無(wú)損探測(cè)技術(shù)

第五節(jié)

一、無(wú)損檢測(cè)技術(shù)概述

無(wú)損檢測(cè)技術(shù)

所謂無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，是指在不破壞或不變化被檢物體的前提下，運(yùn)用物質(zhì)因存在缺陷而

使其某?物理性能發(fā)生變化的特點(diǎn)，完畢對(duì)該物體口勺檢測(cè)與評(píng)價(jià)的技術(shù)手段的總稱。它由無(wú)

損檢測(cè)和無(wú)損評(píng)價(jià)兩個(gè)不可分割的部分構(gòu)成。一種設(shè)備在制造過(guò)程中，也許產(chǎn)生多種各樣的

峽陷，如裂紋、毓松、氣泡、央渣、未焊透和脫枯等：在運(yùn)行過(guò)程中，由于應(yīng)力、疲勞、腐

蝕等原因的影響，各類(lèi)缺陷又會(huì)不停產(chǎn)生和擴(kuò)展?，F(xiàn)代無(wú)損檢測(cè)與評(píng)價(jià)技術(shù)，不僅要檢測(cè)出

缺陷的存在，并且要對(duì)其作出定性、定量評(píng)估，其中包括對(duì)缺陷的定量測(cè)量（形狀、大小、

位置、取向、內(nèi)含物等），進(jìn)而對(duì)有缺陷的設(shè)備分析其缺陷的危害程度，以便在保障安全

運(yùn)行的條件下，作出帶傷設(shè)備可否繼續(xù)服役的選擇，防止由于設(shè)備不必要U勺檢修和更換所導(dǎo)

致的揮霍?，F(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，為無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展提供了愈加完善的理論

和新的物質(zhì)基礎(chǔ)，使其在機(jī)械、冶金、航空航天、原子能、國(guó)防、交通、電力、石油化工等

多種工業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。它被廣泛應(yīng)用于制造廠家的產(chǎn)品質(zhì)量管理.、顧客匯貨的

驗(yàn)收檢查以及設(shè)備使用與維護(hù)過(guò)程中II勺安全檢查等方面，例如鍋爐、壓力容器、管道、飛機(jī)、

宇航器、船舶、鐵軌和車(chē)軸、發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車(chē)、電站設(shè)備等等方面，尤其是在高溫、高壓、高

速、高負(fù)載條件下運(yùn)行的設(shè)備。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)包括超聲檢測(cè)、射線檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、滲透檢

測(cè)、渦流檢測(cè)等常規(guī)技術(shù)以及聲發(fā)射檢測(cè)、激光全息檢測(cè)、微波檢測(cè)等新技術(shù)。常見(jiàn)的分類(lèi)

形式如表2-17所示。實(shí)踐證明，開(kāi)展無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，對(duì)于改善產(chǎn)品口勺設(shè)計(jì)制造工藝、減少

制造成本以及提高設(shè)備的運(yùn)行可靠性等具有重要的意義，己成為機(jī)械故障診斷學(xué)的?和重要

構(gòu)成部分。

表2-17無(wú)損檢測(cè)的分類(lèi)類(lèi)別射線檢測(cè)聲和超聲檢測(cè)電學(xué)和電磁檢測(cè)力學(xué)與光學(xué)

檢測(cè)熱力學(xué)措施化學(xué)分析措施重要措施X射線，Y射線，高能X射線，中子射線，質(zhì)子

和電子用線聲振動(dòng)，聲撞擊，超聲脈沖反射，超聲透射，超聲共振，超聲成像，超聲頻譜,

聲發(fā)射，電磁超聲電阻法，電位法，渦流，錄磁與漏磁，磁粉法，核磁共振，微波法，巴克

豪森效應(yīng)和外激電子發(fā)射目視法和內(nèi)窺法，熒光法，著色法、脆性涂層，光彈性覆膜法，

激光全息攝影干涉法，泄漏檢定，應(yīng)力測(cè)試熱電動(dòng)勢(shì)，液晶法，紅外線熱圖電解檢測(cè)法,

激光檢測(cè)法，離于散射，俄歇電子分析和穆斯鮑爾譜

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其中，在工程技術(shù)中得到比較廣泛的應(yīng)用，并較成熟的檢測(cè)措施有：x射線，超聲，渦流、

磁粉、滲透等常規(guī)的幾種測(cè)試措施。

二、超聲波檢測(cè)

超聲波檢測(cè)是無(wú)損檢測(cè)的重要措施之一。運(yùn)用聲響從物體外界不損壞地檢測(cè)其內(nèi)部狀況

的措施早就問(wèn)世了。超聲波檢測(cè)就是運(yùn)用電振蕩在發(fā)射探頭中激發(fā)高頻超聲波，入射到被檢

物內(nèi)部后若碰到缺陷，超聲波會(huì)被反射、散射或衰減，再用接受探頭接受從缺陷處反射回來(lái)

（反射法）或穿過(guò)被檢工件后（穿透法）的超聲波，并將其在顯示儀表上顯示出來(lái)，通過(guò)觀

測(cè)與分析反射波或透射波內(nèi)時(shí)延與衰減情況，即可獲得物體內(nèi)部有無(wú)缺陷以及缺陷的位置、

大小及其性質(zhì)等方面的信息，并由對(duì)應(yīng)的原則或規(guī)范鑒定缺陷的危害程度的措施。超聲波

檢測(cè)具有敏捷度高、穿透力強(qiáng)、檢查速度快、成本低、設(shè)各簡(jiǎn)便和對(duì)人體無(wú)害等一系列長(zhǎng)處,

既適合在制造廠生產(chǎn)線上成批檢查，也可以用于野外作業(yè)。（一）超聲波基礎(chǔ)1.超聲波及

其特性所謂超聲波，是?種質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)頻率高于20kHz日勺機(jī)械波，因其頻率超過(guò)人耳所能聽(tīng)

見(jiàn)的聲頻段而得名超聲波。無(wú)損檢測(cè)用的超聲波頻率范圍為0.5?25MHz,其中最常用日勺頻

段為1?511Hz。超聲波是一種機(jī)械波，它是由于機(jī)械振動(dòng)在彈性介質(zhì)中引起的波動(dòng)過(guò)程。產(chǎn)

生機(jī)械波有兩個(gè)重要條件：?是作機(jī)械振動(dòng)的波源，二是能傳播機(jī)械振動(dòng)的I彈性介質(zhì)，超

聲波之因此被廣泛地應(yīng)用于無(wú)損檢測(cè)，是基于超聲波的如下特性（1）指向性好超聲波是?

