无损检测基础知识

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,无损检测基础知识,无损检测定义,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。而用人的肉眼为手段称之为宏观检查，。,无损探伤：是无损检测早期阶段的名称，其涵义是探测和发现缺陷。,无损检测：是当前阶段的名称，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：是将进入或目前正在进入的新阶段的名称，其内涵不仅仅是探测缺陷、探测试件的结构、性质、状态，还要获取更全面、更深刻的、更准确的综合信息，例如缺陷的形状、尺寸、位置、取向、缺陷部位的金相组织、残余应力等。,概述,常用常规无损检测方法,射线检测,超声检测,磁粉检测,渗透检测,涡流检测,声发射检测,现代无损检测技术的发展,新的检测理论（导波）,计算机技术的发展（,CR,、,DR,）,产生新的检测手段,: TOFD,、漏磁检测、相控阵等,概述,无损检测的目的,一、保证产品质量,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。在容器和其他产品制造的过程检验和最终质量检验中普遍采用。,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。,二、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，由下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。,概述,三、改进制造工艺,在产品生产中，为了了解制造工艺足否适宜，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，最终确定台适的铸造工艺。,四、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测费用，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，有时不允许机加上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。,无损检测注意事项,1,、与破坏性检测相配合,无损检测技术自身还有局限性。,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,、正确选择检测时机,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,24h,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。,3,、合理选择无损检测方法,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。,在保证充分安全性的同时要保证产品的经济性。,4,、各种无损检测方法综合应用,不要只采用一种无损检测方法，而尽可能多的同时采用儿种方法，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。,无损检测可发现缺陷的类型,缺陷的分类,按加工阶段分,原材料缺陷：如裂纹、夹杂物等,制造过程缺陷：又称工艺缺陷，如裂纹、夹渣、气孔、未焊透等,使用过程中缺陷：如裂纹、减薄、氢损伤（氢鼓泡、氢致裂纹）、腐蚀等,按检测对象分：,铸件：气孔、夹渣、夹砂、密集气孔、冷隔、密集气孔、缩孔和疏松、裂纹,锻件：缩孔和缩管、非金属夹杂物、夹砂、龟裂、锻造裂纹、白点,钢管：纵裂纹、横裂纹、表面划伤、翘皮和折叠、夹杂和分层,钢棒：内部缺陷（芯部裂纹、偏析、白点、非金属夹杂物）、外部缺陷（线状缺陷、裂纹）,钢板：分层、裂纹、线状缺陷、非金属夹杂物、夹渣、折叠、偏析等,使用缺陷：应力腐蚀、氢损伤、蠕变损伤、疲劳裂纹、摩擦、冲刷等,各种检测方法易检出的缺陷,MT,：表面、近表面裂纹、剖口分层、夹杂物等,PT,：表面开口性裂纹、针孔等,ET,：表面和近表面裂纹、夹杂物等,RT,：体积状缺陷和与射线入射方向一致（平行）的面型缺陷,UT,：垂直于声束的平面状缺陷（裂纹、未熔合、未焊透）及大的体积状缺陷,AE,：检测在负载状态下裂纹等缺陷的张口位移（发展）情况,1.6,无损检测技术人员的任务,总体任务是为预防设备及构件在使用中由于损坏而影响到人身安全的重大事故。