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1、无损检测与射线评片 徐晓东 2001年12月20日 1 2 本次课程内容 一 无损检测概论 1 无损检测概念 2 无损检测方法及应用 二 射线照相底片评定 1 评片基础知识 2 JB4730标准 3 第一部分 无损检测概论 4 一 无损检测概念 1 什么是无损检测 无损检测是在不破坏或损伤被检物 体的条件下检查被被检测物体的状态的 一种检测工艺方法 2 无损检测的目的 改进制造工艺 降低制造成本 保证产品质量 确保设备安全运行 5 3 常规无损检测方法及代号 射线检测 RT 超声波检测 UT 磁粉检测 MT 渗透检测 PT 电磁 涡流 检测 ET 除此之外 特种设备无损检测人员考 核与监督管理
2、规则 还规定了以下两种方法的 考核要求 声发射 AE 热像 红外 TIR 6 4 无损检测方法的应用特点 选择合理的检测方法 工件材质 加工工艺和缺陷类型 质量要求 选择合理的检测时机 缺陷出现时机 工件表面状态 综合运用无损检测方法 缺陷类型和特征 检测方法的特点和适用性 7 二 无损检测方法及应用 1 射线检测 RT 1 射线检测用的射线 X射线 射线 中子射线 8 2 X射线和 射线的性质 X射线和 射线与可见光一样属于电磁波 主要性质 不可见 以光速沿直线传播 能穿透可见光不能穿透的物质 穿透物质时能被物质吸收和散射而发 生衰减 能使气体电离 光化学效应 能使胶片感光 荧光效应 能使某
3、些荧光物质发荧光 生物效应 能杀死有生命的细胞 9 3 射线检测方法 按记录方式不同分为 射线照相法 荧光屏成像法 气体电离法 电视成像法 按射线源不同分为 X射线探伤法 高能X射线探伤法 射线探伤法 10 4 射线照相法原理 射线穿透物质时 其强度会由于物质的吸 收和散射而发生衰减 衰减的程度取决于物质 厚度和密度 当物体中存在缺陷时 由于缺陷 部位的厚度和密度发生变化 穿过无缺陷完好 部位和有缺陷部位的射线 强度不同 因而使胶片的 感光程度不同 胶片处理 后 就形成了黑白不同的 影像 11 5 射线检测主要设备器材 射线源 X射线机 高能X射线机 射线机 X射线胶片 增感屏 象质计 铅标记
4、 胶片处理设备 6 射线照相法适用范围 适用于检查各种金属和非金属材料和工件 的内部缺陷 常用于铸件和焊缝 12 7 射线照相法的特点和局限性 优点 不受材料及表面状态限制 适用广泛 检测结果直观 定性定量容易 底片可永久性保存 局限性 检测成本高 检测速度慢 检测灵敏度与材料厚度相关 对细微的密闭性裂纹和未熔合类面 状缺陷可能漏检 射线对人体有害 需安全防护 13 2 超声波检测 UT 1 声波 超声波和次声波 机械振动在弹性介质中的传播叫机械波 机械 波按振动频率分为声波 超声波和次声波 次声波 频率 20Hz 人耳听不到 声波 频率 20 20000Hz 人耳能听到 超声波 频率 200
5、00Hz 人耳听不到 2 超声波的主要特性 具有良好的方向性 可定向发射 传播过程中会因扩散和介质吸收和散射而发 生衰减 在异质界面上能产生反射 折射和波型转换 频率高能量高 在大多介质中传播能量损失 小 穿透厚度大 14 3 超声波的类型 按介质质点振动方向分类 纵波 介质质点振动方向与传 播方向平行的波 在固 液 气中传播 横波 介质质点振动方向与传 播方向垂直的波 只在固体中传播 表面波 沿固体表面传播的波 靠表面的质点椭圆振动 板波 在板厚与波长相当的薄 板中传播的波 两表面质点椭圆振动 中 间层平行或垂直振动 15 4 超声波检测方法 按原理分类 穿透法 共振法 脉冲反射法 16 按
