无损检测概论.ppt

无损检测概论,无损检测的定义与分类,无损检测：在不损坏试件的前提下，以物理或化学方法为手段，借助先进的技术和设备器材，对试件的内部及表面的结构，性质，状态进行检查和测试的方法。先进的相对的。结构连续或不连续、尺寸等。性质机械性能化学成分等。状态如：应力状态,分 类,机械的光学的 目视光学法（宏观检测）、应变计法（应力测量）、液体渗透法。检漏法射线透照 X、中子射线照相法。电磁电子的 磁粉法、涡流法。声超声的 声冲击法、声发射法、超声法。热学的热电探测法（用的不多。电缆接头的温度 测量。）化学的分析的 化学点滴检验法。（炭化物分析）,无损检测技术发展的三个阶段,无损探伤(Non-distructive Inspection)早期阶段的名称，其涵义是探测和发现缺陷 无损检测(Non-distructive Testing)当前阶段的名称，其内涵不仅仅是探测缺陷，还包括探测试件的一些其他信息，例如结构、性质、状态等，并试图通过测试，掌握更多的信息 无损评价(Non-distructive Evaluation)将进入或正在进入的新的发展阶段。包涵更广泛，更深刻的内容，它不仅要求发现缺陷，探测试件的结构、性质、状态，还要求获取更全面，更准确的，综合的信息，例如缺陷的形状、尺寸、位置、取向、内含物、缺陷部位的组织、残余应力等，结合成像技术、自动化技术、计算机数据分析和处理等技术，与材料力学、断裂力学等知识综合应用，对试件或产品的质量和性能给出全面，准确的评价。,五大无损检测（探伤）方法,射线检测(Radiography Testing，简称RT)超声波检测(Ultrasonic Testing，简称UT)磁粉检测(Magnetic Testing，简称MT)渗透检测(Penetrant Testing，简称PT)涡流检测(Eddy current Testing，简称ET),无损检测的目的,保证产品质量 应用无损检测技术，可以探测到肉眼无法看到的试件内部的缺陷；在对试件表面质量进行检验时，通过无损检测方法可以探测出许多肉眼很难看见的细小缺陷。由于无损检测技术对缺陷检测的应用范围广，灵敏度高，检测结果可靠性好，因此在锅炉压力容器和其它产品制造的过程检验和最终质量检验中普遍采用。应用无损检测技术的另一优点是可以进行百分之百检验。众所周知，采用破坏性检测，在检测完成的同时，试件也被破坏了，因此破坏性检测只能进行抽样检验。与破坏性检测不同，无损检测不需损坏试件就能完成检测过程，因此无损检测能够对产品进行百分之百检验或逐件检验。许多重要的材料，结构或产品，都必须保证万无一失，只有采用无损检测手段，才能为质量提供有效保证。,保障使用安全,即使是设计和制造质量完全符合规范要求的锅炉压力容器，在经过一段时间使用后，也有可能发生破坏事故，这是由于苛刻的运行条件使设备状态发生变化，例如由于高温和应力的作用导致材料蠕变；由于温度、压力的波动产生交变应力，使设备的应力集中部位产生疲劳；由于腐蚀作用使壁厚减薄或材质劣化；等等。上述因素有可能使设备中原来存在的，制造规范允许的小缺陷扩展开裂，或使设备中原来没有缺陷的地方产生这样或那样的新生缺陷，最终导致设备失效。为了保障使用安全，对在用锅炉压力容器，必须定期进行检验，及时发现缺陷，避免事故发生，而无损检测就是在用锅炉压力容器定期检验的主要内容和发现缺陷最有效的手段。除了锅炉压力容器外，其它使用中的重要设备、构件、零部件，在进行检验时，也经常选择无损检测方法。