无损检测综合知识介绍.

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1、无损检测基本知识介绍无损检测基本知识介绍 航天三院航天三院159159厂厂 张祥林张祥林 一、无损检测技术概述一、无损检测技术概述 （一）无损检测技术的内涵 无损检测是指以不损及其将来使用和使用可靠性 的方式，对材料或制件或此两者进行宏观缺陷检测， 几何特性测量，化学成分、组织结构和力学性能变化 的评价，并进而就材料或制件对特定应用的适用性进 行评价的一门学科。 具体地完成三方面的工作： (1)检验(检验，定位，测量，评定)材料或工件中的 缺陷； (2)评定材料或工件的完整性、性能和组成； (3)测定材料或工件的几何特性。 （二）无损检测技术体系 1 、无损检测技术的发展阶段 20世纪二十年代

2、 进入工业领域 五十年代以前 常规无损检测技术 五十年代至七十年代 完善、改进、研究 七十年代以后 探索新无损检测技术 九十年代以后 数字化技术时代 2 、主要的无损检测技术 射线检测技术、超声检测技术、电磁检测技术（ 磁粉和涡流检验技术）、渗透检验技术、激光检测技术 、红外检测技术、微波检测技术、声发射检测技术等。 射线照相检验技术、超声探伤技术、磁粉探伤技术 、渗透探伤技术和涡流检验技术称为五大常规探伤技术 。 通常设计在对产品提出需要进行检测时，笼统的说 进行无损探伤，其实是不正确的！ 3、无损检测技术的特点 （1）常规探伤技术中的射线照相检验技术、磁 粉探伤技术、渗透探伤技术、超声探伤

3、技术，具有 的一个特殊性是，需要从检测结果对缺陷性质作出 正确的判断，而这种判断与检验人员的主观因素（ 实际经验，理论水平等）密切相关。 （2）无损检测技术的另外一些技术，不具有上述 技术的特殊性。这类技术的结果是一个客观的指示值 ，质量结论从这个指示值判定，与检验人员的主观因 素不相关。 在评价某个无损检测结论的可靠性时，必须注意 无损检测技术的上述特点！即，对某些无损检测技术 必须考虑检验人员的技术资格。 二、二、 常用无损检测技术介绍常用无损检测技术介绍 （一）射线检测技术 1、射线检测技术原理 当强度均匀的射线束透照物体时，如果物体的 局部区域存在缺陷或结构存在差异，它将改变物体 对射

4、线的衰减，使得不同部位透射射线强度不同， 采用一定的检测器（例如胶片）检测透射射线强度 ，就可以判断物体内部的缺陷和物质分布。 图1 射线检测的基本原理 X 射 线 探 伤 机 2、射线检测技术应用及特点 射线检测技术在工业方面的主要应用可归纳为下 列三个方面： （1）制造工艺缺陷与服役缺陷检验； （2）密度、尺寸、厚度等的测量； （3）结构、装配质量检测。 特点： （1）检测结果有直接记录底片 由于底片上记录的信息十分丰富，且可以长期保存，从而使射线照 相法成为各种无损检测方法记录最真实、最直观、最全面、追踪性最好 的检测方法。 （2）可以获得缺陷的投影图像，缺陷定性定量准确 各种无损检测方

5、法中，射线照相相对缺陷定性定量是最准的。在定 量方面，对体积型缺陷（气孔、夹渣类）的长度、宽尺寸的确定也很准 ，其误差大致在零点几毫米。但对面积型缺陷（如裂纹、未熔合类）， 如缺陷端部尺寸（高度和张口宽度）很小，则底片上影像尖端延伸可能 辨别不清，此时定量数据会偏小。 （3）体积型缺陷检出率很高，而面积型缺陷的检出率受到多 种因素影响 体积型缺陷一般情况下，直径在试件厚度的1%以上的体积型 缺陷可以检出。在薄试件中，可检出缺陷的最小尺寸受人眼分辨 率的限制，可达0.5mm或更小。面积型缺陷其检出率的影响因素 包括缺陷形态尺寸、透照厚度、透照角度、透照几何条件、源和 胶片种类、像质计灵敏度等。虽

