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1、- 1 -飞机无损检测技术实验指导书一、无损检测技术实验教学的目的实验教学和理论教学互为依存, 互为补充, 共同组成飞机结构腐蚀与控制课程的重要环节。实验教学的成绩记入本门课成绩中。实验教学不仅仅是帮助加深理解无损检测技术中的基本概念, 巩固理论教学知识, 它的重要意义还在于引导学生在科学实验的海洋中, 学到一些基本的实验理论, 掌握基本的实验方法, 培养分析和解决无损检测技术中的工程实际问题的能力。二、无损检测技术简介NDT(Non-destructive testing)，就是利用声、光、磁和电等特性，在不损害或不影响被检对象使用性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，给出缺陷
2、的大小、位置、性质和数量等信息，进而判定被检对象所处技术状态（如合格与否、剩余寿命等）的所有技术手段的总称。无损检测方法很多，据美国国家宇航局调研分析，其认为可分为六大类约 70 余种。但在实际应用中比较常见的有以下五种，也就是我们所说的常规的无损检测方法：目视检测 Visual Testing（缩写 VT） ；超声检测 Ultrasonic Testing（缩写 UT） ；射线检测 Radiographic Testing（缩写 RT） ；磁粉检测 Magnetic particle Testing（缩写 MT） ；渗透检测 Penetrant Testing （缩写 PT） 。 1、目视检
3、测（VT）目视检测，是国内实施的比较少，但在国际上非常重视的无损检测第一阶段首要方法。按照国际惯例，目视检测要先做，以确认不会影响后面的检验，再接着做四大常规检验。例如BINDT 的 PCN 认证，就有专门的 VT1、2、3 级考核，更有专门的持证要求。经过国际级的培训，其 VT 检测技术会比较专业，而且很受国际机构的重视。 VT 常常用于目视检查焊缝，焊缝本身有工艺评定标准，都是可以通过目测和直接测量尺寸来做初步检验，发现咬边等不合格的外观缺陷，就要先打磨或者修整，之后才做其他深入的仪器检测。例如焊接件表面和铸件表面较多 VT 做的比较多，而锻件就很少，并且其检查标准- 2 -是基本相符的。
4、 2、射线照相法（RT）是指用射线穿透试件，以胶片作为记录信息的器材的无损检测方法，该方法是最基本的，应用最广泛的一种非破坏性检验方法。 射线照相检验法的原理：射线能穿透肉眼无法穿透的物质使胶片感光，当射线照射胶片时，与普通光线一样，能使胶片乳剂层中的卤化银产生潜影，由于不同密度的物质对射线的吸收系数不同，照射到胶片各处的射线能量也就会产生差异，便可根据暗室处理后的底片各处黑度差来判别缺陷。 射线照相法的特点：射线照相法的优点和局限性总结如下：a 可以获得缺陷的直观图像，定性准确，对长度、宽度尺寸的定量也比较准确；b 检测结果有直接记录，可长期保存；c 对体积型缺陷（气孔、夹渣、夹钨、烧穿、咬
5、边、焊瘤、凹坑等）检出率很高，对面积型缺陷（未焊透、未熔合、裂纹等） ，如果照相角度不适当，容易漏检；d 适宜检验厚度较薄的工件而不宜较厚的工件，因为检验厚工件需要高能量的射线设备，而且随着厚度的增加，其检验灵敏度也会下降；e 适宜检验对接焊缝，不适宜检验角焊缝以及板材、棒材、锻件等；f 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；g 检测成本高、速度慢；h 具有辐射生物效应，能够杀伤生物细胞，损害生物组织，危及生物器官的正常功能。总的来说，RT 的特性是定性更准确，有可供长期保存的直观图像，总体成本相对较高，而且射线对人体有害，检验速度会较慢。 3、超声波检测（UT）超声波工作
