無損檢測(cè)基礎(chǔ)知識(shí)1課件

1、無損檢測(cè)基礎(chǔ)知識(shí) 科研中心無損檢測(cè)定義 在不損壞試件的前提下，以物理或化學(xué)方法為手段，借助先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備器材，對(duì)試件的內(nèi)部及表面的結(jié)構(gòu)，性質(zhì)，狀態(tài)進(jìn)行檢查和測(cè)試的方法。而用人的肉眼為手段稱之為宏觀檢查，。 無損探傷：是無損檢測(cè)早期階段的名稱，其涵義是探測(cè)和發(fā)現(xiàn)缺陷。 無損檢測(cè)：是當(dāng)前階段的名稱，其內(nèi)涵不僅僅是探測(cè)缺陷，還包括探測(cè)試件的一些其他信息，例如結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、狀態(tài)等，并試圖通過測(cè)試掌握更多的信息。 無損評(píng)價(jià)：是將進(jìn)入或目前正在進(jìn)入的新階段的名稱，其內(nèi)涵不僅僅是探測(cè)缺陷、探測(cè)試件的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、狀態(tài)，還要獲取更全面、更深刻的、更準(zhǔn)確的綜合信息，例如缺陷的形狀、尺寸、位置、取向、內(nèi)容特、缺陷部

2、位的金相組織、殘余應(yīng)力等。 概述常用常規(guī)無損檢測(cè)方法 射線檢測(cè)超聲檢測(cè)磁粉檢測(cè)滲透檢測(cè)渦流檢測(cè)聲發(fā)射檢測(cè)現(xiàn)代無損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展新的檢測(cè)理論計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生新的檢測(cè)手段 : TOFD 磁記憶 超聲成像等概述無損檢測(cè)的目的一、保證產(chǎn)品質(zhì)量 通過無損檢測(cè)方法可以探測(cè)出許多肉眼很難看見的細(xì)小缺陷。在容器和其他產(chǎn)品制造的過程檢驗(yàn)和最終質(zhì)量檢驗(yàn)中普遍采用。 采用破壞性檢測(cè)，在檢測(cè)完成的同時(shí)，試件也被破壞了，因此破壞性檢測(cè)只能進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)。與破壞性檢測(cè)不同，無損檢測(cè)不需損壞試件就能完成檢測(cè)過程 ，因此無損檢測(cè)能夠?qū)Ξa(chǎn)品進(jìn)行百分之百檢驗(yàn)或逐件檢驗(yàn)。 二、保障使用安全 即使是設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量完全符合規(guī)范要求的

3、容器，在經(jīng)過一段時(shí)間使用后，也有可能發(fā)生破壞事故，這是由于苛刻的運(yùn)行條件使設(shè)備狀態(tài)發(fā)生變化，例如由于高溫和應(yīng)力的作用導(dǎo)致材料蠕變，由于溫度、壓力的波動(dòng)產(chǎn)生交變應(yīng)力，使設(shè)備的應(yīng)力集中部位產(chǎn)生疲勞，由下腐蝕作用使壁厚減薄或材質(zhì)劣化等等。上述因素有可能使設(shè)備中原來存在的，制造規(guī)范允許的小缺陷擴(kuò)展開裂，或使設(shè)備中原來沒有缺陷的地方產(chǎn)生樣或那樣的新生缺陷， 最終導(dǎo)致設(shè)備失效。為了保障使用安全，對(duì)在用鍋爐壓力容器，必須定期進(jìn)行檢驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷，避免事故發(fā)生。 概述三、改進(jìn)制造工藝 在產(chǎn)品生產(chǎn)中，為了了解制造工藝足否適宜，必須事先進(jìn)行工藝試驗(yàn)。在工藝試驗(yàn)中，經(jīng)常對(duì)工藝試樣進(jìn)行無損檢測(cè)，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果改進(jìn)制

4、造工藝，最終確定理想的制造工藝。例如，為了確定焊接工藝規(guī)范，在焊接試驗(yàn)時(shí)對(duì)焊接試樣進(jìn)行射線照相。隨后根據(jù)檢測(cè)結(jié)果修正焊接參數(shù)，最終得到能夠達(dá)到質(zhì)量要求的焊接工藝。又如，在進(jìn)行鑄造工藝設(shè)計(jì)時(shí)，通過射線照相探測(cè)試件的缺陷發(fā)生情況，并據(jù)此改進(jìn)澆口和冒口的位置，最終確定臺(tái)適的鑄造工藝。 四、降低生產(chǎn)成本 在產(chǎn)品制造過程中進(jìn)行無損檢測(cè)，往往被認(rèn)為要增加檢測(cè)費(fèi)用，從而使制造成本增加?？墒侨绻谥圃爝^程中間的適當(dāng)環(huán)節(jié)正確地進(jìn)行無損檢測(cè)，就是防止以后的工序浪費(fèi)，減少返工，降低廢品率，從而降低制造成本。例如，在厚板焊接時(shí)，如果在焊接全部完成后再無損檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷需要返修，要花費(fèi)許多工時(shí)或者很難修補(bǔ)。因此可以

5、在焊至一半時(shí)先進(jìn)行一次無損檢測(cè)，確認(rèn)沒有超標(biāo)缺陷后再繼續(xù)焊接，這樣雖然無損檢測(cè)費(fèi)用有所增加，但總的制造成本降低了。又如，對(duì)鑄件進(jìn)行機(jī)械加工，有時(shí)不允許機(jī)加上后的表面上出現(xiàn)夾渣、氣孔、裂紋等缺陷，選擇在機(jī)加工前對(duì)要進(jìn)行加工的部位實(shí)施無損檢測(cè)，對(duì)發(fā)現(xiàn)缺陷的部位就不再加工，從而降低了廢品率，節(jié)省了機(jī)加工工時(shí)。 3、合理選擇無損檢測(cè)方法 必須在檢測(cè)前，根據(jù)被檢物的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸，預(yù)計(jì)可能產(chǎn)生什么種類，什么形狀的缺陷，在什么部位、什么方向產(chǎn)生，根據(jù)以上種種情況分析，然后根據(jù)無損檢測(cè)方法各自的特點(diǎn)選擇最合適的檢測(cè)方法。 例如，鋼板的分層缺陷因其延伸方向與板平行，就不適合射線檢測(cè)而應(yīng)選擇超聲波檢測(cè)。