種頻率很高、波長(zhǎng)很短的機(jī)械波，在無(wú)損檢測(cè)中使用的超

聲波波長(zhǎng)為亳米數(shù)量級(jí)。它像光波同樣具有很好的指向性，可以定向發(fā)射，如同?束手

電筒燈光可以在黑暗中尋找所需物品同樣在被檢材料中發(fā)現(xiàn)缺陷。（2）穿透能力強(qiáng)超聲

波的能量較高，在大多數(shù)介質(zhì)中傳播時(shí)能量損失小，傳播距離

遠(yuǎn)，穿透能力強(qiáng)，在有些金屬材料中，其穿透能力可達(dá)數(shù)米。2.超聲波U勺分類(lèi)與其他

機(jī)械波同樣，超聲波也可有多種措施來(lái)對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)描述。按質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向分根據(jù)波動(dòng)傳播

時(shí)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)U勺振動(dòng)方向與波II勺傳播方向的互相關(guān)系的不一樣，可將超聲波分為縱波、橫波、

表面波和板波等。（1）縱波縱波是指介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)U勺振動(dòng)方向與波的傳播方向平行的波，JIJ

L表達(dá)。當(dāng)彈性介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)受到交變的拉壓應(yīng)力作用時(shí)，質(zhì)點(diǎn)之間產(chǎn)生互相的伸縮變形，從

而形成縱波，又稱壓縮波或疏密波?？v波可在任何彈性介質(zhì)（固體、液體和氣體）中傳播。

由于縱波的產(chǎn)

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生和接受都比較輕易，因而在工業(yè)探傷中得到廣泛的應(yīng)用。（2）橫波介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)H勺

振動(dòng)方向與波的傳播方向互相垂直的波稱為橫波，常用S或T表達(dá)。當(dāng)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)受到交變

的剪切應(yīng)力作川時(shí)產(chǎn)生切變變形，從而形成橫波，故橫波又稱剪切波。橫波只能在固體介質(zhì)

中傳播。（3）表面波當(dāng)介質(zhì)表面受到交變應(yīng)力作用時(shí)，產(chǎn)生沿介質(zhì)表面?zhèn)鞑I勺波，稱為表

面

波，常用R表達(dá)。表面波是瑞利（Rayleigh）于1887年首先提出來(lái)日勺，因此又稱瑞利

波。表面波同橫波同樣也只能在固體介質(zhì)中傳播，并且只能在固體表面?zhèn)鞑?。表面波的能?/p>

隨距表面深度日勺增長(zhǎng)而迅速減弱。當(dāng)傳播深度超過(guò)兩倍波長(zhǎng)時(shí)，其振幅降至最大振幅的0.37

倍。因此，?般認(rèn)為，表面波檢測(cè)只能發(fā)現(xiàn)距工件表面兩倍波長(zhǎng)深度內(nèi)的缺陷。（4）板波在

厚度與波長(zhǎng)相稱的彈性薄板中傳播I向超聲波稱為板波。板波亦稱蘭姆波。其特點(diǎn)是整個(gè)板都

參與傳聲，合用于對(duì)薄的金屬板進(jìn)行探傷。（二）超聲波檢測(cè)設(shè)備超聲波檢測(cè)設(shè)備是從事

超聲檢測(cè)的工具，一般指超聲波檢測(cè)儀和超聲波探頭。此外，由于目前的超聲檢測(cè)措施多以

直接耦合方式將探頭與，件接觸，故在此也對(duì)耦合劑作簡(jiǎn)要簡(jiǎn)介。1.超聲波探頭超聲波

檢測(cè)中，超聲波的產(chǎn)生和接受過(guò)程是一種能量轉(zhuǎn)換過(guò)程。這種轉(zhuǎn)換是通過(guò)探頭實(shí)現(xiàn)的，探頭

的功能就是將電能轉(zhuǎn)換為超聲能（發(fā)射探頭）和將超聲能轉(zhuǎn)換為電能（接受探頭）。探頭

一般又稱為超聲波換能器，是超聲波檢測(cè)設(shè)備的重要構(gòu)成部分，其性能II勺好壞對(duì)超聲波檢測(cè)

的成功與否起關(guān)鍵性作用。超聲波檢測(cè)用的探頭多為壓電型，其作用原理為壓電晶體在高頻

電振蕩的鼓勵(lì)下產(chǎn)生高頻機(jī)械振動(dòng)，并發(fā)射超聲波（發(fā)射探頭）：或在超聲波的作用下產(chǎn)

生機(jī)械變形，并因此產(chǎn)生電荷（接受探頭）。（1）探頭的類(lèi)型超聲波檢測(cè)中，由于被檢

測(cè)工件11勺形狀和材質(zhì)、檢測(cè)II勺目U勺和條件不同而使用不一樣形式的探頭。按照在被檢測(cè)工

件中產(chǎn)生的波型不一樣，可將超聲波探頭分為縱波探頭、橫波探頭、板波（蘭姆波）探頭和

表面波探頭等四種類(lèi)型。按入射聲束方向分可分為直探頭和斜探頭兩大類(lèi)。按耦合方式分

可分為直接接觸式探頭（探頭通過(guò)薄層耦合劑與被探工件表面直接接觸）和液浸式探頭（探

頭與被探工件表面之間有一定厚度的液層）。按晶片數(shù)FI分可分為單晶片探頭、雙晶片探

頭和多晶片探頭等幾種。按聲束形狀分可分為聚焦探頭和非聚焦探頭兩大類(lèi)。按頻帶分可

分為寬頻帶探頭和窄頻帶探頭。

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按使用環(huán)境分可分為常規(guī)探頭（通用目的）和特殊用途探頭（如機(jī)械掃描切換探頭、電子

掃描陣列探頭、高溫探頭、瓷瓶檢測(cè)專用扁平探頭等）。（2）探頭的構(gòu)造超聲波檢測(cè)中

常用的探頭重要有直探頭、斜探頭、表面波探頭、雙晶片探頭、水浸探頭和聚焦探頭等。直

探頭又稱平探頭，應(yīng)用最普遍，可以同步發(fā)射和接受縱波，多用于手工操作接觸法檢測(cè)，既

合適于單探頭反射法，又合適于雙探頭穿透法。它重要由壓電晶片、阻尼塊、殼體、接頭和

保護(hù)膜等基本元件構(gòu)成。其經(jīng)典構(gòu)造如圖2-所示。斜探頭運(yùn)用透聲楔塊使聲束傾斜于工件

表面射入工件。壓電晶片產(chǎn)生的縱波，在斜楔和工作界面發(fā)生波型轉(zhuǎn)換。依入射角的J不一樣，

斜探頭可在工件中產(chǎn)生縱波、橫波和表面波，也可在薄板中產(chǎn)生板波。斜探頭重要由壓電晶

片、透聲楔塊、吸聲材料、阻尼塊、外殼和電氣接插件等幾部分構(gòu)成，其經(jīng)典構(gòu)造如圖2-32

所示。

a）

b）

圖2-32常見(jiàn)超聲波探頭的經(jīng)典構(gòu)造

a）縱波直探頭：1-接頭，2-殼體，3-阻尼塊，4-壓電晶片，5-保護(hù)膜，6-接地環(huán)b）橫

波斜探頭：1-阻尼塊，2-接頭，3-吸聲材料，4-殼體，5-透聲楔塊，6-壓電晶片

2.超聲波檢測(cè)儀超聲波檢測(cè)儀是超聲檢測(cè)I為主:體設(shè)備，其性能的好壞直接影響到檢測(cè)

成果的可靠性。超聲波檢測(cè)儀的作用是產(chǎn)生電振蕩并加于探頭，使之發(fā)射超聲波，同步，還將

探頭接受"勺電信號(hào)進(jìn)行濾波、檢波和放大等，并以一定的方式將檢測(cè)成果顯示出來(lái)，人們以

此獲得被檢工件內(nèi)部有無(wú)缺陷以及缺陷的位置、大小和性質(zhì)等方面的信息。（1）超聲波檢

測(cè)儀的類(lèi)型按超聲波日勺持續(xù)性，可將超聲波檢測(cè)儀分為脈沖波檢測(cè)儀、持續(xù)波檢測(cè)儀、調(diào)