因此：,必须不断地努力学习，钻研技术，为提高自己职责范围内的检测和判断正确能力而努力。,熟悉标准规范，能正确理解和应用，确保在同一标准规范的一致的评定结果，能重复再现。,能编制检测工艺，正确选择检测方法，并有熟练的操作技术。,认真贯彻执行质量管理体系规定的岗位职责和国家对,NDT,人员资格的规定，保持高度的责任心和敬业精神。,一 射线检测,射线检测是利用射线探测零件内部缺陷的无损探伤方法、利用,X,射线、,射线和中子射线易于穿透物体和穿透物体后的衰减程度不同，使胶片感光程度的不同来探测物体内部的缺陷，对缺陷的种类、大小、位置等进行判断。,射线检测主要适用于体积型缺陷，如气孔等的检测；在特定的条件下，也可检测裂纹、未焊透、未熔合等缺陷。,工业应用的射线检测技术有三种：,X,射线检测，,r,射线检测、中子射线检测。,射线的种类很多，其中广泛用于锅炉压力容器焊缝和其他工业产品、结构材料的缺陷检测的是,x,射线和,射线。,射线检测是工业无损检测的一个重要专业门类。射线检测最主要的应用是探测试件内部的宏观几何缺陷（探伤）。,射线照相法是指用,x,射线或,射线穿透试件，试件中因缺陷存在影响射线的吸收而产生强度差异，通过测量这种差异来探测缺陷，并以胶片作为记录信息的器材的无损的检测方法。该方法是最基本的，应用最广泛的一种射线检测方法。,x,射线和,射线都是波长极短的电磁波，从现代物理学波粒二相性的观点看也可将其视为能量极高的光子束流，两者基本区别在于,x,射线是从,x,射线管中产生的，而,射线是从放射性同位素的原子核中放射出来的。,射线的特性,X,射线和,射线均为电磁波，波长范围均在,0.001lnm,之间，比可见光的波长短、频率高、穿透力强。具有以下特性,:,不可见，以直线传播,;,不带电荷，不受电场和磁场的影响,;,能穿透物体并被物质吸收而使自身强度衰减,;,能产生光化学作用，使胶片感光,;,能使物质电离，使某些物质产生荧光,;,能产生生物效应，对生命细胞有杀伤作用,射线检测基本原理,射线照相法探伤是利用物质在密度不同、厚度不同时对射线的吸收程度不同,(,即使射线的衰减程度不同,),就会使零件下面的底片感光不同的原理，实现对材料或零件内部质量的照相探伤。,当射线穿过密度大的物质，如金属或非金属材料时,射线被吸收得多，自身衰减的程度大,使底片感光轻,;,当射线穿过密度小的缺陷,(,空气,),时。则被吸收得少,衰减小，底片感光重。这样就获得反映零件内部质量的射线底片。,1.3,射线照相工艺,评片是射线检测最重要的一道工序。供评定的底片本身质量必须合格，对底片的质量要求包括：,（,1,）底片的黑度应在规定范围内，影像清晰，反差适中，灵敏度符合标准要求。标准规定的,x,射线底片黑度为,1.5,4.0,，,射线底片黑度为,1.8,4.0,，灵敏度应能识别标准规定的象质指数。,（,2,）标记齐全，摆放正确。必须摆放标记有设备号、焊缝号、底片号、中心标记和边缘标记等标记应距焊缝边缘,5mm,。,（,3,）在评定区内无影响评定的伪缺陷：如划伤、水迹、折痕、压痕、静电感光、显影斑纹、霉点等。,评定项目包括缺陷定性、定量和定位，对照标准评出工件质量等级，写出探伤报告。,1.5,底片评定,由于射线对人体具有危害性，所以在射线照相中，防护是很重要的。有关标准对职业放射性工作人员剂量当量限值作了规定：职业放射性的人员年剂量当量限值为,50,毫希沃特。非职业放射性的人员年剂量当量限值为,5,毫希沃特。