射線檢測(cè)及缺陷等級(jí)評(píng)定

X射線管及其工作原理～u15～500kv高壓電源－＋高壓電纜陽(yáng)極靶電子流玻殼管陰極罩燈絲X射線當(dāng)前第1頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/20231連續(xù)X射線的最短波長(zhǎng)為：式中，U——射線管電壓，kV連續(xù)射線管的轉(zhuǎn)換效率為:式中，——比例常數(shù)，為10-6；z——陽(yáng)極靶材料原子序數(shù)，鎢靶z=74當(dāng)前第2頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/20232二、射線的產(chǎn)生γ射線是由放射性同位素的核反應(yīng)、核衰變或裂變放射出的。常用的放射性同位素有60Co、192Ir等，它們是不穩(wěn)定的同位素，能自發(fā)的放射出某種粒子（α、β等）或γ射線后變成另一種不同的原子核，這種現(xiàn)象稱為衰變。其衰變速度可用半衰期反映。

半衰期是指放射元素原子核數(shù)目因衰變減少到原來(lái)原子核數(shù)目一半所需要的時(shí)間。當(dāng)前第3頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/20233γ射線的半衰期當(dāng)前第4頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/20234γ射線與X射線檢測(cè)的不同點(diǎn)是：γ射線源無(wú)論使用與不適用其能量都在自然地逐漸減弱。三、射線的性質(zhì)X射線、γ射線同是電磁波，后者波長(zhǎng)短、能量高，穿透能力大。當(dāng)前第5頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/20235X射線主要性質(zhì)：1、不可見，直線傳播；2、不帶電，不受電場(chǎng)、磁場(chǎng)影響；3、能穿透可見光不能透過的物質(zhì)；4、與光波相同，有反射、折射、干涉現(xiàn)象；5、能被傳播物質(zhì)衰減；6、能使氣體電離；7、能使照片膠片感光，使某些物質(zhì)產(chǎn)生熒光作用；8、能產(chǎn)生生物效應(yīng)，傷害、殺死生命細(xì)胞。當(dāng)前第6頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202362.2射線檢測(cè)的原理和準(zhǔn)備一、射線檢測(cè)原理利用射線檢測(cè)時(shí)，若被檢工件內(nèi)存在缺陷，缺陷與工件材料不同，其對(duì)射線的衰減程度不同，且透過厚度不同，透過后的射線強(qiáng)度則不同。當(dāng)前第7頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/20237如圖所示，若射線原有強(qiáng)度為J0，透過工件和缺陷后的射線強(qiáng)度分別為Jδ和Jx，膠片接受的射線強(qiáng)度不同，沖洗后可明顯地反映出黑度差部位，即能辨別出缺陷的形態(tài)、位置等。當(dāng)前第8頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/20238透過后射線強(qiáng)度之比為

Jx／Jδ=eμx

式中μ——衰減系數(shù)；

χ——透照方向上的缺陷尺寸；可見沿射線透照方向的缺陷尺寸χ越大，衰減系數(shù)μ越大，則有無(wú)缺陷處的強(qiáng)度差eμx越大，Jx／Jδ值越大，在膠片上的黑度差越大，越易發(fā)現(xiàn)缺陷所在。

當(dāng)前第9頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/20239二、射線檢測(cè)準(zhǔn)備在射線檢測(cè)之前，首先要了解被檢工件的檢測(cè)要求、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，了解其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、材質(zhì)、制造工藝過程，結(jié)合實(shí)際條件選擇合適的射線檢測(cè)設(shè)備、附件，如射線源、膠片、增感屏、象質(zhì)計(jì)等，為制定必要的檢測(cè)工藝、方法做好準(zhǔn)備工作。當(dāng)前第10頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202310

①射線源的選擇選擇射線源應(yīng)考慮射線能量，能量大，穿透力強(qiáng)，透照厚度增大，可以穿透衰減系數(shù)較大的材料。生產(chǎn)中首先要保證設(shè)備的能量能夠穿透被檢工件，但能量過大不僅浪費(fèi)，而且會(huì)降低膠片的黑度反差效果等。因此，在曝光時(shí)間許可的條件下，應(yīng)盡量采用較低的射線能量。當(dāng)前第11頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202311如課本圖2-2所示:

對(duì)于鋼鐵合金,厚度為8mm的材料，最高的X射線管電壓約為140KV；厚度為20mm的材料最高X射線管電壓則為280KV。對(duì)于γ射線，不同的射線源就有不同的適宜范圍（表2-1）。如同樣是高靈敏度技術(shù)，60Co鈷范圍50～150mm、192Ir銥則為18～80mm。

當(dāng)前第12頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202312②膠片的選擇

a膠片組成：膠片主要由基片、感光乳膠層（感光藥膜）、結(jié)合層（底膜）和保護(hù)層（保護(hù)膜）組成。

基片：膠片的基體，由乙酸纖維組成，主要保證膠片的強(qiáng)度韌性，適于沖洗。厚度約0.25～0.30mm,占膠片的70％左右。

感光乳劑層：其主要成分是溴化銀微粒和明膠，兩者組成懸浮體，兩面各約厚10～20μm。原理是溴化銀接受不同強(qiáng)度射線照射后析出多少不同的銀，經(jīng)過潛影、顯影、定影處理在膠片上將顯示出黑度不同的影象。

結(jié)合層：由明膠、水、有機(jī)溶劑和酸等組成，可使感光乳膠層和基片粘結(jié)在一起，防止乳劑層在沖洗時(shí)從基片上脫落。

保護(hù)層：由透明的膠質(zhì)或高分子化合物組成，厚約1～2μm，涂在乳劑層防止污染和膜損。當(dāng)前第13頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202313b底片的黑度：

照射到底片上的光強(qiáng)度Lo與透過底片后的光強(qiáng)度L之比的常用對(duì)數(shù)定義為底片的黑度。

黑度D=Lg(L0/L)

例如對(duì)于X射線AB級(jí)底片黑度范圍：1.2~3.5,有焊縫余高的焊縫黑度為1.5～2.0，無(wú)余高的為2.5。黑度值由經(jīng)常年檢的可靠黑度計(jì)來(lái)測(cè)定。

c底片的保存：

檢測(cè)前的底片應(yīng)保存在低溫、低濕度的環(huán)境中，室溫在10～15℃，相對(duì)濕度在55％～65％為宜。并且避免與有害、腐蝕性氣體（如煤氣、乙炔氣、氨氣和硫化氫氣體等）接觸，避免膠片的人為缺陷產(chǎn)生，如變形、折傷、劃損、污染等。當(dāng)前第14頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202314

檢測(cè)后的底片及評(píng)定結(jié)果應(yīng)有測(cè)評(píng)報(bào)告，保存期五年以上，隨時(shí)待查。

d照相標(biāo)準(zhǔn)：

根據(jù)JB4730－94《壓力容器無(wú)損檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)》射線透照的質(zhì)量等級(jí)分三個(gè)級(jí)別，即A級(jí)（普通級(jí)）、AB級(jí)（較高級(jí)）、B級(jí)（高級(jí)）。壓力容器AB類射線檢測(cè)一般不低于AB級(jí)當(dāng)前第15頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202315③增感屏的選擇

定義：是用來(lái)增強(qiáng)射線對(duì)底片感光作用的工具，它可以加快感光時(shí)間，減少透照時(shí)間，以達(dá)到提高工作效率，提高影像質(zhì)量的目的。常見的增感屏有金屬增感屏、熒光增感屏和金屬熒光增感屏三類。其中金屬熒光屏應(yīng)用較多，它是利用金屬箔吸收X射線，激發(fā)出二次電子和二次射線以增強(qiáng)對(duì)膠片的感光作用，同時(shí)還能吸收波長(zhǎng)較長(zhǎng)的散射線，減少散射線引起的灰霧度，從而提高圖像的清晰度。當(dāng)前第16頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202316④象質(zhì)計(jì)的選擇

