无损检测复习课件

《无损检测复习课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《无损检测复习课件（129页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、1三.无损检测技术概述无损检测的定义：无损检测的定义： 无无损损检检测测技技术术是是一一门门新新兴兴的的综综合合性性应应用用学学科科。它它是是以以不不损损害害被被检检验验对对象象的的使使用用性性能能为为前前提提，应应用用多多种种物物理理原原理理和和化化学学现现象象，对对各各种种工工程程材材料料、零零部部件件、结结构构件件等等进进行行有有效效地地检检验验和和测测试试，借借以以评评价价它它们们的的连连续续性性、完完整整性性、安安全全可可靠靠性性及及某某些些物物理理性能。性能。主要内容有两点：主要内容有两点：1.是否有缺陷是否有缺陷 2.提提供供组组织织分分布布、应应力力状状态态无损检测复习2无损检

2、测的目的：无损检测的目的： 定量掌握缺陷与强度的关系，评价定量掌握缺陷与强度的关系，评价构件的允许载荷、寿命或剩余寿命。检构件的允许载荷、寿命或剩余寿命。检测结构在制造和使用过程中产生的结构测结构在制造和使用过程中产生的结构不完整性及缺陷情况，以便改进制造工不完整性及缺陷情况，以便改进制造工艺，提高产品质量，及时发现故障，保艺，提高产品质量，及时发现故障，保证设备安全、高效、可靠地运行。证设备安全、高效、可靠地运行。无损检测复习3质量管理：质量管理：对非连续或连续加工的原材料、对非连续或连续加工的原材料、零部件提供实时质量控制，如控制材料的零部件提供实时质量控制，如控制材料的冶金质量、加工工艺

3、质量、组织状态、涂冶金质量、加工工艺质量、组织状态、涂镀层的厚度以及缺陷的大小、方位与分布镀层的厚度以及缺陷的大小、方位与分布等等。等等。在役检测：在役检测：对装置或构件在运行过程中进行对装置或构件在运行过程中进行监测，或者在检修期间进行定期检测。监测，或者在检修期间进行定期检测。质量鉴定：质量鉴定：对制成品（材料或零部件）在进对制成品（材料或零部件）在进行组装或投入使用前，进行最终检验。行组装或投入使用前，进行最终检验。无损检测复习4无损检测一般有三种含义：无损检测一般有三种含义：无损探伤无损探伤NDI (Nondestructive Inspection)无损检测无损检测NDT (Nond

4、estructive Testing)无损评价无损评价NDE (Nondestructive Evaluation)NDI仅检测出缺陷（探伤）；仅检测出缺陷（探伤）；NDT以以NDI检测结果为判定基础，对检测对检测结果为判定基础，对检测对象的使用可能性进行判定；此外还含有参数测象的使用可能性进行判定；此外还含有参数测试的意思；试的意思；NDE掌握对象的载荷、环境条件，对构件的掌握对象的载荷、环境条件，对构件的完整性、可靠性及使用性能进行综合评价。完整性、可靠性及使用性能进行综合评价。u目前国内一般统称为目前国内一般统称为NDT，国外，国外NDE逐渐代替逐渐代替NDT。无损检测复习第一章第一章

5、超声波检测超声波检测 1.1超声检测的基础知识超声检测的基础知识 超声波的产生依赖于做高频机械振动的超声波的产生依赖于做高频机械振动的“声声源源”和传播机械振动的弹性介质，所以机械振动和传播机械振动的弹性介质，所以机械振动和波动是超声检测的物理基础。和波动是超声检测的物理基础。 超声波是超声振动在介质中的传播，超声波超声波是超声振动在介质中的传播，超声波是在弹性介质中传播的机械波。与声波和次声波是在弹性介质中传播的机械波。与声波和次声波在弹性介质中的传播类同，区别在于超声波的频在弹性介质中的传播类同，区别在于超声波的频率高于率高于20kHz。 工业超声波检测常用的工作频率为：工业超声波检测常用

6、的工作频率为：0.510MHz。无损检测复习一、超声波的特点一、超声波的特点1.超声波的方向性好：超声波的方向性好：超声波具有像光波一样超声波具有像光波一样定向束射的特性。定向束射的特性。2.超声波的穿透能力强：超声波的穿透能力强：对于大多数介质而言，对于大多数介质而言，它具有较强的穿透能力。例如在一些金属材它具有较强的穿透能力。例如在一些金属材料中，其穿透能力可达数米。料中，其穿透能力可达数米。3.超声波的能力高：超声波的能力高：超声检测的工作频率远高超声检测的工作频率远高于声波的频率，超声波的能量远大于声波的于声波的频率，超声波的能量远大于声波的能量。能量。4.遇有界面时，超声波将产生反射

7、、折射和波遇有界面时，超声波将产生反射、折射和波型的转换：型的转换：利用超声波在介质中传播时这些利用超声波在介质中传播时这些物理现象，经过巧妙的设计，使超声检测工物理现象，经过巧妙的设计，使超声检测工作的灵活性、精确度得以大幅度提高。作的灵活性、精确度得以大幅度提高。5.对人体无害。对人体无害。 无损检测复习二、超声波的分类二、超声波的分类（一）描述超声波的基本物理量（一）描述超声波的基本物理量声速：声速：单位时间内，超声波在介质中传播的距离称单位时间内，超声波在介质中传播的距离称为声速，用符号为声速，用符号“c”表示。表示。频率：频率：单位时间内，超声波在介质中任一给定点所单位时间内，超声波

8、在介质中任一给定点所通过完整波的个数称为频率，用符号通过完整波的个数称为频率，用符号“f ”表示。表示。波长：波长：声波在传播时，同一波线上相邻两个相位相声波在传播时，同一波线上相邻两个相位相同的质点之间的距离称为波长，用符号同的质点之间的距离称为波长，用符号“”表示。表示。周期：周期：声波向前传播一个波长距离时所需要的时间声波向前传播一个波长距离时所需要的时间称为周期，用符号称为周期，用符号“T”表示。表示。角频率：角频率：角频率用符号角频率用符号“”表示。定义为表示。定义为=2f。 上述各量之间的关系为：上述各量之间的关系为： T=1/f=2 / =/c 无损检测复习图 1-1 超声波的分

9、类二、超声波的分类二、超声波的分类无损检测复习1 1） 超声波的波型超声波的波型超超声声波波的的波波型型指指的的是是介介质质质质点点的的振振动动方方向向与与波波的的传传播播方方向向的关系。按波型可分为纵波、横波、表面波和板波等。的关系。按波型可分为纵波、横波、表面波和板波等。 （1 1） 纵纵波波。介介质质中中质质点点的的振振动动方方向向与与波波的的传传播播方方向向相相同同的的波波叫叫纵纵波波，用用L L表表示示( (见见图图1-2)1-2)。介介质质质质点点在在交交变变拉拉压压应应力力的的作作用用下下，质质点点之之间间产产生生相相应应的的伸伸缩缩变变形形，从从而而形形成成了了纵纵波波。纵纵波

10、波传传播播时时，介介质质的的质质点点疏疏密密相相间间，所所以以纵纵波波有有时时又又称称为为压压缩缩波波或疏密波。或疏密波。 能在任何介质中传播，气体、液体、固体。能在任何介质中传播，气体、液体、固体。无损检测复习（2 2） 横横波波。介介质质中中质质点点的的振振动动方方向向垂垂直直于于波波的的传传播播方方向向的的波波叫叫横横波波，用用S S或或T T表表示示( (见见图图1-3)1-3)。横横波波的的形形成成是是由由于于介介质质质质点点受受到到交交变变切切应应力力作作用用时时， 产产生生了了切切变变形形变变，所所以以横横波波又又叫叫做做切切变变波波。液液体体和和气气体体介介质质不不能能承承受受

11、切切应应力力，只只有有固固体体介介质质能能够够承承受受切切应应力力，因因而而横横波波只只能能在在固固体体介介质质中中传传播播，不不能能在在液液体体和气体介质中传播。和气体介质中传播。 （3 3） 表表面面波波（瑞瑞利利波波）。当当超超声声波波在在固固体体介介质质中中传传播播时时， 对对于于有有限限介介质质而而言言，有有一一种种沿沿介介质质表表面面传传播播的的波波即即表表面面波波( (见见图图1-4)1-4)，受受表表面面张张力力的的作作用用。瑞瑞利利首首先先对对这这种种波波给给予予了了理理论论上上的说明，因此表面波又称为瑞利波，的说明，因此表面波又称为瑞利波， 常用常用R表示。表示。 无损检测

12、复习（4 4） 板板波波（兰兰姆姆波波）。在在板板厚厚和和波波长长相相当当的的弹弹性性薄薄板板中中传传播播的的超超声声波波叫叫板板波波( (或或兰兰姆姆波波) )。板板波波传传播播时时声声场场遍遍及及整整个个板板的的厚厚度度。 薄薄板板两两表表面面质质点点的的振振动动为为纵纵波波和和横横波波的的组组合合， 质质点点振振动动的的轨轨迹迹为为一一椭椭圆圆，在在薄薄板板的的中中间间也也有有超超声声波波传传播播( (见见图图1-5)1-5)。板板波波按按其其传传播播方方式式又又可可分分为为对对称称型型（S S型型）和和非非对对称称型型（A A型型）两两种种，这这是是由由质质点点相相对对于于板板的的中中

13、间间层层作作对对称称型型还还是是非对称型运动来决定的。非对称型运动来决定的。 无损检测复习2) 2) 超声波的波形超声波的波形超超声声波波由由声声源源向向周周围围传传播播的的过过程程可可用用波波阵阵面面进进行行描描述述。 如如图图1-61-6所所示示，在在无无限限大大且且各各向向同同性性的的介介质质中中，振振动动向向各各方方向向传传播播， 用用波波线线表表示示传传播播的的方方向向；将将同同一一时时刻刻介介质质中中振振动动相相位位相相同同的的所所有有质质点点所所连连成成的的面面称称为为波波阵阵面面；某某一一时时刻刻振振动动传传播播到到达达的的距距声声源源最最远远的的各各点点所所连连成成的的面面称

14、称为为波波前前。在在各各向向同同性性介介质质中中波波线线垂垂直直于于波波阵阵面面。在在任任何何时时刻刻，波波前前总总是是距距声声源源最最远远的的一一个波阵面。个波阵面。 波前只有一个，而波阵面可以有任意多个。波前只有一个，而波阵面可以有任意多个。 无损检测复习1.2 1.2 超声场及介质的声参量简介超声场及介质的声参量简介充充满满超超声声波波的的空空间间或或介介质质中中超超声声振振动动所所波波及及的的质质点点占占据据的范围叫超生场。的范围叫超生场。一、描述超声场的物理量一、描述超声场的物理量1.1.声压声压 p当介质中有超声波传播时，由于介质质点振动，使介质当介质中有超声波传播时，由于介质质点