6、 檢查工件表面細(xì)小的裂紋就不應(yīng)選擇射線和超聲波檢測(cè)，而應(yīng)選擇磁粉和滲透檢測(cè)。 在保證充分安全性的同時(shí)要保證產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性。 4、各種無損檢測(cè)方法綜合應(yīng)用 不要只采用一種無損檢測(cè)方法，而盡可能多的同時(shí)采用幾種方法，以便保證各種檢測(cè)方法互相取長補(bǔ)短，從而取得更多的信息。 另外，還應(yīng)利用無損檢測(cè)以外的其他檢測(cè)所得的信息，利用有關(guān)材料、焊接、加工工藝的知識(shí)及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的知識(shí)，綜合起來進(jìn)行判斷 例如，超聲波對(duì)裂紋缺陷探測(cè)靈敏度較高，但定性不準(zhǔn)是其不足，而射線的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)缺陷定性比較準(zhǔn)確，兩者配合使用，就能保證檢測(cè)結(jié)果既可靠又準(zhǔn)確。無損檢測(cè)可發(fā)現(xiàn)缺陷的類型缺陷的分類 按加工階段分 原材料缺陷：如裂紋、夾雜物等

7、制造過程缺陷：又稱工藝缺陷，如裂紋、夾渣、氣孔、未焊透等 使用過程中缺陷：如裂紋、減薄、氫損傷（氫鼓泡、氫致裂紋）、腐蝕等 一 射線檢測(cè) 射線檢測(cè)是利用射線探測(cè)零件內(nèi)部缺陷的無損探傷方法、利用X射線、射線和中子射線易于穿透物體和穿透物體后的衰減程度不同，使膠片感光程度的不同來探測(cè)物體內(nèi)部的缺陷，對(duì)缺陷的種類、大小、位置等進(jìn)行判斷。射線檢測(cè)主要適用于體積型缺陷，如氣孔等的檢測(cè)；在特定的條件下，也可檢測(cè)裂紋、未焊透、未熔合等缺陷。工業(yè)應(yīng)用的射線檢測(cè)技術(shù)有三種：X射線檢測(cè)，r射線檢測(cè)、中子射線檢測(cè)。射線的種類很多，其中廣泛用于鍋爐壓力容器焊縫和其他工業(yè)產(chǎn)品、結(jié)構(gòu)材料的缺陷檢測(cè)的是x射線和射線。射線檢

8、測(cè)是工業(yè)無損檢測(cè)的一個(gè)重要專業(yè)門類。射線檢測(cè)最主要的應(yīng)用是探測(cè)試件內(nèi)部的宏觀幾何缺陷（探傷）。射線照相法是指用x射線或射線穿透試件，試件中因缺陷存在影響射線的吸收而產(chǎn)生強(qiáng)度差異，通過測(cè)量這種差異來探測(cè)缺陷，并以膠片作為記錄信息的器材的無損的檢測(cè)方法。該方法是最基本的，應(yīng)用最廣泛的一種射線檢測(cè)方法。x射線和射線都是波長極短的電磁波，從現(xiàn)代物理學(xué)波粒二相性的觀點(diǎn)看也可將其視為能量極高的光子束流，兩者基本區(qū)別在于x射線是從x射線管中產(chǎn)生的，而射線是從放射性同位素的原子核中放射出來的。射線的特性 X射線和射線均為電磁波，波長范圍均在0.001lnm之間，比可見光的波長短、頻率高、穿透力強(qiáng)。具有以下特性

9、: 不可見，以直線傳播; 不帶電荷，不受電場(chǎng)和磁場(chǎng)的影響; 能穿透物體并被物質(zhì)吸收而使自身強(qiáng)度衰減; 能產(chǎn)生光化學(xué)作用，使膠片感光; 能使物質(zhì)電離，使某些物質(zhì)產(chǎn)生熒光; 能產(chǎn)生生物效應(yīng)，對(duì)生命細(xì)胞有殺傷作用1.1射線照相法的原理x射線管是一種兩極電子管，將陰極燈絲通電，使之白熾，電子就在真空中放出 ，如果兩極之間加幾十千伏以至幾百千伏的電壓（叫做管電壓）時(shí)，電子就從陰極向陽極方向加速飛行，獲得很大的動(dòng)能，當(dāng)這些高速電子撞擊陽極時(shí)，與陽極金屬原子的核外庫侖場(chǎng)作用，發(fā)生軔致幅射而放出x射線。由x射線管所發(fā)出的x射線能譜為連續(xù)譜，因其波長分布是連續(xù)的。連續(xù)譜的最短波長min與管電壓千伏值（kVP）的

10、關(guān)系為min=12.4/kVP管電壓越高，最短波長min的值就越小，平均波長越短，x射線的能量越高，線質(zhì)越硬，穿透物質(zhì)時(shí)衰減越少，穿透力越強(qiáng)。所以在射線檢測(cè)時(shí)，一般是根據(jù)試件的材質(zhì)和厚度來選擇管電壓。x射線的強(qiáng)度大致與管電壓的平方和管電流的大小成正比。x射線的強(qiáng)度越大，圖7.2-5 x射線照相原理射線特性1、通過物體會(huì)衰減2、能使膠片感光射線照相的原理如圖所示，厚度為T厘米的物體中有厚度為T厘米的缺陷時(shí)，x射線透過無缺陷部位的底片的黑度為D，而x射線透過有缺陷部位的底片黑度應(yīng)為D+D，把這種曝過光的膠片在暗室中經(jīng)過顯影、定影、水洗和干燥。再將干燥的底片放在觀片燈上觀察，根據(jù)底片上有缺陷部位與無