6、的原理：主要是基于超声波在试件中的传播特性。a 声源产生超声波，采用一定的方式使超声波进入试件；b 超声波在试件中传播并与试件材料以及其中的缺陷相互作用，使其传播方向或特征被改变；c 改变后的超声波通过检测设备被接收，并可对其进行处理和分析；d 根据接收的超声波的特征，评估试件本身及其内部是否存在缺陷及缺陷的特性。超声波检测的优点：a 适用于金属、非金属和复合材料等多种制件的无损检测；b 穿透能力强，可对较大厚度范围内的试件内部缺陷进行检测。如对金属材料，可检测厚度为 12mm的薄壁管材和板材，也可检测几米长的钢锻件；c 缺陷定位较准确；d 对面积型缺陷的检出率较高；e 灵敏度高，可检测试件内
7、部尺寸很小的缺陷；f 检测成本低、速度快，设备轻便，对- 3 -人体及环境无害，现场使用较方便。 超声波检测的局限性：a 对试件中的缺陷进行精确的定性、定量仍须作深入研究；b 对具有复杂形状或不规则外形的试件进行超声检测有困难；c 缺陷的位置、取向和形状对检测结果有一定影响；d 材质、晶粒度等对检测有较大影响；e 以常用的手工 A 型脉冲反射法检测时结果显示不直观，且检测结果无直接见证记录。 4、磁粉检测（MT）磁粉检测的原理：铁磁性材料和工件被磁化后，由于不连续性的存在，使工件表面和近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，形成在合适光照下目视可见的磁痕，从而显示出不
8、连续性的位置、形状和大小。 磁粉检测的适用性和局限性：a 磁粉探伤适用于检测铁磁性材料表面和近表面尺寸很小、间隙极窄（如可检测出长 0.1mm、宽为微米级的裂纹） ，目视难以看出的不连续性；b 磁粉检测可对原材料、半成品、成品工件和在役的零部件检测，还可对板材、型材、管材、棒材、焊接件、铸钢件及锻钢件进行检测；c 可发现裂纹、夹杂、发纹、白点、折叠、冷隔和疏松等缺陷；d 磁粉检测不能检测奥氏体不锈钢材料和用奥氏体不锈钢焊条焊接的焊缝，也不能检测铜、铝、镁、钛等非磁性材料。对于表面浅的划伤、埋藏较深的孔洞和与工件表面夹角小于 20的分层和折叠难以发现。 5、渗透检测（PT）液体渗透检测的基本原理
9、：零件表面被施涂含有荧光染料或着色染料的渗透剂后，在毛细管作用下，经过一段时间，渗透液可以渗透进表面开口缺陷中；经去除零件表面多余的渗透液后，再在零件表面施涂显像剂，同样，在毛细管的作用下，显像剂将吸引缺陷中保留的渗透液，渗透液回渗到显像剂中，在一定的光源下（紫外线光或白光） ，缺陷处的渗透液痕迹被现实，（黄绿色荧光或鲜艳红色） ，从而探测出缺陷的形貌及分布状态。 渗透检测的优点：a 可检测各种材料，金属、非金属材料，磁性、非磁性材料，焊接、锻造、轧制等加工方式；b 具有较高的灵敏度（可发现 0.1m宽缺陷） ；c 显示直观、操作方便、检测费用低。 渗透检测的缺点及局限性：a 它只能检出表面开
10、口的缺陷；b 不适于检查多孔性疏松材料制成的工件和表面粗糙的工件；c 渗透检测只能检出缺陷的表面分布，难以确定缺陷的实际深- 4 -度，因而很难对缺陷做出定量评价。检出结果受操作者的影响也较大。三、无损检测技术实验本实验包括超声波检测技术、涡流检测技术、孔探检测技术、渗透检测技术四个方面的内容，具体实验方案如下：实验一 超声波检测法一、实验目的1、了解超声波检测法的基本原理、优点和应用局限性。2、熟悉超声波检测设备的基本使用方法；熟悉使用垂直探头和斜探头探测试件内部缺陷的操作过程。二、实验仪器及器材数字式超声波探伤仪、被测试块和耦合剂三、实验内容及方案1、讲解超声波检测法的原理和实际操作步骤；
11、2、组织学生观看超声波检测操作视频；3、针对视频内容进行集中讨论。使学生更加深入地了解超声波检测法的基本原理、超声波的发射和接收、超声波的种类和特性、超声波检测法的分类（纵波检测法、横波检测法） ；熟悉超声波检测的仪器、操作步骤和方法；了解超声波检测法的注意事项。四、实验步骤1. 探头连接：将直探头、斜探头或其它类型探头与超声波探伤仪相连接。2. 超声波探伤仪基本参数的设定：根据探伤构件的材料、外形尺寸及选用的探头类型，调节、设定超声波探伤仪的声速、声程等检测参数。3. 仪器校准：利用标准校准试块，校准仪器，设定仪器零点。4. 涂耦合剂：在探伤区域内涂抹耦合剂。5. 进行探伤操作。五、实验报告
