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1、无损检测技术与应用一、概述1、无损检测的定义无损检测是指在不损伤和破坏材料、机器和结构物的情况下，对它们的物理性质、机械性能以及内部结构等进行检测的一种方法，是探测其内部或外表的缺陷(伤痕)的现代检验技术。2、无损检测的目的(1) 确保工件或设备质量，保证设备安全运行用无损检测来保证产品质量，使之在规定的使用条件下，在预期的使用寿命内，产品的部分或整体都不会发生破损，从而防止设备和人身事故。这就是无损检测最重要的目的之一。(2) 改进制造工艺无损检测不仅要把工件中的缺陷检测出来，而且应该帮助其改进制造工艺。例如，焊接某种压力容器，为了确定焊接规范，可以根据预定的焊接规范制成试样，然后用射线照相
2、检查试样焊缝，随后根据检测结果，修正焊接规范，最后确定能够达到质量要求的焊接规范。(3) 降低制造成本通过无损检测可以达到降低制造成本的目的。例如，焊接某容器，不是把整个容器焊完后才无损检测，而是在焊接完工前的中间工序先进行无损检测，提前发现不合格的缺陷，及时进行修补。这样就可以避免在容器焊完后，由于出现缺陷而整个容器不合格，从而节约了原材料和工时费，达到降低制造成本的目的。3、无损检测的范围(1) 组合件的内部结构或内部组成情况的检查(2) 材料、铸锻件和焊中缺陷缝的检查a、质量评定b、寿命评定(3) 材料和机器的计量检测通过定量的测定材料和机器的变形量或腐蚀量来确定能不能继续使用。例如，用
3、超声波测厚仪来测定容器的腐蚀量，通过射线照相来测定原子反应堆用过的燃料棒的变形量、喷气发动机叶片的变形量等。(4) 材质的无损检测无损检测可以用来验证材料品种是否正确，是否按规定进行处理，例如，可采用电磁感应法来进行材质混料的分选和材料热处理状态的判别。(5) 表面处理层的厚度测定确定各种表面层的深度和厚度。例如，用电磁感应检测法可以测定渗碳淬火层的深度和镀层的厚度。应变测试二、射线检测射线检测(探伤)有X射线、丫射线和中子射线等检测方法。它是利用各种射线源对材料的透射性能及不同材料的射线的衰减程度的不同，使底片感光成黑度不同的图像来观察的。射线检测用来检测产品的气孔、夹渣、铸造孔洞等立体缺陷
4、。当裂纹方向与射线平行时就能被检查出来。1、基本原理利用射线通过物质时的衰减规律，即当射线通过物质时，由于射线与物质的相互作用发生吸收和散射而衰减。其衰减程度，则根据其被通过部位的材质、厚度和存在缺陷的性质不同而异。2、优缺点优点是检测结果可作为档案资料长期保存，检测图像较直观，对缺陷尺寸和性质判断比较容易。缺点是当裂纹面与射线近于垂直时就很难检查出来，对工件中平面型缺陷（裂纹未熔合等缺陷）也具有一定的检测灵敏度，但与其它常用的无损检测技术相比，对微小裂纹的检测灵敏度较低，并且生产成本局于其它无损检测技术，其检验周期也较其它无损检测技术长，并且射线对人体有害，需要有防护设备。3、主要方法照相法
