1、无损检测基础知识,天津市电力公司技术中心 马 崇 2007年11月,2,目 录,无损检测概论 缺陷的种类及产生原因 射线检测基础知识 超声波检测基础知识 磁粉检测基础知识 渗透检测基础知识 涡流检测基础知识 声发射检测基础知识 无损检测方法的应用选择,3,第一章 无损检测概论,一无损检测的定义及分类 定义：在不损坏试件的条件下，以物理或化学方法为手段，借助先进的技术和设备器材，对试件的内部及表面的结构，性质，状态进行检查和测试的方法。 发展：无损探伤无损检测无损评价 分类：射线检测、超声检测、磁粉检测、渗透检测,二无损检测的目的 1 保证产品质量 2 保障使用安全 3 降低生产成本 4改进制造
2、工艺,4,三 无损检测的应用特点 1 无损检测要与破坏性检测相配合 2 正确选用实施无损检测的时机 3 正确选用最适当的无损检测方法 4 综合运用各种无损检测方法,5,第二章 缺陷的种类及产生原因,一、外观缺陷,. 钢焊缝中常见缺陷及产生原因,6,7,8,二.气孔,9,三.夹渣,10,四、裂纹 1.定义 焊缝中原子结合遭到破坏，形成新的界面而产生的缝隙称为裂纹。 2.裂纹的分类,11,3. 裂纹的危害裂纹，尤其是冷裂纹，带来的危害是灾难性的。世界上的压力容器事故除极少数是由于设计不合理，选材不当的原因引起的以外，绝大部分是由于裂纹引起的脆性破坏。,热裂纹,12,再热裂纹,13,冷裂纹,14,五
3、、未焊透和未熔合,15,六、其他缺陷,16,.铸件中的常见缺陷气孔、夹杂、夹沙、密集气孔、冷隔、缩孔和缩松、裂纹. 锻件中的常见缺陷缩孔和缩管、非金属夹杂物、夹砂、龟裂、锻造裂纹、白点.轧材中的常见缺陷钢管中的缺陷 纵裂纹、横裂纹、表面划伤、翘皮和折叠、夹杂和分层 钢棒和型材中的缺陷 内部缺陷 表面缺陷 钢板中的缺陷（材料引起和轧制引起） 分层、裂纹、线状缺陷、非金属夹杂物、夹渣、折叠、偏析. 使用中的常见缺陷疲劳裂纹、应力腐蚀裂纹、氢损伤、晶间腐蚀、摩擦腐蚀,17,第三章 射线检测基础知识,射线检测最主要是探测试件内部的宏观几何缺陷。射线照相法是指用X射线或r射线穿透试件，以胶片作为记录信息
4、的器材的无损检测方法。3.1 射线照相法原理X射线是从X射线管中产生的，X射线管是一种两极电子管。将阴极灯丝通电，使之白炽，电子就在从阴极移向阳极的方向加速飞行，获得很大的动能，当这些电子撞击阳极时，与阳极金属原子的核外库仑场作用，发出轫致辐射而放出X射线。射线还有一个性质就是能使胶片感光，能使胶片乳剂层中的卤化银产生潜象中心，经过显影和定影后就会黑化。为了表示底片的黑化程度，采用底片黑度D表示 Dlg（L0/L） D底片的黑度 L0透过底片前的光强 L-透过底片后的光强,18,3. 2 射线检测设备 1 射线检测机 2 高能射线探伤设备 3 r射线探伤机 3.3 射线照相工艺特点 1 照相的
5、操作步骤 一般把被检的物体安放在离X射线装置50厘米到一米的位置处,把胶片盒紧贴在试样的背后,让射线照射适当长的时间进行曝光.把曝光后的胶片在暗室中进行显影、定影、水洗、干燥，将干燥的底片在观片灯的显示屏上观察，根据底片的黑度和图像来判断存在缺陷的种类，大小和数量，随后对缺陷按照通行的标准进行评定和分级。 2 照相规范规定 应注意以下几点： （1）透照方式的选择和透照厚度比值的控制 （2）射线源的选择 （3）透照距离的选择 （4） 曝光量的选择 （5）胶片、增感屏的选择与底片黑度控制,19,3 象质计（透度计）的应用 4 底片评定 （1）底片的黑度应在规定范围内，影像清晰，反差适中 （2）标记