11、缺陷部位的黑度圖象不一樣，就可判斷出缺陷的種類、數(shù)量、大小。射線照相設(shè)備可分為：x射線探傷機(jī)、高能射線探傷設(shè)備、射線探傷機(jī)三大類。x射線探傷機(jī)有攜帶式，移動(dòng)式兩類。攜帶式x射線機(jī)主要用于現(xiàn)場(chǎng)射線照相，管電壓一般小于320kV，最大穿透厚度約50mm。移動(dòng)式x射線機(jī)用在透照室內(nèi)的射線探傷，它具有較高的管電壓和管電流。管電壓可達(dá)450kV，最大穿透厚度約100mm。高能射線探傷設(shè)備主要有加速器等射線機(jī)由射線源、盛裝源容器、操作機(jī)構(gòu)、支撐和移動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。1.2射線檢測(cè)設(shè)備射線檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)和局限性概括如下：（1）檢測(cè)結(jié)果有直接記錄底片。由于底片上記錄的信息十分豐富，且可以長期保存，從而使射線照相法成為各

12、種無損檢測(cè)方法中記錄最真實(shí)、最直觀、最全面、可追蹤性最好的檢測(cè)方法。（2）可以獲得缺陷的投影圖象，缺陷定性定量準(zhǔn)確。各種無損檢測(cè)方法中，射線照相對(duì)缺陷定性是最準(zhǔn)的。在定量方面，對(duì)體積型缺陷（氣孔、夾渣類）的長度、寬度尺寸的確定也很準(zhǔn)，其誤差大致在零點(diǎn)幾毫米。但對(duì)面積型缺陷（如裂紋、未熔合類），如缺陷端部尺寸（高度和張口寬度）很小，則底片上影像尖端延伸可能辨別不清，此時(shí)定量數(shù)據(jù)會(huì)偏小。（3）體積型缺陷檢出率很高。而面積型缺陷的檢出率受到多種因素影響體積型缺陷是指氣孔、夾渣類缺陷。一般情況下，直徑在試件厚度的1%以上的體積型缺陷可以檢出。在薄試件中，可檢出缺陷的最小尺寸受人眼分辨率的限制，可達(dá)0.

13、5mm或更小。面積型缺陷是指裂紋、未熔合類缺陷，其檢出率的影響因素包括缺陷形態(tài)尺寸、透照厚度、透照角度、透照幾何條件、源和膠片種類、像質(zhì)計(jì)靈敏度等。雖然如此，一般可以說厚試件中的裂紋檢出率較低，但對(duì)薄試件，除非裂紋或未熔合的高度和張口寬度極小，否則只要照相角度適當(dāng)，底片靈敏度符合要求，裂紋檢出率還是足夠高的。1.7關(guān)于射線照相法特點(diǎn)的概括（4）適宜檢驗(yàn)厚度較薄的工件而不適宜較厚的工件。因?yàn)闄z驗(yàn)厚工件需要高能量的射線探傷設(shè)備。300KV便攜式X射線機(jī)透照厚度一般小于40mm，420KV移動(dòng)式X射線機(jī)和Ir192射線機(jī)透照厚度均小于100mm，對(duì)厚度大于100mm的工件照相需使用加速器或Co60，

14、因此是比較困難的。此外，板厚增大，射線照相絕對(duì)靈敏度是下降的，也就是說對(duì)厚工件采用射線照相，小尺寸缺陷以及一些面積型缺陷漏檢的可能性增大。（5）適宜檢測(cè)對(duì)接焊縫，檢測(cè)角焊縫效果較差，不適宜檢測(cè)板材、棒材、鍛件。檢測(cè)角焊縫的透照布置比較困難，攝得底片的黑度變化大，成像質(zhì)量不夠好；不適宜檢驗(yàn)板材、棒材、鍛件的原因是板材、鍛件中的大部分缺陷與板平行，射線照相無法檢出。此外棒材、鍛件厚度較大，射線穿透比較困難，效果也不好。（6）有些試件結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場(chǎng)條件不適合射線照相。由于是穿透法檢驗(yàn)，檢測(cè)時(shí)需要接近工件的兩面，因此結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場(chǎng)條件有時(shí)會(huì)限制檢測(cè)的進(jìn)行。例如有內(nèi)件的容器，有厚保溫層的容器，內(nèi)部液態(tài)或固態(tài)介質(zhì)

15、未排空的容器等均無法檢測(cè)；采用雙壁單影法透照雖然可以不進(jìn)入容器內(nèi)部，但只適用于直徑較小的容器，對(duì)直徑較大（一般大于1000mm）的容器，雙壁單影法透照很難實(shí)施。此外射線照相對(duì)源至膠片的距離（焦距）有一定要求，如焦距太短，則底片清晰度會(huì)很差。（7）對(duì)缺陷在工件中厚度方向的位置、尺寸（高度）的確定比較困難。除了一些根部缺陷可結(jié)合焊接知識(shí)和規(guī)律來確定其在工件中厚度方向的位置，很多缺陷無法用底片提供的信息定位。缺陷高度可通過黑度對(duì)比的方法作出判斷，但精確度不高，尤其影像細(xì)小的裂紋類缺陷，其黑度測(cè)不準(zhǔn)，用黑度對(duì)比方法測(cè)定缺陷高度的誤差較大。工業(yè)CT 工業(yè)CT是工業(yè)用計(jì)算機(jī)斷層成像技術(shù)的簡稱，它能在對(duì)檢測(cè)

16、物體無損傷條件下，以二維斷層圖像或三維立體圖像的形式，清晰、準(zhǔn)確、直觀地展示被檢測(cè)物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)、組成、材質(zhì)及缺損狀況，被譽(yù)為當(dāng)今最佳無損檢測(cè)技術(shù)。工業(yè)CT技術(shù)涉及了核物理學(xué)、微電子學(xué)、光電子技術(shù)、儀器儀表、精密機(jī)械與控制、計(jì)算機(jī)圖像處理與模式識(shí)別等多學(xué)科領(lǐng)域，是一個(gè)技術(shù)密集型的高科技產(chǎn)品。 工業(yè)CT廣泛應(yīng)用在汽車、材料、航天、航空、軍工、國防等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，為檢測(cè)航天運(yùn)載火箭及飛船航空發(fā)動(dòng)機(jī)、大型武器的檢測(cè)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)的分析以及機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的重要檢測(cè)手段。二 超聲波檢測(cè)超聲波在介質(zhì)中的傳播方式隨振源在介質(zhì)上施力方向與聲波傳播方向不同分為縱波、橫波和表面波。聲波屬于機(jī)械波范疇。超過人耳聽覺（16Hz

