。一 弓 中国机械工程1998年第9卷第3期
无 损 评 价 的概 念 与 内涵
一
、 T{=；
程志虎 王怡之 陈伯真
摘要 对无损评价的服务内容、手段、基本过程及其内涵进行分析。对
无捐评价与无损检测的关系进行研究 研究表明．无损评价具备综合·l生、预
见性、实证性、导向性、客观公正性等诸多特征，是一门综合性的应用科学
技 术 在无损评价过程中，无损检测是获取实证性信．惑数据的主要手段 。无
捐评价需要无损检测的结果作 为支撑 ，却卫超越 j无损检测的范畴。
关键词 垂塑 型．垂塑 塑垒 盟 ：工一
．
中国图书资料分类法分类号 TB9
近 10年来，无 损检测 (Non—Destructive
Testing，NDT)技术有了飞速的发展。从 1993年
9月第 7届亚太地区无损检测会议 (APCNDT)
和 1996年 l2月第 14届世界无损检测大会 (WC
NDT) 可以明显地看到．这种发展的一个最显
著特征是无损评价(Non—Destruetive Evaluation．
NDE)技术的应用已成为 DNT技术发展的必然
趋势，在材料评价．工件检测和动态监控．结构
的安全性、可靠性及其寿命预测等诸多方面扮演
起越来越重要的角色。
在我国，NDE研究起步较晚，国内文献资料
不多，目前 NDE还没有为专家们一致认同的定
义．许多基本概念尚没有完整描述。不同地区、不
同领域，NDE的发展和应用也极不平衡；对NDE
的概念，内涵及其准则的理解深浅不一，缺乏有
效的运作程序和规范。对于 NDE的本质属性、特
征以及它与NDT的关系，认识比较模糊。
为此．笔者从 NDE的服务内容与基本过程
八手，对NDE的概念、内涵和定义进行分析和描
述
1 无损评价的基本概念
1．1 服务内容与手段
1．1．1 对 产 品 质 量 水 平 的 评 价
每个企业必须对产品的质量水平有所定位。
这种定位取决于企业的质量方针、质量目标和质
量管理，它关系到企业及其顾客的成本、利益与
风险。产品的质量与企业的技术、管理及人员等
因素密切相关，常常会发生波动 为此，需要定
期对产品的质量水平进行评价，作为质量改进的
收槽 日期 ：l997—04一lO 修 回日期；l帅 一0B— l8
· 60·
程志虎 高级工程师
依据 。
尤其对于批量产品的质量水平评价，往往针
对产品的主要特性与特征 (如合格率)，通常需要
借助于常规的检测技术和合适的抽样与统计技
术。针对质量水平的波动，NDE还需要能够寻找
和分析波动的原因，分清内外原因，为提高质量
提出若干建设性意见。
1．1，2 对 设 鲁 A 其 零 蕾 件 的 失 斌 分 析 与 评 价
导致设备及其零部件损伤、失效或质量事故
的原因是多方面的，责任关系往往错综复杂。找
出真正的原因，达到技术改进、工艺更新、完善
管理甚至追究责任 (如索赔)目的，最好的办法
是采用 NDE
在失效分析中至关重要的是对评价对象的失
效情况有深入了解，包括它的设计、制造、运行
条件、检测历史及其操作情况等。在此基础上，借
助 NDT手段对工件进行深入诊断分折及验证，
找出原因。NDE手段的采用，能使失效分析数据
更充足，分析更透彻。准确到位的失效分析与评
价，对于改进设备及其零部件的设计与制造，推
动技术进步有明显的作用
1．1．3 矗 侵 螬 构 (泰 耽 )赉 童 可 膏 性 评 定 与 预 删
结构在服役期间要承受复杂的工作载荷与环
境载荷，其安全性、可靠性将不断下降，为此必
须定期对其进行评定和预测，这对于制定、优化
检测与维修计划，确保安垒运行意义重大 当在
役结构中存在某种超标准缺陷耐，是否意味着安
全可靠性的完全丧失?是否还可以在受监控的前
提下继续使用?NDE的立足点，是通过全面深入
的NDT，客观科学的评价替代原先保守的假设
目前大量进行的在役桥梁、海洋平台、液化气球