6、波形分类 纵波法 垂直法 横波法 斜角法 表面波法 瑞利波法 板波法 兰姆波法 17 按接触方式分类 直接接触法 液浸法 18 5 超声波检测主要设备器材 超声波探伤仪 超声波探头 各种试块 6 超声波检测的适用范围 适用于检测各种金属材料 工件的内部 缺陷 常用于管 板 棒材和焊缝 7 超声波检测方法的特点和局限性 优点 检测速度快 检测成本低 检测厚度大 灵敏度高 缺陷定位较准确 19 对细微的密闭裂纹类缺陷灵敏度高 局限性 适用性受工件材质和表面状态限制 检测结果不直观 定性困难 定量有偏差 对人员的操作技能和经验要求较高 无永久性记录 20 3 磁粉检测 MT 1 磁铁的磁极和磁场 把
7、一根磁铁棒在中心支持或悬挂起来 磁 铁棒的两端总是指向南北方向 指向南方的一 端称为南极 S 指向北方的一端称为北极 N 如果把磁铁棒投入铁屑中 取出之后 发现其两极上吸引的铁屑特别多 即磁性特别 强 21 磁铁之所以能吸引铁屑 是因为磁铁在它 周围一定区域的空间产生一种称为磁场的特殊 物质 磁铁就是通过磁场对其周围的铁磁质发 生吸引或排斥作用的 磁场的方向是由N到S 在磁铁的内外部都是这样 如果把一个条形磁铁折断成两段 则每一 段磁铁都有两个磁极N和S 22 2 铁磁质的磁化 任何物质都是由分子和原子组成的 而原 子又是由原子核和绕核旋转的电子组成的 电 子除了绕核旋转 同时还进行自旋 因此
8、原子 都有磁矩 由Fe Co Ni及其组成的合金和化 合物 Cr及Mn的一些合金等 它们的原子磁矩 在一个个小区域内是按同一方向排列的 这些 小区域称为磁畴 由于磁畴的无序排列 磁性 相互抵消 整个物体对外不显磁性 当铁磁体 加上外加磁场时 磁畴通过磁矩转动和畴壁位 移使磁矩方向与外加磁场一致 从而变成磁体 呈现出磁性 23 3 磁粉和磁悬液及其特性 磁粉 磁粉是由具有高磁导率和低矫顽力 的细微的铁磁性材料粉末组成的 正常情况下 不显磁性 在微小的磁场作用下容易被磁化而 被吸引 一般使用的磁粉有 黑磁粉 Fe3O4 红磁粉 Fe2O3 白磁粉 包敷白染料 荧光磁粉 包敷荧光染料 磁悬液 磁粉悬
9、浮于载液中形成磁悬液 一般使用的载液有 轻质变压器油 煤油 水 24 4 磁粉检测原理 被检工件被磁化后 在工件表面均匀喷洒磁粉 磁悬液 若工件不存在缺陷 工件表面上磁粉均匀 分布 若工件表面或近表面存在缺陷时 由于缺陷处 磁阻变化 在缺陷处产生漏磁场 形成一对小的N S 磁极 磁粉被小磁极磁化并吸引 在缺陷处形成磁粉 堆积 显示出肉眼可见的缺陷图像 5 磁化方法分类 按磁化方向分类 周向磁化法 检测纵向缺陷 直接通电法 中心导体法 偏置芯棒法 触头法 感应电流法 25 纵向磁化法 检测横向缺陷 线圈法 磁轭法 永久磁铁法 按电流类型分类 交流电 单相半波整流电 三相全波整流电 直流电 按通电
10、时间分类 剩磁法 连续法 26 6 磁粉检测设备和器材 磁粉探伤机 仪 灵敏度试片 A B C D型 磁场指示器 八角试片 紫外灯 磁强计 照度计 磁粉 磁粉载液 变压器油 煤油 水 磁性称量仪 梨形管 浓度测定 27 7 磁粉检测适用范围 适用于检测各种铁磁性材料 工件的表面和近表 面缺陷 常用于各种铁磁性材料工件半成品和成品的 表面检测 8 磁粉检测的特点和局限性 优点 工艺简单 检测速度快 成本低 检测灵敏度高 检测结果直观 可显示缺陷形状 位置和尺寸 局限性 只能检测表面及近表面缺陷 只适用于铁磁性材料 易产生不相关显示 通电法可能灼伤工件表面 28 4 渗透检测 PT 1 渗透检测的
11、原理 在工件表面施加含有固体染料的渗透液 在毛细管原理的作用下 渗透液渗入表面开口 的缺陷中 去除表面多余的渗透液 在表面施 加一层白色的显象剂 同样在毛细管原理作用 下 缺陷中的渗透液被吸出 使显像剂染色 从而使缺陷显现出来 29 2 渗透检测方法的分类 按渗透液中染料类型分类 着色法 荧光法 按渗透液去除方法分类 水洗型 后乳化型 溶剂去除型 按显象剂类型分类 干式显象法 湿式显象法 30 3 渗透检测操作程序 水洗型渗透法 预清洗 施加渗透剂 水洗 干燥 水基湿式显象 干粉显象 干燥 观察 观察 后清洗 后清洗 31 溶剂去除型渗透法 预清洗 施加渗透剂 溶剂去除 干粉显象 非水基湿式显