17、20KHz），頻率大于20千赫茲的聲波叫超聲波。用于工業(yè)檢測(cè)的超聲波，頻率為0.425兆赫茲，其中用得最多的是15兆赫茲。較低頻率用于檢測(cè)粗晶材料和衰減較大的材料較高頻率用于檢測(cè)細(xì)晶材料和要求高靈敏度處。超聲波具有頻率高、波長短、傳播能量大、穿透力強(qiáng)、指向性好的特點(diǎn)。超聲波在均勻介質(zhì)中沿直線傳播，遇到界面時(shí)發(fā)生反射和折射.并且可以在任何彈性介質(zhì)(固體、液體和氣體)中傳播。在工業(yè)超聲波探傷中傳播介質(zhì)主要是固體，液體作為藕合劑以減少聲能損失。2.1 超聲波的發(fā)生及其性質(zhì)1. 超聲波的發(fā)生和接收超聲波探傷用的高頻超聲波是通過壓電換能器獲得的。所謂壓電效應(yīng)是指將電振動(dòng)轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)或?qū)C(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電

18、振動(dòng)物理現(xiàn)象。壓電材料主要采用石英、鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛和硫酸鋰。通常在超聲波探傷中只使用一個(gè)晶片，這個(gè)晶片既作發(fā)射又作接收。2. 超聲波的種類超聲波在不同介質(zhì)中傳播的波型不同：空氣中和水中只有聲波的介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與傳播方向一致的波能傳播，叫做縱波。因固體介質(zhì)能承受剪切應(yīng)力，所以可在其中傳播多種波型，除了縱波外還有介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波傳播的方向垂直的波，叫做橫波。此外，還有在固體介質(zhì)的表面?zhèn)鞑サ谋砻娌ê驮诒“逯袀鞑サ陌宀ǎ鼈兌伎捎脕硖絺?. 超聲波特征參數(shù)聲速：聲速是由傳播介質(zhì)的彈性系數(shù)、密度以及聲波的種類決定的，它與頻率和晶片沒有關(guān)系。水中的聲速約為1500米/秒，鋼中縱波的聲速約為590

19、0米/秒，橫波的聲速約為3230米/秒，表面波的聲速約為3007米/秒。波長：波在一個(gè)周期內(nèi)或者說質(zhì)點(diǎn)完成一次振動(dòng)所經(jīng)過的路程稱為波長，用表示，根據(jù)頻率f和波速C的定義，三者有下式關(guān)系：C = f 超聲場(chǎng)：被超聲所充滿的空間范圍稱為超聲場(chǎng) 聲壓：超聲場(chǎng)某一點(diǎn)某一順時(shí)所具有的壓強(qiáng)與沒有超聲波存在時(shí)的靜態(tài)壓強(qiáng)之差聲強(qiáng)：在垂直于超聲波傳播方向上單位面積單位時(shí)間內(nèi)通過的超聲能量。聲阻抗：密度與聲速的乘積。分貝：是聲壓與聲強(qiáng)的計(jì)量單位3. 超聲場(chǎng)及其特征量4. 界面的反射和透射當(dāng)超聲波傳到缺陷、被檢物底面或者異種金屬結(jié)合面，即兩種不同聲阻抗的物質(zhì)組成的界面時(shí)，會(huì)發(fā)生反射。（1） 垂直入射時(shí)的反射和透射R

20、=(Z2-Z1)/(Z2+Z1) D=2Z2/(Z2+Z1)（2） 斜射時(shí)的反射和透射5. 指向性聲束集中向一個(gè)方向幅射的性質(zhì)，叫做聲波的指向性。高頻超聲波具有良好的指向性，這有利于超聲波探傷發(fā)現(xiàn)缺陷，確定缺陷位置。如圖7.3-5所示，晶片發(fā)出的超聲波，在某一個(gè)范圍內(nèi)，聲速是不擴(kuò)散的，可是，發(fā)射到一定距離后，由于晶片的制約力減弱，波束就擴(kuò)散了。超聲波探頭的聲場(chǎng)中，在一定角度中包含了大部分的超聲波能量，這個(gè)角度就叫做指向角（或叫半擴(kuò)散角）。指向角0與超聲波波長，晶片直徑D的關(guān)系為：0=arcsin（1.12/D） （7.3-8）頻率愈高（即波長愈短），晶片愈大，則指向角就愈小，目前實(shí)際應(yīng)用的探頭

21、，其指向 角在幾度到十幾度之間。2.2 超聲波檢測(cè)的原理和方法超聲波的垂直入射縱波探傷和傾斜入射的橫波探傷是超聲波探傷中兩種主要探傷方法。兩種方法各有用途互為補(bǔ)充：縱波探傷主要能發(fā)現(xiàn)與探測(cè)面平行或稍有傾斜的缺陷，主要用于鋼板、鍛件、鑄件的探傷；斜射的橫波探傷，主要能發(fā)現(xiàn)垂直于探測(cè)面或傾斜較大的缺陷，主要用于焊縫的探傷。2. 垂直探傷法2. 斜射探傷法在斜射法探傷中 ，由于超聲波在被檢物中是斜向傳播的，超聲波是斜向射到底面，所以不會(huì)有底面回波。因此，不能再用底面回波調(diào)節(jié)來對(duì)缺陷進(jìn)行定位。而要知道缺陷位置，需要用適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)試塊來把示波管橫坐標(biāo)調(diào)整到適當(dāng)狀態(tài)。通常采用CSK-1A和橫孔試塊來進(jìn)行調(diào)整

