無(wú)損檢測(cè)技術(shù)

1、工業(yè)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)1.1.概述概述 無(wú)損檢測(cè)技術(shù)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)（NDT）是指在不損傷被檢測(cè)對(duì)象的條件下，利用材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)異常或缺陷存在所引起的對(duì)熱、聲、光、電、磁等反映的變化，來探測(cè)各種工程材料、零部件、結(jié)構(gòu)件等內(nèi)部和表面缺陷，并對(duì)缺陷的類型、性質(zhì)、數(shù)量、形狀、位置、尺寸、分布及其變化做出判斷和評(píng)價(jià)。目的：目的：質(zhì)量管理、在役檢測(cè)和質(zhì)量鑒定。工業(yè)常規(guī)無(wú)損檢測(cè)方法：工業(yè)常規(guī)無(wú)損檢測(cè)方法： 射線檢測(cè)、超聲波檢測(cè)、渦流檢測(cè)、磁粉檢測(cè)和滲透檢測(cè)技術(shù)。其他：其他：聲發(fā)射檢測(cè)、紅外檢測(cè)和聲振檢測(cè)等。1.1.1.1.缺陷分類缺陷分類1.1.1按加工工藝分類按加工工藝分類鑄造：鑄造：氣泡、疏松、縮孔、裂紋。鍛造：

2、鍛造：偏析、疏松、夾雜、縮孔、白點(diǎn)、裂紋。焊接：焊接：氣孔、夾渣、未焊透、未融合、裂紋。熱處理：熱處理：開裂、變形。板材：板材：夾層、裂紋管材：管材：內(nèi)裂、外裂、夾雜、翹皮等。棒材：棒材：夾雜、縮孔、裂紋。橡膠：橡膠：氣泡、裂紋、分層。塑料：塑料：氣孔、夾雜、分層?；炷粒夯炷粒嚎斩础⒘鸭y。1.2.1.2.檢測(cè)方法的選擇檢測(cè)方法的選擇q材料的特性（磁性、非磁性、金屬、非金屬），不同材料性質(zhì)應(yīng)采用不同的檢測(cè)方法。q零（部）件的形狀（管、棒、板、餅及各種復(fù)雜形狀；q零（部）件中可能產(chǎn)生的缺陷的形態(tài)（體積型、面積型、連續(xù)型、分散型）；q缺陷在零（部）件中可能存在的部位（表面、近表面或內(nèi)部）。 一般

3、來講，射線檢測(cè)射線檢測(cè)對(duì)體積性缺陷比較敏感，超超聲波聲波檢測(cè)對(duì)面缺陷比較敏感，磁粉檢測(cè)磁粉檢測(cè)只能用于鐵磁性材料的表面或近表面缺陷的檢測(cè)，滲透檢測(cè)滲透檢測(cè)則用于表面開口缺陷的檢測(cè)，渦流檢測(cè)渦流檢測(cè)對(duì)于開口或近表面缺陷、磁性和非磁性的導(dǎo)電材料都具有很好的適用性。2.2.射線檢測(cè)技術(shù)射線檢測(cè)技術(shù) 依據(jù)被檢工件由于成分、密度、厚度等的不同，對(duì)射線產(chǎn)生不同的吸收或散射的特性，從而對(duì)被檢工件的質(zhì)量、尺寸、特性等作出判斷的一種無(wú)損檢測(cè)方法。2.1 X射線檢測(cè)原理射線檢測(cè)原理 當(dāng)射線通過被檢物體時(shí)，物體中有缺陷的部位（如氣孔、非金屬夾雜等）與無(wú)缺陷部位對(duì)射線的吸收能力不同，一般是透過有缺陷的部位的射線強(qiáng)度高

4、于無(wú)缺陷部位的強(qiáng)度，將這種強(qiáng)度差異反映在感光膠片或顯示設(shè)備上來判斷被檢物體是否存在缺陷。IIBIdIh由單色窄束射線衰減規(guī)律：TeII0)(0dhheIIddeII0)(0 xxdBeII則有dx0I2.2 射線檢測(cè)設(shè)備射線檢測(cè)設(shè)備 射線探傷儀、x射線探傷儀。射線探傷儀x射線探傷儀2.3 2.3 檢測(cè)工藝介紹檢測(cè)工藝介紹主要為照相法、電視觀察法。單單U形對(duì)焊形對(duì)焊雙雙U形對(duì)焊形對(duì)焊外透法外透法內(nèi)透法（內(nèi)透法（a)內(nèi)透法（內(nèi)透法（b)雙壁雙影法雙壁雙影法雙壁單影法雙壁單影法管接頭焊縫的透照管接頭焊縫的透照2.4 2.4 常用器材常用器材 射線膠片、增感屏、像質(zhì)計(jì)、觀片燈、暗室、鉛板等。2.5 2

