无损检测基础知识(全)

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1、无损检测基础知识 侯文科,无损检测定义在不损坏试件的前提下，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。而用人的肉眼为手段称之为宏观检查，。无损探伤：是无损检测早期阶段的名称，其涵义是探测和发现缺陷。无损检测：是当前阶段的名称，其内涵不仅仅是探测缺陷，还包括探测试件的一些其他信息，例如结构、性质、状态等，并试图通过测试掌握更多的信息。无损评价：是将进入或目前正在进入的新阶段的名称，其内涵不仅仅是探测缺陷、探测试件的结构、性质、状态，还要获取更全面、更深刻的、更准确的综合信息，例如缺陷的形状、尺寸、位置、取向、内容特、缺陷部位的金相

2、组织、残余应力等。,概述,常用常规无损检测方法 射线检测 超声检测 磁粉检测 渗透检测 涡流检测 声发射检测 现代无损检测技术的发展 新的检测理论 计算机技术的发展 产生新的检测手段 : TOFD 磁记忆 超声成像等,概述,无损检测的目的 一、保证产品质量 通过无损检测方法可以探测出许多肉眼很难看见的细小缺陷。在容器和其他产品制造的过程检验和最终质量检验中普遍采用。 采用破坏性检测，在检测完成的同时，试件也被破坏了，因此破坏性检测只能进行抽样检验。与破坏性检测不同，无损检测不需损坏试件就能完成检测过程 ，因此无损检测能够对产品进行百分之百检验或逐件检验。 二、保障使用安全 即使是设计和制造质量

3、完全符合规范要求的容器，在经过一段时间使用后，也有可能发生破坏事故，这是由于苛刻的运行条件使设备状态发生变化，例如由于高温和应力的作用导致材料蠕变，由于温度、压力的波动产生交变应力，使设备的应力集中部位产生疲劳，由下腐蚀作用使壁厚减薄或材质劣化等等。上述因素有可能使设备中原来存在的，制造规范允许的小缺陷扩展开裂，或使设备中原来没有缺陷的地方产生样或那样的新生缺陷， 最终导致设备失效。为了保障使用安全，对在用锅炉压力容器，必须定期进行检验，及时发现缺陷，避免事故发生。,概述,三、改进制造工艺 在产品生产中，为了了解制造工艺足否适宜，必须事先进行工艺试验。在工艺试验中，经常对工艺试样进行无损检测，

4、并根据检测结果改进制造工艺，最终确定理想的制造工艺。例如，为了确定焊接工艺规范，在焊接试验时对焊接试样进行射线照相。随后根据检测结果修正焊接参数，最终得到能够达到质量要求的焊接工艺。又如，在进行铸造工艺设计时，通过射线照相探测试件的缺陷发生情况，并据此改进浇口和冒口的位置，最终确定台适的铸造工艺。 四、降低生产成本 在产品制造过程中进行无损检测，往往被认为要增加检测费用，从而使制造成本增加。可是如果在制造过程中间的适当环节正确地进行无损检测，就是防止以后的工序浪费，减少返工，降低废品率，从而降低制造成本。例如，在厚板焊接时，如果在焊接全部完成后再无损检测，发现超标缺陷需要返修，要花费许多工时或

5、者很难修补。因此可以在焊至一半时先进行一次无损检测，确认没有超标缺陷后再继续焊接，这样虽然无损检测费用有所增加，但总的制造成本降低了。又如，对铸件进行机械加工，有时不允许机加上后的表面上出现夹渣、气孔、裂纹等缺陷，选择在机加工前对要进行加工的部位实施无损检测，对发现缺陷的部位就不再加工，从而降低了废品率，节省了机加工工时。,无损检测注意事项1、与破坏性检测相配合 无损检测技术自身还有局限性。对一个工件、材料、机器设备的评价，必须把无损检测的结果与破坏性检测的结果互相对比和配合，才能作出准确的评定。例如液化石油气钢瓶除了无损检测外还要进行爆破试验。锅炉管子焊缝，有时要切取试样做金相和断口检验。

6、2、正确选择检测时机 在进行无损检测时，必须根据无损检测的目的，正确选择无损检测实施的时机。例如，要检查高强钢焊缝有无延迟裂纹，无损检测实施的时机，就应安排在焊接完成24h以后进行。要检查热处理工艺是否正确，就应将无损检测实施时机放在热处理之后进行。,3、合理选择无损检测方法 必须在检测前，根据被检物的材质、结构、形状、尺寸，预计可能产生什么种类，什么形状的缺陷，在什么部位、什么方向产生，根据以上种种情况分析，然后根据无损检测方法各自的特点选择最合适的检测方法。例如，钢板的分层缺陷因其延伸方向与板平行，就不适合射线检测而应选择超声波检测。检查工件表面细小的裂纹就不应选择射线和超声波检测，而应选