頻波檢測(cè)儀等。脈沖波檢測(cè)儀通過(guò)向工件周期性地發(fā)射不持續(xù)且頻率固定的超聲波，根據(jù)超

聲波的傳播時(shí)間及幅度來(lái)判斷工件中缺陷的有無(wú)、位置、大小及性質(zhì)等信息，這是目前使用

最為廣泛日勺■類(lèi)超聲波檢測(cè)儀。按缺陷顯示日勺方式分按其顯示缺陷日勺方式不?樣，可招超聲

波檢測(cè)儀分為A型、B型和C型等三種類(lèi)型。

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1）型顯示檢測(cè)儀A

A型顯示是一種波形顯示，檢測(cè)儀示波屏的橫坐標(biāo)代表聲波的傳播

時(shí)間域距離），縱坐標(biāo)代表反射波的幅度。由反肘波的位置可以確定峽陷的位置，而由

反射波的波高則可估計(jì)缺陷的性質(zhì)和大小。2）型顯示檢測(cè)儀BB型顯示是一種圖像顯示,

檢測(cè)儀示波屏U勺橫坐標(biāo)是靠機(jī)械掃描來(lái)

代表探頭"勺掃查軌跡，縱坐標(biāo)是靠電子掃描來(lái)代表聲波的傳播時(shí)間（或距高），因而可

宜觀地顯示出被探工件任一縱截面上缺陷11勺分布及缺陷的深度。3）型顯示檢測(cè)儀CC型

顯示也是一種圖像顯示，檢測(cè)儀示波屏的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)都是

靠機(jī)械掃描來(lái)代表探頭在工件表面的位置。探頭接受信號(hào)幅度以光點(diǎn)輝度表達(dá)，因而當(dāng)

探頭在工件表面移動(dòng)時(shí)，示波屏上便顯示出工件內(nèi)部缺陷"勺平面圖像（頂視圖），但不能

顯示缺陷的深度。三種顯示方式U勺圖講解明如圖2-33所示。

圖2-超聲波檢測(cè)儀向三種顯示方式

根據(jù)通道數(shù)的多少不一樣，可將超聲波檢測(cè)儀分為單通道型和多通道型兩大類(lèi)，其中前

者應(yīng)用最為廣泛，而后者則重要應(yīng)用于自動(dòng)化檢測(cè)。H前廣泛使用的是A型顯示脈沖反射

式超聲波檢測(cè)儀。（2）A型顯示脈沖反射式超聲波檢測(cè)儀A型顯示脈沖反射式檢測(cè)儀重要

由同步電路、時(shí)基電路（掃描電路）、發(fā)射電路、接受電路、顯示電路和電源電路等幾部

分構(gòu)成。此外，實(shí)用中的超聲波檢測(cè)儀尚有延遲、標(biāo)距、閘門(mén)和深度賠償?shù)容o助電路，其

重要性能指標(biāo)包括①水平線性也稱時(shí)基線性或掃描線性，是表征檢測(cè)儀水平掃描線掃描速

度的均勻程

度，亦即掃描線上顯示的反射波距離與反射體距離成正比的程度的性能指標(biāo)。水平線性

的好壞影響對(duì)缺陷的定位。②垂直線性也稱放大線性，它是描述檢測(cè)儀示波屏上反射波高

度與接受信號(hào)電壓成正比關(guān)系的程度。垂直線性影響對(duì)缺陷的定量分析。③動(dòng)態(tài)范圍是檢

測(cè)儀示波屏上反射波高度從滿幅降至消失時(shí)儀器衰減器的變化范圍。

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動(dòng)態(tài)范圍大，對(duì)小缺陷的檢出能力強(qiáng)。④敏捷度在規(guī)定深度內(nèi)能檢出的最小缺陷。⑤

盲區(qū)由探頭到可以檢測(cè)出缺陷位置的最小距離。⑥探測(cè)深度在示波屏上能獲得一次底面反

射時(shí)的超聲波"勺最大距離。⑦辨別力可以辨別兩個(gè)缺陷U勺最小距離。與其他超聲波檢測(cè)儀

相比，脈沖反射式超聲波檢測(cè)儀具有如下的突出特點(diǎn)①在被檢工件U勺一種面上，用單探頭脈

沖反射法即可檢測(cè)，這對(duì)于諸如容器、管道等一些很難在雙面放置探頭進(jìn)行檢測(cè)的場(chǎng)所，更

顯示出明顯的優(yōu)越性；②可以精確地確定缺陷的深度；③敏捷度遠(yuǎn)高于其他措施；④可以

同步探測(cè)到不一樣深度的多種缺陷，分別對(duì)它們進(jìn)行定位、定量和定性；⑤合川范圍廠，用

一臺(tái)檢測(cè)儀可進(jìn)行縱波、橫波、表面波和板波檢測(cè)，并且合用于探測(cè)諸多種工件，不僅可以

檢測(cè)，并且還可用于測(cè)厚、測(cè)聲速和測(cè)量衰減等。3.耦合劑在超聲波檢測(cè)中，耦合劑的作

用重要是排除探頭與工件表面之間的空氣，使超聲波能有效地傳入工件。當(dāng)然，耦合劑也有

助于減小探頭與工件表面間U勺摩擦，延長(zhǎng)探頭的使用壽命。一般規(guī)定耦合劑能潤(rùn)濕工件和

探頭表面，流動(dòng)性、粘度和附著力合適，易于清洗；聲阻抗高，透聲性能好；對(duì)工件無(wú)腐蝕,

對(duì)人體無(wú)害，不污染環(huán)境；性能穩(wěn)定，能長(zhǎng)期保留；來(lái)源廣，價(jià)格廉價(jià)等等。（三）超聲

波檢測(cè)措施超聲波檢測(cè)措施可從多種角度來(lái)對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)：按檢測(cè)原理不一樣，可分為脈沖

反射法、穿透法和共振法等；按超聲波的波形不i樣，可分為縱波法、橫波法、表面波法和

板波法等；按探頭的）數(shù)目的多少，可分為單探頭法、雙探頭法和多探頭法等；按探頭與試件

的耦合方式的不?樣，可分為直接接觸法和液浸法兩大類(lèi)等。下面簡(jiǎn)樸討論超聲波檢測(cè)按

原理的分類(lèi)狀況。1.脈沖反射法脈沖反射法是目前應(yīng)用最為廣泛II勺一種超聲波檢測(cè)法。它

將持續(xù)時(shí)間極短的超聲波脈沖發(fā)射到被檢試件內(nèi)，根據(jù)反射波來(lái)檢測(cè)試件內(nèi)的缺陷，檢測(cè)成

果一般用A型顯示。其基本原理為：當(dāng)試件完好時(shí)，超聲波可順利傳播抵達(dá)底面，在底面光

滑且與探測(cè)面平行的條件下，檢測(cè)圖形中只畬表達(dá)發(fā)射脈沖及底面回波的兩個(gè)信號(hào)，如圖

2-34a所示。若試件內(nèi)存在有缺陷，則在檢測(cè)圖形中的底面回波前有表達(dá)缺陷的回波，如圖

2-34b所示。脈沖反射法可分為垂直檢測(cè)與斜角檢測(cè)兩種。

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垂直檢測(cè)時(shí)，探頭垂直地或以不大于第一臨界角口勺入射角耦合到工件上，在工件內(nèi)部只

