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醫(yī)療植入物材料的無損檢測方法

嘉峪檢測網(wǎng)        2018-11-02 19:14

醫(yī)療植入物材料的無損檢測方法

 

 

 

 

在將醫(yī)療植入物材料植入患者體內(nèi)之前,必須對其結(jié)構(gòu)缺陷進行合理的檢測,這將有助于確保這些材料具有足夠的安全性與可靠性。目前,兩種最常用的無損檢測方法就是液體滲透檢測(PT)和超聲波檢測(UT)。

 

液體滲透檢測技術(shù)

 

關(guān)于液體滲透檢測技術(shù)最常見的規(guī)范就是ASTM F601國際標(biāo)準(zhǔn),即熒光滲透檢測金屬外科植入物的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程。

 

利用該技術(shù)對醫(yī)療植入物進行檢測,處理的第一步就是徹底清洗待檢測樣品,因為任何的污垢、油漬、加工液以及其他的污染物都會阻止?jié)B透劑滲透到樣品表面的缺陷內(nèi)。值得注意的是,大多數(shù)的外科植入物都是鈦合金材料,所以需要使用不含氯的溶劑對其進行預(yù)清洗,以避免該材料在隨后發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂的可能性。

 

隨后,在處理好的待檢測樣品上施加滲透劑。通常的做法是將樣品置于一個籃子類的裝置內(nèi)并浸沒在裝有滲透劑的水槽中,以噴涂或者毛刷涂敷的形式將滲透劑施加到樣品制件上。需要注意的是,滲透劑應(yīng)當(dāng)施加到所有需要檢測的區(qū)域上,包括所有的孔洞和溝槽等,因為這些區(qū)域所受到的壓力一般較大,對于植入物整體的可靠性至關(guān)重要。

 

在施加好滲透劑后,將樣品靜置一段時間,稱之為保留時間,目的在于讓滲透劑具有充分的時間滲透到樣品表面的所有缺陷中。在這段時間過后,去除掉表面多余的滲透劑,一般采取的方法都是嚴(yán)格控制的水噴霧法,然后將樣品置于熱風(fēng)循環(huán)烘箱中在125華氏度下徹底烘干。

 

在樣品烘干后,將一種顯影劑,施加到整個檢測樣品上形成一層薄層。靜止一段時間,稱之為顯影時間,以使得缺陷中的滲透劑能夠很好的被吸出到表面上。

 

最后,在一個較黑暗的環(huán)境中,使用紫外線黑光就能非常清晰的觀察到因為缺陷存在而導(dǎo)致的跡象。

 

液體滲透檢測技術(shù)最大的局限就在于它只能檢測到樣品表面上的缺陷。所以,滲透測試一般用來檢測醫(yī)療植入設(shè)備中的那些具有復(fù)雜外形的整體成品。

 

超聲波檢測技術(shù)

 

超聲波檢測技術(shù)則十分依賴于待檢測樣品的幾何形狀,因此,該技術(shù)更多的是用來對那些具有簡單形狀(例如圓管等)的原材料進行檢測,而并不太適合用于對成品進行檢測。關(guān)于該檢測技術(shù)常用的行業(yè)規(guī)范,以及客戶特定的檢測要求都與該材料的下一步加工處理有關(guān)。

 

超聲波檢測技術(shù)可檢測的材料包括金屬、塑料、陶瓷以及復(fù)合材料等。超聲波檢測設(shè)備一般體積較小,屬于以微處理器為基礎(chǔ)的儀器,攜帶方便,能夠用于較多領(lǐng)域內(nèi)。超聲波檢測技術(shù)能夠用于厚度測量方面,也能用于材料的力學(xué)性能和晶體結(jié)構(gòu)的測定。

 

醫(yī)療植入物材料的無損檢測方法

來自一個典型缺陷的超聲波信號

 

超聲無損檢測技術(shù)如果能夠被合理使用,將會成為一種快速、高效、方便的工業(yè)檢測手段,而且這種技術(shù)基本不需要試件準(zhǔn)備工作。

 

聲波在材料中的傳播時間取決于缺陷的位置、大小、形狀等具體因素。在進行缺陷檢測時,通過將測試樣品收到的聲波信號與參考標(biāo)準(zhǔn)樣品的聲波信號進行對比,技術(shù)人員能夠較為準(zhǔn)確的預(yù)估該缺陷的大小。在進行壁厚測量時,聲波在材料內(nèi)傳播的時間則會被轉(zhuǎn)換為與材料厚度相關(guān)的參數(shù)。

 

舉個例子,如果待檢測樣品是一個具有精確的外徑和壁厚的圓形金屬管狀材料,那么當(dāng)對其表面和次表面上的缺陷進行檢測時,其壁厚以及壁厚的變化值同樣會被測量出來。

 

現(xiàn)在,超聲波檢測技術(shù)大多是采用自動化設(shè)備,在進行檢測時,平均每秒就有數(shù)以千計的超聲波脈沖被發(fā)送到樣品內(nèi),同時被測試系統(tǒng)接受并經(jīng)過單獨處理。檢測結(jié)果則會被發(fā)送到一個數(shù)字圖表記錄器上,技術(shù)人員能夠根據(jù)這些記錄結(jié)果快速做出評估。

圖1:來自標(biāo)準(zhǔn)參考材料和被測樣品材料的缺陷波形

 

醫(yī)療植入物材料的無損檢測方法

圖2:波形記錄表明樣品的壁厚值小于指定要求厚度值

 

醫(yī)療植入物材料的無損檢測方法

圖3:波形記錄表明樣品該區(qū)域壁厚變化值較大

 

在上面幾張波形記錄圖中的圓圈區(qū)域顯示了從探頭接收的信號超過從已知缺陷的參考標(biāo)準(zhǔn)材料中接收的信號。這些跡象表明,該區(qū)域的材料含有大于參考標(biāo)準(zhǔn)材料的缺陷。圖2中的圓圈區(qū)域顯示了管道壁厚低于指定要求的厚度。太薄的材料會造成一些太薄的面積區(qū)域,這可能會造成管道失效。圖3中的圓圈區(qū)域顯示壁厚變化值超出了允許變化范圍。厚度變化過大可能會導(dǎo)致成品厚度變化較大,使得其在許多應(yīng)用方面都不適用。

 

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來源:AnyTesting

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