5、.5 常見缺陷常見缺陷氣孔、夾渣、未焊透、未融合、裂紋GB/T 3323-1987 鋼熔化焊對(duì)接接頭射線照相和質(zhì)量分級(jí) GB/T 5677-1985 鑄鋼件射線照相及底片等級(jí)分類方法 GB/T 12605-1990 鋼管環(huán)縫熔化焊對(duì)接接頭射線透照工藝和質(zhì)量分級(jí) 2.6 國(guó)家射線檢測(cè)主要標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家射線檢測(cè)主要標(biāo)準(zhǔn)3.3.超聲波檢測(cè)技術(shù)超聲波檢測(cè)技術(shù) 超聲波檢測(cè)是使超聲波與被檢工件相互作用，根據(jù)超聲波的反射、透射和散射行為，對(duì)被檢工件進(jìn)行缺陷檢測(cè)、幾何特征測(cè)量、組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能變化的檢測(cè)和表征，并進(jìn)而對(duì)其應(yīng)用性進(jìn)行評(píng)價(jià)。 超聲波檢測(cè)適用于各種尺寸的鍛件、軋制件、焊縫和某些鑄件。無(wú)論是有色金屬和非金

6、屬，都可以采用。波形分類：縱波、橫波、瑞利波、蘭姆波等。3.1 3.1 壓電效應(yīng)壓電效應(yīng) 逆壓電效應(yīng)逆壓電效應(yīng)-壓電片在受到電信號(hào)激勵(lì)便可產(chǎn)生振動(dòng)發(fā)射超聲波。 正壓電效應(yīng)正壓電效應(yīng)-壓電片受迫振動(dòng)引起的形變可轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)。3.2 3.2 超聲檢測(cè)儀、探頭和試塊超聲檢測(cè)儀、探頭和試塊 A型脈沖反射式超聲儀以給定頻率產(chǎn)生周期性同步脈沖信號(hào)，觸發(fā)探頭產(chǎn)生超聲波，超聲波通過耦合劑射入工件，遇到界面反射，回波由已停止激振的原探頭或另一探頭接收并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖，經(jīng)放大加示波管上顯示。模擬式超聲波探傷儀模擬式超聲波探傷儀數(shù)字式超聲波探傷儀數(shù)字式超聲波探傷儀各種超聲波探傷頭各種超聲波探傷頭4.4.滲

7、透檢測(cè)技術(shù)滲透檢測(cè)技術(shù) 滲透檢測(cè)是一種以毛細(xì)作用原理為基礎(chǔ)的檢測(cè)技術(shù)，主要用于檢測(cè)非疏孔性的金屬或非金屬零部件的表面開口缺陷。 檢測(cè)時(shí)，將溶有熒光染料或著色染料的滲透液施加到零部件表面，由于毛細(xì)作用，滲透液滲入到細(xì)小的表面開口缺陷中，然后清除掉附著在工件表面的多余滲透液，經(jīng)干燥后再施加顯像劑，缺陷中的滲透液在毛細(xì)現(xiàn)象作用下被重新吸附到零件表面上，就形成放大了的缺陷顯示，即可直觀地檢測(cè)出缺陷的形貌和分布狀態(tài)來。4.1 滲透檢測(cè)的優(yōu)缺點(diǎn)滲透檢測(cè)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：成本低、缺陷顯示直觀，可用于金屬和非金屬材料，特別是在航空領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。缺點(diǎn)：（1）只能發(fā)現(xiàn)表面開口缺陷，不適于檢查多孔或疏松材料。（2）

8、只能檢出缺陷的表面分布，難以確定缺陷的實(shí)際深度，因而很難對(duì)缺陷作出定量評(píng)價(jià)。檢測(cè)材料主要包括檢測(cè)材料主要包括：滲透液、顯像劑和去除劑。滲透液：滲透液：水洗型、后乳化型、溶劑去除型顯像劑：顯像劑：干式、濕式、塑料薄膜、化學(xué)反應(yīng)型等。4.2 檢測(cè)工藝檢測(cè)工藝包括： （1）預(yù)清洗；（2）滲透；（3）去除表面多余的滲透液；（4）干燥；（5）顯像；（6）檢驗(yàn)。5.5.磁粉檢測(cè)技術(shù)磁粉檢測(cè)技術(shù) 鐵磁性材料被磁化后，由于工件上存在不連續(xù)性（缺陷），則在工件表面和近表面的磁力線回發(fā)生局部畸變而產(chǎn)生漏磁場(chǎng)，吸附施加在表面的鐵磁性磁粉，在合適的光照條件下會(huì)形成可見的磁痕，從而顯示不連續(xù)性的大小、位置、形狀和嚴(yán)重程