,改进制造工艺,在产品生产中，为了了解制造工艺是否适宜，必须事先进行工艺试验。在工艺试验中，经常对工艺试样进行无损检测，并根据检测结果改进制造工艺，最终确定理想的制造工艺。例如，为了确定焊接工艺规范，在焊接试验时对焊接试样进行射线照相，随后根据检测结果修正焊接参数，最终得到能够达到质量要求的焊接工艺。又如，在进行铸造工艺设计时，通过射线照相探测试件的缺陷发生情况，并据此改进浇口和冒口的位置，最终确定合适的铸造工艺。,降低生产成本,在产品制造过程中进行无损检测，往往被认为要增加检查费用，从而使制造成本增加。可是如果在制造过程中间的适当环节正确地进行无损检测，就是防止以后的工序浪费，减少返工，降低废品率，从而降低制造成本。例如，在厚板焊接时，如果在焊接全部完成后再无损检测，发现超标缺陷需要返修，要花费许多工时或者很难修补。因此可以在焊至一半时先进行一次无损检测，确认没有超标缺陷后再继续焊接，这样虽然无损检测费用有所增加，但总的制造成本降低了。又如，对铸件进行机械加工，有时不允许机加工后的表面上出现夹渣、气孔、裂纹等缺陷，选择在机加工前对要进行加工的部位实施无损检测，对发现缺陷的部位就不再加工，从而降低了废品率，节省了机加工工时。.无损检测的目的：1）、确保产品或设备质量，保证设备安全的运行，如锅炉、压力容器、桥梁、压力 管道等。2）、改进制造工艺：如：焊接工艺评定，热处理参数选择、铸件模具设计等。3）、降低制造成本：如：原材料检验：避免加工后不合格，或避开缺陷。中间过程检验：可修补或报废。,5.无损检测应用的特点：1)、无损检测要与破坏性检测相配合 无损检测不能代替破坏检测，须与破坏性检测相对比，方能准确评价。2)、正确选用最适当的无损检测时间：延迟缺陷，工序要求（热处理后，承压等）3)、正确选用最适当的无损检测方法：根据：工件特点，缺陷特点，检出率，费用等选用。4)、综合应用各种无损检测方法 每种方法的检出率均达不到100%，均有各自的优缺点。根据被检对象的要求和安全使用条件选择一种或数种。如球罐制做时，几种常规无损检测方法均使用（VT、RT、UT、MT、PT、PRT耐压）,6.无损检测应用的范围 广泛用于冶金、航天、航空、铁路、电子、锅炉、压力容器、压力管道、核工业、桥梁、军工、机器制造等。无损检测：a、无损测量；b、无损探伤。1)、用于组合件的内部结构或内部组成情况 集成电路、行李、子弹、炮弹、核燃料棒等 2)、材料、铸锻件和焊缝中缺陷的检查。制造过程中的检测：质量评定（合格、不合格）在役（运行）中的检测：寿命评定（修补、报废、继续使用）可用断裂力学方法。,3)、材料和机器的计量检测 属无损测量：磨损、腐蚀等。如：壁厚测量、燃料棒变形量、发动机叶片变形量等。4)、材质的无损检测材质流料的分选，热处理状态判别，原材料是否存在缺陷。5)、表面处理层的厚度测定：淬火深度，镀层厚度，涂层厚度等。6)、应变测试：加载测应变及应力分布，如验证容器设计。,7.缺陷与材料强度的关系 缺陷的存在对材料的强度是有影响，其关系非常复杂。其影响的程度与使用条件（环境、温度、应力等）和缺陷情况（形状，大小，方向，位置，性质等）有关。制订缺陷评定标准时，不能片面的相信试样的强度试验结果，而只应参考，同时还应吸收迄今所知的引起损坏事故的教训，并且考虑以下因素来确定缺陷评定：,1)、原材料和焊缝所处的应力条件和环境条件；2)、缺陷的位置和方向；3)、材料本身的厚度；4)、原材料和焊缝的机械性能；5)、有缺陷部位的残余应力情况；6)、各种使用条件的情况。