15、振动，使介质中压强交替变化。超声场中某一点在某一瞬时所具有的压强中压强交替变化。超声场中某一点在某一瞬时所具有的压强P1与没有超声波存在时同一点的静态压强与没有超声波存在时同一点的静态压强P0之差称为该点的声之差称为该点的声压，用压，用P表示表示,即即 （1-2） 无损检测复习对于平面余弦波，对于平面余弦波， 有：有： （1-3） 式中：为介质的密度式中：为介质的密度; ;c c为介质中的声速；为介质质点的振为介质中的声速；为介质质点的振幅；幅；为介质质点振动的角频率；为介质质点振动的角频率； 为质点振动速度的为质点振动速度的幅值；幅值；t t为时间；为时间；x x为质点距声源的距离；为质点距

16、声源的距离； 为声压幅值。为声压幅值。由上式可知：超声场中某一点的声压幅值由上式可知：超声场中某一点的声压幅值Pm与角频率成正与角频率成正比，也就与频率成正比。由于超声波的频率很高，远大于声波比，也就与频率成正比。由于超声波的频率很高，远大于声波的频率，故超声波的声压一般也远大于声波的声压。的频率，故超声波的声压一般也远大于声波的声压。 无损检测复习 2.2.声阻抗声阻抗 介介质质中中某某一一点点的的声声压压幅幅值值P Pm m与与该该处处质质点点振振动动速速度度幅幅值值V Vm m之之比比 ， 称称 为为 声声 阻阻 抗抗 ， 常常 用用Z Z表表 示示 , ,单单 位位 为为 g/(cmg

17、/(cm2 2s)s)； k kg/(cm2s) 。在在同同一一声声压压下下，声声阻阻抗抗Z Z愈愈大大，质质点点的的振振动动速速度度就就愈愈小小。声声阻阻抗抗表表示示超超声声场场中中介介质质对对质质点点振振动动的的阻阻碍碍作作用用。 由式由式(1-3)得得 （1-4） 气体、液体和固体的声阻抗相差较大：气体、液体和固体的声阻抗相差较大：Z Z气：气：Z Z液：液：Z Z金属金属=1=1：30003000：80008000无损检测复习3. 3. 声强声强单单位位时时间间内内垂垂直直通通过过单单位位面面积积的的声声能能，称称为为声声强强，用用I I表表示，单位为示，单位为W/cmW/cm2 2。

18、 对于平面纵波，其声强对于平面纵波，其声强I为为 （1-5） 由式由式(1-5)可知，超声场中，声强与角频率平方成正比。由于超可知，超声场中，声强与角频率平方成正比。由于超声波的频率很高，故超声波的声强很大，这是超声波能用于探声波的频率很高，故超声波的声强很大，这是超声波能用于探伤的重要依据。伤的重要依据。 无损检测复习4. 4. 分分贝贝的概念的概念实实际际探探伤伤中中，将将声声强强I I1 1与与I I2 2之之比比取取对对数数的的1010倍倍得得到到二二者者相相差差的数量的数量级级，这时单这时单位位为为分贝，用分贝，用dB表示，即表示，即 （1-6） 根据式（根据式（1-5），有），有

19、（1-7） 式中：式中： Pm1、 Pm2分别为声强分别为声强I1、 I2对应的声压幅值。对应的声压幅值。 无损检测复习对对于于线线性性良良好好的的超超声声波波探探伤伤仪仪，示示波波屏屏上上波波高高与与声声压压成成正正比比，即即任任意意两两波波高高H1、H2之之比比等等于于相相应应的的声声压压Pm1、Pm2之之比比， 即即 （1-8） 取取自自然然对对数数ln， 单单位位则则为为奈奈培培。有：有：无损检测复习二、介质的声参量二、介质的声参量1.1.声速声速声声速速表表示示声声波波在在介介质质中中传传播播的的速速度度，它它与与超超声声波波的的波波型型有有关关，但但更更依依赖赖于于传传声声介介质质

20、自自身身的的特特性性。因因此此，声声速速又又是是一一个个表表征征介介质质声声学学特特性性的的参参量量。了了解解受受检检材材料料的的声声速速，对对于于缺缺陷陷的的定定位和定量分析都有重要的意义。位和定量分析都有重要的意义。 声声速速又又可可分分为为相相速速度度和和群群速速度度。相相速速度度是是指指声声波波传传播播到到介介质质的的某某一一选选定定相相位位点点时时在在传传播播方方向向上上的的声声速速。群群速速度度是是指指传传播播声声波波的的包包络络上上具具有有某某种种特特征征（如如幅幅值值最最大大）的的点点上上沿沿传传播播方方向向上的声速。上的声速。 群速度是波群的能量传播速度。群速度是波群的能量传

21、播速度。 无损检测复习（1）纵纵波波、横横波波和和表表面面波波的的声声速速。纵纵波波、横横波波和和表表面面波波的的声声速速主主要要是是由由介介质质的的弹弹性性性性质质、密密度度和和泊泊松松比比决决定定的的，而而与与频频率率无无关关，即即它它们们各各自自的的相相速速度度和和群群速速度度相相同同，因因此此一一般般说说到到它它们们的的声声速速都都是是指指相相速速度度。不不同同材材料料声声速速值值有有较较大大的的差差异。异。 在给定的材料中，频率越高，波长越短。见在给定的材料中，频率越高，波长越短。见p16 同同一一固固体体介介质质中中，纵纵波波声声速速c1大大于于横横波波声声速速cs，横横波波声声速

22、速cs又大于瑞利波声速又大于瑞利波声速cr。对于钢材，。对于钢材，c1 1.8cs，cs1.1cr。（2 2） 板板波波的的声声速速。板板波波的的声声速速与与其其他他波波型型不不同同，其其相相速速度度随随频频率率变变化化而而变变化化。相相速速度度随随频频率率变变化化而而变变化化的的现现象象被被称为频散。称为频散。 无损检测复习 2. 2.声衰减系数声衰减系数超超声声波波的的衰衰减减指指的的是是超超声声波波在在材材料料中中传传播播时时，声声压压或或声声能能随随距距离离的的增增大大逐逐渐渐减减小小的的现现象象。引引起起衰衰减减的的原原因因主主要要有有三三个个方方面面：一一是是声声束束的的扩扩散散；

23、二二是是由由于于材材料料中中的的晶晶粒粒或或其其他他微微小颗粒引起声波的小颗粒引起声波的散射散射；三是介质的；三是介质的吸收吸收。 在在超超声声检检测测中中，谈谈到到超超声声波波在在材材料料中中的的衰衰减减时时，通通常常关关心心的的是是散散射射衰衰减减和和吸吸收收衰衰减减，而而不不包包括括扩扩散散衰衰减减。 对对于于平平面面波来说，波来说， 声压幅值衰减规律可用下式表示：声压幅值衰减规律可用下式表示： （1-9） 无损检测复习图1-7 超声波垂直入射于平界面的反射与透射 无损检测复习通通常常将将反反射射波波声声压压Pr与与入入射射波波声声压压P0的的比比值值称称为为声声压压反反射射率率r，将将

24、透透射射波波声声压压Pt和和P0的的比比值值称称为为声声压压透透射射率率t。可可以以证证明明， r和和t的数学表达式为：的数学表达式为： （1-11） （1-12） 式中：式中： Z1为第一种介质的声阻抗；为第一种介质的声阻抗； Z2为第二种介质的声阻抗。为第二种介质的声阻抗。 无损检测复习为为了了研研究究反反射射波波和和透透射射波波的的能能量量关关系系，引引入入声声强强反反射射率率R和和声声强强透透射射率率T两两个个量量。R为为反反射射波波声声强强(Ir)和和入入射射波波声声强强(I0)之比；之比；T为透射波声强为透射波声强(It)和入射波声强和入射波声强(I0)之比。之比。 （1-13）

25、（1-14） 声声波波垂垂直直入入射射到到平平界界面面上上时时，声声压压和和声声强强的的分分配配比比例例仅仅与与界界面面两两侧侧介介质质的的声声阻阻抗抗有有关关。 在在垂垂直直入入射射时时，界界面面两两侧侧的的声声波波必须满足两个边界条件：必须满足两个边界条件：1、一侧声压等于另一侧声压；、一侧声压等于另一侧声压；2、两侧质点速度振幅相等，以保持波的连续性。、两侧质点速度振幅相等，以保持波的连续性。无损检测复习对对于于脉脉冲冲反反射射技技术术来来说说，还还有有一一个个有有意意义义的的量量是是声声压压往往返返透透过过率率，如如图图1-81-8所所示示。通通常常入入射射声声压压经经过过两两种种介介

26、质质的的界界面面透透射射到到试试件件中中后后，均均需需经经过过相相反反的的路路径径（假假设设在在工工件件底底面面的的反反射射为为全全反反射射）再再次次穿穿过过界界面面到到第第一一介介质质中中才才被被探探头头所所接接收收。 两两次次穿穿透透界界面面时时透透射射率率的的大大小小，决决定定着着接接收收信信号号的的强强弱弱。因因此此， 将将声声压压沿沿相相反反方方向向两两次次穿穿过过界界面面时时总总的的透透射射率率称称为为声声压压往往返返透透过过率率(tp)，其其数数值值等等于于两两次次穿穿透透界界面面的的透透射射率率的的乘乘积积， 由由式式（1-12）可得）可得 （1-15） 无损检测复习图1-8

27、声压往返透过率 无损检测复习图图1-10 超声波倾斜入射到平界面上的反射、折射和波型变换超声波倾斜入射到平界面上的反射、折射和波型变换(a) 纵波入射；纵波入射； (b) 横波入射横波入射 无损检测复习1) 反射反射 如如图图1-10（a）所所示示，当当纵纵波波以以入入射射角角L倾倾斜斜入入射射到到异异质质界界面面上上时时，将将会会在在介介质质1中中于于入入射射点点法法线线的的另另一一侧侧产产生生与与法法线线成成一一定定夹夹角角rL的的反反射射纵纵波波。 反反射射波波与与入入射射点点法法线线之之间间的的夹夹角角称称为为反反射射角角。入入射射纵纵波波与与反反射射纵纵波波之之间间的的关关系系符符合

28、合几几何何光光学学的的反反射定律，即射定律，即L=rL。与与光光的的反反射射不不同同的的是是，当当介介质质1 1为为固固体体时时，界界面面上上既既产产生生反反射射纵纵波波，同同时时又又发发生生波波型型转转换换并并产产生生反反射射横横波波，即即反反射射后后同同时时产产生生纵纵波波与与横横波波两两种种波波型型。这这时时，横横波波反反射射角角r rS S与与纵纵波波入入射射角之间的关系与光学中的斯奈尔定律相同，为角之间的关系与光学中的斯奈尔定律相同，为 （1-16） 无损检测复习若若入入射射声声波波为为横横波波，也也会会产产生生同同样样的的现现象象，见见图图1-101-10（b)b)， 这这时时横横