9、度。S5.1 磁粉檢測(cè)的適用范圍磁粉檢測(cè)的適用范圍（1）未加工的原材料（如鋼坯）、半成品、在役使用的工件等；（2）管材、棒材、板材、型材及焊接件等；（3）被檢測(cè)的表面和近表面的尺寸很小，間隙極窄的鐵磁性材料，可檢測(cè)出長(zhǎng)0.1mm，寬為微米級(jí)的裂紋；（4）不能用于檢測(cè)奧氏體不銹鋼及其焊接件，也不能檢測(cè)銅、鋁、鎂、鈦合金等非磁性材料；（5）可用于檢測(cè)工件表面和近表面的裂紋、白點(diǎn)、發(fā)紋、氣孔、夾雜、折疊、疏松等缺陷，但不適合檢測(cè)表面淺而寬的劃傷、針孔狀缺陷。5.2 磁化方法及特點(diǎn)磁化方法及特點(diǎn)1.通電法 將工件夾在探傷機(jī)兩磁化夾頭之間，使電流從被檢工件上直接流過，從而在工件表面和內(nèi)部產(chǎn)生閉合的周向磁

10、場(chǎng)。 主要用于檢測(cè)與磁場(chǎng)方向垂直，與電流方向平行的縱向缺陷，適用于實(shí)心或空心工件的檢測(cè)。電源磁場(chǎng)2.中心導(dǎo)體法 將導(dǎo)體穿入空心工件的孔中，并置于孔的中心，電流從導(dǎo)體通過，形成周向磁場(chǎng)。 特點(diǎn)：可用于檢測(cè)空心工件內(nèi)、外表面與電流平行的縱向缺陷和端面的徑向缺陷。3.磁軛法 用固定式電磁軛的兩極夾住工件進(jìn)行整體磁化，或用便攜式電磁軛的兩極接觸工件表面進(jìn)行局部磁化，用于發(fā)現(xiàn)與兩磁極連線垂直的缺陷。 特點(diǎn)：適用于焊接件及大中型工件的局部檢驗(yàn)。5.3 磁粉檢測(cè)工藝磁粉檢測(cè)工藝（1）預(yù)處理：清除、打磨。（2）磁化工件：選擇磁化方法和規(guī)范；（3）施加磁粉或磁懸液（刷涂或噴涂）；（4）磁痕分析評(píng)定；（5）退磁及

11、后處理。5.5.聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù) 當(dāng)材料受到外力或內(nèi)力作用時(shí)，由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不均勻及各種缺陷的存在造成應(yīng)力集中，從而使局部的應(yīng)力分布不穩(wěn)定。當(dāng)這種不穩(wěn)定的應(yīng)力分布狀態(tài)說積蓄的應(yīng)變能達(dá)到一定程度時(shí)就會(huì)發(fā)生應(yīng)力的重新分布，達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)。這一過程往往伴隨有微觀龜裂、位錯(cuò)的發(fā)生與堆積、裂紋的產(chǎn)生與發(fā)展等，實(shí)際上就是應(yīng)變能釋放的過程。這種釋放的應(yīng)變能一部分以應(yīng)力波的形式發(fā)射出去。 這種現(xiàn)象稱為。這通常與裂紋的產(chǎn)生、塑性變形等現(xiàn)象有 關(guān)。 聲發(fā)射的傳播過程是從聲發(fā)射源開始，通過整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行傳播的。利用電子手段來檢測(cè)聲發(fā)射活動(dòng)的技術(shù)已被廣泛采用。聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)不但具有整體性、快速及時(shí)性、經(jīng)濟(jì)

12、性等特性，還對(duì)缺陷的類型作出危害等級(jí)評(píng)估。 5.15.1聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：（1）幾乎不受材料的限制；（2）是一種動(dòng)態(tài)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)；（3）靈敏度高；（4）可檢測(cè)活動(dòng)裂紋；缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)必須承載；（2）檢測(cè)受材料的影響大，受電噪聲和機(jī)械噪聲影響大；（3）定位精度不夠高；（4）測(cè)量結(jié)果解釋比較困難。 目前聲發(fā)射技術(shù)作為一種成熟的無(wú)損檢測(cè)方法，已被廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域，主要包括以下方面： (1) 石油化工工業(yè)：石油化工工業(yè)：各種壓力容器、壓力管道和海洋石油平臺(tái)的檢測(cè)和結(jié)構(gòu)完整性評(píng)價(jià)，常壓貯罐底部、各種閥門和埋地管道的泄漏檢測(cè)等。 (2) 電力工業(yè)：電力工業(yè)：高壓