22、。三種調(diào)節(jié)方法:深度、距離、聲程2.3試塊試塊的用途：用試塊作為調(diào)節(jié)儀器、定量缺陷的參考依據(jù)，是超聲探傷的一個(gè)特點(diǎn)。超聲探傷的試塊上有各種已知的特征，例如特定的尺寸、規(guī)定形狀和尺寸的人工缺陷，如平底孔、橫通孔、凹槽等。試塊在超聲探傷中的用途主要有三方面：（1）確定合適的探傷方法。在超聲探傷中，可以應(yīng)用在某個(gè)部位有某種人工缺陷（平底孔、槽等）的試塊來摸索探傷方法。在這種試塊上摸到的探傷規(guī)律和方法，可應(yīng)用到與試塊同材質(zhì)、同形式、同尺寸的工件探傷中去。2）確定探傷靈敏度和評(píng)價(jià)缺陷大小。對(duì)于不同種類，不同厚度、不同要求的工件，需要不同的探傷靈敏度。為了確定探傷時(shí)的靈敏度，就需要帶有各種人工缺陷的試塊，

23、用人工缺陷的波高來表示探傷靈敏度，這是試塊常用的一種方法。為了評(píng)價(jià)工件中某一深度處缺陷大小，用試塊中同一深度各種尺寸的人工缺陷與之相比較，這就是探傷中應(yīng)用的缺陷當(dāng)量法。（3）校驗(yàn)儀器和測(cè)試探頭性能。通過試塊可以測(cè)試儀器聲或探頭的性能，以及儀器和探頭連接在一起的系統(tǒng)綜合性能。2.4 超聲波檢測(cè)工藝要點(diǎn)1. 檢測(cè)方法的分類超聲波探傷有多種分類方法：（1）按原理分類。超聲波探傷按原理來分：有脈沖反射法、穿透法和共振法三種。目前用得最多的是脈沖反射法。（2）按顯示方式分類。按超聲波探傷圖形的顯示方式分：有A型顯示、B型顯示、C型顯示等。目前用得最多的是A型顯示探傷法。（3）按探傷波型分類。按超聲波的波

24、型來分，脈沖反射法大致可分為縱波探傷法 （直射探傷法）、橫波探傷法（斜射探傷法）、表面波探傷法和板波探傷法4種。用的較多的是縱波和橫波探傷法。（4）按探頭數(shù)量：單探頭、多探頭 （5）按接觸方法：直接接觸、水浸1.脈沖反射法超聲波探頭發(fā)射脈沖波到被檢試件內(nèi)，根據(jù)反射波的情況來檢測(cè)試件缺陷的方法，稱為脈沖反射法。脈沖反射法包括缺陷回波法、底波高度法和多次底波法。2.穿透法穿透法是依據(jù)脈沖波或連續(xù)波穿透試件之后的能量變化來判斷缺陷情況的一種方法。穿透法常采用兩個(gè)探頭，一收一發(fā)，分別放置在試件的兩側(cè)進(jìn)行探測(cè)。3.共振法若聲波（頻率可調(diào)的連續(xù)波）在被檢工件內(nèi)傳播，當(dāng)試件的厚度為超聲波的半波長的整數(shù)倍時(shí)，

25、將引起共振，儀器顯示出共振頻率。當(dāng)試件內(nèi)存在缺陷或工件厚度發(fā)生變化時(shí)，將改變?cè)嚰墓舱耦l率，依據(jù)試件的共振頻率特性，來判斷缺陷情況和工件厚度變化情況的方法稱為共振法。共振法常用于試件測(cè)厚。A型顯示是一種波形顯示，探傷儀的屏幕的橫坐標(biāo)代表聲波的傳播距離，縱坐標(biāo)代表反射波的幅度。由反射波的位置可以確定缺陷位置，由反射波的幅度可以估算缺陷大小。 B型顯示是一種圖象顯示，屏幕的橫坐標(biāo)代表探頭的掃查軌跡，縱坐標(biāo)代表聲波的傳播距離，因而可直觀地顯示出被探工件任一縱截面上缺陷的分布及缺陷的深度。C型顯示也是一種圖象顯示，屏幕的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)都代表探頭在工件表面的位置，探頭接收信號(hào)幅度以光點(diǎn)輝度表示，因而當(dāng)探

26、頭在工件表面移動(dòng)時(shí)，屏上顯示出被探工件內(nèi)部缺陷的平面圖象，但不能顯示缺陷的深度。2.6 關(guān)于超聲波檢測(cè)特點(diǎn)的概括超聲波檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)和局限性概括如下：（1）面積型缺陷的檢出率較高，而體積型缺陷的檢出率較低。從理論上說，反射超聲波的缺陷面積越大，回波越高，越容易檢出，因?yàn)槊娣e型缺陷反射面積大而體積型缺陷反射面積小，所以面積型缺陷的檢出率高。實(shí)踐中，對(duì)較厚（約30mm以上）焊縫的裂紋和未熔合缺陷檢測(cè)，超聲波檢測(cè)確實(shí)比射線照相靈敏。但在較薄的焊縫中，這一結(jié)論不一定成立。必須注意，面積型缺陷反射波并不總是很高的，有些細(xì)小裂紋和未熔合反射波并不高，因而也有漏檢的例子。此外，厚焊縫中的未熔合缺陷反射面如果較光

27、滑，單探頭檢測(cè)可能接收不到回波，也會(huì)漏檢。（2）適宜檢驗(yàn)厚度較大的工件，不適宜檢驗(yàn)較薄的工件。超聲波對(duì)鋼有足夠的穿透能力，檢測(cè)直徑達(dá)幾米的鍛件，厚度達(dá)上百毫米的焊縫并不太困難。另外，對(duì)厚度大的工件檢測(cè)，表面回波與缺陷波容易區(qū)分。因此相對(duì)于射線檢測(cè)來說，超聲波更加適宜檢驗(yàn)厚度較大的工件。但對(duì)較薄的工件，例如厚度小于8mm的焊縫和6mm的板材，進(jìn)行超聲波檢測(cè)檢驗(yàn)則存在困難。薄焊縫檢測(cè)困難是因?yàn)樯舷卤砻嫘螤罨夭ㄈ菀着c缺陷波混淆，難以識(shí)別；薄板材檢測(cè)困難除了表面回波容易與缺陷波混淆的問題外，還因?yàn)槌暡ㄌ絺嬖诿^(qū)以及脈沖寬度影響縱向分辨率。（3）應(yīng)用范圍廣，可用于各種試件。超聲波探傷應(yīng)用范圍包括對(duì)接