29、波波入入射射角角S S与与横横波波反反射射角角r rS相相等等。介介质质1为为固固体体时时纵纵波反射角与横波入射角之间的关系为波反射角与横波入射角之间的关系为 （1-17） 由于固体中纵波声速总是大于横波声速，因此，无论是纵波入由于固体中纵波声速总是大于横波声速，因此，无论是纵波入射还是横波入射，均有。当介质射还是横波入射，均有。当介质1为液体或气体时，为液体或气体时，则入射波和反射波只能为纵波。则入射波和反射波只能为纵波。 无损检测复习2 2） 折射折射当当两两种种介介质质声声速速不不同同时时，透透射射部部分分的的声声波波会会发发生生传传播播方方向向的的改改变变，称称为为折折射射。不不论论是

30、是纵纵波波入入射射还还是是横横波波入入射射，只只要要介介质质2 2为为固固体体， 则则介介质质2 2中中除除有有与与入入射射波波相相同同波波型型的的折折射射波波外外，均均可可因因在在界界面面发发生生波波型型转转换换而而产产生生与与入入射射波波不不同同波波型型的的折折射射波波。 这这时时，介介质质2 2中中可可能能同同时时存存在在纵纵波波与与横横波波( (见见图图1-10)1-10)。折折射射角角与入射角之间的关系符合斯奈尔定律。与入射角之间的关系符合斯奈尔定律。 折折射射角角相相对对于于入入射射角角的的大大小小和和折折射射波波声声速速与与入入射射波波声声速速的的比比率率有有关关。同同时时，由由

31、于于纵纵波波声声速速总总是是大大于于横横波波声声速速，因因此此纵纵波波折射角折射角L要大于横波折射角要大于横波折射角S。 无损检测复习3 3） 临界角临界角当当第第二二种种介介质质中中的的折折射射波波型型的的声声速速比比第第一一种种介介质质中中入入射射波波型型的的声声速速大大时时，折折射射角角大大于于入入射射角角。此此时时，存存在在一一个个临临界界入入射射角角，在在这这个个角角度度下下，折折射射角角等等于于9090。大大于于这这一一角角度度时时， 第第二种介质中不再有相应波型的折射波。二种介质中不再有相应波型的折射波。 (1) (1) 第第一一临临界界角角。当当入入射射波波为为纵纵波波，且且c

32、 cL2L2 c cL1L1时时，使使纵纵波波折折射射角角达达到到9090的的纵纵波波入入射射角角称称为为第第一一临临界界角角，用用符符号号表表示示。当当纵纵波波入入射射角角大大于于第第一一临临界界角角时时，第第二二介介质质中中不不再再有有折折射射纵波。纵波。 无损检测复习(2) (2) 第第二二临临界界角角。当当入入射射波波为为纵纵波波，第第二二介介质质为为固固体体， 且且c cS2S2 c cL1L1时时，使使横横波波折折射射角角达达到到9090的的纵纵波波入入射射角角为为第第二二临临界界角角，用符号，用符号表示。表示。 通通常常在在超超声声检检测测中中，临临界界角角主主要要应应用用于于第

33、第二二介介质质为为固固体体， 而而第第一一介介质质为为固固体体或或液液体体的的情情况况。这这种种情情况况下下，可可利利用用入入射射角角在在第第一一临临界界角角和和第第二二临临界界角角之之间间的的范范围围，在在固固体体中中产产生生一一定定角角度度范围内的纯横波，范围内的纯横波， 对试件进行检测。对试件进行检测。 无损检测复习 (3) (3) 第第三三临临界界角角。第第三三临临界界角角是是在在固固体体介介质质与与另另一一种种介介质质的的界界面面上上，用用横横波波作作为为入入射射波波时时产产生生的的。使使纵纵波波反反射射角角达达到到9090时的横波入射角称为第三临界角时的横波入射角称为第三临界角，用

34、表示，用表示。 4 4） 斜入射时的声压反射率和透射率斜入射时的声压反射率和透射率斜斜入入射射时时反反射射波波和和透透射射波波的的声声压压关关系系较较为为复复杂杂。但但在在超超声声检检测测中中，关关心心的的是是斜斜入入射射的的反反射射率率和和透透射射率率随随入入射射角角度度的的变变化化。 对对脉脉冲冲反反射射法法， 更更关关心心的的是是声声压压往往返返透透过过率率随随入入射射角角度度的的变变化。化。 见见P22无损检测复习三、三、 超声波入射到曲界面上的反射和透射超声波入射到曲界面上的反射和透射1） 平面波入射到曲界面上的反射平面波入射到曲界面上的反射平平面面波波入入射射到到曲曲界界面面上上时

35、时的的情情况况如如图图1-11所所示示。平平面面波波束束与与曲曲面面上上各各入入射射点点的的法法线线成成不不同同的的夹夹角角：入入射射角角为为0的的声声线线沿沿原原方方向向返返回回，称称为为声声轴轴；其其余余声声线线的的反反射射角角则则随随着着距距声声轴轴距距离离的的增增大大而而增增大大。当当曲曲面面是是球球面面时时，反反射射线线或或其其延延长长线线汇汇聚聚于于一一个个焦焦点点上上；反反射射面面为为圆圆柱柱面面时时，反反射射线线或或其其延延长长线线汇汇聚聚于于一一条条焦线上。此时，焦距焦线上。此时，焦距F与曲面曲率半径与曲面曲率半径r的关系为的关系为 （1-18） 无损检测复习图图1-11 平

36、面波入射至曲面时的反射平面波入射至曲面时的反射 无损检测复习三、三、 超声波入射到曲界面上的反射和透射超声波入射到曲界面上的反射和透射1） 平面波入射到曲界面上的反射平面波入射到曲界面上的反射反射波波阵面的形状取决于曲界面的形状。反射波波阵面的形状取决于曲界面的形状。（1）界界面面为为球球面面时时，具具有有焦焦点点。反反射射波波波波阵阵面面为为球球面面，凹凹球球面面上上的的反反射射波波好好像从实焦点发出的球面波，凸球面上的反射波好像从虚焦点发出的球面波。像从实焦点发出的球面波，凸球面上的反射波好像从虚焦点发出的球面波。（2）界界面面为为柱柱面面时时，具具有有焦焦轴轴。反反射射波波波波阵阵面面为

37、为柱柱面面，凹凹柱柱面面上上的的反反射射波波好好像从实焦轴发出的柱面波，凸柱面上的反射波好像从虚焦轴发出的柱面波。像从实焦轴发出的柱面波，凸柱面上的反射波好像从虚焦轴发出的柱面波。声速中心轴线上，反射波的声压分别为：声速中心轴线上，反射波的声压分别为：球曲面：球曲面：柱曲面：柱曲面：无损检测复习2 2） 平面波在曲面上的透射平面波在曲面上的透射 平平面面波波入入射射到到曲曲面面上上时时，其其透透射射波波也也将将发发生生聚聚焦焦或或发发散散， 如如图图1-121-12所所示示。这这时时透透射射波波的的聚聚焦焦或或发发散散不不仅仅与与曲曲面面的的凹凹凸凸有有关关，而而且且与与界界面面两两侧侧介介质

38、质的的声声速速有有关关。对对于于凹凹面面，c c1 1 c c2 2时发散；对于凸面，时发散；对于凸面， c c1 1 c c2 2时聚焦，时聚焦，c c1 1 c c2 2时发散。时发散。 透透射后的焦距射后的焦距F为为 （1-19） 无损检测复习图1-12 平面波在曲面上的透射 无损检测复习2 2） 平面波在曲面上的透射平面波在曲面上的透射 透射波波阵面的形状取决于曲界面的形状。透射波波阵面的形状取决于曲界面的形状。如果曲面为球面时，则其波阵面为球面，透射波好像从焦点发如果曲面为球面时，则其波阵面为球面，透射波好像从焦点发出的球面波，同理，曲面为柱面时，透射波波阵面为柱面，透出的球面波，同

39、理，曲面为柱面时，透射波波阵面为柱面，透射波好像从焦轴发出的柱面波。射波好像从焦轴发出的柱面波。声速中心轴线上，透射波的声压分别为：声速中心轴线上，透射波的声压分别为：球曲面：球曲面：柱曲面：柱曲面：t为声压透射率为声压透射率无损检测复习2) 2) 超声波探头超声波探头（1 1） 超超声声波波探探头头的的作作用用。 超超声声波波探探头头用用于于实实现现声声能能和和电电能能的的互互相相转转换换。它它是是利利用用压压电电晶晶体体的的正正、逆逆压压电电效效应应进进行行换换能能的的。探探头头是是组组成成检检测测系系统统的的最最重重要要的的组组件件，其其性性能能的的好好坏坏直直接接影响超声检测的效果。影

40、响超声检测的效果。 （2 2） 常常用用超超声声波波探探头头的的类类型型。超超声声波波检检测测中中由由于于被被探探测测工工件件的的形形状状和和材材质质、探探测测的的目目的的、探探测测的的条条件件不不同同， 因因而而要要使使用用各各种种不不同同形形式式的的探探头头。其其中中最最常常用用的的是是接接触触式式纵纵波波直直探探头头、接接触触式式横横波波斜斜探探头头、双双晶晶探探头头、水水浸浸探探头头与与聚聚焦焦探探头头等等。一一般般横横波波斜斜探探头头的的晶晶片片为为方方形形，纵纵波波直直探探头头的的晶晶片片为为圆圆形形，而而聚聚焦焦声声源源的的圆圆形形晶晶片片为为声声透透镜镜。 所所以以声声场场就就

41、有有圆圆盘盘源源声声场场、聚聚焦焦声声源声场和斜探头发射的横波声场。源声场和斜探头发射的横波声场。 图图1-21为一组探头的图片为一组探头的图片。 无损检测复习1 1） 穿透法穿透法穿穿透透法法通通常常采采用用两两个个探探头头，分分别别放放置置在在试试件件两两侧侧，一一个个将将脉脉冲冲波波发发射射到到试试件件中中，另另一一个个接接收收穿穿透透试试件件后后的的脉脉冲冲信信号号， 依依据据脉脉冲冲波波穿穿透透试试件件后后幅幅值值的的变变化化来来判判断断内内部部缺缺陷陷的的情情况况(见见图图1-22)。 无损检测复习2 2） 脉冲反射法脉冲反射法脉脉冲冲反反射射法法是是由由超超声声波波探探头头发发射

42、射脉脉冲冲波波到到试试件件内内部部，通通过过观观察察来来自自内内部部缺缺陷陷或或试试件件底底面面的的反反射射波波的的情情况况来来对对试试件件进进行行检检测测的的方方法法。图图1-23 1-23 显显示示了了接接触触法法单单探探头头直直射射声声束束脉脉冲冲反反射法的基本原理。射法的基本原理。 无损检测复习第二章第二章 射线检测射线检测 2.1 2.1 射线检测的物理基础射线检测的物理基础一、一、 射线的种类和频谱射线的种类和频谱在在射射线线检检测测中中应应用用的的射射线线主主要要是是X射射线线、射射线线和和中中子子射射线线。X射线和射线和射线属于电磁辐射，而中子射线是中子束流。射线属于电磁辐射，