7、择磁粉和渗透检测。在保证充分安全性的同时要保证产品的经济性。4、各种无损检测方法综合应用 不要只采用一种无损检测方法，而尽可能多的同时采用儿种方法，以便保证各种检测方法互相取长补短，从而取得更多的信息。另外，还应利用无损检测以外的其他检测所得的信息，利用有关材料、焊接、加工工艺的知识及产品结构的知识，综合起来进行判断例如，超声波对裂纹缺陷探测灵敏度较高，但定性不准是其不足，而射线的优点是对缺陷定性比较准确，两者配合使用，就能保证检测结果既可靠又准确。,无损检测可发现缺陷的类型缺陷的分类按加工阶段分原材料缺陷：如裂纹、夹杂物等制造过程缺陷：又称工艺缺陷，如裂纹、夹渣、气孔、未焊透等使用过程中缺陷

8、：如裂纹、减薄、氢损伤（氢鼓泡、氢致裂纹）、腐蚀等,按检测对象分：铸件：气孔、夹渣、夹砂、密集气孔、冷隔、密集气孔、缩孔和疏松、裂纹 锻件：缩孔和缩管、非金属夹杂物、夹砂、龟裂、锻造裂纹、白点 钢管：纵裂纹、横裂纹、表面划伤、翘皮和折叠、夹杂和分层 钢棒：内部缺陷（芯部裂纹、偏析、白点、非金属夹杂物）、外部缺陷（线状缺陷、裂纹） 钢板：分层、裂纹、线状缺陷、非金属夹杂物、夹渣、折叠、偏析等 使用缺陷：应力腐蚀、氢损伤、蠕变损伤、疲劳裂纹、摩擦、冲刷等,各种检测方法易检出的缺陷MT：表面、近表面裂纹、剖口分层、夹杂物等PT：表面开口性裂纹、针孔等ET：表面和近表面裂纹、夹杂物等RT：体积状缺陷和

9、与射线入射方向一致（平行）的面型缺陷UT：垂直于声束的平面状缺陷（裂纹、未熔合、未焊透）及大的体积状缺陷AE：检测在负载状态下裂纹等缺陷的张口位移（发展）情况,1.6无损检测技术人员的任务总体任务是为预防设备及构件在使用中由于损坏而影响到人身安全的重大事故。因此：必须不断地努力学习，钻研技术，为提高自己职责范围内的检测和判断正确能力而努力。熟悉标准规范，能正确理解和应用，确保在同一标准规范的一致的评定结果，能重复再现。能编制检测工艺，正确选择检测方法，并有熟练的操作技术。认真贯彻执行质量管理体系规定的岗位职责和国家对NDT人员资格的规定，保持高度的责任心和敬业精神。,一 射线检测,射线检测是利

10、用射线探测零件内部缺陷的无损探伤方法、利用X射线、射线和中子射线易于穿透物体和穿透物体后的衰减程度不同，使胶片感光程度的不同来探测物体内部的缺陷，对缺陷的种类、大小、位置等进行判断。 射线检测主要适用于体积型缺陷，如气孔等的检测；在特定的条件下，也可检测裂纹、未焊透、未熔合等缺陷。 工业应用的射线检测技术有三种：X射线检测，r射线检测、中子射线检测。,射线的种类很多，其中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的是x射线和射线。 射线检测是工业无损检测的一个重要专业门类。射线检测最主要的应用是探测试件内部的宏观几何缺陷（探伤）。 射线照相法是指用x射线或射线穿透试件，试件中因

11、缺陷存在影响射线的吸收而产生强度差异，通过测量这种差异来探测缺陷，并以胶片作为记录信息的器材的无损的检测方法。该方法是最基本的，应用最广泛的一种射线检测方法。 x射线和射线都是波长极短的电磁波，从现代物理学波粒二相性的观点看也可将其视为能量极高的光子束流，两者基本区别在于x射线是从x射线管中产生的，而射线是从放射性同位素的原子核中放射出来的。,射线的特性X射线和射线均为电磁波，波长范围均在0.001lnm之间，比可见光的波长短、频率高、穿透力强。具有以下特性:不可见，以直线传播;不带电荷，不受电场和磁场的影响;能穿透物体并被物质吸收而使自身强度衰减;能产生光化学作用，使胶片感光;能使物质电离，