定義：是用來(lái)檢查射線透照技術(shù)和膠片處理技術(shù)質(zhì)量、定量評(píng)價(jià)射線底片影像質(zhì)量的器件。象質(zhì)計(jì)（透度計(jì)）有三種基本類型：金屬絲型、平板孔型、槽形。我們國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用金屬絲型，即線型象質(zhì)計(jì)，由7根不同直徑的金屬絲構(gòu)成。當(dāng)前第17頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202317金屬絲型象質(zhì)計(jì)

第一組象質(zhì)計(jì)示例:7~1GB5618-85一定厚度范圍工件的底片，達(dá)到相應(yīng)象質(zhì)等級(jí)要求的最低的象質(zhì)指數(shù)Z，即等于達(dá)到了相對(duì)靈敏度的要求。應(yīng)用方法當(dāng)前第18頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202318象質(zhì)計(jì)的擺放圖示圖例L/2L/41—7焊接試板象質(zhì)計(jì)當(dāng)前第19頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202319

應(yīng)用原理：將其放在射線源一側(cè)、被檢工件部位（如焊縫）的一端（約被檢區(qū)長(zhǎng)度的1／4處），金屬絲與焊縫方向垂直，細(xì)絲置于外側(cè)，與被檢部件同時(shí)曝光，則在底片上應(yīng)觀察到不同直徑的影像。分辨原則：能在底片上識(shí)別出的金屬絲越細(xì)，說(shuō)明靈敏度越高。射線照相相對(duì)靈敏度K表示為:當(dāng)前第20頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202320式中，d—底片上可識(shí)別出的最細(xì)金屬絲直徑，mm;—被檢工件的穿透厚度，mm。

當(dāng)前第21頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202321（5）照相方法一般采用①縱縫透照法、②環(huán)縫外透法、③環(huán)壁內(nèi)透法、④雙壁單透法、⑤雙壁雙透法等幾種方法。1、2兩種方法：外透法一般用于單壁容器和夾套容器。第3種方法又分為偏心法和中心法，但要注意在評(píng)片時(shí)，內(nèi)壁缺陷要放大。4、5兩種方法主要用于小直徑容器（直徑小于一米以下）以及管子（4用于外徑89mm以上，5用于89mm以下的管子）。當(dāng)前第22頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202322當(dāng)前第23頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202323透照方式選擇選擇射線與工件的相對(duì)位置關(guān)系。因工件情況不同、發(fā)現(xiàn)缺陷種類不同而采用不同的透照方式。

平板對(duì)接焊縫：

垂直透照、傾斜透照；大直徑筒節(jié)環(huán)縫、縱縫：

內(nèi)透法、外透法；

管子對(duì)接環(huán)縫：

雙壁雙影法、雙壁單影法。當(dāng)前第24頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202324(6)散射線的屏蔽采用濾板、遮板、底部鉛板等。目的是降低底片的

灰霧度！射線源濾光板遮光板工件當(dāng)前第25頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202325關(guān)于標(biāo)記帶標(biāo)記帶內(nèi)容：①定位標(biāo)記——中心標(biāo)記，搭接標(biāo)記；②識(shí)別標(biāo)記——產(chǎn)品代號(hào)、批號(hào)、焊縫代號(hào)、透照日期、操作者代碼等；③B標(biāo)記——評(píng)價(jià)背部散射線強(qiáng)度；0072006，3，15GL141

AB當(dāng)前第26頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202326標(biāo)記帶內(nèi)容的處理為使用方便，可將長(zhǎng)期不變的標(biāo)記鉛字或符號(hào)固定在暗袋的外表面，放在工件下面。但應(yīng)注意貼在工件的下表面！而且不能與工件上表面的標(biāo)記重影！2006，3，12－007GL100-2暗袋標(biāo)記帶當(dāng)前第27頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202327(7)射線探傷的基本操作程序總體上分為三個(gè)階段，具體操作內(nèi)容根據(jù)具體情況有所刪減。

(1)技術(shù)準(zhǔn)備階段：①了解被檢對(duì)象——包括材質(zhì)、壁厚、加工工藝、工件表面狀態(tài)等；②設(shè)備選擇——射線源類型、能量水平、

可否移動(dòng)等；③選擇曝光條件——包括膠片、增感方式、焦距、曝光量、管電壓等；

④選擇透照方式——定向、周向輻射、布片策略等；⑤其它準(zhǔn)備——如標(biāo)記帶布置、象質(zhì)計(jì)布置、

屏蔽散射線的方法等。

當(dāng)前第28頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202328（2）實(shí)際透照①核對(duì)實(shí)物，布片貼標(biāo)；②屏蔽散射，對(duì)位調(diào)焦；③設(shè)定參數(shù)，設(shè)備預(yù)熱；④檢查現(xiàn)場(chǎng)，開機(jī)透照。（3）技術(shù)處理①暗室處理——沖洗、干燥；②底片評(píng)定——黑度、象質(zhì)指數(shù)、偽缺陷等；確認(rèn)合格底片。③質(zhì)量等級(jí)評(píng)定——根據(jù)缺陷類別、嚴(yán)重性，確定產(chǎn)品質(zhì)量級(jí)別。④簽發(fā)檢驗(yàn)報(bào)告——資料歸檔，保存5～8年。檢驗(yàn)報(bào)告有統(tǒng)一格式、規(guī)定的內(nèi)容、

質(zhì)檢人員要簽字、提出返修建議等。當(dāng)前第29頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202329三、焊縫射線透照缺陷等級(jí)評(píng)定

1評(píng)片工作的基本要求：（1）底片質(zhì)量要求的主要內(nèi)容：合適的底片黑度（有余高的焊縫黑度為1.5~2.0)、正確的象質(zhì)計(jì)、合理的射線底片影像級(jí)別（AB級(jí)、B級(jí)）。（2）底片觀察的條件要符合要求。（包括評(píng)片環(huán)境和觀察底片的亮度）（3）具備相應(yīng)評(píng)片資格和經(jīng)驗(yàn)的評(píng)片人。（必須具備勞動(dòng)部門頒發(fā)的射線Ⅱ級(jí)以上資格證書的檢測(cè)人員。）

當(dāng)前第30頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/2023302焊縫的質(zhì)量分級(jí)

根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（JB4730、GB3323）中關(guān)于鋼制壓力容器對(duì)接焊縫透照缺陷等級(jí)評(píng)定的內(nèi)容，根據(jù)缺陷的性質(zhì)和數(shù)量，焊縫質(zhì)量分為四級(jí)，Ⅰ級(jí)焊縫要求的質(zhì)量最高，依次下降。具體內(nèi)容見下表：當(dāng)前第31頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202331

具體的焊接缺陷的分級(jí)見課本表2－7、2-8，分為圓形缺陷和條形夾渣。

3缺陷位置和尺寸的確定見課本P27頁(yè)表2－9。（了解內(nèi)容）

當(dāng)前第32頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202332四、射線防護(hù)1射線防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)于檢測(cè)人員每年允許接受的最大射線照射劑量為5雷姆。2射線防護(hù)方法射線防護(hù)方法主要從控制輻射劑量著手，把輻射劑量控制在保證工作人員健康和安全的條件下的最低標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。

當(dāng)前第33頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202333控制輻射劑量的方法：（1）照射時(shí)間即控制工作人員在輻射場(chǎng)中的停留時(shí)間。在劑量率不變的情況下，輻射劑量是與照射時(shí)間成正比的。（2）距離即被照射人員與輻射源之間的距離。對(duì)于同一輻射源，劑量是與輻射距離的平方成反比。（3）屏蔽原子序數(shù)高、密度大的材料是較好的防護(hù)材料。如鉛、混凝土等。當(dāng)前第34頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/2023343超聲波檢測(cè)(UT）及缺陷等級(jí)評(píng)定