28、焊縫、角焊縫、T型焊縫、板材、管材、棒材、鍛件、以及復(fù)合材料等。但與對(duì)接焊縫檢測(cè)相比，角焊縫、T型焊縫檢測(cè)工藝相對(duì)不成熟，有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也不夠完善。板材、管材、棒材、鍛件、以及復(fù)合材料的內(nèi)部缺陷檢測(cè)超聲波是首選方法。（4）檢測(cè)成本低、速度快，儀器體積小，重量輕，現(xiàn)場(chǎng)使用較方便。便攜式手工探傷超聲波儀器有模擬式和數(shù)字式兩種，模擬式儀器1-2萬元，數(shù)字式儀器4-8萬元。檢測(cè)過程消耗材料費(fèi)用很少。正常情況下，一個(gè)檢測(cè)人員一天能檢測(cè)數(shù)十米焊縫，檢測(cè)結(jié)果當(dāng)場(chǎng)就能得到。目前數(shù)字式儀器的體積只有詞典大小，重2-3公斤，與射線儀器相比，現(xiàn)場(chǎng)使用要方便得多。（5）無法得到缺陷直觀圖象，定性困難，定量精度不高 超聲波探

29、傷是通過觀察脈沖回波來獲得缺陷信息的。缺陷位置根據(jù)回波位置來確定，對(duì)小缺陷（一般10mm以下）可直接用波高測(cè)量大小，所的結(jié)果稱為當(dāng)量尺寸；對(duì)大缺陷，需要移動(dòng)探頭進(jìn)行測(cè)量，所的結(jié)果稱指示長度或指示面積。由于無法得到缺陷圖象，缺陷的形狀、表面狀態(tài)等特征也很難獲得，因此判定缺陷性質(zhì)是困難的。在定量方面，所謂缺陷當(dāng)量尺寸、指示長度或指示面積與實(shí)際缺陷尺寸都有誤差，因?yàn)椴ǜ咦兓芎芏嘁蛩赜绊憽３暡▽?duì)缺陷定量的尺寸與實(shí)際缺陷尺寸誤差幾毫米甚至更大，一般認(rèn)為是正常的。近些年來，在超聲波定性和定量技術(shù)方面有一些進(jìn)展。例如用不同掃查手法結(jié)合動(dòng)態(tài)波形觀察對(duì)缺陷定性、采用聚焦探頭對(duì)缺陷定量、以及各種成像技術(shù)等等，

30、但實(shí)際應(yīng)用效果還不能令人滿意。（6）檢測(cè)結(jié)果無直接見證記錄。由于不能象射線照相那樣留下直接見證記錄，超聲波檢測(cè)結(jié)果的真實(shí)性、直觀性、全面性和可追蹤性都比不上射線照相。超聲波檢測(cè)的可靠性在很大程度上受檢測(cè)人員責(zé)任心和技術(shù)水平的影響，如果檢測(cè)方法選擇不當(dāng)，或工藝制訂不當(dāng)，或操作方面失誤，有可能導(dǎo)致大缺陷漏檢。而對(duì)超聲波檢測(cè)結(jié)果的審核或復(fù)查是困難的，因其錯(cuò)誤的檢測(cè)結(jié)果不象射線照相那樣容易發(fā)現(xiàn)和糾正，這是超聲波檢測(cè)的一大不足。近年來發(fā)展的數(shù)字式超聲波探傷儀雖然能記錄波形，但仍不能算檢測(cè)結(jié)果的直接見證記錄。只有做到對(duì)檢測(cè)全過程的探頭位置、回波反射點(diǎn)位置、以及回波信號(hào)三者關(guān)聯(lián)記錄，才能算真正的檢測(cè)直接記錄

31、，而這對(duì)于便攜式超聲波儀器和手工探傷方法來說，是很困難的。（7）對(duì)缺陷在工件厚度方向上的定位較準(zhǔn)確。這一條是相對(duì)于射線照相來說的。由于射線照相無法對(duì)缺陷在工件厚度方向上定位，通常對(duì)射線照相發(fā)現(xiàn)的缺陷用超聲波檢測(cè)定位。（8）材質(zhì)、晶粒度對(duì)探傷有影響。晶粒粗大的材料，例如鑄鋼、奧氏體不銹鋼焊縫，未經(jīng)正火處理的電渣焊焊縫等，一般認(rèn)為不宜用超聲波進(jìn)行探傷。這是因?yàn)榇执缶Я５木Ы鐣?huì)反射聲波，在屏幕上出現(xiàn)大量“草狀回波”，容易與缺陷波混淆，因而影響檢測(cè)可靠性。近年來對(duì)奧氏體不銹鋼焊縫超聲波探傷技術(shù)進(jìn)行了專門研究，如果采用特殊的探頭（縱波窄脈沖探頭）降低信噪比，并制訂專門工藝，可以實(shí)施奧氏體不銹鋼焊縫超聲波

32、檢測(cè)，其精度和可靠性基本上是能夠保證的。（ 9）工件不規(guī)則的外形和一些結(jié)構(gòu)會(huì)影響檢測(cè)。例如臺(tái)，槽，孔較多的鍛件，不等厚削薄的焊縫，管板與筒體的對(duì)接焊縫，直邊較短的封頭與筒體連接的環(huán)焊縫，高頸法蘭與管子對(duì)接焊縫等。對(duì)鍛件，一般在臺(tái)、槽、孔加工前進(jìn)行超聲波檢測(cè)。管板與筒體的對(duì)接焊縫，直邊較短的封頭與筒體連接的環(huán)焊縫一類結(jié)構(gòu)對(duì)超聲波檢測(cè)的影響主要是探頭掃查面長度不夠，可通過增加掃查面，或采用兩種角度探頭，或把焊縫磨平后檢測(cè)等方法來解決。不等厚削薄的焊縫或類似結(jié)構(gòu)的問題是掃查面不規(guī)則，對(duì)此可通過改變掃查面，或采用計(jì)算法選擇合適角度探頭和對(duì)缺陷定位等方法來解決。（10）探頭掃查面的平整度和粗糙度對(duì)超聲波

