無損檢測技術(shù)與應(yīng)用

無損檢測技術(shù)與應(yīng)用第一頁，共四十六頁，2022年，8月28日第一章射線檢測第二章液體檢測第三章磁粉檢測第四章超聲波檢測2第二頁，共四十六頁，2022年，8月28日射線檢測(探傷)有X射線、γ射線和中子射線等檢測方法。它是利用各種射線源對材料的透射性能及不同材料的射線的衰減程度的不同，使底片感光成黑度不同的圖像來觀察的。射線檢測用來檢測產(chǎn)品的氣孔、夾渣、鑄造孔洞等立體缺陷。當(dāng)裂紋方向與射線平行時就能被檢查出來3第三頁，共四十六頁，2022年，8月28日利用射線通過物質(zhì)時的衰減規(guī)律，即當(dāng)射線通過物質(zhì)時，由于射線與物質(zhì)的相互作用發(fā)生吸收和散射而衰減。其衰減程度，則根據(jù)其被通過部位的材質(zhì)、厚度和存在缺陷的性質(zhì)不同而異。

4第四頁，共四十六頁，2022年，8月28日射線檢測的優(yōu)點是檢測結(jié)果可作為檔案資料長期保存，檢測圖像較直觀，對缺陷尺寸和性質(zhì)判斷比較容易。

射線檢測的缺點是當(dāng)裂紋面與射線近于垂直時就很難檢查出來，對工件中平面型缺陷(裂紋未熔合等缺陷)也具有一定的檢測靈敏度，但與其它常用的無損檢測技術(shù)相比，對微小裂紋的檢測靈敏度較低，并且生產(chǎn)成本高于其它無損檢測技術(shù)，其檢驗周期也較其它無損檢測技術(shù)長，并且射線對人體有害，需要有防護設(shè)備。5第五頁，共四十六頁，2022年，8月28日照相法電離檢測法熒光屏直接觀察法工業(yè)射線CT技術(shù)6第六頁，共四十六頁，2022年，8月28日7第七頁，共四十六頁，2022年，8月28日8第八頁，共四十六頁，2022年，8月28日9第九頁，共四十六頁，2022年，8月28日CT技術(shù)是斷層照相技術(shù)，又稱計算機層析照相技術(shù)，它根據(jù)物體橫斷面的一組投影數(shù)據(jù)，經(jīng)過計算機處理后，得到物體橫斷面的圖像。所以，它是一種由數(shù)據(jù)到圖像的重建技術(shù)。

射線照相一般僅能提供定性信息，不能實用于測定結(jié)構(gòu)尺寸、缺陷方向和大小。它還存在三維物體二維成像、前后缺陷重疊的缺點。射線CT技術(shù)提出了全新的影像形成概念，它比射線照相法能更快、更精確地檢測出材料和構(gòu)件內(nèi)部的細(xì)微變化，消除了照相法可能導(dǎo)致的檢查失真和圖像重疊，并且大大提高了空間分辨力和密度分辨力。10第十頁，共四十六頁，2022年，8月28日11第十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日航空航天工業(yè)

核工業(yè)

鋼鐵工業(yè)

機械工業(yè)：常用于檢測和評價鑄件和焊接結(jié)構(gòu)的質(zhì)量

陶瓷工業(yè)

電子工業(yè)

12第十二頁，共四十六頁，2022年，8月28日13第十三頁，共四十六頁，2022年，8月28日液體滲透檢測的基本原理利用黃綠色的熒光滲透液或紅色的著色滲透液對窄狹縫隙良好的滲透性，經(jīng)過滲透清洗、顯示處理以后顯示放大了的探傷顯示痕跡，用目視法來觀察，對缺陷的性質(zhì)和尺寸做出適當(dāng)?shù)脑u價。是—種檢查工件或材料表面缺陷的—種方法，它不受材料磁性的限制，比磁粉探傷的應(yīng)用范圍更加廣泛。14第十四頁，共四十六頁，2022年，8月28日液體滲透檢測應(yīng)用于各種金屬、非金屬、磁性、非磁性材料及零件的表面缺陷的檢查?？梢哉f，除表面多孔性材料以外，幾乎一切材料的表面開口缺陷都可以應(yīng)用此方法獲得滿意的檢測結(jié)果。15第十五頁，共四十六頁，2022年，8月28日優(yōu)點應(yīng)用廣泛，原理簡明易懂，檢查經(jīng)濟，設(shè)備簡單，顯示缺陷直觀，并可以同時顯示各個不同方向的各類缺陷。對大型工件和不規(guī)則零件的檢查以及現(xiàn)場機件的搶修檢查，更能顯示其特殊的優(yōu)點。但滲透探傷對埋藏于表皮層以下的缺陷是無能為力的。缺點它只能檢查開口暴露于表面的缺陷，另外還有操作工序繁雜等。16第十六頁，共四十六頁，2022年，8月28日