43、而中子射线是中子束流。 1) X射线射线X射射线线又又称称伦伦琴琴射射线线，是是射射线线检检测测领领域域中中应应用用最最广广泛泛的的一一种种射射线线，波波长长范范围围约约为为0.0006100 nm(见见图图2-1)。 在在X射射线线检检测测中中常常用用的的波波长长范范围围为为0.0010.1 nm。X射射线线的的频频率率范范围围约约为为310951014 MHz。 无损检测复习图2-1 射线的波长分布 无损检测复习二、 X X射线的产生射线的产生X X射射线线是是一一种种波波长长比比紫紫外外线线还还短短的的电电磁磁波波，它它具具有有光光的的特特性性，例例如如具具有有反反射射、折折射射、干干涉

44、涉、衍衍射射、散散射射和和偏偏振振等等现现象象。 它能使一些结晶物体发生荧光、气体电离和胶片感光。它能使一些结晶物体发生荧光、气体电离和胶片感光。 X X射射线线通通常常是是将将高高速速运运动动的的电电子子作作用用到到金金属属靶靶( (一一般般是是重重金金属属) )上上而而产产生生的的, ,见见教教材材p47p47。图图2-22-2是是在在35 35 kVkV的的电电压压下下操操作作时时，钨钨靶靶与与钼钼靶靶产产生生的的典典型型的的X X射射线线谱谱。钨钨靶靶发发射射的的是是连连续续光光谱谱，而而钼钼靶靶除除发发射射连连续续光光谱谱之之外外还还叠叠加加了了两两条条特特征征光光谱谱，称称为为标标

45、识识X X射射线线，即即K K线线和和K K线线。若若要要得得到到钨钨的的K线线和和K线线，则电压必须加到则电压必须加到70 kV以上。以上。 无损检测复习(2) 连连续续X射射线线的的波波长长在在长长波波方方向向，理理论论上上可可以以扩扩展展到到=；而而在在短短波波方方向向，实实验验证证明明具具有有最最短短波波长长min(见见图图2-2)， 且有且有 （2-1） 式中：式中：U为为X射线管的管电压，单位为射线管的管电压，单位为kV。 无损检测复习四、四、 射线通过物质的衰减定律射线通过物质的衰减定律1 1） 射线与物质的相互作用射线与物质的相互作用射射线线与与物物质质的的相相互互作作用用主主

46、要要有有三三种种过过程程：光光电电效效应应、康康普普顿顿效效应应和和电电子子对对的的产产生生。 这这三三种种过过程程的的共共同同点点是是都都产产生生电电子子， 然然后后电电离离或或激激发发物物质质中中的的其其他他原原子子；此此外外，还还有有少少量量的的汤汤姆姆森森效效应应。光光电电效效应应和和康康普普顿顿效效应应随随射射线线能能量量的的增增加加而而减减少少，电电子子对对的的产产生生则则随随射射线线能能量量的的增增加加而而增增加加，四四种种效效应应的的共共同同结结果果是是使射线在透过物质时能量产生衰减。使射线在透过物质时能量产生衰减。 无损检测复习（1 1） 光电效应。光电效应。 在在普普朗朗克

47、克概概念念中中每每束束射射线线都都具具有有能能量量为为E E= =hvhv的的光光子子。光光子子运运动动时时保保持持着着它它的的全全部部动动能能。 光光子子能能够够撞撞击击物物质质中中原原子子轨轨道道上上的的电电子子，若若撞撞击击时时光光子子释释放放出出全全部部能能量量，并并将将原原子子电电离离， 则则称称为为光光电电效效应应( (见见图图2-4)2-4)。光光子子的的一一部部分分能能量量把把电电子子从从原原子子中中逐逐出出去去，剩剩余余的的能能量量则则作作为为电电子子的的动动能能被被带带走走，于于是是该该电电子子可可能能又又在在物物质质中中引引起起新新的的电电离离。 当当光光子子的的能能量量

48、低低于于1 1 MeVMeV时时， 光光电电效效应应是是极极为为重重要要的的过过程程。另另外外，光光电电效效应应更更容容易易在在原原子子序序数数高高的的物物质质中中产产生生，如如在在铅铅(Z82)中中产产生生光光电电效效应应的的程程度度比比在铜在铜(Z=29)中大得多。中大得多。 无损检测复习图2-4 光电效应 无损检测复习（2） 康康普普顿顿效效应应。在在康康普普顿顿效效应应(见见图图2-5)中中，一一个个光光子子撞撞击击一一个个电电子子时时只只释释放放出出它它的的一一部部分分能能量量，结结果果光光子子的的能能量量减减弱弱并并在在和和射射线线初初始始方方向向成成角角的的方方向向上上散散射射，

49、而而电电子子则则在在和和初初始始方方向向成成角角的的方方向向上上散散射射。这这一一过过程程同同样样服服从从能能量量守守恒恒定定律律， 即即电电子子所所具具有有的的动动能能为为入入射射光光子子和和散散射射光光子子的的能能量量之之差差， 最最后电子在物质中因电离原子而损失其能量。后电子在物质中因电离原子而损失其能量。 在在绝绝大大多多数数的的轻轻金金属属中中，射射线线的的能能量量大大约约在在0.23 MeV范范围围时时，康康普普顿顿效效应应是是极极为为重重要要的的效效应应。 康康普普顿顿效效应应随随着着射射线线能能量量的的增增加加而而减减小小，其其大大小小也也取取决决于于物物质质中中原原子子的的电

50、电子子数数。在在中中等等原原子子序序数数的的物物质质中中，射射线线的的衰衰减减主主要要是是由由康康普普顿顿效效应应引引起起， 在射线防护时主要侧重于康普顿效应。在射线防护时主要侧重于康普顿效应。 无损检测复习图2-5 康普顿效应 无损检测复习（3 3） 电子对的产生。电子对的产生。 一一个个具具有有足足够够能能量量的的光光子子释释放放出出它它的的全全部部动动能能而而形形成成具具有有同同样样能能量量的的一一个个负负电电子子和和一一个个正正电电子子，这这样样的的过过程程称称为为电电子子对对的的产产生生。 产产生生电电子子对对所所需需的的最最小小能能量量为为0.51 0.51 MeVMeV，所所以以

51、光子能量光子能量hv必须大于等于必须大于等于1.02 MeV，如图，如图2-6所示。所示。 无损检测复习图2-6 电子对的产生和消失 无损检测复习 光光子子的的能能量量一一部部分分用用于于产产生生电电子子对对，一一部部分分传传递递给给电电子子和和正正电电子子作作为为动动能能，另另一一部部分分能能量量传传给给原原子子核核。在在物物质质中中负负电电子子和和正正电电子子都都是是通通过过原原子子的的电电离离而而损损失失动动能能，在在消消失失过过程程中中正正电电子子和和物物质质中中的的负负电电子子相相作作用用成成为为能能量量各各为为0.51 0.51 MeVMeV的的两两个个光光子子，它它们们在在物物质

52、质中中又又可可以以通通过过光光电电效效应应和和康康普普顿顿效效应应进一步相互作用。进一步相互作用。 由由于于产产生生电电子子对对的的能能量量条条件件要要求求不不小小于于1.02 1.02 MeVMeV， 所所以以电电子子对对的的产产生生只只有有在在高高能能射射线线中中才才是是重重要要的的过过程程。 该该过过程程正正比比于于吸吸收收体体的的原原子子序序数数的的平平方方，所所以以高高原原子子序序数数的的物物质质电电子子对的产生也是重要的过程。对的产生也是重要的过程。 无损检测复习（4 4） 汤姆森效应。汤姆森效应。 射射线线与与物物质质中中带带电电粒粒子子相相互互作作用用，产产生生与与入入射射波波

53、长长相相同同的的散散射射线线的的现现象象叫叫做做汤汤姆姆森森效效应应。这这种种散散射射线线可可以以产产生生干干涉涉， 能量衰减十分微小，能量衰减十分微小， 如图如图2-7所示。所示。 无损检测复习图2-7 汤姆森效应 无损检测复习2 2） 射线的衰减定律和衰减曲线射线的衰减定律和衰减曲线射射线线的的衰衰减减是是由由于于射射线线光光子子与与物物体体相相互互作作用用产产生生光光电电效效应应、 康康普普顿顿效效应应、汤汤姆姆森森效效应应或或电电子子对对的的产产生生，使使射射线线被被吸吸收收和和散散射射而而引引起起的的。由由此此可可知知，物物质质愈愈厚厚，则则射射线线穿穿透透时时的的衰衰减减程程度度也

54、愈大。也愈大。射射线线衰衰减减的的程程度度不不仅仅与与透透过过物物质质的的厚厚度度有有关关，而而且且还还与与射射线线的的性性质质( (波波长长) )、物物体体的的性性质质( (密密度度和和原原子子序序数数) )有有关关。一一般般来来讲讲，射射线线的的波波长长愈愈小小，衰衰减减愈愈小小；物物质质的的密密度度及及原原子子序序数数愈愈大大， 衰衰减减也也愈愈大大。但但它它们们之之间间的的关关系系并并不不是是简简单单的的直直线线关关系系， 而是成指数关系的衰减，而是成指数关系的衰减，如图如图2-82-8所示。所示。 无损检测复习图2-8 宽束射线的衰减曲线无损检测复习设设入入射射线线的的初初始始强强度

55、度为为I0，通通过过物物质质的的厚厚度度为为d，射射线线能能量的线衰减系数为量的线衰减系数为，那么射线在透过物质以后的强度，那么射线在透过物质以后的强度Id为为 （2-3） 因因为为射射线线的的衰衰减减包包括括吸吸收收和和散散射射，所所以以射射线线的的衰衰减减系系数数是吸收系数是吸收系数和散射系数和散射系数之和，即之和，即= =+ +。由由于于物物质质密密度度愈愈大大，射射线线在在物物质质中中传传播播时时碰碰到到的的原原子子也也愈愈多多，因因而而射射线线衰衰减减也也愈愈大大。为为便便于于比比较较起起见见，通通常常采采用用质质量量衰衰减系数，即减系数，即 （2-4） 式中：式中：为物质的密度；为

56、物质的密度；为质量吸收系数；为质量吸收系数；/为质量散射系数。为质量散射系数。 无损检测复习2.2 射线检测的基本原理和方法射线检测的基本原理和方法一、一、 射线检测的基本原理射线检测的基本原理射射线线检检测测是是利利用用射射线线通通过过物物质质衰衰减减程程度度与与被被通通过过部部位位的的材材质质、厚厚度度和和缺缺陷陷的的性性质质有有关关的的特特性性，使使胶胶片片感感光光成成黑黑度度不不同同的的图图像像来来实实现现的的， 如如图图2-9所所示示。当当一一束束强强度度为为I0的的射射线线平平行行通通过过被被检检测测试试件件(厚厚度度为为d)后后，其其强强度度Id由由式式（2-3）表表示示。 若被