產(chǎn)生縱波。常用于板材、鍛件、鑄件、復(fù)合材料等的檢測(cè)。斜角檢測(cè)時(shí)，用不一樣角度的

斜探頭在工件中分別產(chǎn)生橫波、表面波或板波。它的重要優(yōu)點(diǎn)是：可對(duì)直探頭探測(cè)不到的缺

陷進(jìn)行檢測(cè);可變化入射角來(lái)發(fā)現(xiàn)不一樣方位的缺陷;用表面波可探測(cè)復(fù)雜形狀U勺表面缺陷；

用板波可對(duì)薄板進(jìn)行檢測(cè)。

a）圖2-34脈沖反射法

a）無(wú)缺陷b）有缺陷

b）

2.穿透法根據(jù)超聲波（持續(xù)波或脈沖波）穿透試件之后口勺能量變化來(lái)判斷缺陷狀況1ft

?種措施。它是最早采用的超聲波檢測(cè)措施。將兩個(gè)探頭分別置于被檢測(cè)工件日勺兩個(gè)相對(duì)表

面，一種探頭發(fā)射超聲波，透過(guò)工件被另一面的探頭所接受。當(dāng)工件內(nèi)有缺陷時(shí)，由于缺陷

對(duì)超聲波II勺遮擋作用，減少了穿透的超聲波的能量。根據(jù)能量減少的程度即可判斷缺陷的大

小。這種措施的長(zhǎng)處是不存在盲區(qū)，適于檢測(cè)較薄的工件；缺陷是不能確定缺陷的深度位置,

且需要在工件日勺兩個(gè)相對(duì)表面進(jìn)行操作。3.共振法?定波長(zhǎng)的超聲波，在物體的相對(duì)表面

上反射，所發(fā)生的同相位疊加的物理現(xiàn)象叫做共振。根據(jù)共振特性來(lái)檢測(cè)試件的措施稱為

共振法。共振法常用于單面測(cè)試壁厚，其基本原理為：將頻率可調(diào)（掃頻）時(shí)持續(xù)超聲波

施加在被檢試件上，當(dāng)試件的厚度為超聲波的半波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，由于入射波和反射波的相

位相似而引起共振，轉(zhuǎn)換器上能量增長(zhǎng)，儀器可顯示出共振頻率點(diǎn)，并計(jì)算出試件的厚度。

（四）超聲波檢測(cè)的應(yīng)用實(shí)例超聲波檢測(cè)既可用于鍛件、棒材、板材、管材以及焊縫等的檢

測(cè)，又可用于厚度、硬度以及材料口勺彈性模量和晶粒度等的J檢測(cè)。下面簡(jiǎn)述超聲波檢測(cè)II勺幾

種應(yīng)用實(shí)例。1.螺栓II勺超聲波檢測(cè)電站中高溫高壓部件（如汽缸、主蒸汽門(mén)、調(diào)速汽門(mén)等）

用的螺栓，在運(yùn)行中常常有斷裂的現(xiàn)象。

77

緊固螺栓螺紋根部產(chǎn)生的裂紋是沿螺栓橫斷面發(fā)展的橫向裂紋，中心孔加熱不妥產(chǎn)生的

內(nèi)孔裂紋也是橫向裂紋。因此將宜探頭放在螺栓端面上探測(cè)，聲束剛好與裂紋面垂宜，對(duì)發(fā)現(xiàn)

這些裂紋很有利，如圖2-35所示。

圖2-35螺栓的超聲波檢測(cè)

2.車(chē)軸的超聲波檢測(cè)

車(chē)軸是機(jī)車(chē)、車(chē)輛運(yùn)行時(shí)受力的關(guān)鍵部件之一，它在水氣的浸

蝕中承受載荷，輕易產(chǎn)生裂紋，多數(shù)是危險(xiǎn)性較大的橫向裂紋。常常采用橫波探傷法和

小角度縱波探傷法，如圖2-36a和圖2-36b所示。

a）圖2-36車(chē)軸的超聲波檢測(cè)

a）橫波法b）小角度縱波法

b）

3.非金屬材料H勺超聲波檢測(cè)超聲波在非金屬材料（塑料、有機(jī)玻璃、陶瓷、橡膠、混

凝土等）中的衰減一般都比金屬大，為了減小衰減而多采用低頻檢測(cè)，一般為20~200kHz,

有的也用2?5MHz。為了荻得較窄的聲束，常采用較大尺寸的探頭。塑料零件的檢測(cè)多采

用縱波法，探測(cè)頻率為0.5?1MHz,使用脈沖反射法。陶瓷材料可用0.5?2\IHz的縱波或

橫波探測(cè)。橡膠檢測(cè)的頻率更低，可用穿透法檢測(cè)。

三、射線檢測(cè)

（-）射線檢測(cè)的基本原理射線檢測(cè)是以X射線、Y射線和中了?射線等易于穿透物質(zhì)

的特性為基礎(chǔ)"勺。其基本工作原理為：射線在穿過(guò)物質(zhì)內(nèi)過(guò)程中，由于受到物質(zhì)的散射和吸

取作用而使其強(qiáng)度衰減，弛度

78

衰減的程度取決于物體材料的性質(zhì)、射線種類(lèi)及其穿透距離。當(dāng)把強(qiáng)度均勻的射線照射

到物體上一種側(cè)面，在物體的另一側(cè)使透過(guò)的射線在攝影底片上感光、顯影后，就可得到與

材料內(nèi)部構(gòu)造或缺陷相對(duì)應(yīng)的黑度不一樣的圖象，即射線底片。通過(guò)觀測(cè)射線底片，就可檢

測(cè)出物體表面或內(nèi)部的缺陷，包括缺陷的種類(lèi)、大小和分布狀況并作出評(píng)價(jià)。射線檢測(cè)對(duì)

缺陷的形象非常直觀，對(duì)缺陷的尺寸、性質(zhì)等狀況判斷比較輕易。采用計(jì)算機(jī)輔助斷層掃描

法還可以理解斷面的狀況，可以進(jìn)行自動(dòng)化分析。射線檢測(cè)對(duì)所測(cè)試檢查物體既不破壞也不

污染，但射線檢測(cè)成本較高，且對(duì)人體有害，在檢測(cè)過(guò)程中必須注意要妥善保護(hù)。工業(yè)上

常用的是X射線、丫射線檢測(cè)。（二）X射線、Y射線及其檢測(cè)裝置X射線與Y射線都是

電磁波。它們具有波動(dòng)性，粒子性，都可產(chǎn)生反射、折射、干涉、光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和

電子效應(yīng)等。它們又是不可見(jiàn)，不帶電荷，不受電場(chǎng)和磁場(chǎng)影響；它們能透過(guò)可見(jiàn)光不能透

過(guò)的物質(zhì)，使物質(zhì)起光化學(xué)反應(yīng)：使攝影膠片感光：使熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光。在工業(yè)上使用

的X射線檢測(cè)是由一種特制的X射線管產(chǎn)生的。如圖2-37,它的J基本構(gòu)造是一種保持一

定真空度的兩極管。一般是熱陽(yáng)極式，陰極由鋁絲繞成。當(dāng)通電加熱時(shí)，鴇絲在白熾狀態(tài)下

放出電子，這些高速運(yùn)動(dòng)的電了?因受到陽(yáng)極靶制止，就與靶碰撞而發(fā)生能量轉(zhuǎn)換，其中大部

分轉(zhuǎn)換成熱能，其他小部分轉(zhuǎn)換成光子能量，即X射線。電子的速度越高，轉(zhuǎn)換成X射線

的能量就越大。X射線的強(qiáng)度，即單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射X射線的能量，隨管電流的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)。

圖2-37X射線的產(chǎn)生

Y射線是由放射性同位素口勺原子核在衰變過(guò)程中產(chǎn)生的放射性同位素，分為天然和人工

放射性同位素兩種，它們?cè)赼衰減或B衰變的同步放射出Y射線。Y射線是一種波長(zhǎng)很短U勺

電磁波，它U勺輻射是從原子核里釋放出來(lái)的，Y射線是日原子

79

核從激發(fā)能級(jí)躍遷到較低能量的產(chǎn)物，因此它的發(fā)生不一樣于原子核外電殼層放出的X

射線。放射性同位素U勺原子核在自發(fā)地放射出某種粒子（如。粒子、B粒子）或Y射線后會(huì)