步驟將被探工件浸涂具有高度滲透能力的滲透液，由于液體的潤濕作用和毛細(xì)現(xiàn)象，滲透液便滲入工件表面缺陷中將工件缺陷以外的多余滲透液清洗干凈涂一層親和吸附力很強的白色顯像劑，將滲入裂縫中的滲透液吸出來在白色涂層上顯示出缺陷的形狀和位置的鮮明圖案，從而達到了無損檢疵的目的。

17第十七頁，共四十六頁，2022年，8月28日18第十八頁，共四十六頁，2022年，8月28日

分類熒光滲透探傷著色滲透探傷

19第十九頁，共四十六頁，2022年，8月28日磁粉檢測的基本原理如下：當(dāng)材料或工件被磁化后，若在工件表面或近表面存在裂紋、冷隔等缺陷，便會在該處形成一漏磁場。此漏磁場將吸引、聚集檢測過程中施加的磁粉，而形成缺陷顯示。因此，磁粉檢測首先是對被檢工件加外磁場進行磁化.外加磁場的獲得一般有兩種方法：一種是由可以產(chǎn)生大電流(幾百安培至上萬安培)的磁力探傷機直接給被檢工件通大電流而產(chǎn)生磁場；另一種是把被檢工件放在螺旋管線圈產(chǎn)生的磁場中，或是放在電磁鐵產(chǎn)生的磁場中使工件磁化。工件被磁化后，在工件表面上均勻噴灑微顆粒的磁粉(磁粉平均粒度為5～10μm)，一般用四氧化三鐵或三氧化二鐵作為磁粉。20第二十頁，共四十六頁，2022年，8月28日如果被檢工件沒有缺陷，則磁粉在工件表面均勻分布。當(dāng)工件上有缺陷時，由于缺陷(如裂紋、氣孔、非金屬夾雜物等)內(nèi)含有空氣或非金屬，其磁導(dǎo)率遠遠小于工件的磁導(dǎo)率；由于磁阻的變化，位于工件表面或近表面的缺陷處產(chǎn)生漏磁場，形成一個小磁極，如圖3.1所示。磁粉將被小磁極所吸引，缺陷處由于堆積比較多的磁粉而被顯示出來，形成肉眼可以看到的缺陷圖像。為了使磁粉圖像便于觀察，可以采用與被檢工件表面有較大反襯顏色的磁粉。常用的磁粉有黑色、紅色和白色。為了提高檢測靈敏度，還可以采用熒光磁粉，在紫外線照射下使之更容易觀察到工件中缺陷的存在。21第二十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日22第二十二頁，共四十六頁，2022年，8月28日用于檢測鐵磁性材料和工件(包括鐵、鎳、鉆等)表面上或近表面的裂紋以及其它缺陷。對表面缺陷最靈敏，對表面以下的缺陷隨埋藏深度的增加檢測靈敏度迅速下降。采用磁粉檢測方法檢測磁性材料的表面缺陷，比采用超聲波或射線檢測的靈敏度高，而且操作簡便、結(jié)果可靠、價格便宜。因此它被廣泛用于磁性材料表面和近表面缺陷的檢測。對于非磁性材料如有色金屬、奧氏體不銹鋼、非金屬材料等不能采用磁粉檢測方法。但當(dāng)鐵磁性材料上的非磁性涂層厚度不超過50μm時，對磁粉檢測的靈敏度影響很小。23第二十三頁，共四十六頁，2022年，8月28日

