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1、第九章 无 损 检 测,第一节 无损检测概述 第二节 超声波探伤 第三节 电磁感应检测 第四节 各种无损检测方法的对比和应用,第一节 无损检测概述,一、无损检测的定义 二、无损检测方法的分类,一、无损检测的定义,无损检测是在不破坏构件材质与性能的情况下检测构件质量的技术。内容包括缺陷检测、性能评定、产品分选、生产过程监控等。其范围涉及到构件成分、组织、性能、残余应力状态与缺陷的检验(包括产品制造阶段的检查与产品运行阶段的在线检测)，目前已发展成材料质量评价的重要手段。无损检测是一种跨学科多专业的技术，它包括非电量的电测量、机械结构、计算机控制、机器人与人工智能的应用等。,二、无损检测方法的分类
2、,无损检测直接检测方法 外观检测 水压检测致密性试验气压试验煤油试验间接检测方法无损探伤磁粉探伤 超声波探伤 射线照相法探伤渗透探伤 电磁感应检测 应变测试,第二节 超声波探伤,一、概述 二、超声波探伤操作,一、概述,把高频声波(通常为15MHz)，即超声波脉冲从探头射入被检物，如果其内部有缺陷，则一部分入射的超声波在缺陷处被反射，利用探头能接收信号的性能，可以不必损坏被检物而检出缺陷的部位及其大小。这种检测方法叫做超声波探伤。 用于探伤的超声波，频率为0.425MHz，其中用得最多的是14MHz的超声波。 在金属探伤中之所以使用高的频率，是因为：高频声波指向性好，能形成窄的波束；波长短，小的
3、缺陷也能够很好地反射；距离的分辨能力好，缺陷的分辨率高。,二、超声波探伤操作,(一)超声波探伤的方法 (二)探头的耦合方法 (三)探伤灵敏度 (四)超声波设备,二、超声波探伤操作,2Z9Z2.tif,图2-9-2 脉冲反射法的原理,(一)超声波探伤的方法,1.脉冲反射法 2.斜射探伤法,1.脉冲反射法,图2-9-3 探伤图形的观察方法,1.脉冲反射法,2Z9Z4.tif,图2-9-4 斜射探伤法的几何关系,2.斜射探伤法,若使用斜探头代替垂直探头，就可进行斜射探伤。在斜射法探伤中，由于超声波是斜向地射到底面，所以不会显示出底面回波。因此，为了知道缺陷位置，需要用适当的标准试块把示波管横坐标调整
4、到适当状态(测定范围)。,(二)探头的耦合方法,耦合方法可以大致分为直接耦合法和水浸法两种。水浸法又可以分为完全水浸法和局部水浸法。 直接耦合法是用液体充满探头与被检物表面之间的空隙。为了使超声波很好地传入被检物，应在探头与被检物表面之间的空隙里涂上耦合剂。被检物表面光滑时，可使用机油、合成浆糊和水作耦合剂。表面粗糙时，可使用甘油或者水玻璃作耦合剂。 水浸法是使探头与被检物之间通过水层作介质来传播超声波。由于水受被检物表面状态的影响小，所以可进行稳定的探伤。完全水浸法是把被检物完全浸没在水槽中的方法。局部水浸法是把被检物的一部分浸没在水中的探伤方法。另外还有“间隙法”，即把探头同被检物表面稍为
5、离开一些，用水层作介质，以及探头与被检物离开稍远，通过水柱作介质进行耦合的方法。,(三)探伤灵敏度,超声波探伤仪的探伤灵敏度由探伤仪与探头两者的组合而定，并随探伤仪的调整而变化。因此，需要根据一定的方法来调整探伤灵敏度。 探伤灵敏度的调整要使用标准试块进行。把标准试块人工缺陷的回波高度调整到适当的高度，或把被检物无缺陷部位的底面回波高度调整到适当的高度。两种方法各有长处和短处。一般测钢板和焊缝时使用前者，测铸、锻件时则两者均可。,(四)超声波设备,1. A型脉冲反射式超声波探伤仪 2.探头 3.试块 4.水浸聚焦探头检测,1. A型脉冲反射式超声波探伤仪,(1) A型脉冲反射式超声波探伤仪的工