5、iiiiiiiilinnmi仙圳iiiiiiiiiiHiiiim叫iiiiiiuiiihiiiiiiiiiiumLLLL2一一被透照试件；2射线感光胶片：3气孔（篷陷）;4-央渣（缺陷）图1.3投影式放大照相原理图L2射线照相原理泳意图荧光屏直接观察法反射镜史观察者L5荧光屏观察法检洌示意图三、液体渗透检测液体渗透检测是一种检查工件或材料表面缺陷的一种方法，它不受材料磁性的限制，比磁粉探伤的应用范围更加广泛。应用于各种金属、非金属、磁性、非磁性材料及零件的表面缺陷的检查。可以说，除表面多孔性材料以外，几乎一切材料的表面开口缺陷都可以应用此方法获得满意的检测结果。1、基本原理利用黄绿色的荧光渗透
6、液或红色的着色渗透液对窄狭缝隙良好的渗透性，经过渗透清洗、显示处理以后显示放大了的探伤显示痕迹,用目视法来观察，对缺陷的性质和尺寸做出适当的评价。2、优缺点优点是应用广泛，原理简明易懂，检查经济，设备简单，显示缺陷直观，并可以同时显示各个不同方向的各类缺陷。对大型工件和不规则零件的检查以及现场机件的抢修检查，更能显示其特殊的优点。但渗透探伤对埋藏于表皮层以下的缺陷是无能为力的。缺点是只能检查开口暴露于表面的缺陷，另外还有操作工序繁杂等。3、步骤第一步：将被探工件浸涂具有高度渗透能力的渗透液，由于液体的润湿作用和毛细现象，渗透液便渗入工件表面缺陷中第二步：将工件缺陷以外的多余渗透液清洗干净第三步
7、：涂一层亲和吸附力很强的白色显像剂，将渗入裂缝中的渗透液吸出来第四步：在白色涂层上显示出缺陷的形状和位置的鲜明图案，从而达到了无损检疵的目的。1荧光法需白紫外光源舰鳏判伤着色法眠苛四、磁粉检测1、基本原理当材料或工件被磁化后，若在工件表面或近表面存在裂纹、冷隔等缺陷，便会在该处形成一漏磁场。此漏磁场将吸引、聚集检测过程中施加的磁粉，而形成缺陷显示。因此，磁粉检测首先是对被检工件加外磁场进行磁化.外加磁场的获得一般有两种方法：一种是由可以产生大电流（几百安培至上万安培）的磁力探伤机直接给被检工件通大电流而产生磁场；磁铁产生的磁场中使工件磁化工件被磁化后，在工件表面上均匀喷另一种是把被检工件放在螺
8、旋管线圈产生的磁场中，或是放在电洒微颗粒的磁粉（磁粉平均粒度为510再m）,一般用四氧化三铁或三氧化二铁作为磁粉。如果被检工件没有缺陷，则磁粉在工件表面均匀分布。当工件上有缺陷时，由于缺陷（如裂纹、气孔、非金属夹杂物等）内含有空气或非金属，其磁导率远远小于工件的磁导率；由于磁阻的变化，位于工件表面或近表面的缺陷处产生漏磁场，形成一个小磁极，如图3.1所示。磁粉将被小磁极所吸引，缺陷处由于堆积比较多的磁粉而被显示出来，形成肉眼可以看到的缺陷图像。为了使磁粉图像便于观察，可以采用与被检工件表面有较大反衬颜色的磁粉。常用的磁粉有黑色、红色和白色。为了提高检测灵敏度，还可以采用荧光磁粉，在紫外线照射下
9、使之更容易观察到工件中缺陷的存在。2、应用用于检测铁磁性材料和工件（包括铁、镣、钻等）表面上或近表面的裂纹以及其它缺陷。对表面缺陷最灵敏，对表面以下的缺陷随埋藏深度的增加检测灵敏度迅速下降。米用磁粉检测方法检测磁性材料的表面缺陷，比米用超声波或射线检测的灵敏度高，而且操作简便、结果可靠、价格便宜。因此它被广泛用于磁性材料表面和近表面缺陷的检测。对于非磁性材料如有色金属、奥氏体不锈钢、非金属材料等不能采用磁粉检测方法。但当铁磁性材料上的非磁性涂层厚度不超过50（1m时，对磁粉检测的灵敏度影响很小。3、方法a、湿法磁悬液应采用软管浇淋或浸渍法施加于试件，使整个被检表面被完全覆盖。采用连续法时，磁化