6、然如此，一般可以说厚试件中的 裂纹检出率较低，但对薄试件，除非裂纹或未熔合的高度和张口 宽度极小，否则只要照相角度适当，底片灵敏度符合要求，裂纹 检出率还是足够高的。 （4）适宜检验厚度较薄的工件而不适宜检验较厚工件 因为检验厚工件需要高能量的射线探伤设备。300kV便携式X 射线机透照厚度一般小于42mm，420kV移动式X射线机和Ir192 射线机透照厚度均小于100mm，对厚度大于100mm的工件照相 需使用加速器或Co60，因此是比较困难的。此外，板厚增大，射 线照相绝对灵敏度是下降的，也就是说对厚工件采用射线照相， 小尺寸缺陷以及一些面积型缺陷漏检的可能性增大。 （5）适宜检测对接焊

7、缝，检测角焊缝效果较差，不适宜检测板材 、楱材、锻件 检测角焊缝的布置比较困难，底片的黑度变化大，成像质量不够 好。不适宜检验板材、楱材、锻件的原因是板材、锻件中的大部分缺陷 与板平行，射线照相无法检出。此外楱材、锻件厚度较大，射线穿透比 较困难，效果也不好。 （6）有些试件结构和现场条件不适合射线照相 由于是穿透法检验，检测时需要接近工件的两面，因此结构和现 场条件有时会限制检测的进行。例如有内件的容器、有厚保温层的容器 、内部液态或液态介质未排空的容器等均无法检测。此外一些搭接在厚 度较大的端框上面的锁底电子束焊缝或者插接焊缝均无法检测。 （7）对缺陷在工作中厚度方向的位置、尺寸（高度）的

8、确定 比较困难 除了一些根部缺陷可结合焊接知识和规律来确定其在工作中 厚度方向的位置，很多缺陷无法用底片提供的信息定位。缺陷高 度可通过黑度对比的方法作出判断，但精确度不高，尤其是对影 像细小的裂纹类缺陷，其黑度测不准，测定缺陷高度的误差较大 。 （8）检测成本高 设备成本高、人员成本高、辅助耗材成本高。 （9）射线照相检测速度慢 一般情况下定向X射线机一次透照长度不超过300mm，拍一 张片子需10min，射线源的曝光时间一般更长。射线照相从透照 开始到评定出结果需数小时。与其他无损检测方法相比，射线照 相的检测速度很慢，效率低很。 （10）射线对人体有伤害 射线会对人体组织造成多种操作，因

9、此对职业放射性工作人 员剂量当量规定了限值。要求在保证完成射线探伤任务的同时， 使操作人员接受的剂量当量不超过限值，并且应尽可能的降低操 作人员和其他人员的吸收剂量。防护的主要措施有屏蔽防护、距 离防护和时间防护。 （二）超声检测技术 1、超声检测技术原理 超声检测的基本原理是基于超声波传播到声阻抗不 同的界面时，将按一定规律发生反射与折射。由于在声 阻抗不同的界面发生的反射与折射，将形成界面的反射 波，从而使透射的超声波强度发生衰减。 图2 超声检测原理 超声检测设备 2、超声检测技术应用与特点 超声检测技术是锻件、型材（板材、管材、棒材）的基本检验技术 ，是焊接件、胶接质量、蜂窝夹层结构、

10、大型铸件常用的检验技术。 超声检测的优点： （1）适用于金属、非金属、复合材料等多种材料制件的无损评价； （2）穿透力强，可对较大厚度范围的试件内部缺陷进行检测，可以 检测几米厚的钢锻件，适合于检测方向性强的缺陷； （3）可较准确的测定缺陷的深度位置； （4）对大多数超声技术的应用来说，仅需从一侧接近试件； （5）设备轻便，对人体无伤害。 超声检测技术的主要局限性： （1）由于纵波脉冲反射法存在盲区，和缺陷取向对检测灵敏 度的影响，对位于表面和非常接近表面的某些缺陷很难检测； （2）试件形状的复杂性对超声检测的可实施性有较大影响； （3）材料的某些内部结构，如晶粒度、相组成、非均匀性、 非致密