變成另一種不一樣"勺核，這種現(xiàn)象稱為衰變。放射性同位素的衰變速度有時(shí)很快，有的很慢。

其衰變的速度不受外界環(huán)境如溫度、濕度、壓力等物理、化學(xué)條件的影響，而是由原子核自

身的性質(zhì)所決定的、這也是放射性同位素的一種特性。這也闡明每一種放射性同位素有一種

恒定的衰變速度。丫射線與X射線雖然產(chǎn)生的機(jī)理不一樣，但同屬電磁波，性質(zhì)很相似,

只不過(guò)丫射線口勺波長(zhǎng)比一般X射線更短。X射線檢測(cè)裝置一般分為兩大類(lèi)；一類(lèi)為移動(dòng)式

X射線機(jī)，另一類(lèi)為攜帶式X射線機(jī)。移動(dòng)式X射線機(jī)-?般體積和重量都較大，適合于試

驗(yàn)室或車(chē)間使用，它們采用的電壓、電流也較大，可以透照較厚的物體和工件。便攜式X射

線機(jī)體積小，重量輕，合用于流動(dòng)性檢查或大型設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)探傷。Y射線檢測(cè)裝置的構(gòu)造

比X射線檢測(cè)裝置要簡(jiǎn)樸得多，價(jià)格廉價(jià)、使用以便。Y射線檢測(cè)、探傷一般多采用攝影

措施進(jìn)行工作。Y射線檢測(cè)裝置使用靈活以便，不易發(fā)生故障，并且能按照需要的狀況發(fā)射

一定寬度的錐形射線束或進(jìn)行圓周爆光探測(cè)管形工件的缺陷。但必須很好地做到防止丫射線

對(duì)人體的危害。（三）射線檢測(cè)的操作過(guò)程射線檢測(cè)包話X射線、Y射線和中了?射線三利\

對(duì)射線穿過(guò)物質(zhì)后的強(qiáng)度檢測(cè)措施有：直按攝影法、間按攝影法和透視法等多種。其中，對(duì)

微小缺陷的檢測(cè)以X射線和Y射線的直接攝影法最為埋想。具經(jīng)典操作的簡(jiǎn)樸過(guò)程如下：

一般把被檢物安放在離X射線裝置或Y射線裝置0.5?1m處，將被檢物按射線穿透厚度為

最小的方向放置，把膠片盒緊貼在被檢物的背后，讓X射線或Y射線照射一定期間（幾分鐘

至幾十分鐘不等）進(jìn)行充足曝光。把曝光后的膠片在暗室中進(jìn)行顯影、定影、水洗和干燥。再

將干燥II勺底片放在顯示屏內(nèi)觀測(cè)燈上觀測(cè)，根據(jù)底片的黑度和圖像來(lái)判斷缺陷U勺種類(lèi)、大小

和數(shù)量，隨即按通行的規(guī)定和原則對(duì)缺陷進(jìn)行等級(jí)分類(lèi)。（四）射線檢測(cè)（攝影法）的特點(diǎn)

和合用范圍射線檢測(cè)是一種常用于檢測(cè)物體內(nèi)部缺陷的無(wú)損檢測(cè)措施,它幾乎合用于所有的

材料，檢測(cè)成果（攝影底片）可永久保留。但從檢測(cè)成果很難辨別缺陷的深度，規(guī)定在被檢

試件的兩面都能操作，對(duì)厚的試件曝光時(shí)間需要很長(zhǎng)。對(duì)厚時(shí)被檢測(cè)物來(lái)說(shuō)，可使用硬X射

線或Y射線；對(duì)薄的被檢物則使用軟X射線。射線

80

穿透物質(zhì)"勺最大厚度為：鋼鐵約450nlln、銅約350nm＞鋁約1200mm。對(duì)于氣孔、夾渣

和鑄造孔洞等缺陷，在X射線透射方向有較明顯的厚度差異，雖然很小的缺陷也較輕易檢

查出來(lái)。而對(duì)于如裂紋等雖有?定日勺投影面積但厚度很薄日勺一類(lèi)缺陷，只有用與裂紋方向平

行的X射線照射時(shí)，才可以檢查出來(lái)，而用與裂紋面幾乎垂直口勺射線照射時(shí)就很難查出。

這是由于在照射方向上幾乎沒(méi)有厚度差異的緣故。因此，有時(shí)要變化照射方向來(lái)進(jìn)行攝影。

觀測(cè)?張透射底片可以直觀地懂得缺陷的兩維形狀大小及分布，并能估計(jì)缺陷日勺種類(lèi)，但無(wú)

法懂得缺陷厚度以及離表面H勺位置等信息。要理解這些信息，就必須用不?樣照射方向的兩

張或更多張底片。在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，應(yīng)注意到射線輻射對(duì)人體健康（包括遺傳原因）的損害作

用。X射線在切斷電源后就不再發(fā)生，而同位素射線（如Y射線）是源源不停地發(fā)生射線的。

此外，還應(yīng)尤其注意，射線不只是筆直地向前輻射，它還可通過(guò)被檢物、周?chē)膲Ρ?、地?/p>

以及天花板等障礙物進(jìn)行反射與透射傳播。另一方面還應(yīng)注意，X射線裝置是在幾萬(wàn)乃至

幾十萬(wàn)伏高電壓下工作的，一般雖有充足的絕緣，但也必須注意防止意外的高壓危險(xiǎn)，

四、渦流檢測(cè)

（一）渦流檢測(cè)"勺基本原理渦流檢測(cè)是以電磁感應(yīng)原理為基礎(chǔ)IJ勺。當(dāng)把一種通有交流電

的線圈靠近金屬導(dǎo)體時(shí)，由于電磁耦合作用，就會(huì)在導(dǎo)體中產(chǎn)生感生電流，這種電流的流線

在金屬體內(nèi)自行閉合，一般就稱它為電渦流。此電渦流又反過(guò)來(lái)作用于原線圈而使其電磁特

性（等效阻抗、等效電感和品質(zhì)原因）發(fā)生變化，其變化狀況與導(dǎo)體的種類(lèi)（電導(dǎo)率6、磁

導(dǎo)率U）、形狀以及材質(zhì)均勻度等原因有關(guān)，同步還與線圈與導(dǎo)體之間U勺相對(duì)距離和線圈

自身的特性有關(guān)。當(dāng)固定后兩者不變時(shí)，則線圈電磁特性II勺變化就反應(yīng)了導(dǎo)體性質(zhì)的變化。

這樣，通過(guò)檢測(cè)線圈H勺電磁特性的變化，即可獲得有關(guān)被檢試件的材質(zhì)均勻性以及缺陷I為種

類(lèi)、形狀和大小等方面的信息，這就是電渦流檢測(cè)的簡(jiǎn)樸原理。如圖2-38所示，假如用

一種扁平線圈置于金屬導(dǎo)體附近，當(dāng)線圈中通以正弦交變電流時(shí)，線圈的周?chē)臻g就產(chǎn)生了

正弦交變磁場(chǎng)H1,置于此磁場(chǎng)中I為金屬導(dǎo)體就產(chǎn)生電渦流，而此電渦流也將產(chǎn)生交變磁場(chǎng)