超聲檢測(cè)目前在國(guó)內(nèi)系指采用A型脈沖反射式超聲波探傷儀產(chǎn)生的超聲波，透射被檢物并接收反射回的脈沖信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行等級(jí)分類的全過程。

當(dāng)前第35頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202335第一篇過程裝備的檢測(cè)

3.1超聲波檢測(cè)的基礎(chǔ)知識(shí)

1超聲波及其特性超聲波即是頻率高于20000Hz的機(jī)械波(聲波的頻率范圍在20～20000Hz之間)。超聲波的特性如下：①具有良好的方向性。在超聲檢測(cè)中超聲波的頻率高、波長(zhǎng)短，在介質(zhì)傳播過程中方向性好，能較方便、容易地發(fā)現(xiàn)被檢物中是否存在缺陷。②具有相當(dāng)高的強(qiáng)度。超聲波的強(qiáng)度與其頻率的平方成正比，因此其強(qiáng)度相當(dāng)高。如1MHz的超聲波能量(強(qiáng)度)相當(dāng)于lkHz聲波強(qiáng)度的100萬(wàn)倍。當(dāng)前第36頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202336第一篇過程裝備的檢測(cè)

③在兩種傳播介質(zhì)的界面上能產(chǎn)生反射、折射和波形轉(zhuǎn)換。目前國(guó)內(nèi)廣泛采用的脈沖反射式超聲檢測(cè)法就是利用了這一特點(diǎn)。④具有很強(qiáng)的穿透能力。超聲波可以在許多金屬或非金屬物質(zhì)中傳播，且傳播距離遠(yuǎn)、傳輸能量損失少、穿透力強(qiáng)，是目前無(wú)損檢測(cè)中穿透力最強(qiáng)的檢測(cè)方法，可穿透幾米厚的金屬材料。⑤對(duì)人體無(wú)傷害。

當(dāng)前第37頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202337超聲檢測(cè)的原理超聲檢測(cè)原理：超聲波在材料中傳播遇到缺陷時(shí)會(huì)發(fā)生一些特性的變化（如能量損失、反射等），通過這些特性的變化來(lái)判斷材料的缺陷。常用的超聲波頻率為0.5—25MHz，檢測(cè)過程：向被檢測(cè)試件中引入超聲波。超聲波與材料相互作用，聲波特性發(fā)生變化。改變特性的超聲波被檢測(cè)儀器檢測(cè)到，并據(jù)此分析缺陷的特征。依據(jù)：反射信號(hào)的存在和幅度。入射信號(hào)和檢測(cè)信號(hào)的時(shí)間差。能量的衰減。等等。當(dāng)前第38頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202338超聲檢測(cè)的物理基礎(chǔ)超聲波是頻率大于20KHz的機(jī)械波。主要特征量：周期、頻率、波長(zhǎng)和波速。頻率取決于震源，在傳播過程中始終不變。波長(zhǎng)λ、波速c、頻率f和周期T之間的關(guān)系為：λ=cT=c/f當(dāng)前第39頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202339超聲波的分類根據(jù)波動(dòng)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的方向與波的傳播方向的關(guān)系，超聲波可分為：縱波：平行橫波：垂直表面波（瑞利波）：僅在表面?zhèn)鞑グ宀ǎㄌm姆波）：薄板中傳播的一種波形當(dāng)前第40頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202340超聲波的傳播速度聲速依賴于傳聲介質(zhì)自身的密度、彈性模量和聲波的類型等性質(zhì)。聲速對(duì)缺陷的定位和定量分析有重要意義。縱波在固體中的聲速縱波在液體和氣體中的聲速橫波在在固體中的聲速CS＝E－彈性模量；ρ－密度；σ—波松比；B—液體或氣體的體積彈性模量；G－介質(zhì)的切變模量當(dāng)前第41頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202341超聲波的聲壓、聲強(qiáng)、聲阻抗聲壓和聲強(qiáng)是描述聲場(chǎng)的物理量，聲阻抗描述的是介質(zhì)的特性，與聲波在界面上的行為相關(guān)。聲壓p：聲場(chǎng)中某一點(diǎn)在某一時(shí)刻所具有的壓強(qiáng)與沒有聲波存在時(shí)該點(diǎn)的靜壓強(qiáng)之差。p=ρcu u：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度聲強(qiáng)：在垂直于聲波傳播方向的平面上，單位面積上單位時(shí)間內(nèi)所通過的聲能量。I=p2/2ρc聲阻抗Z：ρc就是介質(zhì)的聲阻抗。在同一聲壓下，Z越大，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度越小。聲壓與超聲檢測(cè)儀屏幕上脈沖的高度成正比。當(dāng)前第42頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202342超聲波的傳播超聲波的波動(dòng)性：疊加、干涉、共振、散射和衍射等。見《大學(xué)物理》及其他參考書。波的衍射見下圖如果障礙物的尺寸比超聲波的波長(zhǎng)尺寸小得多，則對(duì)超聲波的傳播沒有影響。當(dāng)前第43頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202343超聲波的反射和透射超聲波垂直入射的情況如右圖將反射聲壓與入射聲壓的比值稱為反射率r，將透射聲壓與入射聲壓的比值稱為透過率K，表達(dá)式如下：