,射线防护主要措施有三种：屏蔽防护、距离防护和时间防护。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。,1.6,射线的安全防护,射线检测的优点和局限性概括如下：,（,1,）检测结果有直接记录,底片。,由于底片上记录的信息十分丰富，且可以长期保存，从而使射线照相法成为各种无损检测方法中记录最真实、最直观、最全面、可追踪性最好的检测方法。,（,2,）可以获得缺陷的投影图象，缺陷定性定量准确。,各种无损检测方法中，射线照相对缺陷定性是最准的。在定量方面，对体积型缺陷（气孔、夹渣类）的长度、宽度尺寸的确定也很准，其误差大致在零点几毫米。但对面积型缺陷（如裂纹、未熔合类），如缺陷端部尺寸（高度和张口宽度）很小，则底片上影像尖端延伸可能辨别不清，此时定量数据会偏小。,（,3,）体积型缺陷检出率很高。而面积型缺陷的检出率受到多种因素影响,体积型缺陷是指气孔、夹渣类缺陷。一般情况下，直径在试件厚度的,1%,以上的体积型缺陷可以检出。在薄试件中，可检出缺陷的最小尺寸受人眼分辨率的限制，可达,0.5mm,或更小。面积型缺陷是指裂纹、未熔合类缺陷，其检出率的影响因素包括缺陷形态尺寸、透照厚度、透照角度、透照几何条件、源和胶片种类、像质计灵敏度等。虽然如此，一般可以说厚试件中的裂纹检出率较低，但对薄试件，除非裂纹或未熔合的高度和张口宽度极小，否则只要照相角度适当，底片灵敏度符合要求，裂纹检出率还是足够高的。,1.7,关于射线照相法特点的概括,（,4,）适宜检验厚度较薄的工件而不适宜较厚的工件。,因为检验厚工件需要高能量的射线探伤设备。,300KV,便携式,X,射线机透照厚度一般小于,40mm,，,420KV,移动式,X,射线机和,Ir192,射线机透照厚度均小于,100mm,，对厚度大于,100mm,的工件照相需使用加速器或,Co60,，因此是比较困难的。此外，板厚增大，射线照相绝对灵敏度是下降的，也就是说对厚工件采用射线照相，小尺寸缺陷以及一些面积型缺陷漏检的可能性增大。,（,5,）适宜检测对接焊缝，检测角焊缝效果较差，不适宜检测板材、棒材、锻件。,检测角焊缝的透照布置比较困难，摄得底片的黑度变化大，成像质量不够好；不适宜检验板材、棒材、锻件的原因是板材、锻件中的大部分缺陷与板平行，射线照相无法检出。此外棒材、锻件厚度较大，射线穿透比较困难，效果也不好。,（,6,）有些试件结构和现场条件不适合射线照相。,由于是穿透法检验，检测时需要接近工件的两面，因此结构和现场条件有时会限制检测的进行。例如有内件的容器，有厚保温层的容器，内部液态或固态介质未排空的容器等均无法检测；采用双壁单影法透照虽然可以不进入容器内部，但只适用于直径较小的容器，对直径较大（一般大于,1000mm,）的容器，双壁单影法透照很难实施。此外射线照相对源至胶片的距离（焦距）有一定要求，如焦距太短，则底片清晰度会很差。,（,7,）对缺陷在工件中厚度方向的位置、尺寸（高度）的确定比较困难。,除了一些根部缺陷可结合焊接知识和规律来确定其在工件中厚度方向的位置，很多缺陷无法用底片提供的信息定位。,缺陷高度可通过黑度对比的方法作出判断，但精确度不高，尤其影像细小的裂纹类缺陷，其黑度测不准，用黑度对比方法测定缺陷高度的误差较大。,（,8,）检测成本高。,射线照相设备和透照室的建设投资巨大：穿透能力,40mm,（钢）的,300KV,便携式,X,射线机至少需,8,万元，穿透能力,100mm,（钢）的,420KV,移动式,X,射线机至少需,60,万元，穿透能力,100mm,（钢）的,Ir192,射线机至少需,6,万元，穿透能力大于,100mm,（钢）的,60,Co,至少需,50,万元，加速器则需,100,万元以上。透照室按其面积、高度、防护等级等设计条件的不同，建设费用在数十万乃至数百万。此外，与其它无损检测方法相比，射线照相的材料成本（胶片、冲洗药液等）、人工成本也是很高的。,（,9,）射线照相检测速度慢。