业和核电行业等需要将设备托运至检测工地的单位进行荧光渗透探伤。

　　图25智能化渗透工作站

　　自动化荧光渗透检测线

　　意大利CGM，中国磁海CHiNDT，捷克PTS Josef Solnar等公司都有自动化荧光渗透检测线的设计、制造能力。其中磁海CHiNDT设计、制造的自动化荧光渗透检测线最大产能可以达到每天三万个零件，是全球检测能力最大的自动化荧光渗透检测线之一。

　　渗透污水零排放处理系统

　　德国H2O等公司推出基于蒸发技术的渗透污水零排放处理系统(如图26)。目前全球主流的污水处理技术为以下几种：

　　1.化学-生物法，采用该技术设备投入大，维护运行困难，仅适用于污水量特别大的检测单位。2.化学-物理法，采用该方法设备投资小，但是使用成本高，维护运行困难。3.活性炭过滤法，采用该方法设备投资小，运行成本低，但是仅适用于某些水基渗透剂。4.蒸发法，采用该方法，运行成本适中，而且实现污水的零排放和100%回用，是较为理想的污水处理方法。但是，目前该设备造价较高，渗透行业仅有普惠、汉莎航空等单位使用。

　　图26渗透污水零排放处理系统

　　2.3渗透检测国内外现状比较(1)目前国内渗透探伤耗材，尤其是荧光渗透剂，和国外主流生产厂家的产品差距较大。首先，中国渗透探伤耗材没有一家进入AMS2644 QPD清单。再次，国内缺乏水基型荧光渗透剂，依然以油基荧光渗透剂为主。三、特殊应用渗透耗材开发薄弱，产品种类较少，产品线不齐全。四、渗透剂生产厂家关于渗透剂对环境的污染研究较少，未考虑不同的渗透剂成分对各种污水处理技术所带来的影响。五、国内很多渗透剂生产厂家生产的荧光渗透剂产品线单一，甚至没有灵敏度等级分类，严重制约我国荧光渗透剂的推广和普及。目前，国内厂家主要集中于着色渗透剂的研制，并占用较大的市场占有率。而在荧光渗透剂领域，外资品牌占据市场主导地位。

　　(2)国内渗透使用单位(尤其航空业)与国内渗透制造单位缺乏合作。根据国际现状，波音、普惠及美国空军对美国Magnaflux和美国Sherwin在全球范围内品牌的推动具有强大的正面影响；罗罗、赛丰、空壳也对欧洲多家渗透制造企业在全球范围内品牌的推动具有很强的影响力。

　　同时，国外航空业和渗透行业制造商具有悠久且丰富的产品联合研制历史，产学研实施顺利。而我国航空业对国内制造商的推动和合作相比而言较为单薄，产学研还有待进一步提高。

　　(3)国内渗透污水处理设施落后，技术水平参差不齐。目前，欧洲环保要求较高，但是专业的污水设施较为齐全，技术也较为先进，生产厂家对环保型渗透剂的选择也较为恰当，不但节约水资源，而且根据实际工况选择合适的污水处理方式，有效的降低了生产成本。

　　美国工业园污水站配套普遍较好，许多工业园可以处理高浓度渗透废水，企业产生的渗透污水可以直排到污水管路，因此美国企业渗透污水处理成本较低。反观中国，环保意识不断提高，但是各个工业园普遍缺少优质的污水处理设施；而渗透设备制造企业提供的污水处理设备质量参差不齐，普遍缺少研发实力，导致渗透行业陷入“劣币驱逐良币”的现状。

　　一天处理五吨的渗透污水处理设施，正常市场价应该在50万元以上，而在国内往往20万左右就可以买到。因而国内许多渗透污水处理设备，实际污水处理不能达标，使用与维护费用也很高。制造商不专业，用户缺少专业的评判知识，导致中国渗透行业环保陷入困境。