耿荣生 景鹏
（北京航空工程技术研究中心， 北京100076）
gengrs@sohu.com
摘要 无损检测(NDT)技术因其带有强烈的工程应用背景而必须融入国家的总体经济发展目标，必须为解决国家急需解决的大型工程项目和涉及安全、民生的重大项目服务。为实现可持续发展，节能减排和绿色制造已成为基本国策。依附于机械制造业的无损检测技术必须要跟上这一总体发展形势。在此情况下，提倡绿色无损检测、促进绿色无损检测技术的发展就成了一件十分有意义并可能是势在必行的事情。
论文叙述了绿色NDT的一些基本概念和内涵，说明了面对新的形势，无损检测技术本身的发展应当如何跟上时代步伐，如何通过整合和创新使绿色NDT技术得到快速发展。论文还就我国无损检测技术未来发展的一些其它问题进行了探讨。论文最后部分以空军现役飞机为例，说明利用无损检测技术可大大提高飞机机群的使用寿命，在保证飞机飞行可靠性的同时，有效延长了飞机机群的寿命，提高了部队的综合作战能力。
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前言
温室效应的加剧使人类面临空前未有的生态危机，在此情况下节能减排、绿色制造就成为实现可持续发展的重要途径[1]。总体上看，由于无损检测技术是在不破坏被检测体结构的情况下了解其完整性、安全可靠性、可能出现的不稳定状态和性能蜕变，技术本身的不破坏属性，加上执行无损检测功能的仪器设备本身（因其需要操作方便而）甚少出现笨重和高功耗的情况，这些因素决定了无损检测技术在某种程度上天然地具有节能和绿色的许多基本要素。资料显示，经过无损检测后各类机械产品都5%以上甚至20%的增值，说明NDT技术可为实现可持续发展做出贡献[2]。
机械制造业的一个重要发展方向即所谓绿色制造，它是指采用节能、减排技术生产环境友好型机械制造设备，这其中，低耗能、低排放和环境友好是绿色的核心。未来的无损检测设备也应该是绿色的，即环境友好型设备。因此，随着技术本身的发展和进步，一些传统的、可能会对环境产生污染的检测方法将会逐步被淘汰，或者被新的方法、新的检测媒介所代替[1]。
2 绿色无损检测
无损检测是指在不破坏材料结构的情况下对材料进行检测的一种方法，沿此定义，绿色NDT可以定义为在不实施破坏的同时还应当具有不对材料或者结构造成二次污染的无损检测方法。也就是说，仅有不破坏还不行，还要同时具备不对材料或者结构本身或者周围环境造成二次污染的功能。其次是实施检测本身应当是低功耗的，与此同时，制造这些检测设备本身也应当是低功耗的。绿色NDT的另一重要内涵是它需要突出为绿色制造业、为节能减排、为新型能源业服务。无污染或低污染、低功耗和服务于绿色产业这三者构成了绿色NDT的基本要素。
首先来看一下现有各主要NDT方法的“绿色程度”。按照制造检测仪器本身的耗能情况分，能耗从低到高的NDT设备顺序可能是：目视（含借助仪器，例如，孔探仪等，下同）、着色渗透、涡流、声发射（包括振动监测）、超声、射线和磁粉探伤（一些非常规探伤方法，例如，红外、激光散斑干涉等未列入，下同）。
按照完成检测需要耗能的情况分，顺序可能是：目视、着色渗透、声发射（包括振动监测）、涡流、超声、射线和磁粉探伤。
按照对环境可能产生污染来分，顺序可能是：目视、声发射、涡流、超声、着色渗透、射线和磁粉探伤。
图1是各检测方法的相对绿色程度示意图。
耿荣生 景鹏
（北京航空工程技术研究中心， 北京100076）
gengrs@sohu.com
摘要 无损检测(NDT)技术因其带有强烈的工程应用背景而必须融入国家的总体经济发展目标，必须为解决国家急需解决的大型工程项目和涉及安全、民生的重大项目服务。为实现可持续发展，节能减排和绿色制造已成为基本国策。依附于机械制造业的无损检测技术必须要跟上这一总体发展形势。在此情况下，提倡绿色无损检测、促进绿色无损检测技术的发展就成了一件十分有意义并可能是势在必行的事情。
论文叙述了绿色NDT的一些基本概念和内涵，说明了面对新的形势，无损检测技术本身的发展应当如何跟上时代步伐，如何通过整合和创新使绿色NDT技术得到快速发展。论文还就我国无损检测技术未来发展的一些其它问题进行了探讨。论文最后部分以空军现役飞机为例，说明利用无损检测技术可大大提高飞机机群的使用寿命，在保证飞机飞行可靠性的同时，有效延长了飞机机群的寿命，提高了部队的综合作战能力。
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前言