6、作原理 A型脉冲反射式超声波探伤仪相当一种专用示波器，尽管型号、外形、体积和功能各不相同，但它们的基本结构和原理都是大同小异的。 (2)仪器主要开关旋钮 探伤仪面板上有许多开关和旋钮，用于调节探伤仪的功能和工作状态。,2.探头,(1)探头的种类和结构 超声波检测用探头的种类很多，根据波形不同分为纵波探头、横波探头、表面波探头、板波探头等。 (2)探头型号,3.试块,(1)试块的作用 确定检测灵敏度，测试仪器和探头的性能，调整扫描速度，评判缺陷的大小，此外还可利用试块来测量材料的声速、衰减性能等。 (2)试块的分类 (3)标准试块,4.水浸聚焦探头检测,1)一般情况下，采用水浸线聚焦探头进行检测
7、。 2)检测时应将探头的焦点位置调整在管子中心轴线处(图2-9-10中的P点)，这样可以使声波在管子材料内传播时减小扩散，从而提高检测灵敏度。 3)检测速度不宜过快，应按仪器的重复频率及探头有效扫查区域进行计算，保证缺陷检出率。,三、超声波探伤的适用范围、特点和安全管理,1.超声波探伤的适用范围 2.超声波探伤的特点 3.超声波探伤的安全管理,1.超声波探伤的适用范围,2Z9Z10.tif,1.超声波探伤的适用范围,2Z9Z11.tif,2.超声波探伤的特点,超声波探伤对于平面状的缺陷，不管其厚度如何薄，只要超声波是垂直地射向它，就可以取得很高的缺陷回波。另一方面，对球形缺陷，假如缺陷不是相当
8、大，或者不是较密集的话，就不能得到足够的缺陷回波。因此，对钢板的层叠、分层和裂纹探伤分辨率要求是很高的，而对单个气孔的探伤分辨率要求则很低。 金属组织对超声波的衰减影响很大。若被检物的金属组织较细，超声波可以传到相当远的距离，因此对直径为几米的大型锻件也可以进行内部的探伤。 超声波探伤的缺点是没有明确的测试记录，对缺陷种类的判断需要高度熟练的技术。,3.超声波探伤的安全管理,由于超声波探伤仪内部有供示波管用的高压电路，使用时应避免接触。,第三节 电磁感应检测,一、电磁感应检测原理 二、电磁感应检测操作 三、电磁感应检测的适用范围、特点和安全管理,一、电磁感应检测原理,电磁感应检测就是使导电的试
9、体(导体)内产生涡流，通过测量涡流的变化量，来进行试件的探伤、材质的检验和形状尺寸的测试等。这种方法称为电磁感应探伤，也可称为涡流检测。,二、电磁感应检测操作,1.检测装置 2.探伤操作的步骤,1.检测装置,图2-9-12 电磁感应检测装置的典型组成,2.探伤操作的步骤,(1)试件表面的清理 (2)探伤仪器的稳定 探伤仪器通电之后，应经过必要的稳定时间，方可选定试验规范并进行探伤。 (3)探伤规范的选定 探伤规范的选定，必须保证适当、正确的探伤性能。 (4)探伤试验 在选定的探伤规范下进行探伤，如果发现其探伤规范有变化，应立即停止试验，重新调整之后再继续进行。,三、电磁感应检测的适用范围、特点
10、和安全管理,1.电磁感应检测的适用范围 2.电磁感应检测的特征 3.电磁感应探伤的安全管理,1.电磁感应检测的适用范围,1)探伤。 2)材质检查。 3)尺寸检测。 4)形状检测。,2.电磁感应检测的特征,(1)优点 (2)缺点,(1)优点,1)由于探伤结果可以直接用电信号输出，因此可以进行自动化检测。 2)由于采用非接触方式，所以检测速度快。 3)可用于表面缺陷的检测。 4)适用范围较广，除能检测缺陷外，还能检测材质的变化、尺寸形状的变化等。,(2)缺点,1)不宜用于形状较复杂的试件。 2)对表面下较深部位的缺陷不能检测。 3)除检测项目以外，试件材料的其他因素一般也会引起杂乱信号。 4)难以直接从检测所得的显示信号来判别缺陷的种类。,3.电磁感应探伤的安全管理,第四节 各种无损检测方法的对比和应用,表2-9-1 常规无损检测方法的特点及应用,表2-9-1 常规无损检测方法的特点及应用,