防止损坏的基本对策是：选择合适品种的材料以避免损坏的最重要的手段。了解可能发生损坏的形式，以创造能防止损坏的各种条件。,8.无损检测技术与其它专业的关系 无损检测是利用某些材料的某些物理性质，当材料中存在缺陷时其性质会发生某些变化，这些变化可被测出。材料内部存在缺陷时，不一定所有的物理量都发生变化，因此，必须综合考虑几种特理量的变化，才能对材料内部组织的异常情况作出准确的判断。亦，一种无损检测方法不能检出所有缺陷，须多种方法检测。,为了顺利的进行无损检测，须具备以下几个条件：1)、产品的结构状况能够进行无损检测，（与设计有关）2)、掌握不同制造方法可能产生的各种缺陷。了解各种缺陷的特征、产生时间及原因，才能选择合理的方法。例：锻压及冲压加工所产生的缺陷、不选RT（射线）、应选UT（超声波）或MT（磁粉）、PT（渗透）热处理表面淬火裂纹、应选MT。,3）、具备缺陷与材料性能影响的知识。可判断某些缺陷不影响性能和对安全构成危害。4）、探伤人员须掌握：材料物理性质知识，产品设计及应力方面知识，生产加工方面知识，了解研究领域的新动态。一个人精力有限，故须和设计、生产人员多接触、合作。,复习题：1、何为无损检测？2、无损检测的目的是什么？3、防止损坏的基本对策是什么？,射线检测,射线和射线的产生,射线：一种波长极短的电磁波，常用的射线有X射线和射线等,x射线是从x射线管中产生的,射线是从放射性同位素的原子核中放射出来的,射线的性质,射线透过物体时，射线的强度强度会发生衰减。,式中：I 通过物体后的射线强度。I0 未通过物体前的射线强度。物质的衰减系数（和射线及物体的种类有关）T 物体的厚度。,射线有照相作用：当射线照射胶片时，能使胶片的乳剂层中的卤化银产生潜象中心。这样的胶片经过显影、定影处理后会黑化。接收射线越多的部位，黑化程度越高。,射线照相原理,使射线照射被检物（工件），射线透过被检物（工件）后，经过衰减的射线与位于被检物另一侧的胶片发生照相作用，胶片经过处理后，通过观察底片的黑度图像，来判断被检物内部是否存在缺陷。,照相操作步骤,一般把被检的物体安放在离X射线装置或射线装置50厘米到1米的位置处，把胶片盒紧贴在试样背后，让射线照射适当的时间(几分钟至几十分钟)进行曝光。把曝光后的胶片在暗室中进行显影、定影、水洗和干燥。将干燥的底片放在观片灯的显示屏上观察，根据底片的黑度和图象来判断存在缺陷的种类、大小和数量，随后按通行的标准对缺陷进行评定和分级。以上就是射线照相探伤的一般步骤。,射线的安全防护,射线的危害 射线具有生物效应，超辐射剂量可能引起放射损伤，破坏人体的正常组织出现病理反应。辐射具有积累作用，超辐射剂量照射是致癌因素之一，并且可能殃及下一代，造成婴儿 畸形和发育不全等。由于射线具有危害性，所以在射线照相中，防护是很重要的。,射线防护方法射线防护，就是在尽可能的条件下采取各种措施，在保证完成射线探伤任务的同时，使操作人员接受的剂量当量不超过限值，并且应尽可能的降低操作人员和其他人员的吸收剂量。,主要的防护措施有以下三种：屏蔽防护、距离防护和时间防护。屏蔽防护就是在射线源与操作人员及其他邻近人员之间加上有效合理的屏蔽物来降低辐射的方法。屏蔽防护应用很广泛，如射线探伤机体衬铅，现场使用流动铅房和建立固定曝光 室等都是屏蔽防护 距离防护是用增大射线源距离的办法来防止射线伤害的防护方法。