,一般情况下定向,X,射线机一次透照长度不超过,300mm,，拍一张片子需,10,分钟，,射线源的曝光时间一般更长。射线照相从透照开始到评定出结果需数小时。与其它无损检测方法相比，射线照相的检测速度很慢，效率很低。但特殊场合的特殊应用另当别论，例如周向,X,射线机周向曝光或,射线源全景曝光技术应用则可以大大提高检测效率。,（,10,）射线对人体有伤害。 射线会对人体组织造成多种损伤，因此对职业放射性工作人员剂量当量规定了限值。要求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。防护的主要措施有屏蔽防护、距离防护和时间防护。现场照相因防护会给施工组织带来一些问题，尤其是,射线，对放射同位素的严格管理规定将影响工作效率和成本。,二 超声波检测,超声波在介质中的传播方式随振源在介质上施力方向与声波传播方向不同分为纵波、横波和表面波。,声波属于机械波范畴。超过人耳听觉（,16Hz20KHz,），频率大于,20,千赫兹的声波叫超声波。用于工业检测的超声波，频率为,0.4,25,兆赫兹，其中用得最多的是,1,5,兆赫兹。,较低频率用于检测粗晶材料和衰减较大的材料,较高频率用于检测细晶材料和要求高灵敏度处。,超声波具有频率高、波长短、传播能量大、穿透力强、指向性好的特点。超声波在均匀介质中沿直线传播，遇到界面时发生反射和折射,.,并且可以在任何弹性介质,(,固体、液体和气体,),中传播。在工业超声波探伤中传播介质主要是固体，液体作为藕合剂以减少声能损失。,超声波检测实际上就是利用超声波通过两种介质的界面时发生反射和折射的特性来探测零件内部的缺陷。,超声波检测方法按波的传播方式分为,脉冲反射法,和,透射法,。,目前用得最多的是脉冲反射法，在显示超声信号方面，目前用得最多而且较为成熟的是,A,显示。,脉冲反射波法是利用,脉冲发生器,发出的电脉冲激励,探头晶体,产生超声脉冲波。超声波以一定的速度向零件内部传播。遇到缺陷的波发生反射，得到缺陷波,其余的波则继续传播至零件底面后发生反射，得到底波。探头接收发射波、缺陷波和底波，放大后显示在荧光屏上。,2.,超声波的种类,超声波在不同介质中传播的波型不同：,空气中和水中,只有声波的介质质点振动方向与传播方向一致的波能传播，叫做,纵波,。,因,固体,介质能承受剪切应力，所以可在其中传播多种波型，除了,纵波,外还有介质质点振动方向和波传播的方向垂直的波，叫做,横波,。,此外，还有在固体介质的表面传播的,表面波,和在薄板中传播的,板波,，它们都可用来探伤。,4.,界面的反射和透射,当超声波传到缺陷、被检物底面或者异种金属结合面，即两种不同声阻抗的物质组成的界面时，会发生反射。,（,1,） 垂直入射时的反射和透射,R=(Z2-Z1)/(Z2+Z1) D=2Z2/(Z2+Z1),（,2,） 斜射时的反射和透射,7.,小物体上的超声波反射,当超声波碰到缺陷时，会反射和散射。可是，如果缺陷的尺寸小于波长的一半时，由于衍射，波就会绕过缺陷传播，这样波的传播就与缺陷的存在与否没有关系了。因此，在超声波探伤中，缺陷尺寸的检出极限约为超声波波长的一半。,缺陷的尺寸愈大，愈容易反射。但由于缺陷形状和方向不同，其反射的方式也有所不同。超声波与光波十分相似，具有直线前进的性质，其反射的方式如图,7.3-6,所示。,假如超声波垂直地入射到平面状的反射体（如裂纹）时，大部分反射波都返回到晶片，可以得到很高的缺陷回波，可是球形缺陷（如气孔）的反射波因为是各个方向的反射，回到晶片的反射波较少，所以缺陷回波较低。另外，虽然是平面状缺陷，但如果是倾斜的话，也可能几乎没有反射波返回晶片。从超声波入射面（即探伤面）的对面，即工件的底面，反射回来的超声波叫做底面回波。,2.2,超声波检测的原理和方法,超声波的垂直入射,纵波探伤,和倾斜入射的,横波探伤,是超声波探伤中两种主要探伤方法。,两种方法各有用途互为补充：,纵波探伤主要能发现与探测面平行或稍有倾斜的缺陷，主要用于钢板、锻件、铸件的探伤；,斜射的横波探伤，主要能发现垂直于探测面或倾斜较大的缺陷，主要用于焊缝的探伤。