12、要求1、实验目的2、实验仪器设备3、实验原理- 5 -4、实验步骤5、实验结果描述6、回答思考题六、思考题1、简述超声波检测法的特点及适用性。2、说明纵波探测法根据什么确定缺陷的位置和大小。3、分析超声波探测法中使用斜探头产生横波的特点，说明为什么在超声波检测中使用横波探测来辅助纵波探测。实验二 涡流检测法一、实验目的1、了解涡流检测法的基本原理、涡流检测深度的影响因素。2、了解涡流检测法的优缺点和应用局限性。3、熟悉涡流检测的基本步骤和涡流检测设备的基本使用方法。二、实验仪器及器材涡流探伤仪、带三条不同深度划痕的试样三、实验内容及方案1、讲解涡流检测法的原理和实际操作步骤；2、组织学生观看涡
13、流检测设备的操作视频；3、针对录像的内容进行集中讨论。使学生更加深入地了解涡流检测法的基本原理；了解涡流检测法的适用范围及优缺点；了解涡流检测法在飞机结构维修中的应用情况；熟悉涡流检测的仪器、操作步骤和方法；了解涡流检测法的注意事项。四、实验步骤1. 首先应对试件表面进行清洗，去除试样表面对探伤有影响的附着物。2. 连接探头和涡流探伤仪。3. 仪器使用前，应先通电一定时间，使之稳定，然后才可选定试验规范和进行探伤。4. 操作仪器菜单，设置合理的检测参数。- 6 -5. 必须在保证适当和正确的探伤性能的情况下来选定探伤规范。要把探伤仪器调整到能充分探测出所定的缺陷，而将缺陷以外的杂乱信号排除掉。
14、(1) 探伤频率的选定。通常选择能把指定的对比试块上的人工缺陷检测出来的频率作为探伤频率。(2) 选择线圈。首先要使所选线圈能适合于试件的形状和尺寸，同时要使之能探测出指定的对比试块中的人工缺陷。(3) 探伤灵敏度的选择。它是在其他调整步骤完成之后进行的，要把指定试块上的人工缺陷的显示图像调整在探伤仪显示器的正常动作范围之内。(4) 探伤仪有平衡电桥时，应让试件在实际探伤状态下，放在无缺陷的部位进行电桥的平衡调整。(5) 对装有移相器的探伤议，要调整相位角，使指定的对比试块中的人工缺陷能最明显地探测出来，并将缺陷以外的杂乱信号排除掉。6. 用选定的规范进行探伤时，如发现探伤规范发生变化时，要立
15、即停止探伤，此时应重新调整并在稳定一段时间后再继续进行探伤。五、实验报告要求1、实验目的2、实验仪器设备3、实验原理4、实验步骤5、实验结果描述6、回答思考题六、思考题1、观察探头形状，说明低频探头和高频探头的适用条件。2、分析涡流检测法的适用性。3、搜集有关资料，论述涡流检测法在飞机结构维修中的应用。- 7 -实验三 渗透检测法一、实验目的1、了解渗透检测法的应用范围。2、了解渗透检测法的基本原理和操作步骤。3、熟悉渗透检测法的基本步骤。4、熟悉渗透检测设备的使用方法。5、了解缺陷评定方法二、实验仪器及器材渗透剂、清洗剂、显像剂、带开口裂纹和疲劳裂纹的试样和干布三、实验内容及方案1、讲解渗透
16、检测的原理和操作步骤；2、组织学生观看孔探和渗透检测实际操作的视频；3、针对录像的内容进行集中讨论。使学生了解孔探的应用范围和特点；了解渗透检测的基本原理；了解渗透检测的类型；了解渗透剂的分类及渗透显示图像的分析方法；熟悉渗透检测使用的试剂、操作步骤和方法；了解渗透检测法的注意事项。四、实验步骤1. 表面预处理：去除油污、涂层、腐蚀产物、氧化皮、金属污物、焊剂、化学残留物等。2. 涂渗透剂：施加渗透剂方法有浸涂、喷涂、刷涂和流涂。受检表面应被渗透剂覆盖，渗透时间内保持湿润状态。3. 清除多余渗透剂：保证缺陷中的渗透剂不被清除。4. 涂显像剂：作为吸出剂，将渗透液从开口吸出，呈现放大的缺陷显示。5. 观察显示。五、注意事项1. 工件表面在实验前一定要清洁干净；2. 喷涂渗透剂和显像剂后，要保证充裕的时间再进行下一步操作；3. 表面清洗干净后要擦干工件表面，保证工件表面干燥。4. 施加显像剂时，应使显像剂在被检工件表面形成均匀、圆滑的薄层，注意显像剂层不- 8 -能太薄也不能太厚，否则缺陷显示不