57、测试件表面有高度为若被测试件表面有高度为h的凸起时，则的凸起时，则射线强度将衰减为射线强度将衰减为 (2-8) 无损检测复习2.3 射线照相检测技术射线照相检测技术一、一、 照相法的灵敏度和透度计照相法的灵敏度和透度计1） 灵敏度灵敏度 灵灵敏敏度度是是指指发发现现缺缺陷陷的的能能力力，也也是是检检测测质质量量的的标标志志。通通常常用用两两种种方方式式表表示示：一一是是绝绝对对灵灵敏敏度度，是是指指在在射射线线胶胶片片上上能能发发现现被被检检测测试试件件中中与与射射线线平平行行方方向向的的最最小小缺缺陷陷尺尺寸寸；二二是是相相对对灵灵敏敏度度，是是指指在在射射线线胶胶片片上上能能发发现现被被检

58、检测测试试件件中中与与射射线线平平行行方方向向的的最最小小缺缺陷陷尺尺寸寸占占试试件件厚厚度度的的百百分分数数。若若以以d表表示示为为被被检检测测试试件件的材料厚度，的材料厚度，x为缺陷尺寸，则其相对灵敏度为为缺陷尺寸，则其相对灵敏度为 （2-10） 无损检测复习2 2） 透度计透度计 透透度度计计又又称称像像质质指指示示器器。在在透透视视照照相相中中，要要评评定定缺缺陷陷的的实实际际尺尺寸寸是是困困难难的的，因因此此， 要要用用透透度度计计来来做做参参考考比比较较。同同时时，还还可可以以用用透透度度计计来来鉴鉴定定照照片片的的质质量量和和作作为为改改进进透透照照工工艺艺的的依依据据。透透度度

59、计计要要用用与与被被透透照照工工件件材材质质吸吸收收系系数数相相同同或或相相近近的的材材料料制制成成。常用的透度计主要有两种。常用的透度计主要有两种。 （1 1） 槽式透度计。槽式透度计。 槽槽式式透透度度计计的的基基本本设设计计是是在在平平板板上上加加工工出出一一系系列列的的矩矩形形槽槽， 其其规规格格尺尺寸寸如如图图2-112-11所所示示。对对不不同同厚厚度度的的工工件件照照相相，可可分分别别采采用不同型号的透度计。用不同型号的透度计。 无损检测复习图2-11 槽式透度计示意图 无损检测复习(2) 金属丝透度计。金属丝透度计。 金金属属丝丝透透度度计计是是以以一一套套（711根根）不不同

60、同直直径径（0.14.0 mm）的的金金属属丝丝均均匀匀排排列列，粘粘合合于于两两层层塑塑料料或或薄薄橡橡皮皮中中间间而而构构成成的的。为为区区别别透透度度计计型型号号，在在金金属属丝丝两两端端摆摆上上与与号号数数对对应应的的铅铅字字或或铅铅点点。金金属属丝丝一一般般分分为为两两类类，透透照照钢钢材材时时用用钢钢丝丝透透度度计计，透透照照铝铝合合金金或或镁镁合合金金时时用用铝铝丝丝透透度度计计。 图图2-12为为金金属属丝丝透透度度计计的结构示意图的结构示意图(图中图中JB表示表示“机械工业部标准机械工业部标准”)。 无损检测复习图2-12 金属丝透度计示意图 无损检测复习使用金属丝透度计时，

61、应将其置于被透照工件的表面，并使用金属丝透度计时，应将其置于被透照工件的表面，并应使金属丝直径小的一侧远离射线束中心。这样可保证整个被应使金属丝直径小的一侧远离射线束中心。这样可保证整个被透照区的灵敏度达到如下计算数值：透照区的灵敏度达到如下计算数值： （2-11） 式中：式中： 为观察到的最小金属丝直径；为观察到的最小金属丝直径；d为被透照工件部位的为被透照工件部位的总厚度。总厚度。 无损检测复习2. 增感屏及增感方式的选择增感屏及增感方式的选择由由于于X射射线线和和射射线线波波长长短短、硬硬度度大大，对对胶胶片片的的感感光光效效应应差差，一一般般透透过过胶胶片片的的射射线线，大大约约只只有

62、有1左左右右能能激激发发胶胶片片中中的的银银盐盐微微粒粒感感光光。为为了了增增加加胶胶片片的的感感光光速速度度，利利用用某某些些增增感感物物质质在在射射线线作作用用下下能能激激发发出出荧荧光光或或产产生生次次级级射射线线，从从而而加加强强对对胶胶片片的的感感光光作作用用。在在射射线线透透视视照照相相中中，所所用用的的增增感感物物质质称称为为增增感感屏屏， 其其增感系数为增感系数为 （2-12） 无损检测复习1） 荧光增感屏荧光增感屏荧荧光光增增感感屏屏是是利利用用荧荧光光物物质质被被射射线线激激发发产产生生荧荧光光实实现现增增感感作作用用的的，其其结结构构如如图图2-13所所示示。它它是是将将

63、荧荧光光物物质质均均匀匀地地涂涂布布在在质质地地均均匀匀而而光光滑滑的的支支撑撑物物(硬硬纸纸或或塑塑料料薄薄板板等等)上上，再再覆覆盖盖一一层层薄薄的透明保护层组合而成的。薄薄的透明保护层组合而成的。 无损检测复习图2-13 荧光增感屏构造示意图 无损检测复习2） 金属增感屏金属增感屏金金属属增增感感屏屏在在受受射射线线照照射射时时产产生生射射线线和和二二次次标标识识X射射线线对对胶胶片片起起感感光光作作用用。其其增增感感较较小小，一一般般只只有有27倍倍。金金属属屏屏的的增增感感特特性性通通常常是是， 原原子子序序数数增增加加，增增感感系系数数上上升升，辐辐射射波波长长愈愈短短，增增感感作

64、作用用越越显显著著。但但是是原原子子序序数数越越大大，激激发发能能量量也也要要相相应应提提高高，如如果果射射线线能能量量不不能能使使金金属属屏屏的的原原子子电电离离或或激激发发， 则则不不起起增增感感作作用用，相相反反还还会会吸吸收收一一部部分分软软射射线线。如如铅铅增增感感屏屏， 当当管管电电压压低低于于80 kV时时，则则基基本本上上无无增增感感作作用用。 在在生生产产实实践践中中，多多采采用用铅铅、锡锡等等原原子子序序数数较较高高的的材材料料作作金金属属增增感感屏屏，因因为为铅铅的压延性好，吸收散射线的能力强。的压延性好，吸收散射线的能力强。 无损检测复习3 3） 金属荧光增感屏金属荧光

65、增感屏金金属属荧荧光光增增感感屏屏是是在在铅铅箔箔上上涂涂一一层层荧荧光光物物质质组组合合而而成成的的， 其其结结构构如如图图2-142-14所所示示。它它具具有有荧荧光光增增感感的的高高增增感感系系数数，又又有有吸收散射线的作用。吸收散射线的作用。 图2-14 金属荧光增感屏结构示意图 无损检测复习4） 增感方式的选择增感方式的选择 增增感感方方式式的的选选择择通通常常考考虑虑三三方方面面的的因因素素：产产品品设设计计对对检检测测的要求、射线能量和胶片类型。的要求、射线能量和胶片类型。 无损检测复习三、三、 曝光参数的选择曝光参数的选择 1） 射线的硬度射线的硬度射射线线硬硬度度是是指指射射

66、线线的的穿穿透透力力，由由射射线线的的波波长长决决定定。波波长长越越短短硬硬度度越越大大，则则穿穿透透力力就就越越强强，对对某某一一物物质质即即具具有有较较小小的的吸吸收收系系数数。X射射线线波波长长的的长长短短由由管管电电压压所所决决定定，管管电电压压愈愈高高， 波波长长愈愈短短。射射线线硬硬度度对对透透照照胶胶片片影影像像的的质质量量有有很很大大关关系系。因因此此， 选选择择射射线线的的硬硬度度尤尤为为重重要要。例例如如：当当一一束束强强度度为为I0的的射射线线， 通通过过被被透透照照厚厚度度为为d的的物物体体后后，其其强强度度将将衰衰减减为为Id(由由公公式式（2-3）描描述述)；通通过

67、过一一厚厚度度为为x的的缺缺陷陷后后，其其强强度度为为Ix (由由公公式式（2-9）描述描述)。IxId称为对比度或主因衬度称为对比度或主因衬度， 即即 （2-13） 无损检测复习假设缺陷内为空气，则假设缺陷内为空气，则可忽略不计。因而可忽略不计。因而 （2-14） 在在工工业业射射线线透透照照中中，总总是是希希望望胶胶片片上上的的影影像像衬衬度度尽尽可可能能高高，以以保保证证检检测测质质量量。因因此此，射射线线硬硬度度尽尽可可能能选选软软些些。但但是是，如如果果希望在材料的厚薄相邻部分一次曝光，则要选用较硬的射线。希望在材料的厚薄相邻部分一次曝光，则要选用较硬的射线。 为为了了提提高高某某些

68、些低低原原子子序序数数、低低密密度度和和薄薄壁壁材材料料的的检检测测灵灵敏敏度度，应应采采用用软软射射线线，即即低低能能X射射线线照照相相法法。 通通常常将将60150 kV定为中等硬度定为中等硬度X射线，射线，60 kV以下定为软以下定为软X射线。射线。 无损检测复习2） 射线的曝光量射线的曝光量 射射线线的的曝曝光光量量通通常常以以射射线线强强度度I和和时时间间t的的乘乘积积表表示示，即即 E=It，E的的单单位位为为mCih(毫毫居居里里小小时时)。对对X射射线线来来说说，当当管管压压一一定定时时，其其强强度度与与管管电电流流成成正正比比。因因此此X射射线线的的曝曝光光量量通通常常用管电

69、流用管电流i和时间和时间t的乘积来表示，即的乘积来表示，即 E =it (2-15) 其单位为其单位为mAmin(毫安毫安分分)或或mAs(毫安毫安秒秒)。 无损检测复习在一定范围内，如果在一定范围内，如果E为常数，则为常数，则i与与t存在反比关系：存在反比关系： E =i1t1 = i2t2 (2-16) 一一般般在在选选用用管管电电流流和和曝曝光光时时间间时时，在在射射线线设设备备允允许许范范围围内内，管管电电流流总总是是取取得得大大些些，以以缩缩短短曝曝光光时时间间并并减减少少散散射射线线的的影影响响。此此外外，X X射射线线从从窗窗口口呈呈直直线线锥锥体体辐辐射射，在在空空间间各各点点