罐、核反应堆等大型钢结构的在役检测与评估，都
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无损评价的概念与内涵——程志虎 王怡之 陈伯真
属于这一类 NDE工作。
针对结梅 (系统)的安全可靠性指标，通常
需要立足于结构力学、断裂力学、可靠性理论、有
限元分析以及概率论、数理统计、模糊数学等基
础理论和专门知识 ，开发专门的计算机应用程序。
在 NDE过程中，将涉及到包括水下无损检测在
内的多种检测手段，这对于相关数据的采集至关
重要。
当然，某些重大零部件制造完成后，在装配
前往往也需要对其安全性进行评价和预测，以确
定是否合乎要求，是否可组装使用，以及是否需
要进行跟踪监测。这类NDE工作，内容和手段都
与在役情况相差无几。
l，1．4 对 蕾 ,t-艺 、 蕾 技 采 曲 ● 音 弹 价
采用新工艺、新技术 后，产品质量是否有
所保证或提高?这是衡量被评价工艺、技术成败
优劣的重要指标。立足于NDT结果，综合考虑与
被评价工艺、技术相关的各方面因紊，最终提出
评价结论。如焊接工艺的评价，需要 NDT作为支
撑 当然，NDT只需告诉我们工件中是否存在缺
陷以及缺陷的性质、大小、位置和分布，但 NDE
必须指出此焊接工艺的优劣，这通常需要综合考
虑各方面的因素。
1．1．5 产 品 收 规 毫 、 糠 囊 曲 制 定
产品验收规范、标准的制定是一个十分复杂
的过程，不能单纯依赖于 NDT手段和经验，必须
以 NDE作为技术支撑。在这里，NDE可以借助
于破坏性检 测与 NDT相结合 的方法 以获得
NDT无法得到的数据，如相应NDT方法的极限
检测能力以及可能导致梅件损坏失效的最小缺陷
尺寸。另外，NDT定量可靠性研究的成果，也将
是 NDE的重要依据 。
1．2 NDE的基本过程
立足于简化概念的思路，以海洋工程结构的
安全可靠性评价为倒，对 NDE的一般过程进行
简要的归纳。
1．2．1 明 确 评 价 要 拳 ． 了 算 背 量 材 料
顾客委托评价的内容、范围和要求，应以书
面委托或合同形式明确阐明。评价方一般需要对
书面资料进行评审，避免出现含混不清的语句，确
保有足够能力完成顾客委托的 NDE工作。
至关重要的是，对被评价对象的背景材料要
有全面深入的了解，这是 NDE过程的第一步，也
是决定评价结果客观与否的关键步骤。为此，背
景材料应包括被评价对象的设计、制造、运行条
件、以往检测历史档案、操作运行情况及其相关
的规范标准等。这些资料一般可通过检索档案材
料、调查询问的方法获得。
在海洋平台的安全可靠性评价中，首先需要
了解的内容有：平台结构的设计、建造、安装、使
用与环境条件等全部资料，包括历次检测方法、评
判标准与结果，相应海域的风、浪、流、冰载荷
及海水腐蚀、海底土壤特性等数据。
1．2．2 确 定 评 价 方 壤 ，冀 挣 ● 照 体 系 ，建 立 评 价
，■ 蔓
在深入了解被评价对象及其周边情况的基础
上，需要确定评价方法，选择参照体系，建立评
价模型，包括提出有关假说 (如在失效分析中，在
对被评价对象失值症状进行认真观察后+对失值
原因提出假说)。这里的关键在于，要能迅速地透
过现象抓住问题的本质，明确评价对象的参照体
系，以便于把已有的事实、材料引出来，进行对
比、分析和计算，把网口缩小，减小盲 目性。以
评价目标为支点而选择的参照体系及评价视角，
岿须与评价目标具有逻辑自治性、和谐性 在海
洋平台的安全可靠性评价中，目前有多种评价分
析方法，如概率可靠性方法、模糊可靠性方法等。
涉及疲劳累积损伤的基本模型有 Miner法则、
Manson—Coffin模型等；涉及裂纹扩展的模型有
Chaboche模型、Paris模型等 。目前，已开发
了专门的计算机软件。