聲強(qiáng)反射率R和聲強(qiáng)透射率T的表達(dá)式如下：當(dāng)前第44頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202344超聲波的反射和透射（續(xù)）根據(jù)前面的公式，可知：能量守恒：I0＝It+Ir聲阻抗差異越大，反射聲能越大。應(yīng)用：鋼中的空氣孔鈦合金中的α夾雜物超聲波從鋼射入水中，Z1/Z2=45/1.5r=－0.935，t=0.065超聲波從水射入鋼中，Z1/Z2=1.5/45r=0.935，t=1.935反射率為負(fù)？透射率大于1？當(dāng)前第45頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202345超聲波的反射和透射（續(xù)）反射率為負(fù)表示反射波與入射波相位相反。透射率大于1，但反射能仍占大部分。當(dāng)前第46頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202346超聲波的衰減衰減：聲壓或聲能隨著距離的增大逐漸減小的現(xiàn)象。引起衰減的原因：聲束的擴(kuò)散介質(zhì)中晶?；蚱渌⒘?duì)聲波的散射介質(zhì)的吸收衰減規(guī)律聲壓衰減的規(guī)律一般可用下式表示當(dāng)前第47頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202347AVG曲線描述規(guī)則反射體距聲源的距離A、回波高度V和缺陷當(dāng)量尺寸G之間關(guān)系的曲線。是超聲檢測(cè)中常用的曲線。包括：縱波AVG曲線和橫波AVG曲線平底孔AVG曲線和橫孔AVG曲線通用AVG曲線和實(shí)用AVG曲線等等當(dāng)前第48頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202348通用AVG曲線對(duì)規(guī)則反射體距聲源的距離A和缺陷當(dāng)量尺寸G進(jìn)行了歸一化，可適用于不同規(guī)格的探頭。在遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)：大平底回波聲壓：平底孔回波聲壓：當(dāng)前第49頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202349通用AVG曲線由于A型脈沖探傷儀的波高與聲壓成正比，則：大平底回波聲壓：平底孔回波聲壓：x用歸一化距離A表示為：當(dāng)量尺寸用G表示為：將A和G代入上式，得：當(dāng)前第50頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202350通用AVG曲線用DB表示相對(duì)波高，則有：用橫座標(biāo)表示A，縱座標(biāo)表示相對(duì)波高V，利用上式可以得出一組曲線，見下頁(yè)圖。當(dāng)前第51頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202351通用AVG曲線在曲線的x<3處,理論公式不適用,曲線是通過試驗(yàn)測(cè)得的.當(dāng)前第52頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202352實(shí)用AVG曲線通用AVG曲線雖然可適用于不同的探頭,但在使用時(shí)需要反復(fù)歸一化聲程和缺陷當(dāng)量,很不方便。實(shí)用AVG曲線：以聲程（mm）為橫座標(biāo)，以平底孔當(dāng)量標(biāo)注各個(gè)曲線。只適用于特定材料、特定尺寸和頻率的探頭。制作方法與通用AVG相同，只是可以引入探頭的參數(shù)，考慮材料的衰減性能，可以計(jì)算得到，也可以通過試驗(yàn)得到。當(dāng)前第53頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202353實(shí)用AVG曲線縱波平底孔實(shí)用AVG曲線見右圖：晶片D＝20mm，f=2.5Mhz，材料為鋼當(dāng)前第54頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202354超聲檢測(cè)技術(shù)與設(shè)備超聲檢測(cè)技術(shù)的分類按原理分：脈沖反射法、穿透法和共振法顯示方式：A型顯示、B型顯示和C型顯示波型分類：縱波法、橫波法和蘭姆波法耦合方式：接觸法、液侵法等等超聲檢測(cè)方法的選擇依據(jù)：檢測(cè)對(duì)象的制造工藝、使用目的、缺陷的種類和可能性、驗(yàn)收要求等。當(dāng)前第55頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202355脈沖反射法和穿透法脈沖反射法示意如下圖原理：通過試件底面或缺陷反射情況進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)前第56頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202356穿透法穿透法示意如下圖原理：根據(jù)脈沖波穿透試件后的能量變化來(lái)判斷內(nèi)部缺陷情況。當(dāng)前第57頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202357脈沖反射法和穿透法的比較脈沖反射法的優(yōu)點(diǎn)（相對(duì)于穿透法）：檢測(cè)靈敏度高。25MHz可檢出鋼中120um的缺陷（按1／2波長(zhǎng)計(jì)算）?？蓪?duì)缺陷精確定位。操作方便。脈沖反射法的缺點(diǎn)（相對(duì)于穿透法）：有盲區(qū)，不能檢出表面缺陷。難于檢測(cè)主平面與聲束軸平行的缺陷難于檢測(cè)高衰減材料中的缺陷。當(dāng)前第58頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202358超聲波探頭超聲波探頭：是產(chǎn)生和接收超聲波的器件，直接影響著超聲波的檢測(cè)能力。原理：利用材料的壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)電聲能量的轉(zhuǎn)換。超聲波探頭即能將電能轉(zhuǎn)換為聲能，也能將聲能轉(zhuǎn)換為電能。材料的頻率常數(shù)是晶片的諧振頻率和晶片厚度的乘積。同樣的材料，制作高頻探頭時(shí)需要小厚度晶片，制作低頻探頭時(shí)需要大厚度晶片。當(dāng)前第59頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202359耦合劑耦合劑：為了改善探頭與試件間聲能的傳遞而加在探頭和檢測(cè)面之間的液體薄層。作用：使超聲波能夠射入工件；潤(rùn)滑。常用的耦合劑水：方便；但易流失甘油：聲阻抗大，耦和效果好；但需要稀釋，價(jià)格高全損耗系統(tǒng)用油：較為常用當(dāng)前第60頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202360試塊為了保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性，必須用一個(gè)具有已知固定特性的試塊對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)。常用試塊包括校準(zhǔn)試塊和參考試塊。校準(zhǔn)試塊：具有規(guī)定的材質(zhì)和表面狀況，用于校準(zhǔn)設(shè)備。參考試塊：與受檢材料聲學(xué)特性相似，用以調(diào)節(jié)檢測(cè)設(shè)備的工作狀態(tài)，和對(duì)缺陷進(jìn)行標(biāo)定。當(dāng)前第61頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202361超聲檢測(cè)典型波形當(dāng)前第62頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202362遲到的回波當(dāng)前第63頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202363缺陷的評(píng)定缺陷評(píng)定的內(nèi)容：位置和尺寸缺陷位置評(píng)定平面位置埋藏深度缺陷尺寸評(píng)定回波幅度評(píng)定當(dāng)量尺寸評(píng)定缺陷面積的測(cè)量當(dāng)前第64頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202364缺陷的評(píng)定缺陷位置評(píng)定平面位置：一般位于缺陷波最大值的正下方。埋藏深度：設(shè)探傷儀的時(shí)基線比例為1：n，根據(jù)缺陷回波前沿所對(duì)應(yīng)的水平刻度值為t，可判斷缺陷到探頭的距離為x=nt。當(dāng)前第65頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202365缺陷的評(píng)定缺陷尺寸評(píng)定當(dāng)缺陷小于聲束截面時(shí)，采用回波高度法和當(dāng)量評(píng)定法。當(dāng)缺陷大于聲束截面時(shí)，采用缺陷延伸長(zhǎng)度法（或面積測(cè)量法）評(píng)定缺陷的尺寸。當(dāng)前第66頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202366缺陷的評(píng)定當(dāng)量評(píng)定法：AVG曲線法用平底孔AVG曲線確定缺陷當(dāng)量，不需要大量的試塊和繁瑣的計(jì)算。例：用2.5MHz，φ14mm直探頭對(duì)厚度420mm的鋼件進(jìn)行檢測(cè)，在210mm處發(fā)現(xiàn)一缺陷，缺陷波比底波低26dB，求此缺陷的當(dāng)量（cL＝5.9X106mm/s）。計(jì)算Aj和A。查AVG圖計(jì)算缺陷當(dāng)量當(dāng)前第67頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/20236768缺陷的評(píng)定缺陷的當(dāng)量尺寸d=GD=0.2*14=2.8mm當(dāng)前第68頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202368超聲檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)適合于金屬、非金屬和復(fù)合材料等。穿透能力強(qiáng)，可檢測(cè)1mm—幾m的金屬材料。靈敏度高，可測(cè)定缺陷的深度位置。一般情況，僅需從一側(cè)接近試件。設(shè)備輕便，對(duì)人體無(wú)害，可作現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。當(dāng)前第69頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202369超聲檢測(cè)的局限性存在檢測(cè)盲區(qū)，難于檢測(cè)表面和近表面的缺陷。材料的某些組織結(jié)構(gòu)（如晶粒度、非均勻性等）會(huì)使缺陷檢測(cè)的靈敏度和信噪比變差。對(duì)缺陷的定量表征不夠準(zhǔn)確，需要檢測(cè)者豐富的經(jīng)驗(yàn)。一般需要耦合劑。當(dāng)前第70頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202370第一篇過程裝備的檢測(cè)2超聲波的種類及應(yīng)用

⑴種類①縱波概念：在傳播介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向相同的波。傳播介質(zhì):固、液、氣體介質(zhì)應(yīng)用：鋼板、鍛件等產(chǎn)生：直探頭②橫波概念：在傳播介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直的波。傳播介質(zhì):固體介質(zhì)應(yīng)用：焊縫、鋼管等的探傷產(chǎn)生：斜探頭當(dāng)前第71頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202371當(dāng)前第72頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202372第一篇過程裝備的檢測(cè)⑵超聲波的的反射與折射當(dāng)超聲波從一個(gè)介質(zhì)傳播到另一個(gè)介質(zhì)時(shí)，一部分能量在界面上反射回原介質(zhì)內(nèi)，稱為反射波；另一部分能量透過界面在第二介質(zhì)內(nèi)傳播，稱為折射波。（這一點(diǎn)跟光的反折射原理一樣）a反射率即反射波聲壓Pr與入射波聲壓Po之比：

當(dāng)前第73頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202373第一篇過程裝備的檢測(cè)當(dāng)垂直入射時(shí)，α=β=0o