70、的的分分布布强强度度与与该点到焦点的距离平方成反比该点到焦点的距离平方成反比( (见图见图2-15)2-15)。即。即 （2-17） 无损检测复习4) 4) 焦距的选择焦距的选择焦焦距距是是指指从从放放射射源源( (焦焦点点) )至至胶胶片片的的距距离离。焦焦距距选选择择与与射射线线源源的的几几何何尺尺寸寸和和试试件件厚厚度度有有关关。由由于于射射线线源源有有一一定定的的几几何何尺尺寸寸， 从从而而产产生生几几何何不不清清晰晰度度U Ug g，如如图图2-162-16所所示示。由由相相似似三三角角形形关关系系， 可以求出：可以求出： （2-18） 式中：式中：为射线源的几何尺寸；为射线源的几何

71、尺寸；F F为焦点至胶片的距离；为焦点至胶片的距离；a a为焦为焦点至缺陷的距离；点至缺陷的距离；b b为缺陷至胶片的距离。为缺陷至胶片的距离。 为了减小几何不清晰度，胶片都应尽可能紧靠试件，焦距越大为了减小几何不清晰度，胶片都应尽可能紧靠试件，焦距越大越好。但焦距增大，使曝光时间急剧增加或者提高越好。但焦距增大，使曝光时间急剧增加或者提高X X射线管电射线管电压。为了保证底片的影像质量和缩短曝光时间，在满足几何不压。为了保证底片的影像质量和缩短曝光时间，在满足几何不清晰度要求下，焦距应尽可能减小。清晰度要求下，焦距应尽可能减小。无损检测复习图2-16 透照影像几何不清晰度 无损检测复习5)

72、曝光曲线曝光曲线 1.不同管电压下，材料厚度与曝光量的关系曲线，不同管电压下，材料厚度与曝光量的关系曲线，材料厚材料厚度度d与曝光量与曝光量x的关系为：的关系为： （2-19） 式中：式中：为吸收系数；为常数。为吸收系数；为常数。x x与与d d呈线性关系。若以呈线性关系。若以x x为纵为纵轴，轴，d d为横轴，当焦距一定时，则给定一个厚度为横轴，当焦距一定时，则给定一个厚度d d，对应于某一，对应于某一管电压可以求得一个管电压可以求得一个x x值。用各种不同的电压试验时，就可以值。用各种不同的电压试验时，就可以得出一组斜率逐渐变化的曲线，如图得出一组斜率逐渐变化的曲线，如图2-172-17所

73、示。所示。 无损检测复习2.6 2.6 射线的防护射线的防护一、一、 屏蔽防护法屏蔽防护法 屏蔽防护法是利用各种屏蔽物体吸收射线，以减少射线对人体的伤害，这是射线防护的主要方法。一般根据X射线、射线与屏蔽物的相互作用来选择防护材料，屏蔽X射线和射线以密度大的物质为好，如贫化铀、铅、铁、重混凝土、铅玻璃等都可以用作防护材料。但从经济、方便出发，也可采用普通材料，如混凝土、岩石、砖、土、水等。对于中子的屏蔽除能防护射线之外， 还以特别选取含氢元素多的物质为宜。 无损检测复习二、二、 距离防护法距离防护法距离防护在进行野外或流动性射线检测时是非常经济有距离防护在进行野外或流动性射线检测时是非常经济有

74、效的方法。这是因为射线的剂量率与距离的平方成反比，增效的方法。这是因为射线的剂量率与距离的平方成反比，增加距离可显著地降低射线的剂量率。若离放射源的距离为加距离可显著地降低射线的剂量率。若离放射源的距离为R1处的剂量率为处的剂量率为P1，在另一径向距离为，在另一径向距离为R2处的剂量率为处的剂量率为P2，则，则它们的关系为：它们的关系为： （6-49） 显然，增大显然，增大R2可有效地降低剂量率可有效地降低剂量率P2，在无防护或护防层不够，在无防护或护防层不够时，这是一种特别有用的防护方法。时，这是一种特别有用的防护方法。 无损检测复习三、 时间防护法时间防护法 时间防护是指让工作人员尽可能的

75、减少接触射线的时间，以时间防护是指让工作人员尽可能的减少接触射线的时间，以保证检测人员在任一天都不超过国家规定的最大允许剂量当量保证检测人员在任一天都不超过国家规定的最大允许剂量当量(17mrem)。 人体接受的总剂量：人体接受的总剂量：D = Pt，其中，其中，P为在人体上接受到的射为在人体上接受到的射线剂量率，线剂量率，t为接触射线的时间。为接触射线的时间。 由此可见，缩短与射线接触时间由此可见，缩短与射线接触时间t亦可达到防护目的。如每周亦可达到防护目的。如每周每人控制在最大容许剂量每人控制在最大容许剂量0.1rem以内时，则应有以内时，则应有D0. .1rem；如果；如果人体在每透照一

76、次时所接受到的射线剂量为人体在每透照一次时所接受到的射线剂量为P时，则控制每周内时，则控制每周内的透照次数的透照次数N0. .1 P ，亦可以达到防护的目的。，亦可以达到防护的目的。 无损检测复习射线照相胶片1、射线胶片的结构 由保护层、感光乳剂层、结合层及片基组成。感光乳剂层是胶片最重要的部分，其主要成分是极细的AgBr颗粒和明胶。其作用是受射线照射时发生光化学作用，产生潜相。当胶片经过显影、定影等暗室处理后，才能成为可见的黑度不同的影像 片基：透明塑料或涤纶等材料，片基：透明塑料或涤纶等材料，是感光乳剂的支撑体，厚度是感光乳剂的支撑体，厚度175300um.感光乳剂：能在光量子作用下感光乳

77、剂：能在光量子作用下电离形成潜像，经显影后形成可电离形成潜像，经显影后形成可见影像的物质。成分为卤化银见影像的物质。成分为卤化银（主要是（主要是AgBr）微粒在明胶中）微粒在明胶中的混悬体。明胶中含有微量的硫的混悬体。明胶中含有微量的硫化化无损检测复习物，硫化物对射线作用有荧光产生，所以有增感作用，它还能使卤化银微粒均匀分布在乳剂中。它具有多孔性，对水有极大的亲和力，使暗室处理时药液能均匀渗透到感光乳剂层中，完成处理。该层厚度1015um,是胶片核心，决定胶片的感光性能。结合层：是一层胶质膜，它将感光乳剂牢固的粘接在片基上，防止在冲洗中乳剂脱落，厚度12um保护层：是一层较硬的胶质，均匀的涂在

78、感光乳剂上，避免乳剂与外界直接接触而被损坏。厚度12um与普通胶片的不同：双面涂感光乳剂，普通的是单面，为更多的吸收射线能量，乳剂层厚度远大于普通型。无损检测复习3、底片的黑度 底片的黑度是指垂直入射到底片前的可见光强度底片的黑度是指垂直入射到底片前的可见光强度L0与与透过底片的可见光的强度透过底片的可见光的强度L之比的常用对数值，用之比的常用对数值，用D表示，表示，即即 Dlg(L0/L) 金属银使底片变黑的程度，表示底片的光线透过率大小，金属银使底片变黑的程度，表示底片的光线透过率大小，D越大，透过的光线越少，黑度越大。越大，透过的光线越少，黑度越大。D1，L0/L=10，表示只有，表示只

79、有1/10的光线透过底片。的光线透过底片。D2，L0/L=100，表示只有，表示只有1/100的光线透过底片。的光线透过底片。无损检测复习4、胶片的特性曲线和感光特性（1）胶片的特性曲线：是描述底片黑度和胶片曝光量之间的关系曲线。增感型胶片特性曲线 AB-灰雾区：不曝光区，灰雾度D0 BC-曝光不足区：曝光阈值 CD-正常曝光区：D与lgE成正比 DE-曝光过渡区 EF-负感区 应尽可能使底片黑度处于正常曝光区内应尽可能使底片黑度处于正常曝光区内,正常曝光区满足正常曝光区满足 D=GlgE+k无损检测复习四、影像质量四、影像质量影响影像质量的基本因素有影响影像质量的基本因素有3 3个：对比度、

80、不清晰度、颗粒度个：对比度、不清晰度、颗粒度1 1、底片对比度、底片对比度 底片对比度是指底片上一个区域与相邻区域的黑度差底片对比度是指底片上一个区域与相邻区域的黑度差D(D(D=D1-D2) ，又称为反差或衬度。显然，又称为反差或衬度。显然DD越大，底片上越大，底片上各种细节就越容易发现，即灵敏度越高。各种细节就越容易发现，即灵敏度越高。(1)(1)窄束射线的对比度窄束射线的对比度 有厚度增量时，有厚度增量时，D =-D =- 0.434G0.434Gx x 有缺陷时，有缺陷时， D =0.434(-)Gx无损检测复习(2)(2)宽束射线的对比度宽束射线的对比度 宽束射线穿透工件时，其对比度

81、宽束射线穿透工件时，其对比度D为：为： D-0.434Gx/(1+n) n为散射比，为散射比，nIs/I； x可视为工件厚度差。可视为工件厚度差。 当当n增加时，增加时，D 降低。降低。 散射线对射线照相灵敏度的危害不仅使底片清晰度散射线对射线照相灵敏度的危害不仅使底片清晰度下降，也使底片对比度降低。下降，也使底片对比度降低。 若工件厚度差大，黑度差也大，则符合黑度要求的若工件厚度差大，黑度差也大，则符合黑度要求的可评区范围减少。应适当提高管电压，降低可评区范围减少。应适当提高管电压，降低值。值。无损检测复习2、 底片不清晰度 底片清晰度是指底片上影像轮廓的清晰程度，一般用底片上相邻两黑度区域

82、分界线的宽度来衡量，但定量描述清晰度比较困难，所以实际探伤中，常用术语“不清晰度”来表示底片的清晰程度。底片不清晰度和对比度一样，是衡量底片灵敏度的重要因素。 底片不清晰度一般分为几何不清晰度、固有不清晰度、散射不清晰度、屏不清晰度和运动不清晰度。无损检测复习第三章第三章 涡流检测技术涡流检测技术 利利用用电电磁磁感感应应原原理理，通通过过测测定定被被检检工工件件内内感感生生涡涡流流的的变变化化来来无无损损地地评评定定导导电电材材料料及及其其工工件件的的某某些些性性能能，或或发发现现缺缺陷陷的的无无损检测方法。称为损检测方法。称为涡流检测涡流检测。 涡涡流流检检测测只只能能用用于于导导电电材材

83、料料的的检检测测。对管、棒和线材等型材有很高的检测效率。对管、棒和线材等型材有很高的检测效率。无损检测复习3.13.1涡流检测的基本原理涡流检测的基本原理一、涡流检测的基本原理一、涡流检测的基本原理 当当载载有有交交变变电电流流的的检检测测线线圈圈靠靠近近导导电电工工件件时时，由由于于线线圈圈磁磁场场的的作作用用，工工件件中中将将会会感感生生出出涡涡流流（其其大大小小等等参参数数与与工工件件中中的的缺缺陷陷等等有有关关），而而涡涡流流产产生生的的反反作作用用磁磁场场又又将将使使检检测测线线圈圈的的阻阻抗抗发发生生变变化化。因因此此，在在工工件件形形状状尺尺寸寸及及探探测测距距离离等等固固定定的