6、齐全，摆放正确 （3）在评定区无影响评定的伪缺陷 3. 4 射线的安全防护 1 射线的危害 2 辐射计量及单位 3 射线防护方法（屏蔽防护、距离防护、时间防护） 3.5 射线照相法的特点 1）检测结果有直接记录-底片 2）可以获得缺陷的投影图像，缺陷定性定量准确 3）对体积型缺陷检出率高，而面积型缺陷的检出率受到多种因素影响 4）适于检测厚度较薄的工件而不适宜较厚的工件 5）适宜检测对接焊缝，检测角焊缝效果较差，不适宜检测板材、棒材、锻件。 6）有些试件结构和现场条件不适合射线照相 7）对缺陷在工件中厚度方向的位置、尺寸（高度）的确定比较困难。 8）检测成本高 9）射线照相检测速度慢 10）射
7、线对人体有害,20,第四章 超声波检测基础知识,超声波检测主要用于检测试件的内部缺陷，它的应用十分广泛。用于探伤的超声波频率为0.425兆Hz 4.1 超声波的发生及其性质 1 超声波的发生和接收 压电效应 2 超声波的种类 纵波 横波 表面波 板波 3 声速 横波的声速大约是纵波声速的一半，而表面波声速大约是横波的0.9倍。 4 波长 波在一个周期内或者说质点完成一次振动所经过的路程称为波长。 5 超声场及其特征量 充满超声波的空间叫做超声场，描述超声场的特征量有声压、声强、声阻抗。 6 界面的反射和透射 （1）垂直入射时的反射和透射 当超声波垂直地传到界面上时，一部分超声波被反射，而剩余的
8、部分就穿透过去，这两部分的比率取决于两种介质的声阻抗。 （2）斜射时的反射和透射 当超声波斜射到界面上时，在界面上会产生反射和折射。,21,7 指向性 声束集中向一个方向辐射的性质，叫做声波的指向性，探伤采用高频超声波，其理由之一就是希望它具有指向性，便于超声波探伤发现缺陷，确定缺陷位置。 8 近场区和远场区 在超声波探头的声场中，按声场变化的规律分为近场区和远场区。 9 小物体上的超声波反射 在超声波探伤中，缺陷尺寸的检出极限超声波波长的一半。缺陷尺寸越大，越容易反射。 4.2 超声波检测原理 超声波检测可以分为超声探伤和超声波测厚，以及超声波测晶粒度、测应力等。 脉冲反射法的纵波和横波探伤
9、原理如下： 1垂直探伤法 当把脉冲振荡器发生的电压加到晶片上时，晶片振动，产生超声波脉冲。如果被检物是钢的话，超声波以5900米/秒的固定速度在钢内传播，超声波碰到缺陷时，一部分从缺陷反射回到晶片，而另一部分未碰到缺陷的超声波继续前进，直到被检底面才反射回来。 2 斜射探伤法 在斜射法探伤时，由于超声波在被检物中是斜向传播的，超声波是斜射向底面不会有底面回波。,22,目前对扫描线的调整有三种方法： （1）按水平距离调整 （2）按深度调整 （3）按声程调整 4.3 试块 1 试块的用途 （1）确定合适的探伤方法 （2）确定探伤灵敏度和评价缺陷大小 （3）校验仪器和测试探头性能 2 试块的种类 （
10、1）调节仪器及测试探头的试块 （2）纵波探伤用试块 （3）横波探伤用试块 4.4 超声波检测工艺要点 1、探伤方法的分类 1）按原理分类 2）按显示方式分类 3）按探伤波型分类 4）按探头数目分类 5）按接触方式分类,23,2、基本操作 （1）探伤时机选择 （2）探伤方法的选择 （3）探伤仪器的选择 （4）探伤方向和扫描面的选定 （5）频率的选择 （6）晶片直径、折射角的选定 （7）探伤面修整 （8）耦合剂和耦合方法的选择 （9）确定探伤灵敏度 （10）进行粗探伤和精探伤 （11）写出检验报告,24,4.5 超声波检测的特点 （1）面积型缺陷检出率高，体积型检测率低 （2）适宜检测厚度较大的工