33、檢測(cè)有一定影響。一般軋制表面或機(jī)加工表面即可滿足要求。嚴(yán)重腐蝕表面、鑄、鍛原始表面無法實(shí)施檢測(cè)。用砂輪打磨處理表面要特別注意平整度，防止溝槽和凹坑的產(chǎn)生，否則嚴(yán)重影響3 磁粉探傷利用磁源對(duì)被檢工件進(jìn)行局部磁化，若被測(cè)工件表面光滑內(nèi)部沒有缺陷,磁通將全部通過被測(cè)工件。若材料表面或近表面存在缺陷時(shí),會(huì)導(dǎo)致缺陷處及其附近區(qū)域磁導(dǎo)率降低，磁阻增加,從而使缺陷附近的磁場(chǎng)發(fā)生畸變，如圖1所示,它們可能分為三部分,即大部分磁通在工件內(nèi)部繞過缺陷。少部分磁通穿過缺陷。 還有部分磁通離開工件的上、下表面經(jīng)空氣繞過缺陷。 磁粉堆集現(xiàn)象又稱磁粉痕跡或叫磁痕。 磁粉探傷磁粉探傷和漏磁檢測(cè)鐵磁性材料和工件被磁化后，由于

34、不連續(xù)性的存在，使工件表面和近表面的磁力線發(fā)生局部畸而產(chǎn)生漏磁場(chǎng)，吸附施加在工件表面的磁粉，形成在合適光照下目視可見的磁痕，從而顯示不連續(xù)的位置、形狀和大小。所謂漏磁檢測(cè)是指：鐵磁材料被磁化后，其表面和近表面缺陷在材料表面形成漏磁場(chǎng)，通過傳感器檢測(cè)漏磁場(chǎng)來發(fā)現(xiàn)缺陷的無損檢測(cè)技術(shù)。磁粉檢測(cè)技術(shù)也是一種漏磁檢測(cè)，但習(xí)慣上人們把用傳感器測(cè)量漏磁通的檢測(cè)方法稱為漏磁檢測(cè)，而把用磁粉檢測(cè)漏磁通的方法稱為磁粉檢測(cè)，且將它們并列為兩種檢測(cè)方法 磁粉探傷磁粉探傷適用范圍鐵磁性材料表面和近表面尺寸很小，間隙極窄，目視難以看出的不連續(xù)性（長0.1mm,寬為微米級(jí)的裂紋）；未加工的原材料、加工的半成品、成品工件及在

35、役或使用過的零部件進(jìn)行探傷，還能對(duì)板材、型材、管材、棒材、焊接件、鑄件及鍛件進(jìn)行探傷；可以發(fā)現(xiàn)裂紋、夾雜、發(fā)紋、白點(diǎn)、折疊、冷隔和疏松等缺陷。磁粉探傷磁粉探傷的基本步驟預(yù)處理；磁化工件；施加磁懸液；觀察和評(píng)定磁痕顯示；退磁；后處理；磁粉探傷的優(yōu)點(diǎn)可檢測(cè)出鐵磁性材料表面和近表面的缺陷；能直觀地顯示出缺陷的位置、形狀、大小和嚴(yán)重程度；具有很高的檢測(cè)靈敏度，可檢測(cè)微米級(jí)寬度的缺陷；單個(gè)工件檢驗(yàn)速度快，工藝簡單，成本低，污染輕；結(jié)合使用各種磁化方法，幾乎不受工件大小和幾何形狀的影響；檢測(cè)缺陷的重復(fù)性好；可檢驗(yàn)受腐蝕的表面。磁粉探傷的局限性只能檢測(cè)鐵磁性材料；只能檢測(cè)表面或近表面缺陷；點(diǎn)狀缺陷和與工件表

36、面夾角小于20度的層不易發(fā)現(xiàn)；受幾何形狀影響，易產(chǎn)生非相關(guān)顯示；有通電法和觸頭法，易燒傷工件；表面打磨；磁粉探傷設(shè)備固定式探傷機(jī)移動(dòng)式探傷機(jī)便攜式探傷機(jī)磁粉按磁痕觀察分為熒光磁粉和非熒光磁粉；按施加方式分為濕法磁粉和干法磁粉；標(biāo)準(zhǔn)試塊用途用于檢驗(yàn)磁粉探傷設(shè)備、磁粉和磁懸液的綜合性能（系統(tǒng)靈敏度）；用于檢測(cè)被檢工件表面的磁場(chǎng)方向，有效磁化范圍和大致的有效磁場(chǎng)強(qiáng)度；用于考察所用的探傷工藝規(guī)程和操作方法是否妥當(dāng)；當(dāng)無法計(jì)算磁化規(guī)范時(shí)，可大致確定較理想的磁化規(guī)范類型A型、C型、D型和M1型四種4 滲透檢測(cè)滲透檢測(cè)滲透檢測(cè)是一種以毛細(xì)管作用原理為基礎(chǔ)的檢測(cè)表面開口缺陷的無損檢測(cè)方法。滲透探傷是基于液體的

37、毛細(xì)管作用和固體染料在一定條件下的發(fā)光現(xiàn)象。原理：零件表面被施涂含有熒光染料或著色染料的滲透后，在毛細(xì)管作用下，經(jīng)過一定時(shí)間的滲透，滲透液可以滲進(jìn)表面開口缺陷中；除去多余的滲透液和干燥后；再在零件表面施涂吸附介質(zhì)（顯象劑）；同樣在毛細(xì)管作用下，顯象劑將吸附缺陷中的滲透液，使?jié)B透液回到顯象劑中；在一定光源下，缺陷處之滲透液痕跡被顯示，從而探測(cè)出缺陷的形貌及分布狀態(tài)。滲透探傷的優(yōu)點(diǎn)可以檢測(cè)任何非松孔性材料（金屬和非金屬）或零件的表面開口狀缺陷；能直觀地顯示出缺陷的位置。形狀、大小和嚴(yán)重程度；具有較高的檢測(cè)靈敏度；著色探傷不用設(shè)備，不用水電，特別適用于現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)；檢驗(yàn)不受工件幾何形狀和缺陷方向的影響。