10、电流应在施加磁悬液之前或从磁悬液中取出之前接通（如果检测采用浸渍法），并保持1/51/2s,直至试件被磁悬液覆盖，磁悬液覆盖膜足以产生良好的磁痕。采用剩磁法时，试件应通过施加电流至少1/5s的方法来磁化。此后，切断磁化电流，采用软管浇淋或浸渍法施加磁悬液。对于浸渍法，试件应仔细地从磁悬液中取出，以免冲掉磁痕。对于剩磁荧光磁粉检验法，如觉得有必要保证缺陷的磁痕有效，则试件可放在用于制备磁悬液的载液中仔细清洗。b、干法磁粉应直接喷撒在被检区域，并除去过量的磁粉。轻轻地振动试件，使其获得较为均匀的磁粉分布。应注意避免使用过量的磁粉，不然会影响缺陷的有效显示。对于连续法，磁化电流应恰好在施加磁粉前接通
11、，并应在其后的吹风、轻敲或振动中，保持接通。对于剩磁法，试件应先磁化，在切断磁化电流之后，再按上述方法施加磁粉。4、过程预清洗缺陷估计：使磁力线在切实可行的范围内横穿过可能存在于试件内的任何缺陷。选择探伤方法进行周向和纵向磁化对伪磁痕进行分析判断退磁后清洗标记：酸蚀法、印记、着色等。记录五、超声波检测1、原理和类型超声波探伤主要是通过测量信号往返于缺陷的渡越时间，来确定缺陷和表面间的距离；测量回波信号的幅度和发射换能器的位置，来确定缺陷的大小和方位。这就是通常所说的脉冲反射法或A扫描法。此外，还有B扫描和C扫描等方法。B扫描可以显示工件内部缺陷的纵截面图形。C扫描可以显示工件内部缺陷的横剖面图
12、形。2、应用超声波检测是工业无损检测中应用最为广泛的一种方法。就无损探伤而言，超声波法适用于各种尺寸的锻件、轧制件、焊缝和某些铸件，无论是钢铁、有色金属和非金属，都可以采用超声波法进行检验。各种机械零件、结构件、电站设备、船体、锅炉、压力容器和化工容器、非金属材料等，都可以用超声波进行有效的检测。有的米用手动方式，有的可米用白动化方式。就物理性能检测而言，用超声波法可以无损检测厚度、材料硬度、淬硬层深度、晶粒度、液位和流量、残余应力和胶接强度等。3、方法接触法：就是探头与工件表面之间经一层薄的耦合剂直接接触进行探伤的方法。耦合剂主要起传递超声波能量作用。探头匚件r发射波缺陷波多u底波图4.18
13、接触法探伤液浸法：就是将探头与工件全部浸入液体，或探头与工件之间局部充以液体进行探伤的方法。液体一般用水，故又称水浸法。探头不直接与工件接触，因而易于实现白动化检测，也适用于检测表面粗糙的工件。探头T发射泌S界知成；Fft陷波；B底被84.19液浸法探伤六、涡流检测1、基本原理对于相同的试件，化学成分、电导率等都是固定的，因而在一般情况下，涡流按小圆环流动；但如果在涡流流动的路径上有一条裂纹或一个凹坑等缺陷，涡流的流动就会受到影响，涡流在缺陷附近将发生畸变（见图），这畸变的涡流将产生畸变的涡流磁场，而被检测线圈接收到，所以可用涡流来检测试件中的缺陷。圄5.I涡流在试件中的流动2、特点涡流检测只适用于导电材料涡流检测特别适用于导电材料的表面和亚表面检测为了区分开各种因素对涡流的影响，在涡流检测中应特别重视信号处理问题涡流检测不需要耦合剂涡流检测速度极快，易于实现白动化涡流检测可用于高温检测涡流检测可用于异形材和小零件的检测