由計(jì)算公式可以看出，兩介質(zhì)聲阻抗相差越大，反射率就越大。例如鋼的聲阻抗就比空氣的聲阻抗大得多，因此在鋼中傳播的超聲波遇到裂紋等缺陷時(shí)，便從缺陷表面反射回來(lái)，而且反射率接近于100％，測(cè)定反射回來(lái)的超聲波，就可以判定缺陷的存在。這就是超聲波檢測(cè)的基本原理。當(dāng)前第74頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202374第一篇過程裝備的檢測(cè)b透過率即透過聲壓Pt與入射波聲壓Po之比,稱為透過率K。當(dāng)垂直入射時(shí)，α=β=0o當(dāng)前第75頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202375第一篇過程裝備的檢測(cè)

從透過率公式可以看出，第二介質(zhì)的聲阻抗增大，則透過率也增大。實(shí)際意義：檢測(cè)時(shí)為了盡量使超聲波透入工件，必須在探頭與工件表面中間加機(jī)油、水等耦合劑，否則在探頭與工件表面之間存在有空氣，易產(chǎn)生全反射。

不同介質(zhì)的聲阻抗鋼的聲阻抗為4.53×106g/cm2·S空氣的聲阻抗為4.3×103g/cm2.S

水的聲阻抗為1.5x105g/cm2.S)當(dāng)前第76頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202376第一篇過程裝備的檢測(cè)c應(yīng)用①直探頭（縱波）的應(yīng)用當(dāng)超聲波垂直入射到平界面上時(shí)超聲波從直探頭的發(fā)射點(diǎn)a發(fā)射進(jìn)入工件中，超聲波傳播的距離為工件的高度（厚度）L，如果在探測(cè)區(qū)域發(fā)現(xiàn)缺陷，缺陷距離發(fā)射點(diǎn)a的距離x是和L成正比關(guān)系，從而和超聲波探傷儀顯示屏上的缺陷波和第一次反射底波各自距離始波的讀數(shù)Xx、Xl成對(duì)應(yīng)關(guān)系，即：

x:L=Xx:Xl

從而可以確定缺陷的位置。同時(shí)，根據(jù)反射回的波形形態(tài)、特點(diǎn)還可以判斷缺陷的性質(zhì)（如裂紋、夾層、夾渣等缺陷）。

當(dāng)前第77頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202377當(dāng)前第78頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202378第一篇過程裝備的檢測(cè)

②斜探頭（橫波）的應(yīng)用

在對(duì)焊縫檢測(cè)時(shí)，由于焊縫余高凹凸不規(guī)則,且高出鋼板表面,因此常選用斜探頭探傷。超聲波由斜探頭的入射點(diǎn)進(jìn)入鋼板，傳播到鋼板與空氣的界面時(shí)，產(chǎn)生全反射。由于上下鋼板表面是平行的，所以超聲波將在鋼板內(nèi)按W形路線傳播。在焊縫檢測(cè)時(shí)，一次波聲程常用于厚板焊縫檢測(cè)，但不易發(fā)現(xiàn)焊縫區(qū)上部（M區(qū)）的缺陷；二次波聲程常用于中厚板、薄板的焊縫檢測(cè)。（如下圖3-5a、b所示）當(dāng)前第79頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202379第一篇過程裝備的檢測(cè)（3）超聲波的衰減超聲波在介質(zhì)中傳播，隨著傳播距離的增加，其能量逐漸減弱的現(xiàn)象稱超聲波能量的衰減。超聲波衰減的主要原因：a聲束的擴(kuò)散衰減不同的振源在介質(zhì)中產(chǎn)生的波形不同，聲波在介質(zhì)中傳播的狀況也不同。隨著傳播距離的增加，聲波將會(huì)擴(kuò)散，從而單位面積上超聲波能量和聲壓將會(huì)逐漸減少。在實(shí)際檢測(cè)中，隨著使用探頭形式、晶片的大小和頻率的不同，超聲波的擴(kuò)散衰減也是不同的。另外，超聲波傳播的距離增加，衰減增加，從而使檢測(cè)的靈敏度減低。

當(dāng)前第80頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202380第一篇過程裝備的檢測(cè)b超聲波的散射衰減

超聲波的散射主要來(lái)源于介質(zhì)內(nèi)部聲抗阻不同的界面（如晶粒的大下不同等），超聲波在這些阻抗不同的截面上產(chǎn)生散亂反射，從而使主聲束方向上的聲能減少而產(chǎn)生的衰減稱為散射衰減。在實(shí)際檢測(cè)中，鑄鐵材料晶粒粗大，而且是由不同成分、不同形態(tài)的石墨和鐵素體組成，界面復(fù)雜，散射衰減嚴(yán)重；奧氏體不銹鋼晶粒粗大，間隙較大，散射衰減同樣嚴(yán)重。因此，需要采用一些特殊檢測(cè)工藝方法。當(dāng)前第81頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202381第一篇過程裝備的檢測(cè)

c介質(zhì)吸收引起的衰減

聲波被介質(zhì)吸收主要是由介質(zhì)的黏滯性、熱傳導(dǎo)、彈性弛豫等因素引起的。在氣體介質(zhì)中超聲波衰減最嚴(yán)重，液體介質(zhì)次之，固體介質(zhì)中衰減最小。實(shí)際檢測(cè)中，超聲波是由探頭發(fā)射出來(lái)的，接觸的第一介質(zhì)是有機(jī)玻璃（探頭晶片），在進(jìn)入到鋼材料之前，如果接觸到空氣，就會(huì)發(fā)生全反射。因此，檢測(cè)時(shí)必須用耦合劑（一般為液體）以解決這個(gè)問題。

當(dāng)前第82頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202382第一篇過程裝備的檢測(cè)

3超聲波探傷儀、探頭、耦合劑、試塊（1）超聲波探傷儀

超聲檢測(cè)中的關(guān)鍵設(shè)備，它的功能是產(chǎn)生電振蕩并加在換能器－探頭上，使之產(chǎn)生超聲波，同時(shí)又將探頭接收的返回信號(hào)放大處理，以脈沖波、圖像顯示在熒光屏上，以便進(jìn)一步分析被檢對(duì)象的具體情況。按缺陷被顯示方式分為A、B、C三種型式。對(duì)金屬材料檢測(cè)基本上都用A型探傷儀。A型探傷儀是以脈沖波形顯示在熒光屏上，橫坐標(biāo)代表聲波的傳播時(shí)間（或距離），縱坐標(biāo)代表反射波的幅度。醫(yī)用超聲波儀是B型。當(dāng)前第83頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202383第一篇過程裝備的檢測(cè)（2）探頭

探頭是與超聲波探傷儀配合產(chǎn)生超聲波和接收反射信號(hào)重要部件。也即是將電能轉(zhuǎn)換成超聲波能（機(jī)械能）和將超聲波能轉(zhuǎn)換為電能的一種換能器。分類：按入射聲束方向分為：直探頭和斜探頭按波型分類：縱波探頭、橫波探頭、板波和表面波探頭此外還有單探頭、雙探頭之分。

當(dāng)前第84頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202384第一篇過程裝備的檢測(cè)（3）超聲波探傷儀和探頭的系統(tǒng)性能

a靈敏度余量：

簡(jiǎn)單說(shuō)，就是系統(tǒng)能夠檢測(cè)最小缺陷的能力，以衰減值分貝dB表示，dB值越大，靈敏度越高。b分辨力

即超聲檢測(cè)系統(tǒng)能夠把聲程不同的兩個(gè)相鄰缺陷在熒光屏上作為兩個(gè)回波區(qū)別出來(lái)的能力。c始脈沖寬度

即始波的寬度

當(dāng)前第85頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202385第一篇過程裝備的檢測(cè)（4）耦合劑