温室效应的加剧使人类面临空前未有的生态危机，在此情况下节能减排、绿色制造就成为实现可持续发展的重要途径[1]。总体上看，由于无损检测技术是在不破坏被检测体结构的情况下了解其完整性、安全可靠性、可能出现的不稳定状态和性能蜕变，技术本身的不破坏属性，加上执行无损检测功能的仪器设备本身（因其需要操作方便而）甚少出现笨重和高功耗的情况，这些因素决定了无损检测技术在某种程度上天然地具有节能和绿色的许多基本要素。资料显示，经过无损检测后各类机械产品都5%以上甚至20%的增值，说明NDT技术可为实现可持续发展做出贡献[2]。
机械制造业的一个重要发展方向即所谓绿色制造，它是指采用节能、减排技术生产环境友好型机械制造设备，这其中，低耗能、低排放和环境友好是绿色的核心。未来的无损检测设备也应该是绿色的，即环境友好型设备。因此，随着技术本身的发展和进步，一些传统的、可能会对环境产生污染的检测方法将会逐步被淘汰，或者被新的方法、新的检测媒介所代替[1]。
2 绿色无损检测
无损检测是指在不破坏材料结构的情况下对材料进行检测的一种方法，沿此定义，绿色NDT可以定义为在不实施破坏的同时还应当具有不对材料或者结构造成二次污染的无损检测方法。也就是说，仅有不破坏还不行，还要同时具备不对材料或者结构本身或者周围环境造成二次污染的功能。其次是实施检测本身应当是低功耗的，与此同时，制造这些检测设备本身也应当是低功耗的。绿色NDT的另一重要内涵是它需要突出为绿色制造业、为节能减排、为新型能源业服务。无污染或低污染、低功耗和服务于绿色产业这三者构成了绿色NDT的基本要素。
首先来看一下现有各主要NDT方法的“绿色程度”。按照制造检测仪器本身的耗能情况分，能耗从低到高的NDT设备顺序可能是：目视（含借助仪器，例如，孔探仪等，下同）、着色渗透、涡流、声发射（包括振动监测）、超声、射线和磁粉探伤（一些非常规探伤方法，例如，红外、激光散斑干涉等未列入，下同）。
按照完成检测需要耗能的情况分，顺序可能是：目视、着色渗透、声发射（包括振动监测）、涡流、超声、射线和磁粉探伤。
按照对环境可能产生污染来分，顺序可能是：目视、声发射、涡流、超声、着色渗透、射线和磁粉探伤。
图1是各检测方法的相对绿色程度示意图。
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图2 疲劳试验失败风险高
5.1.总原则
总的实施原则是必须采用裂纹综合无损监测、检测技术。对于可达部位，采用目视检测加上某一检测方法（超声、涡流或磁探）。目视检测分为巡视、一般目视检测和详细目视检测。目视检测在全尺寸飞机疲劳试验的无损检测中占有极其重要的地位，按时间分可占到70%以上。对于不可达部位，首先看能否用孔探仪、光纤等目视仪器，仅对关键结构处才考虑全程监测。另一重要原则是，关键部位需要采用至少两种以上NDT方法。第一种为主探伤方法，第二种为辅助探伤方法。对不同部位选择合适的NDT方法需要进行一些预先研究。所用的监测方法主要有全程声发射监控和实时应变监测。在声发射监测方面，发展了一套完整的声发射信号处理和预报技术，研究并获得了在无裂纹情况下背景声发射信号的统计平均特性。采用了基于统计分析原理的趋势分析技术；采用了基于时间、基于空间、基于幅度和基于能量的滤波技术；基于声发射信号幅度分布特征研究的信号处理方式；以及采用多参数综合识别技术获得疲劳裂纹萌生和扩展的声发射特征等。图3是声发射主要监测部位示意图。
图3 机体疲劳试验主要监测部位(箭头指向飞行方向)
5.2 主要结果
先后对两种机型的飞机进行了历时多达7年的监测（4年+3年），以第一种机型来说，实施上述综合裂纹监、检测和预报技术至少在六次试验的关键时刻挽救了试验用飞机，特别是后期´´´´飞行小时后的预报和根据监测情况实施的分解检查更是具有里程碑的重要意义，奠定了试验全面完成的基础。 也正是有了上述成果，试验机群的平均寿命增加了50%以上，产生的经济效益高达数百亿元，军事和社会效益也十分可观，也为空军的可持续发展作出了贡献。
另一重要成果是编制了该型飞机的裂纹谱图和关键裂纹谱图，它对该型飞机的未来使用和修理具有重要意义，并有很高的参考价值。
对试验中发现的各类故障进行分类，根据故障性质采取不同的措施用以指导外场的修理和部队的飞行计划，是取得的又一重要成果。对于所暴露的设计上的缺陷（这类故障在外方的试验中也出现过），以及暴露的工艺上的缺陷（外方试验中并未出现此类缺陷），需要分别采取不同的措施，分别给出试验飞机和外场飞机的加强修理方案，同时对外场飞机还编制出检查通报，制定了相应的处理措施。而对属于工艺方面的问题，则报送有关单位进行设计改进。
6 结论
绿色NDT不仅是一个新的概念，它更是提倡一种新的无损检测理念和新的检测思路。所有的绿色NDT方法都同时更易实现检测结果的数字化、图像化和信息化，这与过去一直倡导的无损检测发展方向相一致。为了实现绿色无损检测，可能需要对现有的检测方法、检测技术进行必要的整合，在这些方面，可以说，无损检测工作者是任重而道远。