因为射线强度P与 距离R的平方成反比，所以在没有屏蔽物或屏蔽物厚度不够时，用增大射线源距离的办法也能达到防护的目的。尤其是在野外进行射线探伤时，距离防护更是一种简便易行的方法。时间防护就是减少操作人员与射线接触的时间，以减少射线损伤的防护方法。因为人体吸收射线量是与人接触射线的时间成正比的。以上三种防护方法，各有其优缺点，在实际探伤中，可根据当时的条件选择。为了得到更好的效果，往往是三种防护方法同时使用。,射线照相法的特点：,可以获得缺陷的直观图像，定性准确，对投影面上的尺寸定量也比较准确。检测结果有直接记录，可以长期保存。对体积型缺陷（气孔、夹渣等）检出率很高，对面积型缺陷（气孔、未熔合等），容易漏检。对被检物（工件）的厚度有要求，检出率随厚度增大而下降。（密度或厚度的变化2）。适宜检验对接焊缝，不适宜检验角焊缝以及板材、棒材、锻件等。对垂直的尺寸和位置难以确定。检测成本高，速度慢。射线对人体有伤害。,超声波检测,超声波：频率高于20KHz的机械振动波。超声波特性：可定向发射，在介质中沿直线传播且具有良好的指向性。能量高。在界面上能产生反射，折射和波型转换。穿透能力强。超声波检测：超声波探伤、超声波测厚、测晶粒度、测应力等。超声波探伤：脉冲反射法、透射法和共振法等。常用的是脉冲反射法。,探伤方法的分类,超声波探伤有多种分类方法：按原理分类。超声波探伤按原理来分：有脉冲反射法、穿透法和共振法三种。目前用得最多的是脉冲反射法。按显示方式分类。按超声波探伤图形的显示方式分：有A型显示、B型显示、C型显示等。目前用得最多的是A型显示探伤法。按探伤波型分类。按超声波的波型来分，脉冲反射法大致可分为直射探伤法(纵波探伤法)、斜射探伤法(横波探伤法)、表面波探伤法和板波探伤法4种。用的较多的是纵波和横波探伤法。,A型脉冲超声波探伤原理,当把脉冲电压加到晶片上时，晶片振动，产生超声波脉冲。超声碰到缺陷时，一部分从缺陷反射回到晶片，而另一部分未碰到缺陷的超声波继续前进，一直到被检物底面才反射回来。因此，缺陷处反射的超声波先回到晶，底面反射后回到晶片。回到晶片上的超声波又反过来被转换成高频电压，通过接收、放大进入示波器，示波器将缺陷回波和底面回波显示在荧光屏。因此，在示波管上可以得到图形，从这个图形上可以看出有没有缺陷、缺陷的位置及其大小。,超声波探头的种类和结构,直探头（纵波探头）用于发射和接收纵波，主要用于探测与探测面平行的缺陷，如：板材、锻件探伤。,斜探头（横波探头）利用横波探伤，主要用于探测与探测面垂直或成一定角度的缺陷。如焊缝探伤等。,双晶探头有两块压电晶片，一块用于发射超声波，另一块用于接收超声波。,超声波检测的特点：,对面积型缺陷检出率较高，而体积型缺陷的检出率较低。适宜于检测厚度较大的工件。不适宜于检测较薄的工件。适用于各种试件。成本低，速度快，检测仪器小，重量轻，现场使用方便。无法得到缺陷的直观图象，定性困难，定量精度不高。检测结果无直接见证记录。对缺陷在工件厚度方向上定位较准确。材质，晶粒度对探伤有影响。,磁粉检测,磁粉检测原理,铁磁性材料被磁化后，其内部产生很强的磁感应强度，如果材料中存在不连续性，磁力线会发生畸变，有可能形成漏磁场，漏磁场的局部磁极能够吸引铁磁物质（磁粉），形成与缺陷性状相似的磁粉堆积（磁痕），从而显示缺陷。,影响漏磁场的几个因素,外加磁场强度越大，形成的漏磁场强度也越大。