12、使某些物质产生荧光;能产生生物效应，对生命细胞有杀伤作用,射线检测基本原理 射线照相法探伤是利用物质在密度不同、厚度不同时对射线的吸收程度不同(即使射线的衰减程度不同),就会使零件下面的底片感光不同的原理，实现对材料或零件内部质量的照相探伤。 当射线穿过密度大的物质，如金属或非金属材料时,射线被吸收得多，自身衰减的程度大,使底片感光轻;当射线穿过密度小的缺陷(空气)时。则被吸收得少,衰减小，底片感光重。这样就获得反映零件内部质量的射线底片。,1.1射线照相法的原理,x射线管是一种两极电子管，将阴极灯丝通电，使之白炽，电子就在真空中放出 ，如果两极之间加几十千伏以至几百千伏的电压（叫做管电压）时

13、，电子就从阴极向阳极方向加速飞行，获得很大的动能，当这些高速电子撞击阳极时，与阳极金属原子的核外库仑场作用，发生轫致幅射而放出x射线。,由x射线管所发出的x射线能谱为连续谱，因其波长分布是连续的。连续谱的最短波长min与管电压千伏值（kVP）的关系为min=12.4/kVP 管电压越高，最短波长min的值就越小，平均波长越短，x射线的能量越高，线质越硬，穿透物质时衰减越少，穿透力越强。所以在射线检测时，一般是根据试件的材质和厚度来选择管电压。x射线的强度大致与管电压的平方和管电流的大小成正比。x射线的强度越大，,射线是通过放射性同位素的衰减产生的同位素都存在半衰期，一般要求用于射线探伤的放射性

14、同位素的半衰期为几个月 常用的放射性同位素主要有Co60、Ir192等。,图7.2-5 x射线照相原理,射线特性 1、通过物体会衰减 2、能使胶片感光,射线照相的原理如图所示，厚度为T厘米的物体中有厚度为T厘米的缺陷时，x射线透过无缺陷部位的底片的黑度为D，而x射线透过有缺陷部位的底片黑度应为D+D，把这种曝过光的胶片在暗室中经过显影、定影、水洗和干燥。再将干燥的底片放在观片灯上观察，根据底片上有缺陷部位与无缺陷部位的黑度图象不一样，就可判断出缺陷的种类、数量、大小。,射线照相设备可分为：x射线探伤机、高能射线探伤设备、射线探伤机三大类。 x射线探伤机有携带式，移动式两类。 携带式x射线机主要

15、用于现场射线照相，管电压一般小于320kV，最大穿透厚度约50mm。 移动式x射线机用在透照室内的射线探伤，它具有较高的管电压和管电流。管电压可达450kV，最大穿透厚度约100mm。 高能射线探伤设备主要有加速器等 射线机由射线源、盛装源容器、操作机构、支撑和移动机构组成。,1.2射线检测设备,1.3射线照相工艺,为得到高的缺陷检出率。照相规范的选择应注意以下几点： （1）透照方式的选择和K值控制。 按射线源、工件和胶片之间的相互位置关系，透照方式分为纵缝透照法、环缝外透法、环缝内透法、双壁单影法和双壁双影法五种，。其中双壁单影法用于小直径的容器或大口径管子焊缝；双壁双影法用于89以下管子对

16、接环焊缝。 除了管道和无法进入内部的小直径容器只能采用双壁透照外，大多数容器壳体的焊缝照相都采用单壁透照，透照时可以把射线源放在外面而把胶片贴在内壁（称为外透法），也可以把射线源放在里面而胶片贴在外面（称为内透法）。 外透法的优点是操作比较方便，内透法的优点是透照厚度差小，在满足透照厚度比K值的情况下，一次透照长度较大。 透照厚度比K的含义见图7.2-8，由图中关系可知：K = T/T （7.2-8）=arcos（1/K） （7.2-9）,1.4射线照相规范,标准规定，锅炉压力容器焊缝射线照相，纵缝的K值不得大于1.03，环缝的K值不得大小于1.1，限制透照厚度比，也就间接控制了横向裂纹检出角，使之不致过大，过大的角有可能导致横向裂纹漏检。采用源在内的透照方式，其角比源在外方式小得多，尤其是源在中心的内透法，K值为1，角为0，是最佳透照方式。,