84、的条条件件下下，通通过过测测定定探探测测线线圈圈阻阻抗抗的的变变化化，可可以以判断被测工件有无缺陷存在。判断被测工件有无缺陷存在。 无损检测复习三、涡流的趋肤效应和渗透深度三、涡流的趋肤效应和渗透深度1 1. .趋肤效应趋肤效应 感应出的涡流集中在靠近激励线圈的材料感应出的涡流集中在靠近激励线圈的材料表面附近的现象。涡流密度随着距离表面的表面附近的现象。涡流密度随着距离表面的距离增加而减小。距离增加而减小。2.2.渗透深度渗透深度 趋肤效应的存在，使交变电流激励磁场的趋肤效应的存在，使交变电流激励磁场的强度及感生涡流的密度，从被检材料的表面强度及感生涡流的密度，从被检材料的表面到其内部按指数分

85、布规律递减。将涡流密度到其内部按指数分布规律递减。将涡流密度衰减为其表面密度的衰减为其表面密度的1/e1/e（36.8%）时对应的）时对应的深度定义为：深度定义为：无损检测复习通通过过式式（3-6）可可分分析析出出影影响响线线圈圈阻阻抗抗的的因因素素是是材材料料自自身身的的性质和线圈与试件的电磁耦合状况，主要包括性质和线圈与试件的电磁耦合状况，主要包括（1） 电导率电导率。 （2） 圆柱体直径。圆柱体直径。（3） 相对磁导率相对磁导率r。 （4） 缺陷。缺陷。 （5）检测频率。）检测频率。无损检测复习（3 3） 放放置置式式线线圈圈。在在检检测测过过程程中中以以轴轴线线垂垂直直于于被被检检工工

86、件件表表面面的的方方位位放放置置在在其其上上的的线线圈圈为为放放置置式式线线圈圈。用用放放置置式式线线圈圈检检测测板板材材时时，线线圈圈阻阻抗抗的的变变化化不不仅仅与与材材料料的的电电导导率率、磁磁导导率率等等因因素素的的变变化化有有关关，而而且且还还受受线线圈圈至至板板材材表表面面的的距距离离变变化化的的影影响响， 此此即即所所谓谓“提提离离效效应应”。当当测测定定材材料料表表面面涂涂层层或或镀镀层层厚厚度度时时， 要要利利用用放放置置式式线线圈圈的的提提离离效效应应。而而为为了了测测量量材材料料的的电电导导率率或或进进行行材材料料探探伤伤时时，则则要要设设法法通通过过选选择择频频率率来来减

87、减小小提提离离效效应应的的干干扰扰。 提高检测结果的准确性和可靠性。提高检测结果的准确性和可靠性。 无损检测复习二、二、 涡流检测线圈涡流检测线圈（1 1） 按按感感应应方方式式分分类类。按按照照感感应应方方式式不不同同，检检测测线线圈圈可可分分为为自自感感式式线线圈圈和和互互感感式式线线圈圈（又又称称为为参参量量式式线线圈圈和和变变压压器器式式线圈），见下图所示。线圈），见下图所示。 自自感感式式线线圈圈由由单单个个线线圈圈构构成成，该该线线圈圈产产生生激激励励磁磁场场，在在导导电电体体中中形形成成涡涡流流，同同时时又又是是感感应应、接接收收导导电电体体中中涡涡流流再再生生磁磁场场信信号号的

88、的检检测测线线圈圈，故故名名自自感感线线圈圈。互互感感线线圈圈一一般般由由两两个个或或两两组组线线圈圈构构成成， 其其中中一一个个（组组）是是用用于于产产生生激激励励磁磁场场在在导导电电体体中中形形成成涡涡流流的的激激励励线线圈圈( (又又称称一一次次线线圈圈) )，另另一一个个( (组组) )线线圈圈是是感感应应、 接收导电体中涡流再生磁场信号的检测线圈接收导电体中涡流再生磁场信号的检测线圈( (又称二次线圈又称二次线圈)。 无损检测复习不同感应方式的检测线圈 (a) 自感式线圈； (b) 互感式线圈 无损检测复习（2 2） 按按应应用用方方式式分分类类。按按照照应应用用方方式式不不同同，检

89、检测测线线圈圈可分为外通过式线圈、内穿过式线圈和放置式线圈。可分为外通过式线圈、内穿过式线圈和放置式线圈。放放置置式式线线圈圈又又称称为为探探头头式式线线圈圈。在在应应用用过过程程中中，外外通通过过式式线线圈圈和和内内穿穿过过式式线线圈圈的的轴轴线线平平行行于于被被检检工工件件的的表表面面，而而放放置置式式线线圈圈的的轴轴线线垂垂直直于于被被检检工工件件的的表表面面。这这种种线线圈圈可可以以设设计计、 制制作作得得很很小小，而而且且线线圈圈中中可可以以附附加加磁磁芯芯，具具有有增增强强磁磁场场强强度度和聚焦磁场的特性，因此具有较高的检测灵敏度。和聚焦磁场的特性，因此具有较高的检测灵敏度。 无损

90、检测复习不同应用方式的检测线圈不同应用方式的检测线圈(a) 放置式线圈；放置式线圈； (b) 外通过式线圈；外通过式线圈； (c) 内穿过式线圈内穿过式线圈 无损检测复习（3 3） 按按比比较较方方式式分分类类。按按照照比比较较方方式式不不同同，检检测测线线圈圈可可分分为为绝绝对对式式线线圈圈和和差差动动式式线线圈圈，而而差差动动式式线线圈圈又又分分标标准准比比较较式式和自比较式两种和自比较式两种(见下图见下图)。 绝绝对对式式线线圈圈是是一一种种只只用用一一个个检检测测线线圈圈进进行行涡涡流流检检测测的的方方式式称称为为绝绝对对式式线线圈圈， 仅仅针针对对被被检检测测对对象象某某一一位位置置

91、的的电电磁磁特特性性直直接接进进行行检检测测的的， 而而不不与与被被检检对对象象的的其其他他部部位位或或对对比比试试样样某某一一部位的电磁特性进行比较检测。部位的电磁特性进行比较检测。 差动式是指两个检测线圈反接在一起进行工作的方式。差动式是指两个检测线圈反接在一起进行工作的方式。无损检测复习不同比较方式的检测线圈不同比较方式的检测线圈(a) 绝对式线圈；绝对式线圈； (b) 自比较式线圈；自比较式线圈； (c)标准比较标准比较式线圈式线圈 无损检测复习振荡器产生各种频率的振荡电流通过检测线圈，振荡器产生各种频率的振荡电流通过检测线圈，线线圈产生交变磁场并在工件中感生涡流。当试件存在圈产生交变

92、磁场并在工件中感生涡流。当试件存在缺陷或物性变化时，线圈电压发生变化，通过信号缺陷或物性变化时，线圈电压发生变化，通过信号检出电路将线圈电压变化量输入放大器放大，经信检出电路将线圈电压变化量输入放大器放大，经信号处理器消除各种干扰信号，最后将有用的信号输号处理器消除各种干扰信号，最后将有用的信号输入显示器显示检测结果。入显示器显示检测结果。无损检测复习4.磁滞回线：描述磁滞现象的闭合磁化曲线。饱和磁场强度 Bm 剩磁 Br矫顽力 Hc铁磁性材料的特性：1）高导磁性2）磁饱和性3）磁滞性无损检测复习根据矫顽力Hc大小分为软磁材料（Hc400A/m）和硬磁材料（Hc8000A/m）。 (1)软磁材

93、料是指磁滞回线狭长，具有高磁导率、低剩磁、低矫顽力和低磁阻的铁磁性材料。软磁材料磁粉检测时容易磁化，也容易退磁。软磁材料如电工用纯铁、低碳钢和软磁铁氧体等材料。 (2)硬磁材料是指磁滞回线肥大，具有低磁导率、高剩磁、高矫顽力和高磁阻的铁磁性材料。硬磁材料磁粉检测时难以磁化，也难以退磁。硬磁材料如铝镍钴、稀土钴和硬磁铁氧体等材料。无损检测复习2、磁力检测原理基本原理：铁磁材料被磁化后，在其表面和近表面的缺陷处磁力线发生变形，逸出工件表面形成漏磁场。用上述的方法将漏磁场检测出来并确定缺陷位置及形状、大小和深度。无损检测复习一、磁粉检测原理 铁磁性材料被磁化后，由于工件存在不连续性，则工件表面和近表

94、面的磁力线会发生局部畸变而产生漏磁场，吸附施加在表面的磁粉，在适合的光照条件下，形成可见的磁痕，从而显示不连续性的大小、位置、形状和严重程度。无损检测复习二、磁化过程1、磁化方法（1）周向磁化 在被检工件上直接通电，或让电流通过平行于工件轴向放置的导体的磁化方法。 目的是建立起环绕工件周向并垂直于工件轴向的闭合周向磁场，以发现取向基本与电流方向平行的缺陷。有如下方法：无损检测复习无损检测复习（2）纵向磁化 用环绕被检工件或磁轭铁心的励磁线圈在工件中建立起沿其轴向分布的纵向磁场，以发现取向基本与工件轴向垂直的缺陷。常用磁轭法和线圈法：无损检测复习（3）复合磁化同时在被检工件上施加两个或两个以上不

95、同方向的磁场。无损检测复习3、检测方法（1）连续法 在有外加磁场作用的同时向被检表面施加磁粉或磁悬液的检测方法称为连续法。 低碳钢及所有退火状态或经过热变形的钢材均应采用连续法，一些结构复杂的大型构件也宜采用连续法。操作程序如下：无损检测复习无损检测复习1）湿法连续磁化 在磁化的同时施加磁悬液，每次磁化的通电时间为0.5-2s，磁化间歇时间不超过1s，至少在停止施加磁悬液1s后才可停止磁化。2）干粉连续磁化 先磁化后喷粉，待吹去多余的磁粉后才可以停止磁化。 连续法灵敏度高，但效率低，易出现干扰显示。复合磁化法只能在连续法检测中使用。无损检测复习（2） 剩磁法利用磁化后被检工件上的剩磁进行磁粉检

96、测。在经过热处理的高碳钢或合金钢中，凡剩余磁感应强度在0.8T以上，矫顽力在800A/m以上的材料均要可用剩磁法检测。检测程序：预处理-磁化-施加磁悬液-观察-退磁-后处理 剩磁的大小主要取决于磁化电流的峰值，而通电时间原则上控制在0.25-1s。 一般不使用干粉。无损检测复习6、后处理清理被检工件表面上残留的磁粉或磁悬液。油磁悬液：汽油水磁悬液：水冲洗，干燥，防护油磁粉：直接用压缩空气无损检测复习第五章第五章 渗透检测渗透检测 渗透检测是一种检测材料（或零件）渗透检测是一种检测材料（或零件）表面或近表面开口缺陷的无损检测技术。表面或近表面开口缺陷的无损检测技术。它几乎不受被检部件的形状、大小