濕法磁懸液應(yīng)采用軟管澆淋或浸漬法施加于試件，使整個被檢表面被完全覆蓋。采用連續(xù)法時，磁化電流應(yīng)在施加磁懸液之前或從磁懸液中取出之前接通(如果檢測采用浸漬法)，并保持1/5～1/2s，直至試件被磁懸液覆蓋，磁懸液覆蓋膜足以產(chǎn)生良好的磁痕。采用剩磁法時，試件應(yīng)通過施加電流至少1/5s的方法來磁化。此后，切斷磁化電流，采用軟管澆淋或浸漬法施加磁懸液。對于浸漬法，試件應(yīng)仔細(xì)地從磁懸液中取出，以免沖掉磁痕。對于剩磁熒光磁粉檢驗法，如覺得有必要保證缺陷的磁痕有效，則試件可放在用于制備磁懸液的載液中仔細(xì)清洗。

24第二十四頁，共四十六頁，2022年，8月28日

干法磁粉應(yīng)直接噴撒在被檢區(qū)域，并除去過量的磁粉。輕輕地振動試件，使其獲得較為均勻的磁粉分布。應(yīng)注意避免使用過量的磁粉，不然會影響缺陷的有效顯示。對于連續(xù)法，磁化電流應(yīng)恰好在施加磁粉前接通，并應(yīng)在其后的吹風(fēng)、輕敲或振動中，保持接通。對于剩磁法，試件應(yīng)先磁化，在切斷磁化電流之后，再按上述方法施加磁粉。

25第二十五頁，共四十六頁，2022年，8月28日檢測近表面缺陷(如軋鋼制品和鍛件中的非金屬夾雜)時，應(yīng)采用濕粉連續(xù)法，因為非金屬夾雜物引起的漏磁通值最??；檢測大型鑄件或焊接件中近表面的缺陷時，可采用干粉連續(xù)法。26第二十六頁，共四十六頁，2022年，8月28日

預(yù)清洗缺陷估計：使磁力線在切實可行的范圍內(nèi)橫穿過可能存在于試件內(nèi)的任何缺陷。

選擇探傷方法進行周向和縱向磁化對偽磁痕進行分析判斷退磁后清洗標(biāo)記：酸蝕法、印記、著色等。記錄27第二十七頁，共四十六頁，2022年，8月28日汽輪機汽缸是高溫高壓部件，一般均為低合金鋼，質(zhì)量要求極嚴(yán)，表面缺陷的檢查方法最有效，最方便的是磁力探傷。試件表面經(jīng)噴砂打磨后的表面粗糙度Ra應(yīng)到12.5。把試件表面用粉筆打成150mm×l50mm或200mm×200mm的方格，用觸頭刺入法，逐格進行檢查，觸頭放在對角線上，每格做兩相互垂直的兩個方向探傷。用直流電磁化，電流1800～2400A，觸頭間距(150～200)√2mm，磁化時間3s。磁粉用干粉法，磁粉粒度15μm，當(dāng)通電時，用壓縮空氣吹噴在試件表面。發(fā)現(xiàn)缺陷后根據(jù)缺陷的方向再重復(fù)做一次。磁粉的噴射泵如圖3.18所示，氣壓可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)。

28第二十八頁，共四十六頁，2022年，8月28日29第二十九頁，共四十六頁，2022年，8月28日超聲波是超聲振動在介質(zhì)中的傳播，它的實質(zhì)是以波動形式在彈性介質(zhì)中傳播的機械振動，其頻率高于20kHz以上。超聲波被用于無損檢測，主要是因為有以下幾個特性：①超聲波在介質(zhì)中傳播時，遇到界面會發(fā)生反射；②超聲波指向性好，頻率愈高，指向性愈好；③超聲波傳播能量大，對各種材料的穿透力較強。近年來的研究表明，超聲波的聲速、衰減、阻抗和散射等特性，為超聲波的應(yīng)用提供了豐富的信息，并且成為超聲波廣泛應(yīng)用的條件。30第三十頁，共四十六頁，2022年，8月28日超聲波探傷主要是通過測量信號往返于缺陷的渡越時間，來確定缺陷和表面間的距離；測量回波信號的幅度和發(fā)射換能器的位置，來確定缺陷的大小和方位。這就是通常所說的脈沖反射法或A掃描法。此外，還有B掃描和C掃描等方法。B掃描可以顯示工件內(nèi)部缺陷的縱截面圖形。C掃描可以顯示工件內(nèi)部缺陷的橫剖面圖形。近年來，超聲全息成像技術(shù)也在工業(yè)無損檢測中獲得了應(yīng)用。31第三十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日超聲波檢測常用的工作頻率為0.4～5MHz，較低頻率用于粗晶材料和衰減較大材料的檢測，較高頻率用于細(xì)晶材料和高靈敏度檢測。對于某些特殊要求的檢測，工作頻率可達10～50MHz。近年來隨著寬頻窄脈沖技術(shù)的研究和應(yīng)用，超聲探頭的工作頻率，有的已高達100MHz。32第三十二頁，共四十六頁，2022年，8月28日適應(yīng)性強、檢測靈敏度高、對人體無害、使用靈活、設(shè)備輕巧、成本低廉、可即時得到探傷結(jié)果，適合在車間、野外和水下等各種環(huán)境下工作，并能對正在運行的裝置和設(shè)備進行檢驗。超聲波檢測的最大優(yōu)點就是對裂紋、夾層、折疊、未焊透等類型的缺陷具有很高的檢測能力。33第三十三頁，共四十六頁，2022年，8月28日超聲波檢測通常要求工件形狀比較簡單，有規(guī)則，表面比較光潔。

