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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改进制造工艺 4 三 无损检测的应用特点1无损
2、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 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
3、 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
4、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D lg 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3r射线探伤机3 3射线照相工艺特点1照相的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
5、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
6、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 4 25兆Hz4 1超声波的发生及其性质1超声波的发生和接收
7、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
8、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
9、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 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
10、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
11、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B H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
12、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
13、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
14、 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
15、 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 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
16、变化 它所穿过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 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