97、、组织它几乎不受被检部件的形状、大小、组织结构、化学成分和缺陷方位的限制，可广结构、化学成分和缺陷方位的限制，可广泛适用于锻件、铸件、焊接件等各种加工泛适用于锻件、铸件、焊接件等各种加工工艺的质量检验，以及金属、陶瓷、玻璃、工艺的质量检验，以及金属、陶瓷、玻璃、塑料、粉末冶金等各种材料制造的零件的塑料、粉末冶金等各种材料制造的零件的质量检测。质量检测。 渗透检测受被检物体表面粗糙度的影渗透检测受被检物体表面粗糙度的影响较大，不适用于多孔材料及其制品的检响较大，不适用于多孔材料及其制品的检测。测。无损检测复习5.15.1 渗透检测的基本原理渗透检测的基本原理5.1.15.1.1渗透检测的基本原理

98、渗透检测的基本原理 是一种以毛细作用原理为基础的检测是一种以毛细作用原理为基础的检测技术，主要用于检测非疏孔性的金属或非技术，主要用于检测非疏孔性的金属或非金属零部件的表面开口缺陷。金属零部件的表面开口缺陷。 将溶有荧光染料或着色染料的渗透液将溶有荧光染料或着色染料的渗透液施加到被检对象的表面，由于毛细作用，施加到被检对象的表面，由于毛细作用，渗透液渗入到细小的表面开口缺陷中，清渗透液渗入到细小的表面开口缺陷中，清除附着在工件表面的多余渗透液，经干燥除附着在工件表面的多余渗透液，经干燥后再施加显像剂，缺陷中的渗透液在毛细后再施加显像剂，缺陷中的渗透液在毛细现象的作用下被重新吸附到零件表面上，现

99、象的作用下被重新吸附到零件表面上，就形成放大了的缺陷显示，即可检查出缺就形成放大了的缺陷显示，即可检查出缺陷的形貌和分布状态。陷的形貌和分布状态。无损检测复习5.25.2渗透检测的物理基础渗透检测的物理基础5.2.15.2.1表面张力和表面张力系数表面张力和表面张力系数5.2.1.15.2.1.1表面张力表面张力 由于表层分子受到内部分子的吸引，都趋向由于表层分子受到内部分子的吸引，都趋向于挤入液体内部，以使溶体表面层尽量缩小，于挤入液体内部，以使溶体表面层尽量缩小，结果在表面的切线方向上便有一种缩小表面结果在表面的切线方向上便有一种缩小表面积的力，称为表面张力。积的力，称为表面张力。表面张力

100、产生的原因：表面张力产生的原因： 液体表面分子受内部液体分子的吸引力大于液体表面分子受内部液体分子的吸引力大于气体对其的吸引力，使其合力为向下的力，气体对其的吸引力，使其合力为向下的力，此合力即表面张力，方向指向液体内部，力此合力即表面张力，方向指向液体内部，力图使液体表面积收缩到尽可能达到的最小程图使液体表面积收缩到尽可能达到的最小程度。度。 无损检测复习5.2.25.2.2润湿现象润湿现象5.2.2.1 5.2.2.1 润湿和不润湿润湿和不润湿 能被水润湿的物质叫亲水物质，如玻璃、石英、能被水润湿的物质叫亲水物质，如玻璃、石英、方解石、长石等；不能被水润湿的物质叫做疏方解石、长石等；不能被

101、水润湿的物质叫做疏水物质，如石蜡、石墨、硅黄等。水物质，如石蜡、石墨、硅黄等。无损检测复习5.2.2.2 5.2.2.2 接触角和润湿方程接触角和润湿方程1.1.接触角接触角 液面在接触点的切线与包括该液体的固体液面在接触点的切线与包括该液体的固体表面之间的夹角（从三相交点向液体表面表面之间的夹角（从三相交点向液体表面做切线，与固液界面之间的夹角即为接触做切线，与固液界面之间的夹角即为接触角。角。 ）2.2.润湿方程润湿方程: cos: cos=(FS-FSL )/FL（这是因为（这是因为FS= FL coscos+ FSL ）无损检测复习90度，称为不润湿度，称为不润湿 渗透检测中，渗透液渗

102、透检测中，渗透液对工件表面的良好润对工件表面的良好润湿是进行渗透检测的湿是进行渗透检测的先决条件。只有当渗先决条件。只有当渗透液能充分润湿工件透液能充分润湿工件表面时，渗透液才能表面时，渗透液才能向狭窄的缝隙内渗透。向狭窄的缝隙内渗透。此外，渗透液还必须此外，渗透液还必须能润湿显像剂。能润湿显像剂。无损检测复习5.2.3 5.2.3 毛细现象毛细现象 5.2.3.1 5.2.3.1 毛细管和毛细现象毛细管和毛细现象 润湿的液体在毛细管中润湿的液体在毛细管中呈凹面并且上升，不润呈凹面并且上升，不润湿的液体在毛细管中呈湿的液体在毛细管中呈凸面并且下降的现象，凸面并且下降的现象，称为毛细现象。称为毛

103、细现象。无损检测复习5.2.5 5.2.5 乳化作用乳化作用5.2.5.15.2.5.1乳化现象和乳化剂乳化现象和乳化剂 由于表面活性剂的作用，使本来不能混合由于表面活性剂的作用，使本来不能混合到一起的两种液体能够混合在一起的现象称到一起的两种液体能够混合在一起的现象称为为乳化现象乳化现象。 具有乳化作用的表面活性剂称为具有乳化作用的表面活性剂称为乳化剂乳化剂。无损检测复习5.3.1.25.3.1.2渗透液的分类与组成渗透液的分类与组成1.1.着色渗透液着色渗透液（1 1）水洗型着色渗透液）水洗型着色渗透液a a 水基型着色渗透液水基型着色渗透液 以水作为渗透溶剂，在水中溶解染料，以水作为渗透

104、溶剂，在水中溶解染料，可直接用水清洗。可直接用水清洗。 价格便宜、易清洗、安全无毒、不可燃、价格便宜、易清洗、安全无毒、不可燃、不污染环境。不污染环境。 渗透能力差，检测灵敏度低，检测对灵渗透能力差，检测灵敏度低，检测对灵敏度要求不高、渗透液与工件发生反应而敏度要求不高、渗透液与工件发生反应而破坏工件及同油类接触易爆炸的部件。破坏工件及同油类接触易爆炸的部件。无损检测复习b b 自乳化型着色渗透液自乳化型着色渗透液 由油基溶剂、互溶剂、红色染料、由油基溶剂、互溶剂、红色染料、乳化剂等组成。乳化剂等组成。 渗透能力强，灵敏度比水基着色渗渗透能力强，灵敏度比水基着色渗透液高，成本低，本身含有乳化剂

105、，透液高，成本低，本身含有乳化剂，可以直接用水清洗，也因此称为水洗可以直接用水清洗，也因此称为水洗型着色渗透液。型着色渗透液。 易吸收空气中的水分产生浑浊、沉易吸收空气中的水分产生浑浊、沉淀。淀。无损检测复习（2 2）后乳化型着色渗透液）后乳化型着色渗透液 基本成分为油基渗透溶剂、互溶剂、染基本成分为油基渗透溶剂、互溶剂、染料、增光剂、润湿剂等。料、增光剂、润湿剂等。 渗透能力强，灵敏度高，毒性低，不含渗透能力强，灵敏度高，毒性低，不含乳化剂因而不能直接用水清洗，需经过乳乳化剂因而不能直接用水清洗，需经过乳化工序后才能用水清洗。化工序后才能用水清洗。 不适于检测表面粗糙、有盲孔或带螺纹不适于检

106、测表面粗糙、有盲孔或带螺纹的工件检验，渗透液中乙酸已酯有难闻的的工件检验，渗透液中乙酸已酯有难闻的刺激性气味。适于检查浅而细微的表面缺刺激性气味。适于检查浅而细微的表面缺陷。陷。无损检测复习（3 3）溶剂去除型着色渗透液）溶剂去除型着色渗透液 基本成分是红色染料、油性溶剂、互溶基本成分是红色染料、油性溶剂、互溶剂润湿剂等。剂润湿剂等。 着色渗透能力强，用丙酮等有机溶剂直着色渗透能力强，用丙酮等有机溶剂直接清洗，灵敏度较高。常装在喷灌中，与接清洗，灵敏度较高。常装在喷灌中，与清洗剂、显像剂配套出售。清洗剂、显像剂配套出售。 适于大型工件的局部检测和无电无水的适于大型工件的局部检测和无电无水的野外

107、作业，但检查成本高，效率低，有毒野外作业，但检查成本高，效率低，有毒性。性。无损检测复习2.2.荧光渗透液荧光渗透液（1 1）水洗型荧光渗透液）水洗型荧光渗透液 a a水基型荧光渗透液水基型荧光渗透液 基本成分是荧关染料和水，特点及适用基本成分是荧关染料和水，特点及适用范围与水基型着色渗透液基本相同，但灵范围与水基型着色渗透液基本相同，但灵敏度高。敏度高。b b自乳化型荧光渗透液自乳化型荧光渗透液 基本成分是荧光染料、油性溶剂、渗透基本成分是荧光染料、油性溶剂、渗透溶剂、乳化剂等。渗透能力强，可直接用溶剂、乳化剂等。渗透能力强，可直接用水冲洗，成本低，检测灵敏度高。水冲洗，成本低，检测灵敏度高

108、。 无损检测复习（2 2）后乳化型荧光渗透液）后乳化型荧光渗透液 基本成分为荧光染料、油性溶剂、基本成分为荧光染料、油性溶剂、渗透溶剂、互溶剂、润湿剂等。缺陷中渗透溶剂、互溶剂、润湿剂等。缺陷中的渗透液不易清洗，所含溶剂的比例比的渗透液不易清洗，所含溶剂的比例比自乳化型荧光渗透液高，目的在于溶解自乳化型荧光渗透液高，目的在于溶解更多的染料。密度比水小，抗水污染能更多的染料。密度比水小，抗水污染能力强，不受酸或碱的影像。力强，不受酸或碱的影像。 检测灵敏度高，特别适于检测浅而检测灵敏度高，特别适于检测浅而细微的表面缺陷，适用于要求较高的工细微的表面缺陷，适用于要求较高的工件检测，同样要求工件表面光洁、无盲件检测，同样要求工件表面光洁、无盲孔和螺纹等。孔和螺纹等。无损检测复习 3.3.溶剂去除型荧光渗透液溶剂去除型荧光渗透液 基本成分为荧光染料、油性溶剂、渗透剂、基本成分为荧光染料、油性溶剂、渗透剂、增光剂等。直接用有机溶剂清洗，灵敏度较高，增光剂等。直接用有机溶剂清洗，灵敏度较高，可用于无水的地方检验。可用于无水的地方检验。无损检测复习