11、件 （3）适于检测各种试件 （4）检验成本低，速度块，仪器体积小 （5）无法得到缺陷的直观图像，定性困难，定量精度不高 （6）检测结果无直接见证记录 （7）对缺陷在工件厚度方向上定位准确 （8）材质、晶粒度对探伤有影响 （9）工件不规则的外形和一些结构会影响检测 （10）不平或粗糙的表面会影响耦合和扫查，从而影响检测精度和可靠性,25,第五章 磁粉检测基础知识,5.1磁粉检测的原理 1 通电导体产生的磁场 2 描述磁场的几个物理量 磁场强度 磁感应强度 磁导率 3 铁磁材料的磁化曲线 通用BH曲线来描述铁磁性材料的磁化过程。表示循环交变过程B与H的关系曲线叫做磁滞曲线。 4 磁粉检测的原理 试
12、件中的裂纹造成的不连续性是的磁力线畸变，由于裂纹中空气介质的磁导率远远低于试件的磁导率，使磁力线受阻，一部分磁力线挤到缺陷的底部，一部分穿过裂纹，一部分排挤出工件的表面后进入工件。如果这是在工件上撒上磁粉，漏磁场就会吸附磁粉，形成与缺陷形状相近的磁粉堆积，从而显示缺陷。 5影响漏磁场的因素 （1）外加磁场强度 （2）材料的磁导率 （3）缺陷的延伸方向与磁力线的夹角 （4）缺陷的埋藏深度,26,5.2 磁粉检测设备器材 1 磁力探伤机分类 按设备体积和重量，磁力探伤机可分为固定式，移动式，携带式； 2 灵敏度试片 用于检查磁粉探伤设备、磁粉、磁悬液的综合性能。 3 磁粉和磁悬液 5.3 磁粉检测
13、工艺特点 1 磁化方法 线圈法、磁轭法、轴向通电法、触头法、中心导体法、平行电缆法 2 磁粉探伤方法分类 按检验时机分为连续法和剩磁法 按使用的电流种类可分为交流法、直流法 按施加磁粉的方法分类可分为湿法和干法 3 磁粉探伤的一般程序 预处理，磁化，施加磁粉，磁痕的观察与判断，记录以及后处理 5.4 磁粉检测的特点 （1）适宜铁磁材料探伤，不能用于非铁磁材料 （2）可以检测出表面和近表面的缺陷，不能检测内部缺陷 （3）灵敏度高，可以发现细小的裂纹 （4）检测成本很低，速度快 （5）工件的形状和尺寸有时对探伤有影响，难以磁化而无法探伤,27,第六章 渗透检测基础知识,6.1 渗透检测的基本原理
14、零件表面被施涂含有荧光染料或着色染料的渗透液后，在毛细管的作用下，经过一段时间，渗透液可渗透到表面开口的缺陷中，经去除零件表面多余的渗透液后；再在零件表面施涂显象剂，同样在毛细管的作用下，显象剂将吸引缺陷中保留的渗透液，渗透液回渗到显象剂中；在一定光源下，缺陷处的渗透液痕迹被显示，从而测出缺陷的形貌和分布状态。 渗透操作的基本步骤有：渗透、清洗、显象、观察 6.2渗透检测的分类 1 根据渗透液所含染料成分分类（着色法、荧光法） 2 渗透液去除方法分类（水洗型、后乳化型、溶剂去除型） 3 显象法的种类 （1）湿式显象法 （2）快干式显象法 （3）干式显象法 （4）无显象剂式显象法 6.3 渗透检
15、测工艺要点 1 不同渗透探伤方法的操作程序 P162,28,2 各种渗透探伤方法的优缺点和应用选择 着色法只需在白光或日光下进行，荧光法需配备黑灯和暗室。 水洗着色法适于检测表面较粗糙的零件 后乳化型着色法具有较高灵敏度适于精密零件 溶剂去除型着色法应用较广 水洗荧光法成本低，有明亮的荧光，易清洗，速度快，灵敏度低 后乳化型荧光法具有高灵敏度，难清洗，成本高 溶剂去除型荧光法灵敏度较高，成本较高 3 渗透探伤注意事项 （1）预处理时要在试件上造成充分润湿条件 （2）确定适当的渗透的种类 （3）清洗时只需除去覆着在试件上的渗透液，不要过度清洗 （4）干式显象前进行干燥时，要有合适的干燥温度 6.