13、蒸汽汽包、管道和閥門的檢測(cè)和泄漏監(jiān)測(cè)，汽輪機(jī)葉片的檢測(cè)，汽輪機(jī)軸承運(yùn)行狀況的監(jiān)測(cè)，變壓器局部放電的檢測(cè)。 (3) 材料試驗(yàn)：材料試驗(yàn)：材料的性能測(cè)試、斷裂試驗(yàn)、疲勞試驗(yàn)、腐蝕監(jiān)測(cè)和摩擦測(cè)試, 鐵磁性材料的磁聲發(fā)射測(cè)試等。 (4) 民用工程：民用工程：樓房、橋梁、起重機(jī)、隧道、大壩的檢測(cè)，水泥結(jié)構(gòu)裂紋開裂和擴(kuò)展的連續(xù)監(jiān)視等。 (5) 航天和航空工業(yè)：航天和航空工業(yè)：航空器殼體和主要構(gòu)件的檢測(cè)和結(jié)構(gòu)完整性評(píng)價(jià)，航空器的時(shí)效試驗(yàn)、疲勞試驗(yàn)檢測(cè)和運(yùn)行過程中的在線連續(xù)監(jiān)測(cè)等。 (6) 金屬加工：金屬加工：工具磨損和斷裂的探測(cè)，打磨輪或整形裝置與工件接觸的探測(cè)，修理整形的驗(yàn)證，金屬加工過程的質(zhì)量控制，焊接

14、過程監(jiān)測(cè)，振動(dòng)探測(cè)，鍛壓測(cè)試，加工過程的碰撞探測(cè)和預(yù)防。 (7) 交通運(yùn)輸業(yè)：交通運(yùn)輸業(yè)：長(zhǎng)管拖車、公路和鐵路槽車及船舶的檢測(cè)和缺陷定位，鐵路材料和結(jié)構(gòu)的裂紋探測(cè)，橋梁和隧道的結(jié)構(gòu)完整性檢測(cè)，卡車和火車滾珠軸承和軸頸軸承的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，火車車輪和軸承的斷裂探測(cè)。(8) 其他：其他：硬盤的干擾探測(cè)，帶壓瓶的完整性檢測(cè)，莊稼和樹木的干旱應(yīng)力監(jiān)測(cè)，磨損摩擦監(jiān)測(cè)，巖石探測(cè)，地質(zhì)和地震上的應(yīng)用，發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械的在線過程監(jiān)測(cè)，鋼軋輥的裂紋探測(cè)，汽車軸承強(qiáng)化過程的監(jiān)測(cè)，鑄造過程監(jiān)測(cè)，Li/MnO2電池的充放電監(jiān)測(cè)，人骨頭的摩擦、受力和破壞特性試驗(yàn)，骨關(guān)節(jié)狀況的監(jiān)測(cè)。 5.2 5.2 聲發(fā)射信號(hào)的分類

15、聲發(fā)射信號(hào)的分類 聲發(fā)射信號(hào)是物體受到外部條件作用使其狀態(tài)發(fā)生改變而釋放出來的一種瞬時(shí)彈性波，按波形可分為連續(xù)型和突發(fā)型兩類。 突發(fā)型：金屬、復(fù)合材料、地質(zhì)材料等裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展，材料受到?jīng)_擊作用時(shí)。 連續(xù)型：材料的屈服過程、充壓系統(tǒng)的泄漏等。5.3 5.3 聲發(fā)射信號(hào)的特征聲發(fā)射信號(hào)的特征 典型的聲發(fā)射波的頻率范圍是1KHz-2MHz或更高。 （1）聲發(fā)射信號(hào)是上升時(shí)間很短的振蕩脈沖信號(hào)，上升時(shí)間約為10-410-8s；（2）信號(hào)一般是不可逆的，具有不復(fù)現(xiàn)性。同一時(shí)間在同一條件下產(chǎn)生的聲發(fā)射只有一次，這成為kaiser效應(yīng)。1t2t第1次加載第2次加載AE信號(hào)t聲發(fā)射（3）聲發(fā)射信號(hào)產(chǎn)生的影響因素復(fù)雜，不僅與外部因素有關(guān)，還與材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)，因此信號(hào)具有隨機(jī)性和模糊性。5.4 5.4 聲發(fā)射信號(hào)的檢測(cè)與處理聲發(fā)射信號(hào)的檢測(cè)與處理工件工件傳感器傳感器前放前放濾波濾波主放主放信號(hào)信號(hào)處理處理振鈴法、事件法、能量法頻譜分析法。5.5 5.5 缺陷的判定與評(píng)價(jià)缺陷的判定與評(píng)價(jià) 確定聲發(fā)射源位置時(shí)需要將傳感器布置成一定的陣列。對(duì)于一維問題，采用兩個(gè)傳感器連接成一條與聲