参考文献：
1 路甬祥，走向绿色和智能制造-中国制造发展之路，中国机械工程学会年鉴（2010）
2 耿荣生，新千年的无损检测技术，无损检测，23（1），2001年1月
3 关卫和，阎长周，张保中，等，我国压力容器行业TOFD检测技术的应用和发展[J]，无损检测，32（12）：961-965，2010
4常士基，丁克美，许万忠，等，民用航空器无损检测的发展和现状[J]，无损检测，30（增刊），2008：102-110
5沈功田， 中国无损检测与评价技术的进展，17thWCNDT大会主旨报告，2008年10月，上海
6 沈功田， 中国特种设备无损检测的进展及国际交流与合作，无损检测，30（增刊），2008：86-93
7 耿荣生. 无损检测与全尺寸飞机疲劳试验(上)(下)[P],全国第九届无损检测会议论文集,2010,上海
8 冯剑飞,耿荣生,邬冠华,等. 机体飞行载荷疲劳试验中的声发射特征分析[J], 机械工程学报,2010,46(8):6-10
9 夏纪真 ，广东省无损检测技术发展的新趋势，《无损检测资讯网》，www.ndtinfo.net
10 耿荣生，第17届世界无损检测大会概况及其所揭示的无损检测技术发展方向，无损检测，30（增刊），2008：10-14
11 J M Farley, Energy in the future – new challenges for NDT, 第17届世界无损检测会议论文集(idn: 540)，电子论文集，2008年10月，中国上海
12 V V Klyuev, K Fedosenko, 50th Annevesary of Non-destructive Testing in Russia，第17届世界无损检测会议论文集(idn: 548)，电子论文集，2008年10月，中国上海
Green Non-destructive Testing – The Future of NDT Techniques
GENG Rongsheng Jing Peng
(Beijing Aeronautical Technology Research Centre, Beijing 100076，China)
gengrs@sohu.com
Abstract The NDT is an industrial and engineering application-oriented scientific field, and hence it must be involved in combining itself closely with the affairs of national economy development and must serve for the large engineering projects and maintain their safety and integrity. In order to realize sustainable development of economy, the energy-saving and green manufactures have become the basic policy of national economy development. Under this background, it is of significance and very high interest to promote green NDT techniques.
The paper details the basic concepts of green NDT and compares existing NDT methods from the point of view of green aspects, and aims to draw some conclusions for the future development of various NDT means. The paper also discusses the future development trend of NDT techniques, and its final part is, by taking the author’s own working experience in AE monitoring of fatigue cracks as an example, to show the significant role played by NDT technique.