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1、1.1 无损检测的意义,1.1.1 无损检测的英文缩写为： Non-Destructive Testing 无损检测，在不破坏试件的前提下，以物理或化学方法为手段，借助现代的技术和设备器材，对试件内部及表面的结构、性质、状态进行检查和测试的方法或者技术，亦称为无损探伤，属于非破坏性检测方法的范畴。它与某些破坏性检测方法，如力学性能检验、化学分析试验、金相检验、SEM、TEM等具有很强的互补性。尤其适合成品检验和在役运行产品的检验。,工艺缺陷举例,铸件：可能有缩孔、疏松、冷隔、裂纹等；焊件：可能有气孔、夹杂、未熔合、未焊 透、裂纹等；锻件：往往有裂纹、褶皱、夹层、夹杂等；热处理件：可能出现裂纹、
2、变形、脱碳、过烧、过热、偏析、组织粗大等等。混凝土：蜂窝、孔洞、裂缝、露筋等陶瓷：变形、开裂、夹层、裂纹等高分子及其他产品中缺陷,1.1.3 无损检测的意义 (1) 质量管理即控制产品质量，保证设 备安全运行。 生产高质量产品的需要 生产高质量的产品，往往需要从原材料、试板，到零件、部件乃至最终产品，都进行较严格的质量控制，即实行全面质量管理。而无损探伤技术恰好是必不可少的技术手段。 设备在役安全运行期间跟踪监测的需要 设备运行期间也可能产生新的缺陷。如：应力腐蚀裂纹、延迟裂纹、疲劳裂纹等等。需要定期或不定期地进行质量跟踪，以保证其运行的安全性。如核反应堆中的压力容器。,（2）工艺改进即改进制
3、造技术，优化制造工艺； 在新产品研制、新工艺制定过程中，对于某些工艺参数、工艺措施的确定，有时需要进行严格的工艺评定，借助先进的无损检测技术可筛选出最佳规范，进而制定出新产品的工艺规程，最终制造出合格的产品或优质产品。,（3）效率、效益保证及时发现缺陷，降低生产成本； 在复杂产品的加工过程中往往经历： “零件制备部件组成结构总成”等较长生产周期。在重点工序适时进行合理、适度的检验，可及时消除该工序产生的缺陷、防止同类缺陷的重复出现。这样做比在产品加工完成后再来消除缺陷更节省时间、材料和工时。从而降低了生产成本。而且，及时返修在操作上也较为容易。,1.2.1 无损检测的特点 材料无损检测技术主要
4、用于未知工艺缺陷的检验。它是对破坏性检验的补充和完善。与破坏性检验相比,其特点是： (1)非破坏性是指在获得检测结果的同时，除了剔除不合格品外，不损失零件。因此，检测规模不受零件多少的限制，既可抽样检验，又可在必要时采用普检。因而，更具有灵活性（普检、抽检均可）和可靠性。,1.2 无损检测的特点,(2)互容性即指检验方法的互容性，即：同一零件可同时或依次采用不同的检验方法；而且又可重复地进行同一检验。这也是非破坏性带来的好处。 (3)动态性这是说，无损探伤方法可对使用中的零件进行检验，而且能够适时考察产品运行期的累计影响。因而，可查明结构的失效机理。 (4)严格性是指无损检测技术的严格性。首先
5、无损检测需要专用仪器、设备；同时也需要专门训练的检验人员，按照严格的规程和标准进行操作。,(5)检验结果的分歧性不同的检测人员对同一试件的检测结果可能有分歧。特别是在超声波检验时，同一检验项目要由两个检验人员来完成。需要“会诊”！ (6)可靠性问题 目前还没有一种对所有材料或者缺陷都可靠的无损检测方法，无损检测的结论的正确与否还有待于其他手段检验，可靠性有待提高 概括起来,无损检测的特点是：非破坏性、互容性、动态性、严格性以及检测结果的分歧性等。,1.4 无损检测的主要技术及其各自特点,超声波检测（Ultrasonic Testing）简称UT基本原理：利用超声波在不同物质的界面处反射、折射、