H2,H2的方向與Hl日勺方向相反，由于磁場(chǎng)H2日勺反作月使通電線圈的有效阻抗發(fā)生變化,

這種線圈阻抗口勺變化完整地并且唯一地反應(yīng)了待測(cè)體H勺渦流效應(yīng)。

81

圖2-38渦流檢測(cè)的基本原理

顯然，線圈阻抗日勺變化既與電渦流效應(yīng)有關(guān)，又與靜磁學(xué)效應(yīng)有關(guān)，也就是說(shuō)，與金屬導(dǎo)

體的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、幾何形狀、線圈U勺幾何參數(shù)、鼓勵(lì)電流頻率以及線圈到金屬導(dǎo)體I向距

離等參數(shù)有關(guān)。假定金屬導(dǎo)體是勻質(zhì)的，其性能是線性和各向同性的，則線圈，金屬導(dǎo)體系

統(tǒng)的物理性質(zhì)一般可由磁導(dǎo)率口、電導(dǎo)率。、尺寸因子x或r、鼓勵(lì)電流強(qiáng)度I和頻率3等

參數(shù)米描述，線圈的阻抗Z可用如下函數(shù)表達(dá)

Z=F（u,。，x,r,I,3）

（2-40）

假如控制上式中的某些參數(shù)恒定不變，而只變化其中的一種參數(shù)，這樣阻抗就成為這個(gè)

參數(shù)的單值函數(shù)。可以運(yùn)用這種渦流效應(yīng)把距離x的變化變換為電量的變化，從而做成位

移、振幅、厚度等傳感器；也可以運(yùn)用這渦流效應(yīng)把電導(dǎo)率。的變化變換為電量的變化，從

而做成表面溫度、電解質(zhì)濃度、材質(zhì)鑒別等傳感器；還可以運(yùn)用它把磁導(dǎo)率M向變化變換為

電量的變化，從而做成應(yīng)力、硬度等傳感器，以及運(yùn)用變換量為X、。、u等綜合影響做成

材料探傷裝置等。（二）渦流檢測(cè)的特點(diǎn)與合川范圍電渦流檢測(cè)具有如下II勺特性①檢測(cè)

成果可以直接以電信號(hào)輸出，故可用于自動(dòng)化檢測(cè)；②由于實(shí)行非接觸式檢測(cè)，因此檢測(cè)速

度很快；③合用范圍較廣，除可用于檢測(cè)缺陷外，還可用于檢測(cè)材質(zhì)的變化、形狀與尺寸的

變化等；④對(duì)形狀復(fù)雜內(nèi)試件檢測(cè)有困難；⑤對(duì)表面下較深部位的缺陷檢測(cè)困難；③除

檢測(cè)項(xiàng)目外，試件材料I內(nèi)其他原因一般也會(huì)引起輸出的變化，成為干擾信號(hào)；⑤難以直接從

檢測(cè)所得的顯示信號(hào)來(lái)鑒別缺陷日勺種類(lèi)。

82

由以上渦流檢測(cè)的原理及其特性可知，渦流檢測(cè)合月于由鋼鐵、有色金屬以及石墨等導(dǎo)

電材料所制成日勺試件，而不合用于玻璃、石頭和合成樹(shù)脂等非導(dǎo)電材料的檢測(cè)。從檢測(cè)對(duì)象

來(lái)說(shuō)，電渦流措施合用于如下項(xiàng)目的檢測(cè)：①缺陷檢測(cè)檢測(cè)試件表面或近表面日勺內(nèi)部塊陷;

②材質(zhì)檢查檢測(cè)金屬的種類(lèi)、成分、熱處理狀態(tài)等變化：③尺寸檢測(cè)檢測(cè)試件的尺寸、涂膜

厚度、腐蝕狀況和變形等；④形狀檢測(cè)檢測(cè)試件形狀的變化狀況。（三）電渦流檢測(cè)的應(yīng)

用電渦流傳感器具有某些獨(dú)特的長(zhǎng)處，已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。下面就幾種重要應(yīng)用作一簡(jiǎn)

略簡(jiǎn)介。1.位移測(cè)量它可以用來(lái)測(cè)量多種形狀試件的位移值。但凡可變換成位移量的參數(shù)，

都可用電渦流式傳感器來(lái)測(cè)量。如鋼水液位，紗線張力，液體壓力，汽輪機(jī)主軸的軸向

位移和金屬試件的熱膨脹系數(shù)等。2.振幅測(cè)量電渦流式傳感器無(wú)接觸地測(cè)量多種振動(dòng)的

幅值。在汽輪機(jī)、空氣壓縮機(jī)

中常用電渦流式傳感器來(lái)監(jiān)控主軸的徑向振動(dòng)。3.厚度測(cè)量電渦流式傳感器可以無(wú)接

觸地測(cè)量金屬板厚度和非金屬板II勺鍍層厚度。4.轉(zhuǎn)速測(cè)量在一種旋轉(zhuǎn)體上開(kāi)一條或數(shù)條槽,

旁邊安裝一種電渦流傳感器，當(dāng)旋轉(zhuǎn)

體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電泯流傳感器將周期性地變化輸出訊號(hào)，此電壓通過(guò)放大、整形，可用頻率

計(jì)指示出脈沖數(shù)，此脈沖數(shù)與旋轉(zhuǎn)軸II勺轉(zhuǎn)速有關(guān)。5.渦流探傷電渦流式探傷傳感器可以

用來(lái)檢查金屬的表面裂紋、熱處理裂紋以及焊

接部位的探傷等。使傳感器與被測(cè)體距離不變，假如裂紋出現(xiàn)，將引起金屬的電阻率、

磁導(dǎo)率、位移值等的變化，這些綜合參數(shù)（x,。，u）的變化將引起傳感器參數(shù)變化，從而

通過(guò)測(cè)量傳感器參數(shù)的變化即可到達(dá)探傷的目的。

五、磁粉探傷

（-）磁粉檢測(cè)的基本原理把一根中間有橫向裂紋H勺強(qiáng)磁性材料（鋼鐵等）試件進(jìn)行磁

化處理后，可以認(rèn)為磁化的材料是許多小磁鐵的集合體，在沒(méi)有缺陷的持續(xù)部分，由于小磁

鐵的N、S磁極互相抵消，而不展現(xiàn)出磁極，而在裂紋等缺陷處，由于磁性的不持續(xù)而展現(xiàn)

磁極。在缺陷附近的磁力線繞過(guò)空間出目前外面，此即缺陷漏磁，如圖2-39所示。缺陷附

近所產(chǎn)生的稱作為缺陷的漏磁場(chǎng)的磁場(chǎng)，其強(qiáng)度取決于缺陷的尺寸、位置及試件的磁化強(qiáng)度

等。這樣，當(dāng)把磁粉散落在試

83

件1:時(shí)，在裂紋處就會(huì)吸附磁粉，磁粉檢測(cè)就是運(yùn)用磁化后的試件材料在峽陷史會(huì)吸

附磁粉，以此來(lái)顯示缺陷存在的一種檢測(cè)措施。磁粉檢測(cè)措施可以用于探測(cè)鐵磁性材料及

構(gòu)件的表面和近表面缺陷。對(duì)存在于淺表面口勺裂紋、折疊、夾層、夾渣等缺陷極為敏感。一

般狀況下，采用交流電磁化合用于檢查2mm以內(nèi)U勺淺表面缺陷，用直流電磁化合用于檢查

6nmi以內(nèi)"勺表面缺陷。伴隨深度U勺變化，探測(cè)缺陷的能力迅速下降。

a）圖2-39缺陷漏磁a）表面缺陷

b）

b）表層缺陷

（二）磁粉檢測(cè)的基本環(huán)節(jié)磁粉檢測(cè)由預(yù)處理、磁化、施加磁粉、觀測(cè)、記錄以及后處

理等幾種基本環(huán)節(jié)構(gòu)成。1.預(yù)處理用溶劑等把試件表面的油脂、涂料以及鐵銹等去掉，以

免阻礙磁粉附著在缺陷上。用干磁粉時(shí)還要使試件H勺表面干燥。組裝的部件要一件件拆開(kāi)后

再進(jìn)行檢測(cè)。2.磁化磁化是磁粉檢測(cè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。首先應(yīng)根據(jù)缺陷特性與試件形狀選定磁