12、象 快干 观察 观察 后清洗 后清洗 32 后乳化型渗透法 预清洗 施加渗透剂 乳化 水洗 干燥 水基式湿显象 干粉显象 干燥 观察 观察 后清洗 后清洗 33 3 渗透探伤材料 渗透液 由染料 溶剂 乳化剂及多种改 善渗透液性能的附加成份组成 染料 红色染料 苏丹 IV 红 128号烛红 223号烛红 荧光桃红 刚果红 丙基红等 荧光染料 YJP 15 YJP 1 YJN 68 YJN 43 溶剂 煤油 苯 二甲苯等 乳化剂 表面活性剂 O 7 OP 10 TX 10 乳百灵 MOA等 附加成份 邻苯二甲酸二丁酯 乙二醉 单丁醚 二乙二酸丁醚等 34 清洗剂 溶剂去除剂 丙酮 乙醇 汽油 三
13、氯乙烯等 显象剂 干式显象剂 氧化镁 氧化锌 氧化钛 碳酸钠等 粉末 湿式显象剂 水悬浮湿式显象剂 干粉显象剂 水 润湿剂 分散剂 防锈剂 水溶性湿式显象剂 显象剂结晶 水 润湿剂 分散剂 防锈剂 限制剂 溶剂悬浮湿式显象剂 显象剂粉末 有机溶剂 丙酮 苯 二甲苯 喷罐用 35 4 渗透检测设备器材 渗透探伤剂 渗透剂 清洗剂 显象剂 预清洗装置 渗透液施加装置 后乳化装置 水洗装置 干燥装置 显象剂施加装置 后清洗装置 照明装置 白光灯 紫外灯 照度计 黑光强度检测仪 铝合金试块 镀铬试块 36 4 渗透检测的适用范围 适用于检测各种非多孔性材料和工件的表面 开口缺陷 常用于各种非铁磁性材料
14、工件成品的 表面缺陷检测 5 渗透检测特点和局限性 优点 操作简便 检测成本较低 适用范围广 不受工件材质和结构限制 检测灵敏度较高 检测结果直观 局限性 只能检测表面开口的缺陷 对表面状态和预清洗要求较高 有毒 有污染 37 5 涡流检测 ET 1 涡流检测原理 当一个线圈通交变电时 该线圈将产生一 个垂直于电流方向 即平行于线圈轴线方向 的 交变磁场 把这个线圈靠近导电体时 线圈产生 的交变磁场会在导电体中感应出涡电流 简称涡 流 其方向垂直于磁场并与线圈电流方向相反 导电体中的涡流本身也要产生交变磁场 该磁 场与线圈的磁场发生作用 使通过线圈的磁通发 生变化 这将使线圈的阻抗发生变化 从
15、而使线 圈中的电流发生变化 通过监测线圈中电流的变 化 激励电流为恒定值 即可探知涡流的变化 从而获得有关试件材质 缺陷 几何尺寸 形 状等变化的信息 38 2 涡流检测的基本方式 涡流检测的方式分为三种类型 1 穿过式线圈法 检测线圈套在试件上 其内 径与试件外径接近 用于检测如棒材 管材 丝材等 2 探头式线圈法 平面检测线圈直接置于试件 平表面上进行局部检测扫查 为了提高检测的灵敏度 通常在线圈中加有磁芯以提高线圈的品质因数 3 插入式 内探头 线圈法 将螺管式线圈插 入管材或试件的孔内作内壁检测 线圈中也多装有磁 芯以提高检测灵敏度 39 3 适用范围 涡流检测适用于钢铁 有色金属 石
16、墨等 各种导电材料的制品 如管材 丝材 棒材 轴承 锻件等等 它能用于检测这些材料的表 面和近表面的缺陷 根据电导率与合金成分及 合金的显微组织相关的特点对金属材料进行分 选 对热处理质量进行监控 例如时效质量 硬度 过热或过烧等 涡流检测还可用于工 件壁厚或涂镀层厚度的测量 以及用于一些其 他无损检测方法难以进行的特殊场合下的检测 例如深内孔表面与近表面缺陷的检测 40 4 涡流检测的特点和局限性 优点 检测速度高 检测成本低 操作简便 探头与被检工件可以不接触 不需要耦合介质 检测时可以同时得到电信号直接输出指示的结 果 也可以实现屏幕显示 能实现高速自动化检测 并可实现永久性记录 局限性 只适用于导电材料 难以用于形状复杂的试件 只能检测材料或工件的表面 近表面缺陷 检测结果不直观 还难以判别缺陷的种类 性质 以及形状 尺寸等 检测时受干扰影响的因素较多 易产生伪显示 41 第二部分 射线照相底片评定 42 一 评片基础知识 1 评片环境条件和器材要求 1 评片室 评片室要单独设置 不受外界干扰 室内光线柔和偏暗 但不全黑 一般与 透过底片的亮度相当 30cd m2 室内照明避免