在一定外加磁场强度下，材料的磁导率越高，工件越易被磁化，材料的磁感应强度越大，漏磁场强度也越大。当缺陷的延伸方向与磁力线的方向成90。时，由于缺陷阻挡磁力线穿过的面积最大，形成的漏磁场强度也最大。随着缺陷的方向与磁力线的方向从90。逐渐减小(或增大)漏磁场强度明显下降；因此，磁粉探伤时，通常需要在两个(两次磁力线的方向互相垂直)或多个方向上进行磁化。随着缺陷的埋藏深度增加，溢出工件表面的磁力线迅速减少。缺陷的埋藏深度越大，漏磁场就越小。因此，磁粉探伤只能检测出铁磁材料制成的工件表面或近表面的裂纹及其它缺陷。,磁粉检测的特点,适宜铁磁材料探伤，不能用于非铁磁检验。可以检出表面和近表面缺陷，不能用于检查内部缺陷。检测灵敏度很高。成本很低，速度快。关键点状和尺寸有时对探伤有影响，因其难以磁化而无法探伤。,渗透检测,渗透检测原理,工件表面被施涂渗透液后，在毛细管作用下，经过一定时间，渗透液可以渗进表面开口的缺陷中；擦去表面多余的渗透液，再在零件表面施涂显象剂；同样在毛细管作用下，显象剂将吸引缺陷中保留的渗透液，渗透液回渗到显象剂中；在一定的光源下，缺陷处的渗透液痕迹被显示，从而探测出缺陷的形貌及分布状态。,渗透检测操作的基本步骤,渗透首先将试件浸渍于渗透液中或者用喷雾器或刷子把渗透液涂在试件表面。如果试件表面有缺陷时，渗透液就渗入缺陷，这个过程叫渗透,清洗待渗透液充分地渗透到缺陷内之后，用水或清洗剂把试件表面的渗透液洗掉。这个过程叫清洗,显象把显象剂喷撤或涂敷在试件表面上，使残留在缺陷中的渗透液吸出，表面上形成放大的黄绿色荧光或者红色的显示痕迹，这个过程叫作显象,观察荧光渗透液的显示痕迹在紫外线照射下呈黄绿色，着色渗透液的显示痕迹在自然光下呈红色。用肉眼观察就可以发现很细小的缺陷。这个过程叫观察,在渗透探伤中，除上述的基本步骤外，还有可能增加另外一些工序：例如，有时为了渗透容易进行，要进行预处理；使用某些种类显象剂时，要进行干燥处理；为了使渗透液容易洗掉，对某些渗透液要作乳化处理。渗透探伤能检测出的缺陷的最小尺寸，是由探伤剂的性能、探伤方法、探伤操作的好坏和试件表面的状况等因素决定的，不能一概而论，但一般能将深002毫米、宽0001毫米的缺陷检测出来。,渗透探伤操作注意事项,预处理时，要在试件表面上造成充分的湿润条件，以便形成渗透液的薄膜。要充分除去试件表面油脂、涂料、锈蚀和水等影响渗透液渗透的障阻物。要根据渗透液的种类，试件的材质、预计缺陷种类和大小以及渗透时的温度等来考虑确定适当的渗透时间。正常的渗透温度范围为1550，渗透时间不得少于10分钟。清洗时，只需除去附着在试件表面的渗透液，不要过度清洗，不要使在缺陷中的渗透液流出，而要使其保留下来。采用溶剂清洗时，只能用蘸有溶剂的布或纸擦洗，且应沿一 个方向擦拭，不得往复擦拭，不得用清洗剂直接冲洗。干式显象前进行干燥时，要有合适的干燥温度，在尽可能短的时间里有效地完成干燥。,渗透检测的安全管理,渗透探伤所用的探伤剂，几乎都是油类可燃性物质。喷罐式探伤剂有时是用强燃性的丙 烷气充装的，使用这种探伤剂时，要特别注意防火，它是属于消防法规所规定的危险品，因此，必须遵守有关法规规定的贮存和使用要求。渗透探伤所用的探伤剂一般是无毒或低毒的，但是如果人体直接接触和吸收渗透液、清洗剂等，有时会感到不舒服，会出现头痛和恶心。尤其是在密封的容器内或室内探伤时，容易聚集挥发性的气体和有毒气体，所以必须充分地进行通风。关于有机溶剂的使用，应根据有机溶剂预防中毒的规则，限定工作环境有机溶剂的浓度。