作用：既減少聲能的損失，又能提高探頭的使用壽命。常用的有：機(jī)油、漿糊、甘油和水等透聲性好的耦合劑（5）試塊

定義：為了校驗(yàn)探傷儀、探頭等設(shè)備的綜合系統(tǒng)性能，統(tǒng)一檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)而專門制造出的不同形狀、不同用途的人工反射體。國(guó)際焊接學(xué)會(huì)規(guī)定的試塊叫標(biāo)準(zhǔn)試塊。

當(dāng)前第86頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202386第一篇過程裝備的檢測(cè)分類：一般分為校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)試塊和對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)試塊a校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)試塊：主要用于校驗(yàn)探傷儀、探頭的綜合性能，如確定探傷靈敏度等工藝參數(shù)。b對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)試塊：主要用于調(diào)整檢測(cè)范圍，確定探傷時(shí)的靈敏度，評(píng)估被檢驗(yàn)缺陷的大小，以便對(duì)缺陷進(jìn)行分級(jí)，作出最后判定。當(dāng)前第87頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202387第一篇過程裝備的檢測(cè)

3.2超聲波檢測(cè)缺陷

超聲波對(duì)缺陷檢測(cè)主要包括：對(duì)缺陷位置的確定（定位），對(duì)缺陷尺寸和數(shù)量的確定（定量）和對(duì)缺陷性質(zhì)如裂紋、氣孔、夾渣的分析、判別（定性評(píng)估）。對(duì)于A型探傷儀，主要是根據(jù)脈沖反射波的位置、幅值、形狀等來(lái)判定。1檢測(cè)前的準(zhǔn)備

首先根據(jù)被檢工件選擇好探頭的型式和檢測(cè)方法，并且要做好調(diào)解檢測(cè)儀器的掃描速度和靈敏度等準(zhǔn)備工作。當(dāng)前第88頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/2023882缺陷的檢測(cè)

（1）缺陷的定位（略）

（2）缺陷的定量常用的定量方法：

a當(dāng)量法可分為當(dāng)量試塊比較法、當(dāng)量計(jì)算法和當(dāng)量AVG曲線法。這些方法確定的缺陷尺寸是缺陷的當(dāng)量尺寸。當(dāng)前第89頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202389第一篇過程裝備的檢測(cè)

①當(dāng)量試塊比較法

即將缺陷的回波與試塊上事先加工出的一系列不同聲程、不同尺寸大小的人工缺陷回波進(jìn)行比較，當(dāng)同聲程處（或相近聲程處）的兩處回波高度相同時(shí)，則可以認(rèn)為被檢自然缺陷與該比較的人工缺陷是相當(dāng)?shù)模礊楫?dāng)量缺陷）當(dāng)量法確定的當(dāng)量缺陷尺寸總是小于或等于真實(shí)缺陷尺寸。

當(dāng)前第90頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202390第一篇過程裝備的檢測(cè)b測(cè)長(zhǎng)法

測(cè)長(zhǎng)法包括6dB法（半波高法）、端點(diǎn)6dB法（端點(diǎn)半波高法）、絕對(duì)靈敏度測(cè)長(zhǎng)法。

①6dB法（半波高法）：當(dāng)發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)，使反射回的缺陷波達(dá)到最大值（不要達(dá)到飽和值），然后移動(dòng)探頭（理想方向是缺陷延伸方向），當(dāng)反射回的缺陷波高降至原來(lái)的一半時(shí)，此時(shí)探頭位置即是缺陷的端點(diǎn)，探頭移動(dòng)的距離即為被檢缺陷的指示長(zhǎng)度。

當(dāng)前第91頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202391第一篇過程裝備的檢測(cè)

c底波高度法

即通過測(cè)試缺陷回波高與底波高比值的不同，來(lái)衡量缺陷的相對(duì)尺寸。表示方式有兩種：F/BF/BGF/B法：一定靈敏度條件下，通過測(cè)試缺陷回波高與缺陷處底波高比值的不同來(lái)衡量缺陷的相對(duì)大小。F/BG法：一定靈敏度條件下，通過測(cè)試缺陷回波高與無(wú)缺陷處底波高比值的不同來(lái)衡量缺陷的相對(duì)大小當(dāng)前第92頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202392第一篇過程裝備的檢測(cè)（3）缺陷的定性分析

如果缺陷的位置、數(shù)量、尺寸相同而性質(zhì)不同，其影響也是不同的，尤其裂紋是最為危險(xiǎn)的。因此重要部位如焊接接頭，在評(píng)級(jí)時(shí)，不僅要準(zhǔn)確地確定缺陷的位置、尺寸、數(shù)量等，而且要辨別缺陷的性質(zhì)。缺陷的定性分析要結(jié)合課本P49頁(yè)表3－11的幾方面內(nèi)容來(lái)進(jìn)一步的判別。

當(dāng)前第93頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202393第一篇過程裝備的檢測(cè)例如對(duì)裂紋缺陷，在焊縫中的位置常出現(xiàn)在焊縫區(qū)或者熱影響區(qū)，形狀為長(zhǎng)條狀，沿焊縫縱向或橫向。在熒光屏上常常出現(xiàn)鋸齒較多的波形等特征。如氣孔缺陷，出現(xiàn)位置在焊縫區(qū)或者鑄造材料中，不會(huì)出現(xiàn)在鍛件中，形態(tài)為球狀或針狀，單個(gè)、密集或者鏈狀，反射波形單純等特征。當(dāng)前第94頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202394第一篇過程裝備的檢測(cè)（三）超聲檢測(cè)焊接接頭的缺陷等級(jí)評(píng)定1超聲檢測(cè)焊接接頭的等級(jí)選擇

焊接接頭超聲檢測(cè)分為A、B、C三個(gè)等級(jí)，檢驗(yàn)的完善程度A級(jí)最低，B級(jí)一般，C級(jí)最高。一般來(lái)說(shuō)，A級(jí)適用于普通結(jié)構(gòu)，B級(jí)適用于壓力容器與相應(yīng)管道，C級(jí)適用于核容器等級(jí)重要結(jié)構(gòu)。2缺陷檢測(cè)結(jié)果的分級(jí)

焊縫的超聲檢測(cè)結(jié)果分為四級(jí)（GB11345-89）全部（100％）探傷要求檢測(cè)級(jí)別達(dá)到Ⅰ級(jí)，局部（20％）探傷要求檢測(cè)級(jí)別達(dá)到Ⅱ級(jí)。當(dāng)前第95頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202395第一篇過程裝備的檢測(cè)作業(yè)：

1、說(shuō)明射線照相的質(zhì)量等級(jí)。2、射線檢測(cè)焊接接頭時(shí)，對(duì)接焊縫透照缺陷等級(jí)評(píng)定的焊縫質(zhì)量級(jí)別是怎樣劃分的？

3、對(duì)射線防護(hù)的方法有幾種。檢測(cè)人員每年允許接受的最大射線照射劑量是多少？

4、超聲波的定義及其特性？

5、在超聲波檢測(cè)中，影響超聲波能量衰減的主要原因有哪些方面，衰減對(duì)檢測(cè)有哪些影響，實(shí)際檢測(cè)時(shí)常采用什么措施？

6、超聲波檢測(cè)時(shí)應(yīng)做的準(zhǔn)備工作有哪些？利用超聲波對(duì)缺陷的檢測(cè)主要包括哪些內(nèi)容？

當(dāng)前第96頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202396第一篇過程裝備的檢測(cè)4表面檢測(cè)及缺陷等級(jí)評(píng)定

表面檢測(cè)是對(duì)材料、零部件、焊接接頭的表面或近表面缺陷進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)定缺陷等級(jí)。常規(guī)方法有磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)和管材渦流檢測(cè)等。

當(dāng)前第97頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202397第一篇過程裝備的檢測(cè)4.1磁粉檢測(cè)