6、波型转变以及在介质中传播过程中的衰减，由发射探头向被检件发射超声波，由接收探头,特点:灵敏度高，即可检测表面缺陷，又可以检测内部缺陷，尤其对平面型缺陷具有很高的检测能力,射线检测 （Radiography Testing）简称RT,利用各种射线对材料的透射性能及不同材料对射线的吸收、衰减程度不同，使底片感光获得图像。射线的种类很多，其中易于穿透物质的有X射线、射线、中子射线三种。这三种射线都被用于无损检测，其中X射线和射线广泛用于锅炉压力容器焊缝和其他工业产品、结构材料的缺陷检测，而中子射线仅用于一些特殊场合。,X射线物理基础特点：对体积型缺陷比较灵敏，而对二位缺陷不敏感,磁粉检测（Magne
7、tig Testing）简称MT,钢制（Fe、Co、Ni及其合金）的工件放在磁场中就会被磁化，如果工件表层存在缺陷，例如裂缝、夹杂物等，磁力线只能绕过缺陷，形成局部磁极。如果在工件表面撒上导磁性良好的磁粉，它就会受局部磁极的吸引而堆积，于是显出了缺陷的位置和形状,检测铁磁性材料表面和近表面缺陷，设备简单，操作方便，观察直观,渗透检测（Penetrant Testing）简称PT,基本原理：由于渗漏液的润湿和毛细管效应而进入表面开口的缺陷，随后被吸附和显像。,涡流检测（Eddy current Tes.）简称ET,基本原理：电磁感应，交变电流在导体表面形成涡状流动的电流，简称涡流,特点：测试效率
8、高，表面不需要清洗等程序对磁性和非磁性导电材料有效表面和近表面检测,声发射检测 (Acoustic Emission),材料或构件因受力产生变形或断裂，以弹性波的形式释放出应变能称为声发射。利用接收声发射信号研究材料、动态评价结构的完整性称为声发射检测技术。材料的范性形变、马氏体相变、裂纹扩展、应力腐蚀以及焊接过程产生裂纹和飞溅等，都有声发射现象，检测到声发射信号，就可以连续监视材料内部变化的整个过程。因此，声发射检测是一种动态无损检测方法。,红外检测 (Infra-red Tes.),基本原理：热传导和红外辐射。 利用红外线的物理性质来进行测量的传感器。红外线又称红外光，它具有反射、折射、散
9、射、干涉、吸收等性质。任何物质，只要它本身具有一定的温度（高于绝对零度），都能辐射红外线。红外线传感器测量时不与被测物体直接接触，因而不存在摩擦，并且有灵敏度高，响应快等优点。,其他检测技术,激光全息无损检测声振检测微波检测,本章思考题： 1. 材料无损检测有哪些实际意义？ 2. 无损检测的基本特点有哪些? 3. 哪些检验属于破坏性检验?对本课程建议,2.1 工艺缺陷的概念及分类,2.1.1 工艺缺陷的概念 （1）什么是工艺缺陷？ 在材料加工成型过程中，经常会出现 某种或某些不合乎质量要求的外观缺陷、性能缺陷、组织缺陷和更为严重的内部几何不连续型缺陷（如裂纹、孔洞、夹杂等）。我们把这些“冶金因
10、素、结构因素、工艺因素”导致的产品质量不符合相关标准要求的各类缺陷统称为工艺缺陷。,工艺缺陷种类繁多，产生原因也相当复杂。为了便于分析和处理工艺缺陷、制定检验工艺、方便技术交流，有必要对其进行分类。,2.1.2 工艺缺陷的分类,（1）按材料和加工艺方法分为：,金属材料： 焊接缺陷 铸造缺陷 锻压缺陷 热处理缺陷 淬火、回火、退火 冷加工 金属型材：板材， 管材，棒材非金属材料：混凝土，陶瓷，高分子复合材料：,(2)按技术内涵大体分为：,加工、装配缺陷 如焊件坡口角度、装配间隙不均匀，错边量过大等； 形状、尺寸缺陷 如工件变形、焊缝宽窄不一致、焊缝余高过大、表面塌陷、满溢、焊瘤等等；,几何不连续