化措施，另一方面還應(yīng)根據(jù)磁化措施、磁粉、試件的材質(zhì)、形狀、尺寸等確定磁化電流值,

使得試件日勺表面有效磁場(chǎng)E向磁通密度到達(dá)試件材料飽和磁通密度的80%?90%。3.施加磁

粉磁粉是用幾微米至幾十微米的鐵粉等材料制成，分白色和黑色的，非熒光時(shí)和熒光的U

磁粉還分為干式和濕式兩種。干磁粉是在空氣中分散地撒上，濕磁粉是把磁粉調(diào)勻在水或無(wú)

色透明的煤油中作為磁懸液來(lái)使用的。把粉或磁懸液撒在磁化的試件上叫做施加磁粉。它分

持續(xù)法和剩磁法兩種。持續(xù)法是在試件加有磁場(chǎng)的狀態(tài)下施加磁粉的，且磁場(chǎng)?直持續(xù)到施

加完畢為止。而剩磁法則是在磁化過(guò)后施加磁粉U勺。4.觀測(cè)與記錄磁粉痕跡的觀測(cè)是在施

加磁粉后進(jìn)行的。用非熒無(wú)磁粉時(shí)，在光線明亮的地方進(jìn)行觀測(cè)；而用熒光磁粉時(shí)，貝］在暗

室等暗處用紫外燈進(jìn)行觀測(cè)。應(yīng)當(dāng)注意，在材質(zhì)變化的界面處和截面大小忽然變化的部位,

雖然沒(méi)有缺陷，有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)磁粉痕跡，此即假痕跡。要確認(rèn)磁粉痕跡是不是峽陷，需用具

他檢測(cè)措施重新進(jìn)行檢測(cè)

84

才能確定。5.后處理檢測(cè)完畢后，按需要進(jìn)行退磁、除去磁粉和防銹處理。退磁時(shí),

一邊使磁場(chǎng)反向，一邊減少磁場(chǎng)強(qiáng)度。退磁有直流法和交流法兩種。（三）磁粉檢測(cè)的特

點(diǎn)與合用范圍磁粉檢測(cè)合用于檢測(cè)鋼鐵材料的裂紋等表面缺陷，如鑄件、鍛件、焊縫和機(jī)械

加工的零件等的表面缺陷。其特性如下①尤其合適對(duì)鋼鐵等強(qiáng)磁性材料的表面缺陷檢測(cè)；

②對(duì)于在表面沒(méi)有開(kāi)口但深度很淺的裂紋也可以探測(cè)出來(lái)；③對(duì)于奧氏體不銹鋼那樣的非磁

性材料是不合用的；④能懂得缺陷的位置和表面的長(zhǎng)度，但不能懂得缺陷的深度。此外，對(duì)

內(nèi)部缺陷的檢測(cè)尚有困難。

六、滲透檢測(cè)

（一）滲透檢測(cè)U勺基本原理滲透檢測(cè)是一種最簡(jiǎn)樸的無(wú)損檢測(cè)措施，用于檢測(cè)表面開(kāi)口

缺陷，幾乎合用于所有材質(zhì)的試件和多種形狀的表面。它所根據(jù)的基本原理是應(yīng)用液體表

面張力對(duì)固體產(chǎn)生的浸潤(rùn)作用，以及液體日勺互相乳化作用等特性來(lái)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)時(shí)。檢測(cè)時(shí)將滲

透劑涂于被檢試件時(shí)表面，當(dāng)表面有開(kāi)口缺陷時(shí)，滲透劑將滲透到缺陷中，清除表面多出H勺

部分，再涂以顯像劑，在合適的光線下即可顯示放大了肉缺陷圖像的痕跡，從而可以用肉眼

檢查出試件表面的開(kāi)口缺陷。如圖2-40所示。

圖2-40滲透檢測(cè)的原理

a）預(yù)清洗，b）滲透，c）后清洗，d）顯像和觀測(cè)

（二）滲透檢測(cè)的操作環(huán)節(jié)1.預(yù)處理為使?jié)B透輕易進(jìn)行，需要進(jìn)行預(yù)先清除處理，以

清除試件表面的油脂、涂

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料、鐵銹、及污物等。2.滲透將試件浸漬于滲透液中或者用噴霧器或刷子等工具把滲

透液涂在試件表面，

讓滲透劑有足夠的時(shí)間充足地滲透到缺陷中。滲透時(shí)間取決于滲透劑、試件材質(zhì)、缺陷

種類(lèi)及大小等。3.乳化等處理噴上乳化劑。4.清洗用水或清洗劑清除附著在試件表面

的殘存滲透劑。5.顯像將顯像劑涂敷在試件表面上，殘留在缺陷中II勺顯像劑吸出就會(huì)被顯

像劑吸出，到表面上形成放大的帶色顯示痕跡。此過(guò)程中，顯像劑吸出所有滲透劑并使其充

足擴(kuò)散的時(shí)間稱為顯像時(shí)間。6.觀測(cè)熒光滲透檢測(cè)的觀測(cè)必須在暗室內(nèi)用紫外線燈照射。

而著色滲透檢測(cè)法在一為了使?jié)B透液輕易被水清洗，對(duì)某些滲透液有時(shí)還要進(jìn)行乳化處理,

定亮度H勺可見(jiàn)光下即可以觀測(cè)出紅色的缺陷痕跡7.后處理檢測(cè)結(jié)束后，清除表面殘留

的顯像劑，以防腐蝕被檢測(cè)表面；（三）滲透檢測(cè)措施根據(jù)不一樣的滲透液和不一樣的清

洗方式，滲透檢測(cè)法可以分為幾種類(lèi)型。根據(jù)滲透液11勺不一樣色調(diào)，滲透檢測(cè)可分為熒光法

和著色法兩種。其中，熒光滲透檢測(cè)法是采用含熒光材料的滲透液進(jìn)行檢測(cè)，它用波長(zhǎng)為

360nm±30nm日勺紫外線進(jìn)行照射，使缺陷顯示痕跡發(fā)出黃綠色的光線，熒光滲透檢測(cè)的觀測(cè)

必須在暗室里采用紫外線燈進(jìn)行。而著色滲透檢測(cè)法是采用含紅色染料的滲透液進(jìn)行檢測(cè)

時(shí)，它在自然決或在白光下可以觀測(cè)出紅色的缺陷痕跡，與熒光滲透法相比，著色滲透檢測(cè)