38、滲透探傷的局限性只能檢測(cè)表面開口缺陷（堵塞時(shí)也不能檢出）單個(gè)工件檢測(cè)效率低，成本高；檢驗(yàn)缺陷重復(fù)性不好；污染較重。滲透探傷的分類滲透液中所含染料成份分類熒光滲透探傷法、著色滲透探傷法和熒光著色滲透探傷法滲透液去除方法分類水洗型 滲透液內(nèi)含有一定量的乳化劑，零件表面多余的滲透液可直接用水洗掉。后乳化型 滲透液中不含乳化劑，零件表面多余的滲透液在用乳化劑乳化后，才能用水清洗 掉。溶劑去除型 滲透液是用有機(jī)溶劑擦除清洗掉零件表面多余的滲透液。定義：就是使導(dǎo)電試件內(nèi)部發(fā)生渦電流（又稱渦流），并通過測(cè)量渦流變化量進(jìn)行檢測(cè)缺陷，材質(zhì)檢驗(yàn)和形狀尺寸的檢驗(yàn)，此方法稱渦流檢測(cè)。 可用于檢測(cè)折疊、裂紋、孔洞和夾雜

39、等缺陷；測(cè)量非鐵磁性材料上非導(dǎo)電涂層的厚度，或者鐵磁性材料上非鐵磁性覆蓋層的厚度等。 5、渦流檢測(cè)原理：當(dāng)載有交變電流的線圈接近被檢工件時(shí)，材料表面與近表面會(huì)感應(yīng)出渦流，其大小、相位和流動(dòng)軌跡與被檢工件的電磁特性和缺陷等因素有關(guān)，渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)作用會(huì)使線圈阻抗發(fā)生變化，測(cè)定線圈阻抗即可獲得被檢工件物理、結(jié)構(gòu)和冶金狀態(tài)等信息。電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、形狀、尺寸和缺陷影響渦流的大小集膚效應(yīng)直流電 通過圓柱體導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體橫截面上的電流密度基本上均勻的。但當(dāng)交流電 通過圓柱體導(dǎo)體時(shí)，橫截面上的電流密度不再是均勻的了，而是導(dǎo)體表面電流密度大，中心電流密度小，這種現(xiàn)象稱為趨膚效應(yīng)或集膚效應(yīng)。電流密度從表面至中心的

40、變化規(guī)律為:趨膚深度（透入深度）當(dāng)電流密度減少到表面電流密度的1/e=37%時(shí)的深度稱為趨膚深度（透入深度）頻率、電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率越大，透入深度越小。碳鋼同鋁比，碳鋼的透入深度較小5.2渦流檢測(cè)的應(yīng)用厚度測(cè)量材質(zhì)分選缺陷檢測(cè)材料的物理性能測(cè)量5.3 儀器和探頭 一般的渦流檢測(cè)儀主要由振蕩器、探頭、信號(hào)輸出電路、放大器、信號(hào)處理器、顯示器、電源等部分組成檢測(cè)線圈的分類穿過式線圈檢測(cè)管材、棒材和線材，用于在線檢測(cè)探頭式線圈放在板材、鋼錠、棒、管、坯等表面上用，尤其適用于局部檢測(cè)，通常線圈中裝入磁芯，用來提高檢測(cè)靈敏度，用于在役檢測(cè)內(nèi)插式線圖管內(nèi)壁、鉆孔。用于材質(zhì)和加工工藝檢查5.4. 渦流檢測(cè)工藝要

41、點(diǎn)（1）試件表面的清理試件表面在探傷前要進(jìn)行清理，除去對(duì)探傷有影響的附著物。（2）探傷儀器的穩(wěn)定探傷儀器通電之后，應(yīng)經(jīng)過必要的穩(wěn)定時(shí)間，方才可以選定試驗(yàn)規(guī)范并進(jìn)行探傷。（3）探傷規(guī)范的選擇 探傷頻率的選定選擇探傷頻率應(yīng)考慮透入深度和缺陷及其他參數(shù)的阻抗變化，利用指定的對(duì)比試塊上的人工缺陷找出阻抗變化最大的頻率和缺陷與干擾因素阻抗變化之間相位差最大的頻率。線圈的選擇線圈的選擇要使它能探測(cè)出指定的對(duì)比試塊上的人工缺陷，并且所選擇的線圈要適合于試件的形狀和尺寸。探傷靈敏度的選定探傷靈敏度的選定是在其他調(diào)整步驟完成之后進(jìn)行的，要把指定的對(duì)比試塊的人工缺陷的顯示圖象調(diào)整在探傷儀器顯示器的正常動(dòng)作范圍之內(nèi)

42、。平衡調(diào)整應(yīng)在實(shí)際探傷狀態(tài)下，在試樣無缺陷的部位進(jìn)行電橋的平衡調(diào)整。 相位角的選定調(diào)整移相器的相位角使得指定的對(duì)比試塊的人工缺陷能最明顯地探測(cè)出來，而雜亂信號(hào)最小。 直流磁場(chǎng)的調(diào)整對(duì)強(qiáng)磁性材料進(jìn)行探傷時(shí)，用線圈的直流磁場(chǎng)，使試件磁導(dǎo)率不均勻性所引起的雜亂信號(hào)降低到不致影響探傷結(jié)果的水平上。（4）探傷試驗(yàn)在選定的探傷規(guī)范下進(jìn)行探傷，如果發(fā)現(xiàn)探傷規(guī)范有變化時(shí)，應(yīng)立即停止試驗(yàn)，重新調(diào)整之后再繼續(xù)進(jìn)行。當(dāng)線圈或試件傳送時(shí)，線圈與試件間距離的變動(dòng)也會(huì)成為雜亂信號(hào)的原因，因此必須注意保持固定的距離。另外，必須盡量保持固定的傳送速度。5.5. 渦流檢測(cè)的特點(diǎn)渦流檢測(cè)的特點(diǎn)（優(yōu)點(diǎn)和局限性）如下：（1）適用于各種導(dǎo)電材質(zhì)的試件探傷。包括各種鋼、鈦、鎳、鋁、銅及其合金。（2）可以檢出表面和近表面缺陷。（3）探測(cè)結(jié)果以電信號(hào)輸出，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測(cè)。（4）由于采用非接觸式檢測(cè)，所以檢測(cè)速度很快。（5）形狀復(fù)雜的試