在规定波长范围内的紫外线对眼睛和皮肤是无害的，但必须注意，如果长时间地直接照射眼睛和皮肤，有时会使眼睛疲劳和灼红皮肤，所以在探伤操作时，必须注意眼睛和皮肤的保护。,渗透检测的特点,除了疏松多孔性材料外任何种类的材料，如钢铁材料、有色金属、陶瓷材料和塑料等材料的表面开口缺陷都可以用渗透探伤。形状复杂的部件也可用渗透探伤，并一次操作就可大致做到全面检测。同时存在几个方向的缺陷，用一次探伤操作就可完成检测，形状复杂的缺陷也很容易观察出显示痕迹。不需要大型的设备，携带式喷罐着色渗透探伤，不需水、电，十分便于现场使用。,试件表面光洁度影响大，探伤结果往往容易受操作人员技术的影响。可以检出表面张口的缺陷，但对埋藏缺陷或闭合型的表面缺陷无法检出。检测程序多，速度慢。检测灵敏度比磁粉探伤低。材料较贵、成本较高。有些材料易燃、有毒。,各种无损检测方法的特点,无损检测的应用特点,无损检测要与破坏性检测相配合 无损检测的最大特点是能在不损伤材料、工件和结构的前提下来进行检测，所以实施无损检测后，产品的检查率可以达到100。但是，并不是所有需要测试的项目和指标都能进行无损检测，无损检测技术自身还有局限性。某些试验只能采用破坏性检测，因此，在目前无损检测还不能完全代替破坏性检测。也就是说，对一个工件、材料、机器设备的评价，必须把无损检测的结果与破坏性检测的结果互相对比和配合，才能作出准确的评定。例如液化石油气钢瓶除了无损检测外还要进行爆破试验。锅炉管子焊缝，有时要切取试样做金相和断口检验。,2正确选用实施无损检测的时机 在进行无损检测时，必须根据无损检测的目的，正确选择无损检测实施的时机。例如，要检查高强钢焊缝有无延迟裂纹，无损检测实施的时机，就应安排在焊接完成24小时以后进行。要检查热处理工艺是否正确，就应将无损检测实施时机放在热处理之后进行。只有正确的选用实施无损检测的时机，才能顺利地完成检测，正确评价产品质量。,3正确选用最适当的无损检测方法 无损检测在应用中，由于检测方法本身有局限性，不能适用于所有工件和所有缺陷，为了提高检测结果的可靠性，必须在检测前，根据被检物的材质、结构、形状、尺寸，预计可能产生什么种类，什么形状的缺陷，在什么部位、什么方向产生；根据以上种种情况分析，然后根据无损检测方法各自的特点选择最合适的检测方法。例如，钢板的分层缺陷因其延伸方向与板平行，就不适合射线检测而应选择超声波检测。检查工件表面细小的裂纹就不应选择射线和超声波检测，而应选择磁粉和渗透检测。此外，选用无损检测方法和应用时还应充分的认识到，检测的目的不是片面的追求那种过高要求的产品“高质量”，而是在保证充分安全性的同时要保证产品的经济性。只有这样，无损检测方法的选择和应用才会是正确的、合理的。,4综合应用各种无损检测方法 在无损检测应用中，必须认识到任何一种无损检测方法都不是万能的，每种无损检测方法都有它自已的优点，也有它的缺点。因此，在无损检测的应用中，如果可能，不要只采用一种无损检测方法，而应尽可能多的同时采用几种方法，以便保证各种检测方法互相取长补短，从而取得更多的信息。另外，还应利用无损检测以外的其他检测所得的信息，利用有关材料、焊接、加工工艺的知识及产品结构的知识，综合起来进行判断，例如，超声波对裂纹缺陷探测灵敏度较高，但定性不准是其不足，而射线的优点之一是对缺陷定性比较准确，两者配合使用，就能保证检测结果既可靠又准确。,讲解到此结束。谢谢大家！,