11、型缺陷 如焊件中的裂纹、孔洞、夹杂、未熔合、未焊透，铸件中的缩孔、疏松、裂纹等等； 组织、性能缺陷 如机械性能不良、耐腐蚀性下降、过热组织、脆性组织、偏析等等；,其它工艺缺陷 如飞溅、表面划伤、电弧擦伤、凿痕、磨痕等等。,（3）按缺陷性质不同分为： 裂纹如冷裂纹、热裂纹、再热裂纹、 层状撕裂、火口裂纹等； 孔穴如缩孔、气孔等； 固体夹杂如夹渣、夹钨等； 未熔合如坡口未熔合、层间未熔合； 未焊透如根部未焊透、中部未焊透； 其它缺陷未包含在以上5种缺陷中的缺陷，如咬边、烧穿、焊瘤、电弧划伤等。,（4）按缺陷的埋藏深度分为： 表面缺陷如表面气孔、表面裂纹、砂眼、咬边等； 近表面缺陷如皮下气孔、夹杂等
12、； 内部缺陷如内部夹杂、气孔、缩孔、裂纹、未熔合、未焊透等； (5)按缺陷的几何特征不同分为： 体积型 如孔洞、夹杂等； 面积型如裂纹、未熔合、夹层等；,（6）按具体缺陷的位置特征又有不同的称谓：例如：裂纹可分为：HAZ 裂纹、焊缝裂纹、火口裂纹、焊趾裂纹、焊根裂纹等；未熔合可分为：坡口未熔合、层间未熔合、根部未熔合。 （7）其它分类： 按裂纹走向不同有：横向裂纹、纵向裂纹、人字形裂纹、辐射形裂纹等称谓； 按裂纹尺寸不同又有：宏观裂纹、微裂纹等称谓。,按具体缺陷产生机理又有不同的分类，例如：焊接接头中的裂纹因其产生机理不同有： 热裂纹、冷裂纹、再热裂纹、层状撕裂等； 焊件中的气孔又分为： 氢气
13、孔、氮气孔、CO气孔等等。,2.2 材料和加工工艺中常见缺陷,2.2.1 金属材料加工工艺： 铸造缺陷锻压缺陷焊接缺陷 热处理缺陷 淬火、回火、退火 冷加工 2.2.2 金属型材缺陷：板材， 管材，棒材2.2.3 非金属材料：混凝土，陶瓷，高分子复合材料：,2.2.1 加工工艺缺陷铸造,铸造是一种非常重要的生产工艺，具有：制成复杂的毛坯，大小不受限制从几克到几百吨，成本低 铸造缺陷1. 气孔 由于溶化的金属在凝固时，产生的气体来不及溢出金属表面或者内部产生的圆孔 危害：破坏了结构的连续性，应力集中，降低冲击韧性和疲劳强度,2. 缩孔和缩松 金属在凝固时，由于收缩而产生的缺陷。缩孔由于金属溶液流
14、动性凝固产生的空洞；缩松，多孔疏松部分或者密集的小气空群 危害性同气孔,3. 夹砂与夹渣 夹砂：浇注时由于型砂受到熔液的冲击渗入铸件内部而形成的缺陷，一般在大型的铸件中出现；夹渣：浇铸时由于铸液中的溶渣没有与铸液分离开而进入铸件形成的危害：同上，已在经受锻压或其他加工时产生裂纹,4. 裂纹 由于铸件各部分的冷却速度不均匀而产生的残余应力超过材料的断裂强度时引起的，根据发生的温度不同分为热裂纹和冷裂纹，存在铸件表面和内部危害性：很大，引起铸件的报废,5. 冷隔和浇不足 浇铸温度太低，金属熔液在铸模中不能充分流动而造成的一类缺陷。发生在表面的叫做冷隔，因熔液没流入形成的缺口叫做浇不足,6. 偏析
15、化学成分不均匀和组织不均匀,2.2.1 加工工艺缺陷锻造,锻件的原料缺陷，缺陷多半是有铸件遗留下来的，所以铸件的各种缺陷在锻件中都可能发生。此外，在锻造过程中产生新的缺陷夹砂和夹渣 缩孔和疏松金属和非金属夹杂物龟裂 原材料成分不当、表面状况不好、加热温度和加热速度不合适产生,5. 过热 加热温度过高或者保温时间过长，引起晶粒粗大的现象称为过热6. 过烧 加热温度超过始端温度过多，使材料内部晶界氧化并产生较大的裂纹，或者引起显著的晶粒粗大，其形状与龟裂相同7. 折叠 工艺不当，将坯料已氧化的表层引入工件,2.2.1 加工工艺缺陷焊接,焊接常用见的生产工艺，船体、高炉的炉壳、建筑构架，锅炉与压力容器、车厢、轨道、机翼等等缺陷很多，以未焊透和裂纹危害最大1. 裂纹,根据裂纹产生的机理，焊接裂纹可分为：焊接热裂纹：结晶裂纹、液化裂纹、多边化裂纹焊接冷裂纹：延迟裂纹、淬硬脆化裂纹、低塑性裂纹再热裂纹层状撕裂应力腐蚀裂纹,