16、4 渗透检测的安全管理,29,6.5 渗透检测的特点 1 除了疏松多孔材料外任何种类的材料都可以用 2 形状复杂的部件也可以用渗透检测 3 同时存在几个方向的缺陷，用一次探伤操作就可以完成检测 4 不需要大型的设备 5 试件表面光洁度影响大 6 可以检测表面张口的缺陷，但对埋藏缺陷或闭合型的表面缺陷无法检测出 7 检测程序多，速度慢 8 检测灵敏度比磁粉探伤低 9 材料较贵，成本较高 10 有些材料易燃、有毒,30,第七章 涡流检测基础知识,7.1 涡流检测的原理 试件中的涡流方向与给定的试件施加交流磁场线圈的电流方向相反。由涡流所产生的交流磁场也产生磁力线，其磁力线也是随时间而变化，它所穿过
17、激励线圈内感生出交流电。因为这个电流方向与涡流方向相反结果就与激励线圈中原来的电流方向相同了，这就是说线圈中的电流由于涡流的反作用而增加了。假如涡流变化的话，这个增加部分也变化。测定这个电流的变化，就可以测得涡流的变化，从而得到试件的信息。 7.2 涡流检测仪器和探头 无论什么样的涡流探伤仪，都是由振荡器发生交流电通入线圈内，产生交流磁场，加到试件上去。P167图 7.3涡流检测的工艺特点 1 试件表面的清理 2 探伤仪器的稳定 3 探伤规范的选择 （1）探伤频率的选定；（2）线圈的选择；（3）探伤灵敏度的选定 （4）平衡调整；（5）相位角的选定；（6）直流磁场的调整 4 探伤试验,31,7.
18、4 涡流检测的特点 1 适于各种导电材质的试件探伤 2 可以检出表面和近表面的缺陷 3 探测结果以电信号输出，容易实现自动化检测 4 检测速度快 5 形状复杂的试件很难用 6 不能显示缺陷图形 7 各种干扰检测的因素较多，容易引起杂乱信号 8 由于集肤效应，埋藏较深的裂纹无法检出 9 不能用于不导电的材料,32,第八章 声发射检测基础知识,8.1 声发射检测原理 材料或结构受外力或内力作用产生变形或断裂，以弹性波形式释放出应变能的现象称为声发射。应力波在材料中传播，可以使用压电材料制作的换能器将其接受，并转换为电信号进行处理。 8.2 声发射仪器 1 换能器 2微信号的传输前置放大器 3 信号
19、频率的选择滤波器 4 主放大器和阈值整形器 5 信号计数 8.3 压力容器的声发射检测 1 准备工作 2 布置换能器和校准声发射仪器 3 升压并进行声发射检测 4 检测结果的分析与评价。,33,8.4 声发射特点 1 能够探测出活动的缺陷 2 可远距离操作，长期监控设备运行状态和缺陷扩展情况 3 无法探测静态缺陷 4 设备昂贵 5 检测过程中干扰因素较多,34,9.1承压类特种设备制造过程中无损检测方法的选择 1 原材料检验 板材 UT 锻件和棒材 UT、MT（PT） 管材 UT（RT）、MT（PT） 螺栓UT、MT(PT) 2 焊接检验 坡口部位 UT 、PT（MT） 清根部位 PT（MT） 对接焊缝RT（UT） MT（PT） 角焊缝和T型焊缝UT（RT） PT（MT） 工卡具焊疤MT（PT） 爆炸复合层VT 坡焊复合层堆焊前MT（PT） 坡焊复合层堆焊后UT、 PT 水压试验后MT,第九章 无损检测方法的应用选择,35,9.2检测方法的检测对象的适应性 P172表14-1,36,无损检测基础知识部分 到此结束！ 谢谢大家！,