1．2．3 檀 I 、 翻 量 和 试 I ， 藏 取 实 证 羲 謦 1|意
根据所选定的评价方法和评价模型，选择最
佳的检验、测量和试验方案，最大限度地获取实
证性信息，为计算模型提供输入数据。当然，检
验、测量和试验还包括对有关假说所引伸出来的
结论进行验证。这是 NDE中一个必不可少的基
本步骤，需要充分运用检验、测量和试验技术手
段，这对于数据的采集至关重要。
值得注意的是，对于 NDT方法的选择及其
工艺制定，必须综合考虑所选 NDT方法的可靠
性，以及影响检 测可靠性 的因素 及其控制办
法0 如果 NDT结果不准确或不可靠 ，必然会
影响评价结果的可靠性。
海洋工程结构的作业环境极其恶劣，只有在
对其运行状态与损伤情况进行全面仔细检测的基
础上，才能进行安全可靠性计算和预测。
1．2．4 分 析 、计 l 、沧 证 ，'．出 评 价 膏 论 ，书 写
讳 价 报 —tr
根据检验、测量与试验所获得的数据，进行
计算统计、综合分析和归纳演绎，依据有关规范、
标准或指导性文件．作出综合评价结论，并以书
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中国机械工程 1998年第 9卷第 3期
面 NDE报告形式提交给委托方。这个阶段的工
作往往有较大难度，需要评价人员普于从零乱的
数据之中把握其内在的联系和规律，全面准确地
作出评判。NDE报告必须主题鲜明、结论明确，
同时还要求论据充足、推断合理、逻辑严密，通
常需要附上有关图表及计算资料以配合说明。
2 无损评价的内涵
2、l 综合性
NDE涉及到诸多学科与领域，是理论研究与
实验科学相结合的产物，这使得 NDE具有高度
的综合性和复杂性。NDE综合性的另一个重要标
志是，它与当今迅速发展的计算机科学、损伤力
学、模糊数学紧密相连}在某种程度上说，NDE
技术也具备了高薪技术的特征。
2．2 实证性
NDE是实证性技术工作，它建立在事实数据
基础之上；对评价过程中所包含事实的把握比较
准确，评价的信息也更加符合实际。因为在进行
检验测量和试验时，对方法选择的范围更大。同
时，工艺方案的制定、质量因素的控制等都更多
地立足于可靠性考虑 NDE的实证性，使得评价
结果更符合实际，更加客观、科学。
2．3 预见性
基于抽样与统计、检验、测量与试验、可靠
性技术、计算机应用技术的综合性 NDE技术，体
现了高度的预见性。这使得它在结构安全可靠性
评估、构件寿命预测以及薪工艺、薪技术的评定
等方面的应用前景十分广阔。
2、4 公证性
源于顾客委托，NDE工作通常由独立的专
业无损评价机构承担 ，这就充分体现了 NDE的
第三方公证性立场。加上NDE的综合性、实证性
和预见性特征，也使得它更加具有公正性和技术
权威性。一个权威的NDE机构，通常也是一个技
术仲裁、咨询机构，为政府部门、保险公司、企
事业单位及有关技术部门提供服务。
2．S 导向性
NDE所提供的数据和结果，对于一定的决策
和行为有着强烈的导向性。因此，NDE是一项社
会责任大、主体性强的技术工作。客观、公正、可
靠的评价结果，必然会带来可观的社会效益；反
之．将引导错误的决策和行为，其危害性也是非
常大的 NDE的可靠性与客观公正性，是NDE的
立身之本。一个合格的 NDE机构，除了应该具有
先进科学的计算软件、高质量的仪器设备以及完
·62·
善的质保体系之外，还必须有对NDE技术的行
为准则有深入认识与把握的高素质的评价人
员
3 无损评价与无损检测的关系
NDE的综合性、复杂程度、技术难度及其导
向性，都远远超过了NDT。NDE需要NDT的结
果作为支撑，却又超越了NDT的范畴。
尽管 NDT也具有综合性、实证性以及公证
性等内涵，其目的、要求、范国及能力却与NDE
有相当的区别。在 NDE过程中，NDT只是获取