11、性等，对超声检测的可实施性有较大影响； （4）很难对材料及制件中的缺陷作定性和定量表征； （5）为使超声波有效的进入试件，一般需要耦合剂。 （三）磁粉检测技术 1、磁粉检测技术原理 磁粉检测的基础是缺陷处漏磁场和磁粉间的相互作用。 在铁磁性工件被磁化后，由于材料不连续性的存在，使工件 表面和近表面的磁力线在材料不连续性处发生局部畸变而产 生漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，形成了在合适光照 下目视可见的磁痕，从而显示出材料不连续性的位置、形状 和大小，通过对这些磁痕的观察和分析，就能得出对影响制 品使用性能的缺陷的评价。 磁粉检测有三个必要步骤： （1）被检验的工件必须得到磁化； （2）必须在

12、磁化的工件上施加合适的磁粉； （3）对任何磁粉的堆积必须加以观察和解释。 图3 磁粉检测原理 磁 粉 探 伤 机 2、磁粉检测技术特点 磁粉检测技术具有如下优点： （1）是一种表面和近表面缺陷检验技术，主要是用于 检验表面和近表面区的裂纹、发纹、白点、折迭、夹杂、冷 隔和疏松等缺陷； （2）具有很高的检验灵敏度； （3） 能直观地显示缺陷的位置、形状和尺寸，从显示 的磁粉痕迹能对缺陷性质作出判断 ； （4）检验几乎不受工件的大小和形状的限制。 磁粉检测的局限性是： （1）只能适用于铁磁性材料，而且只能检查出工 件表面和近表面的缺陷，一般深度不超过12mm； （2）如果工件表面有覆盖层、涂层、喷

13、丸层等 ，将对磁粉检测灵敏度起不良影响。覆盖层越厚，这 种影响越大； （3）磁化后一些具有较大剩磁的工件还要进行 退磁。 （四） 渗透检测技术 1、渗透检测技术原理 渗透检测是一种以毛细作用原理为基础用于检测非疏孔性金属和 非金属试件表面开口缺陷的无损检测技术。将溶有荧光染料或着色染 料的渗透液施加于试件表面，由于毛细现象的作用，渗透液渗入到各 类开口于表面的细小缺陷中，清除附着于试件表面上多余的渗透液， 经干燥后再施加显像剂，缺陷中的渗透液在毛细现象的作用下被重新 回渗到零件表面上，形成放大了的缺陷显示，在黑光（荧光检验法） 或白光（着色检测法）观察，缺陷处可分别对应的发出黄绿色的荧光 或呈

14、现红色显示。用目视检验，即可检测出缺陷的形貌和分布状态。 图4 渗透检测工艺过程 2、渗透检测技术应用与特点 液体渗透检测法可用于检验各种类型的裂纹、气孔、分层、缩孔 、疏松、冷隔、折叠及其他开口于表面的缺陷；广泛用于检验有色金属 和黑色金属的铸件、锻件、粉末冶金件、焊接件以及各种陶瓷、塑料及 玻璃制品。 液体渗透检测法的优点有： （1）不受被检试件几何形状、尺寸大小、化学成分和内部组织 结构的限制，也不受缺陷方位的限制，一次操作可同时检验开口于 表面的所有缺陷； （2）检验的速度快，操作比较简便，大量的零件可以同时进行 批量检验； （3）缺陷显示直观，检测灵敏度高。 渗透检验的主要局限性有： （1）最主要的局限性是只能检出试件开口于表 面的缺陷，不能显示缺陷的深度及缺陷内部的形状和 大小； （2）无法或难于检查多孔的材料，表面粗糙时 ，也会使试件表面的本底颜色或荧光底色增大，掩盖 了细小的、分散的缺陷； （3）检测结