1檢測(cè)原理

當(dāng)一被磁化的工件表面和內(nèi)部存在缺陷時(shí)，缺陷的導(dǎo)磁率遠(yuǎn)小于工件材料，磁阻大，阻礙磁力線順利通過，造成磁力線彎曲。如果工件表面、近表面存在缺陷(沒有裸露出表面也可以)，則磁力線在缺陷處會(huì)逸出表面進(jìn)入空氣中，形成漏磁場(chǎng)。(參見圖4-l的S—N磁場(chǎng))此時(shí)若在工件表面撒上導(dǎo)磁率很高的磁性鐵粉，在漏磁場(chǎng)處就會(huì)有磁粉被吸附，聚集形成磁痕，通過對(duì)磁痕的分析即可評(píng)價(jià)缺陷。

當(dāng)前第98頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202398第一篇過程裝備的檢測(cè)

當(dāng)前第99頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/202399第一篇過程裝備的檢測(cè)

2影響漏磁場(chǎng)強(qiáng)度的主要因素

磁粉檢測(cè)靈敏度的高低，關(guān)鍵在于形成漏磁場(chǎng)強(qiáng)度的強(qiáng)弱。影響漏磁場(chǎng)強(qiáng)度的主要因素如下。

(1)外加磁場(chǎng)強(qiáng)度

缺陷漏磁場(chǎng)強(qiáng)度的強(qiáng)弱與工件被磁化程度有關(guān)。一般說(shuō)來(lái)，如果外加磁場(chǎng)使被檢材料的磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到其飽和值的80％以上，即達(dá)到0.8T時(shí)，缺陷的漏磁場(chǎng)強(qiáng)度就會(huì)顯著增加。當(dāng)前第100頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/2023100第一篇過程裝備的檢測(cè)(2)缺陷的形狀和位置

缺陷方向與磁力線方向越接近90°，其漏磁場(chǎng)強(qiáng)度越大，否則相反。檢測(cè)時(shí)，很難發(fā)現(xiàn)與被檢表面所夾角度小于20°的夾層。表面漏磁場(chǎng)強(qiáng)度隨著缺陷深寬比的增加而增加。缺陷位置越接近表面，漏磁場(chǎng)強(qiáng)度就越強(qiáng)，否則減弱。當(dāng)缺陷較深時(shí)，漏磁場(chǎng)強(qiáng)度將衰減至零，無(wú)法進(jìn)行磁粉檢測(cè)。

當(dāng)前第101頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/2023101第一篇過程裝備的檢測(cè)

(3)被檢材料的性質(zhì)

常溫下的鋼鐵材料是體心立方晶格，非奧氏體組織，是鐵磁性材料；而面心立方晶格、奧氏體組織是非鐵磁性材料。奧氏體不銹鋼在常溫下是奧氏體組織，無(wú)磁性。材料的合金化程度，冷加工程度及熱處理狀態(tài)也會(huì)影響材料的磁性，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①鋼鐵材料隨著含碳量的增加，碳鋼的矯頑力（抗磁力）幾乎呈線性增加，而最大相對(duì)導(dǎo)磁率卻隨之下降。

當(dāng)前第102頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/2023102第一篇過程裝備的檢測(cè)

②合金化將增加鋼材的矯頑力，使其磁性硬化。③退火、正火狀態(tài)的鋼材磁性差別不大，而淬火后則可以提高鋼材的矯頑力。隨著淬火以后回火溫度的升高，矯頑力又有所降低。④晶粒越粗大，鋼材的導(dǎo)磁率越大，矯頑力越小，反之則相反。⑤鋼材的矯頑力隨著壓縮變形率的增加而增加。

當(dāng)前第103頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/2023103第一篇過程裝備的檢測(cè)

(4)被檢材料表面狀態(tài)

若被檢材料表面有覆蓋層(如有涂料等)，則會(huì)降低缺陷漏磁場(chǎng)的強(qiáng)度?？梢姶欧蹤z測(cè)的前提是要努力使被檢材料有足夠強(qiáng)的缺陷漏磁場(chǎng)強(qiáng)度。當(dāng)前第104頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/2023104第一篇過程裝備的檢測(cè)

3磁粉檢測(cè)的特點(diǎn)

①適用于能被磁化的材料(如鐵、鈷、鎳及其合金等)，不能用于非磁性材料(如銅、鋁、鉻等)。②適用于材料和工件的表面和近表面的缺陷，該缺陷可以是裸露于表面，也可以是未裸露于表面。不能檢測(cè)較深處的缺陷(內(nèi)部缺陷)。③能直觀地顯示出缺陷的形狀、尺寸、位置，進(jìn)而能做出缺陷的定性分析。

當(dāng)前第105頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/2023105第一篇過程裝備的檢測(cè)④檢測(cè)靈敏度較高，能發(fā)現(xiàn)寬度僅為0.1μm的表面裂紋。⑤可以檢測(cè)形狀復(fù)雜、大小不同的工件。⑥檢測(cè)工藝簡(jiǎn)單，效率高、成本低。4磁化方法及特點(diǎn)

常用方法有線圈法、磁軛法、軸向通電法、中心導(dǎo)體法、觸頭法、平行電纜法和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)法。具體見P55表4－1當(dāng)前第106頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/2023106第一篇過程裝備的檢測(cè)

實(shí)際檢測(cè)中，根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)、尺寸及分析缺陷的概況，選擇合適的磁化方法。例如，在檢測(cè)與工件軸線方向垂直或夾角≥45°的缺陷時(shí)，應(yīng)采用縱向磁化方法，如線圈法、磁軛法；在檢測(cè)與工件軸線方向平行或夾角≤45°的缺陷時(shí)，應(yīng)采用周向磁化方法，如軸向通電法、中心導(dǎo)體法、觸頭法、平行電纜法；旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)法同時(shí)對(duì)工件進(jìn)行縱向、軸向磁化，使用任意方向的缺陷檢測(cè)。

當(dāng)前第107頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/2023107第一篇過程裝備的檢測(cè)5

磁化規(guī)范的確定

包括選擇合理的靈敏度試片和不同的磁化方法的磁化電流。（1）靈敏度試片分為ABC三種，A、C兩種用于被檢工件表面有效磁場(chǎng)的強(qiáng)度和方向、有效檢測(cè)區(qū)以及磁化方法是否正確的測(cè)定。使用時(shí)，應(yīng)將試片無(wú)人工缺陷的面朝外，平整粘貼在被檢工件上，磁化電流應(yīng)使試片上顯示清晰的磁痕。

當(dāng)前第108頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/2023108（2）磁化電流外加磁場(chǎng)強(qiáng)度的強(qiáng)弱直接影響工件的磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁粉檢測(cè)要達(dá)到的靈敏度，而磁場(chǎng)強(qiáng)度主要是通過磁化電流來(lái)調(diào)節(jié)的。磁化電流有交流電、整流電和直流電，交流電應(yīng)用較廣泛。a、交流電磁化特點(diǎn)P57b、整流與直流磁化

c、磁化電流的選擇P58磁化方法不同，磁化電流的大小也不同當(dāng)前第109頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/2023109

6磁粉磁粉是在缺陷處形成缺陷磁痕的重要材料。磁粉又分為：熒光磁粉和非熒光磁粉。

熒光磁粉：在磁性氧化鐵粉或工業(yè)純鐵粉的外面在涂覆一層熒光染料制成的磁粉。它指在濕法檢測(cè)中使用，即把熒光懸浮在煤油或水的載液中制成濕粉。

非熒光磁粉：可用于濕法，也可用于干法檢測(cè)。當(dāng)前第110頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/2023110?磁粉的性狀：

a、磁性：磁粉磁性的強(qiáng)弱直接關(guān)系到磁粉能否被待檢表面上的漏磁場(chǎng)吸附而形成磁痕。磁粉首先要具有高導(dǎo)磁性，易于被微弱的缺陷漏磁場(chǎng)磁化和吸附，并且有低矯頑力，磁化后易于分散并可以反復(fù)使用。

b、粒度：磁粉的粒度應(yīng)小于76μmc、顆粒的形狀：條狀和球狀?反差增強(qiáng)劑為了提高缺陷磁痕的可見度，檢測(cè)前可先在被檢焊縫附近噴或涂刷一層白色的、厚度為25-45μm的反差增強(qiáng)劑。當(dāng)前第111頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/2023111磁粉檢測(cè)方法的分類