,2.,垂直探伤法,2.,斜射探伤法,在斜射法探伤中 ，由于超声波在被检物中是斜向传播的，超声波是斜向射到底面，所以不会有底面回波。因此，不能再用底面回波调节来对缺陷进行定位。而要知道缺陷位置，需要用适当的标准试块来把示波管横坐标调整到适当状态。通常采用,CSK-1A,和横孔试块来进行调整。,三种调节方法,:,深度、距离、声程,2.6,关于超声波检测特点的概括,超声波检测的优点和局限性概括如下：,（,1,）面积型缺陷的检出率较高，而体积型缺陷的检出率较低。,从理论上说，反射超声波的缺陷面积越大，回波越高，越容易检出，因为面积型缺陷反射面积大而体积型缺陷反射面积小，所以面积型缺陷的检出率高。实践中，对较厚（约,30mm,以上）焊缝的裂纹和未熔合缺陷检测，超声波检测确实比射线照相灵敏。但在较薄的焊缝中，这一结论不一定成立。,必须注意，面积型缺陷反射波并不总是很高的，有些细小裂纹和未熔合反射波并不高，因而也有漏检的例子。此外，厚焊缝中的未熔合缺陷反射面如果较光滑，单探头检测可能接收不到回波，也会漏检。,（,2,）适宜检验厚度较大的工件，不适宜检验较薄的工件。,超声波对钢有足够的穿透能力，检测直径达几米的锻件，厚度达上百毫米的焊缝并不太困难。另外，对厚度大的工件检测，表面回波与缺陷波容易区分。因此相对于射线检测来说，超声波更加适宜检验厚度较大的工件。但对较薄的工件，例如厚度小于,8mm,的焊缝和,6mm,的板材，进行超声波检测检验则存在困难。薄焊缝检测困难是因为上下表面形状回波容易与缺陷波混淆，难以识别；薄板材检测困难除了表面回波容易与缺陷波混淆的问题外，还因为超声波探伤存在盲区以及脉冲宽度影响纵向分辨率。,（,3,）应用范围广，可用于各种试件。,超声波探伤应用范围包括对接焊缝、角焊缝、,T,型焊缝、板材、管材、棒材、锻件、以及复合材料等。但与对接焊缝检测相比，角焊缝、,T,型焊缝检测工艺相对不成熟，有关标准也不够完善。板材、管材、棒材、锻件、以及复合材料的内部缺陷检测超声波是首选方法。,（,4,）检测成本低、速度快，仪器体积小，重量轻，现场使用较方便。,便携式手工探伤超声波仪器有模拟式和数字式两种，模拟式仪器,1-2,万元，数字式仪器,4-8,万元。检测过程消耗材料费用很少。正常情况下，一个检测人员一天能检测数十米焊缝，检测结果当场就能得到。目前数字式仪器的体积只有词典大小，重,2-3,公斤，与射线仪器相比，现场使用要方便得多。,（,5,）无法得到缺陷直观图象，定性困难，定量精度不高,超声波探伤是通过观察脉冲回波来获得缺陷信息的。缺陷位置根据回波位置来确定，对小缺陷（一般,10mm,以下）可直接用波高测量大小，所的结果称为当量尺寸；对大缺陷，需要移动探头进行测量，所的结果称指示长度或指示面积。由于无法得到缺陷图象，缺陷的形状、表面状态等特征也很难获得，因此判定缺陷性质是困难的。在定量方面，所谓缺陷当量尺寸、指示长度或指示面积与实际缺陷尺寸都有误差，因为波高变化受很多因素影响。超声波对缺陷定量的尺寸与实际缺陷尺寸误差几毫米甚至更大，一般认为是正常的。,近些年来，在超声波定性和定量技术方面有一些进展。例如用不同扫查手法结合动态波形观察对缺陷定性、采用聚焦探头对缺陷定量、以及各种成像技术等等，但实际应用效果还不能令人满意。,（,6,）检测结果无直接见证记录。,由于不能象射线照相那样留下直接见证记录，超声波检测结果的真实性、直观性、全面性和可追踪性都比不上射线照相。超声波检测的可靠性在很大程度上受检测人员责任心和技术水平的影响，如果检测方法选择不当，或工艺制订不当，或操作方面失误，有可能导致大缺陷漏检。而对超声波检测结果的审核或复查是困难的，因其错误的检测结果不象射线照相那样容易发现和纠正，这是超声波检测的一大不足。,近年来发展的数字式超声波探伤仪虽然能记录波形，但仍不能算检测结果的直接见证记录。只有做到对检测全过程的探头位置、回波反射点位置、以及回波信号三者关联记录，才能算真正的检测直接记录，而这对于便携式超声波仪器和手工探伤方法来说，是很困难的。