法受場(chǎng)所、電鍍和檢測(cè)裝置等條件的限制較小。根據(jù)清洗滲透液形式日勺不?樣可以分為水

洗型滲透檢測(cè)法、后乳化型滲透檢測(cè)法和溶劑去除型滲透檢測(cè)法三種。水洗型滲透液可以直

接用水清洗潔凈;而后乳化型滲透液要把乳化劑加到試件表面的滲透液上后來(lái)，再用水洗凈；

溶劑清除型滲透檢測(cè)法所用的滲透液要用有機(jī)溶劑進(jìn)行清洗清除。滲透檢測(cè)法的顯像法有

濕式顯像、快于式顯像、干式顯像和無(wú)顯像劑式顯像四種。濕式顯像法是把白色微細(xì)粉末狀

的顯像材料調(diào)勻在水中作為濕式顯像劑的一種措施，把試件侵漬在顯像劑中或者用噴霧器把

顯像劑噴在試件上，當(dāng)顯像劑干燥時(shí)，在試件表面就完成白色顯像薄膜，由白色顯像薄膜吸

出缺陷中的滲透液而形成顯示痕跡。這種措施合用于發(fā)大批量試件的檢測(cè)，其中水洗型熒光

滲透檢測(cè)法用得較多。

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快干式顯像法是把白色微細(xì)粉末狀的顯像材料調(diào)勻在高揮發(fā)性的有機(jī)溶劑中，作為快于

式顯像劑的一種措施。本措施的操作極為簡(jiǎn)樸，在溶劑清除型熒光或著色滲透檢測(cè)法中用福

較多。干式顯像法是直接使用干燥的白色微細(xì)粉末狀顯像材料作為顯像劑的一種措施。把試

件放在顯像劑中或者把試件放在顯像裝置中再用噴粉的措施來(lái)涂敷顯像劑，使顯像劑附著在

邊件表面，從缺陷中吸出滲透液而在表面形成固定的顯示痕跡。用這種措施，缺陷部位所附

著的顯像劑粒子全都附在滲透劑上，而沒(méi)有滲透劑的部分就不附著顯像劑。因此，痕跡不會(huì)

隨著時(shí)間的推移而發(fā)生擴(kuò)散，從而能顯示出鮮明的圖像，因此可用于規(guī)定獲得與缺陷大小相

接近的痕跡的檢測(cè)。無(wú)顯像劑式顯像法是在清洗處理之后，不使用顯像劑來(lái)形成缺陷顯示

痕跡的?種措施。它在熒光輝度高的水洗型熒光滲透檢測(cè)法中、或者在把試件加交變應(yīng)力日勺

同步檢測(cè)缺陷顯示痕跡等措施中使用。這種措施與干式及像法相似，其缺陷顯示痕跡也不會(huì)

擴(kuò)散。本措施不能用于著色滲透檢測(cè)法。（四）滲透檢測(cè)的特點(diǎn)和合用范圍1.滲透法的

最小檢出尺寸即敏捷度取決于檢測(cè)劑的性能、檢測(cè)措施、檢測(cè)操作和試件表面粗糙度等原因，

一般約為深20um、寬lum；此外，在熒光滲透檢測(cè)時(shí)，若使用熒光輝度高的滲透液，在檢

測(cè)的同步在試件上加交變應(yīng)力，可深入提高檢測(cè)的敏捷度；2.檢測(cè)效率高，對(duì)于形狀復(fù)雜

的試件或在試件上同步存在有多種缺陷時(shí)，只需一次檢測(cè)操作即可完畢；3.合用范甩廣,

檢測(cè)-?般不受試件材料的種類(lèi)及其外形輪廓的限制；4.設(shè)備簡(jiǎn)樸，便于攜帶，操作簡(jiǎn)便；5.檢

測(cè)成果受試件表面粗糙度的影響，同步還受檢測(cè)操作人員技術(shù)水平的影響；6.只能檢測(cè)表

面開(kāi)口缺陷，對(duì)多孔性材料的檢測(cè)仍很困難，無(wú)缺陷深度顯示；7.不適宜實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測(cè)。

多種滲透檢測(cè)法的合用范圍見(jiàn)表2-18。

七、聲發(fā)射檢測(cè)檢測(cè)技術(shù)

聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)是本世紀(jì)50年代初興起II勺一種新的無(wú)損檢測(cè)措施。當(dāng)物體受到外力或

內(nèi)應(yīng)力作用時(shí)，物體缺陷處或構(gòu)造異常部位因應(yīng)力集中而產(chǎn)生塑性變形，其儲(chǔ)存能量一部分

以彈性應(yīng)力波的形式釋放出來(lái)，這種現(xiàn)象稱為聲發(fā)射。運(yùn)用聲發(fā)射現(xiàn)象的特點(diǎn)，用電子學(xué)的

措施接受發(fā)射出來(lái)的應(yīng)力波，進(jìn)而根據(jù)聲發(fā)射信號(hào)特性，進(jìn)行處理和

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分析以評(píng)價(jià)缺陷發(fā)生、發(fā)展的規(guī)律，以尋找和推斷聲發(fā)射源的缺陷及危險(xiǎn)性的技術(shù)稱為

聲發(fā)射技術(shù)，也叫做聲發(fā)射檢測(cè)。

表2-18多種滲透檢測(cè)法的合用范圍檢測(cè)措施檢測(cè)對(duì)象微細(xì)的裂紋，寬而淺的裂紋

表面粗糙的試件大型試件的局部檢測(cè)疲勞裂紋、磨削裂紋遮光有困難的場(chǎng)所無(wú)水、無(wú)

電的場(chǎng)所水洗型熒光法△△△△△△△△△后乳化型熒光法溶劑清除型熒

光法水洗型著色法后乳化型著色法△溶劑清除型著色法

AA

材料在受載的狀況下，缺陷周?chē)鷧^(qū)域日勺應(yīng)力再分布以范性流變、微觀龜裂、裂縫日勺發(fā)生和

擴(kuò)展等形式進(jìn)行，實(shí)際.上是?種應(yīng)變能日勺釋放過(guò)程。而?部分應(yīng)變能以應(yīng)力波日勺形式發(fā)射出

來(lái)。因此材料在滑動(dòng)、攣晶、位錯(cuò)、相變、開(kāi)裂、斷裂等過(guò)程中均有聲發(fā)射現(xiàn)象發(fā)生。因此,

接受和研究聲發(fā)射現(xiàn)象，就可以運(yùn)用聲發(fā)射的信號(hào)對(duì)材料缺陷進(jìn)行檢測(cè)、預(yù)報(bào)和判斷，并對(duì)

材料或物件進(jìn)行評(píng)價(jià)。近年來(lái)，聲發(fā)射技術(shù)已經(jīng)在壓力容器的安全性檢測(cè)與評(píng)價(jià)、焊接過(guò)程

的監(jiān)控和焊縫焊后的完整性檢測(cè)、核反應(yīng)堆的安全性監(jiān)測(cè)以及斷裂力學(xué)研究等諸多領(lǐng)坂都獲

得了重要進(jìn)展，部分研究已進(jìn)入工業(yè)實(shí)用化階段，成為無(wú)損檢測(cè)技術(shù)體系中的一種極其重要

的構(gòu)成部分。

八、無(wú)損檢測(cè)措施的比較

超聲波、射線、磁粉、滲透和電渦流檢測(cè)是五種常規(guī)無(wú)損檢測(cè)措施，下面按可以檢測(cè)的缺

陷類(lèi)型對(duì)它們進(jìn)行分類(lèi)比較。（一）內(nèi)部缺陷的檢測(cè)適合于檢測(cè)內(nèi)部缺陷的措施重要有射

線攝影法檢測(cè)和超聲波檢測(cè)兩種，表2-19所示是這兩種措施I向簡(jiǎn)樸對(duì)比。（二）表層缺

陷的檢測(cè)適于表面缺陷檢測(cè)的措施重要有磁粉、滲透以及渦流檢測(cè)，它們的簡(jiǎn)樸對(duì)例如