实证性信息数据的手段之一。NDT只需判明工件
中是否有缺陷以及缺陷的性质、大小、位置和分
布等信息，但NDE必须从不同视角对被评价对
象的固有属性、功能、状态、潜能及其趋势等作
出完整、准确的综合评价和预测。
比如，在对缺陷的记录与处理上，NDT总是
严格按照标准的要求进行 通常，尺寸小于下门
槛值的缺陷(按标准规定)，NDT将不予理会，当
然也不作记录；而对于尺寸大于上门槛值的超标
缺陷，NDT将予以拒收，工件则需要返工、返修
或者报废。然而，NDE却更多地表现出它的严密
性和灵活性。考虑到构件运行过程中缺陷的扩散
与长大倾向，NDE对尺寸小于下门槛值的缺陷也
是十分重视的，且予以记录。通过数次检测，对
缺陷的生长速率、扩展方向等进行研究，有助于
对其进行更加全面、准确的判断。对于尺寸大于
上门槛值的超标缺陷．根据缺陷形状、大小、方
向、所在部位以及生长速率等多方面实际情况，通
过对结构的安全性、可靠性综合分析、预测，可
能对该缺陷不作返工、返修等处理，而是在受监
控的前提下继续使用。这里，NDE的立足点是通
过全面深入的NDT、客观科学的评价替代原先保
守的假设。
4 结论
依据对 NDE的服务内容、手段、基本过程、
内涵以及它与 NDT的关系的深入分析，我们可
以对 NDE作出定义：
NDE是一门综合性的应用科学技术，它依据
相关的标准，在不破坏、不影响被评价对象使用
性能的前提下，借助于无损检测、测量、试验、计
算和模拟等手段，对被评价对象固有属性、功能、
状态、潜力及其发展趋势进行分析、验证和预测，
从而作出综合性评价结论。
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无损评价的概念与内涵——程志虎 壬怡之 陈伯真
(上接第41页)
时 —f，规则刚好可 启用， 一T* 一0．27，
也就是说， 应取在 45。～ 46 之间较为合适。
若m一1．5时， =1．0，贝4T—s一1．0，这
时 > f，规则可用， 一0．9，也就是说， 应取
50。～ 55。。
2 结语
由用户提出的设计要求往往具有模糊性或不
确定性，为了处理飞机总体外形设计中的模糊知
识，本文介绍了一些方法。这些方法的使用可以
太大地提高设计效率和设计质量，缩短设计周期。
它们还可以用于其它复杂产品的设计当中。随着
这些方法的成熟，以及在工程设计中的进一步应
用，必将把工程设计带入一个崭薪的阶段。
参 考 文 1吐
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实践 ．北京 ：中国铁道出版杜，1994．
2 杨景佐 ，曹名 ．飞机总体设计 ．北京：航空工业出版
社 ，1991．
3 Kawakami H，Katai Ot Sawaragi T d a1．Knowledge
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Value Engineering and
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(3)：I87～ 2O2
Axiomatic Design Theo～
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张博锋 男．1968年生。浙江太学 (杭州市 310027)CADg~CG
国家重点实验室博士后研究人员。研究*趣为模糊技术、CAD／
CAM、专家莱统。先后参加了国家自然科学基叠．航空科学基盘
和多疆横向课题，发表论文近 20麓。
蔡 青 酉安市 71{)072 西北工业大学
·63·
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