超聲波探傷的記錄性差，且難以識別缺陷的種類。對于表面缺陷的檢測，超聲波法比磁粉法和滲透法的靈敏度要低；但是，超聲波法可以檢測表面裂紋的深度。超聲波在材料中傳播時，受金屬組織特別是晶粒大小的影響很大。34第三十四頁，共四十六頁，2022年，8月28日超聲波檢測是工業(yè)無損檢測中應(yīng)用最為廣泛的一種方法。就無損探傷而言，超聲波法適用于各種尺寸的鍛件、軋制件、焊縫和某些鑄件，無論是鋼鐵、有色金屬和非金屬，都可以采用超聲波法進行檢驗。各種機械零件、結(jié)構(gòu)件、電站設(shè)備、船體、鍋爐、壓力容器和化工容器、非金屬材料等，都可以用超聲波進行有效的檢測。有的采用手動方式，有的可采用自動化方式。就物理性能檢測而言，用超聲波法可以無損檢測厚度、材料硬度、淬硬層深度、晶粒度、液位和流量、殘余應(yīng)力和膠接強度等。35第三十五頁，共四十六頁，2022年，8月28日接觸法：就是探頭與工件表面之間經(jīng)一層薄的耦合劑直接接觸進行探傷的方法。耦合劑主要起傳遞超聲波能量作用。液浸法：就是將探頭與工件全部浸入液體，或探頭與工件之間局部充以液體進行探傷的方法。液體一般用水，故又稱水浸法。探頭不直接與工件接觸，因而易于實現(xiàn)自動化檢測，也適用于檢測表面粗糙的工件。

36第三十六頁，共四十六頁，2022年，8月28日37第三十七頁，共四十六頁，2022年，8月28日38第三十八頁，共四十六頁，2022年，8月28日縱波脈沖反射法：超聲波以一定的速度向工件內(nèi)傳播，一部分聲波遇到缺陷時反射回來；另一部分聲波繼續(xù)傳至工件底面后也反射回來。發(fā)射波、缺陷波和底波經(jīng)過放大后在熒光屏上顯示。由發(fā)射波、缺陷波和底波在時間基線上的位置，即可求出缺陷的部位。39第三十九頁，共四十六頁，2022年，8月28日40第四十頁，共四十六頁，2022年，8月28日橫波探傷法是聲波以一定角度入射到工件中產(chǎn)生波型轉(zhuǎn)換，利用橫波進行探傷的方法。橫波入射工件后，當(dāng)所遇缺陷與聲束垂直或夾角較大時，聲波發(fā)生反射，在熒光屏上出現(xiàn)缺陷波。

41第四十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日42第四十二頁，共四十六頁，2022年，8月28日表面波探傷法是表面波沿著工件表面?zhèn)鞑z測表面缺陷的方法。表面波的能量隨著表面下深度增加而顯著降低，在大于一個波長的深度處，表面波的能量很小，已無法進行檢測。表面波沿著工件表面?zhèn)鞑ミ^程中，遇到裂紋、表面劃痕或棱角等均會發(fā)生反射。在反射的同時，部分表面波仍繼續(xù)向前傳播。