(1)依據(jù)施加磁粉顆粒的方法不同,分為:

干法和濕法兩類。①干法—采用干燥磁粉進(jìn)行檢測(cè)的方法。磁粉粒度以10～60μm為宜。

②濕法—采用磁懸液進(jìn)行檢測(cè)的方法。磁粉粒度以1～10μm為宜。磁懸液—磁粉或磁膏懸浮在載液(媒質(zhì))中形成的一種液體當(dāng)前第112頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/2023112(2)根據(jù)外加磁場(chǎng)的作用情況分為:①連續(xù)法—在外加磁場(chǎng)的同時(shí)，將檢驗(yàn)介質(zhì)（磁粉或磁懸液）加到試件上進(jìn)行檢測(cè)的方法。②剩磁法—先將試件磁化，待切斷電源或移去外加磁場(chǎng)后，再進(jìn)行檢測(cè)的方法。當(dāng)前第113頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/2023113（3）根據(jù)外加磁場(chǎng)的方向不同，分為：①周向磁化法—利用周向磁場(chǎng)進(jìn)行磁化。②縱向磁化法—利用縱向磁場(chǎng)進(jìn)行磁化。③組合磁化法—利用合成磁場(chǎng)進(jìn)行磁化。I磁力線磁痕A）工件直接通電B）電流通過中心導(dǎo)體I

周向磁化法當(dāng)前第114頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/2023114

縱向磁化圖例1：磁痕

利用空心線圈進(jìn)行的局部縱向磁化工件當(dāng)前第115頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/2023115縱向磁化圖例2：工件磁力線磁扼

磁扼法進(jìn)行整體縱向磁化電流當(dāng)前第116頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/2023116（4）根據(jù)工件上的磁場(chǎng)存在范圍，又分為：①局部磁化法②整體磁化法工件為防止漏檢，應(yīng)注意改變磁場(chǎng)的方向，以便發(fā)現(xiàn)不同位向的缺陷！當(dāng)前第117頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/20231177退磁在大多數(shù)情況下,被檢工件上帶有剩磁是有害的.故需退磁!退磁——將被檢工件內(nèi)的剩磁減小到不防礙使用的程度。

剩磁控制要求：①航空導(dǎo)航系統(tǒng)零件：小于0.1mT;②內(nèi)燃機(jī)曲軸/連桿/凸輪等:小于0.2mT;③壓力容器:小于0.3mT。當(dāng)前第118頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/2023118

退磁方法分為：（1）交流退磁

將被檢工件從一個(gè)中通有交流電的線圈沿軸向逐步撤出到距離線圈1.5m以外,然后斷電。（2）直流退磁

通過低頻換向、且幅值逐漸遞減至零的直流電，也可更為可靠的去除工件內(nèi)部的剩磁。當(dāng)前第119頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/2023119第一篇過程裝備的檢測(cè)

8磁痕評(píng)定和缺陷等級(jí)評(píng)定(1)磁痕的評(píng)定與記錄①除能確認(rèn)磁痕是由于工件材料局部磁性不均或操作不當(dāng)造成的之外．其他一切磁痕顯示均作為缺陷磁痕處理。②長(zhǎng)度與寬度之比大于3的缺陷磁痕，按線性缺陷處理；長(zhǎng)度與寬度之比≤3的缺陷磁痕，按圓形缺陷處理。③缺陷磁痕長(zhǎng)軸方向與工件軸線或母線的夾角≥30°時(shí)，作為橫向缺陷處理。其他按縱向缺陷處理。④兩條或兩條以上缺陷磁痕在同一直線上且間距≤2mm時(shí)，按一條缺陷處理，其長(zhǎng)度為兩條缺陷之和加間距。當(dāng)前第120頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/2023120第一篇過程裝備的檢測(cè)

⑤長(zhǎng)度<0.5mm的缺陷磁痕不計(jì)。⑥所有磁痕的尺寸、數(shù)量和產(chǎn)生部位均應(yīng)記錄，并圖示。⑦磁痕的永久性記錄可采用膠帶法，照相法以及其他適當(dāng)?shù)姆椒?。⑧非熒光磁粉檢測(cè)時(shí)，磁痕的評(píng)定應(yīng)在可見光下進(jìn)行，工件被檢面處可見光照應(yīng)不小于500lx。熒光磁粉檢測(cè)時(shí)，磁痕的評(píng)定應(yīng)在暗室內(nèi)進(jìn)行（需要紫外光源），暗室內(nèi)可見光照度不大于20lx，工件被檢面處的紫外線強(qiáng)度不小于1000μW／cm2。⑨當(dāng)辨認(rèn)細(xì)小缺陷磁痕時(shí)，應(yīng)用2~10倍放大鏡進(jìn)行觀察。當(dāng)前第121頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/2023121第一篇過程裝備的檢測(cè)

（2）缺陷的等級(jí)評(píng)定

①下列缺陷不允許存在：a任何裂紋和白點(diǎn)；b任何橫向缺陷顯示；c焊縫及緊固件上任何長(zhǎng)度大于1.5mm的線性缺陷顯示；d鍛件上任何長(zhǎng)度大于2mm的線性缺陷顯示；e單個(gè)尺寸大于等于4mm的圓形缺陷顯示。

當(dāng)前第122頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/2023122第一篇過程裝備的檢測(cè)②缺陷顯示累積長(zhǎng)度的等級(jí)評(píng)定按表4-4進(jìn)行。

表4-4缺陷顯示累計(jì)長(zhǎng)度的等級(jí)評(píng)定當(dāng)前第123頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/2023123第一篇過程裝備的檢測(cè)9操作工藝：

①表面準(zhǔn)備②磁化包括磁化方法的選擇、磁化電流的確定和通電時(shí)間的確定。③施加磁粉④觀察檢查⑤退磁⑥后清洗⑦復(fù)檢⑧報(bào)告

當(dāng)前第124頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/2023124第一篇過程裝備的檢測(cè)

4.2滲透檢測(cè)

滲透檢測(cè)是利用液體的毛細(xì)現(xiàn)象檢測(cè)非松孔性固體材料表面開口缺陷的一種無(wú)損檢測(cè)方法。在裝備制造、安裝、在役和維修過程中，滲透檢測(cè)是檢驗(yàn)焊接坡口、焊接接頭等是否存在開口缺陷的有效方法之一。

當(dāng)前第125頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/2023125滲透檢測(cè)圖示滲透與顯象顯象劑滲透劑缺陷痕跡工件當(dāng)前第126頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/2023126檢測(cè)方法

著色滲透檢測(cè)的基本步驟是：預(yù)清洗滲透中間清洗顯象干燥觀察記錄

預(yù)清洗—清除工件表面的油污、氧化皮等；

滲透—在工件表面噴灑著色滲透劑，保持20分鐘左右；讓滲透劑充分滲入開口的缺陷之中。

中間清洗—去除工件表面多余的滲透劑。

顯象—在工件表面噴灑白色顯象劑，以吸附滲入開口缺陷中的粉紅色的滲透劑。待顯象劑干燥后，缺陷的痕跡十分明顯！當(dāng)前第127頁(yè)\共有139頁(yè)\編于星期二\6點(diǎn)6/13/20231274.2.2適用范圍

適用任何材料的表面開口型缺陷的檢測(cè)。不適用于多孔性材料的檢測(cè)。4.2.3