,（,7,）对缺陷在工件厚度方向上的定位较准确。,这一条是相对于射线照相来说的。由于射线照相无法对缺陷在工件厚度方向上定位，通常对射线照相发现的缺陷用超声波检测定位。,（,8,）材质、晶粒度对探伤有影响。,晶粒粗大的材料，例如铸钢、奥氏体不锈钢焊缝，未经正火处理的电渣焊焊缝等，一般认为不宜用超声波进行探伤。这是因为粗大晶粒的晶界会反射声波，在屏幕上出现大量,“,草状回波,”,，容易与缺陷波混淆，因而影响检测可靠性。,近年来对奥氏体不锈钢焊缝超声波探伤技术进行了专门研究，如果采用特殊的探头（纵波窄脉冲探头）降低信噪比，并制订专门工艺，可以实施奥氏体不锈钢焊缝超声波检测，其精度和可靠性基本上是能够保证的。,（,9,）工件不规则的外形和一些结构会影响检测。,例如台，槽，孔较多的锻件，不等厚削薄的焊缝，管板与筒体的对接焊缝，直边较短的封头与筒体连接的环焊缝，高颈法兰与管子对接焊缝等。,对锻件，一般在台、槽、孔加工前进行超声波检测。管板与筒体的对接焊缝，直边较短的封头与筒体连接的环焊缝一类结构对超声波检测的影响主要是探头扫查面长度不够，可通过增加扫查面，或采用两种角度探头，或把焊缝磨平后检测等方法来解决。不等厚削薄的焊缝或类似结构的问题是扫查面不规则，对此可通过改变扫查面，或采用计算法选择合适角度探头和对缺陷定位等方法来解决。,（,10,）探头扫查面的平整度和粗糙度对超声波检测有一定影响。一般轧制表面或机加工表面即可满足要求。严重腐蚀表面、铸、锻原始表面无法实施检测。用砂轮打磨处理表面要特别注意平整度，防止沟槽和凹坑的产生，否则严重影响,3,磁粉探伤,利用磁源对被检工件进行局部磁化，若被测工件表面光滑内部没有缺陷,磁通将全部通过被测工件。若材料表面或近表面存在缺陷时,会导致缺陷处及其附近区域磁导率降低，磁阻增加,从而使缺陷附近的磁场发生畸变，如图,1,所示,它们可能分为三部分,即大部分磁通在工件内部绕过缺陷。少部分磁通穿过缺陷。 还有部分磁通离开工件的上、下表面经空气绕过缺陷。,磁粉堆集现象又称磁粉痕迹或叫磁痕。,磁粉探伤,磁粉探伤和漏磁检测,铁磁性材料和工件被磁化后，由于不连续性的存在，使工件表面和近表面的磁力线发生局部畸而产生漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，形成在合适光照下目视可见的磁痕，从而显示不连续的位置、形状和大小。,所谓漏磁检测是指：铁磁材料被磁化后，其表面和近表面缺陷在材料表面形成漏磁场，通过传感器检测漏磁场来发现缺陷的无损检测技术。,磁粉检测技术也是一种漏磁检测，但习惯上人们把用传感器测量漏磁通的检测方法称为漏磁检测，而把用磁粉检测漏磁通的方法称为磁粉检测，且将它们并列为两种检测方法,磁粉探伤,磁粉探伤适用范围,铁磁性材料表面和近表面尺寸很小，间隙极窄，目视难以看出的不连续性（长,0.1mm,宽为微米级的裂纹）；,未加工的原材料、加工的半成品、成品工件及在役或使用过的零部件进行探伤，还能对板材、型材、管材、棒材、焊接件、铸件及锻件进行探伤；,可以发现裂纹、夹杂、发纹、白点、折叠、冷隔和疏松等缺陷。,磁粉探伤的优点,可检测出铁磁性材料表面和近表面的缺陷；,能直观地显示出缺陷的位置、形状、大小和严重程度；,具有很高的检测灵敏度，可检测微米级宽度的缺陷；,单个工件检验速度快，工艺简单，成本低，污染轻；,结合使用各种磁化方法，几乎不受工件大小和几何形状的影响；,检测缺陷的重复性好；,可检验受腐蚀的表面。,磁粉探伤的局限性,只能检测铁磁性材料；,只能检测表面或近表面缺陷；,点状缺陷和与工件表面夹角小于,20,度的层不易发现；,受几何形状影响，易产生非相关显示；,有通电法和触头法，易烧伤工件；,表面打磨；,漏磁场,铁磁性材料和工件磁化后，在不连续处或磁路截面变化处，磁感应线离开和进入表面形成的磁场称为漏磁场,影响漏磁场大小因素,外加磁场强度的影响；,缺陷位置和形状的影响；,(,深度、方向、深宽比）,工件表面覆盖层的影响；,工件材料及状态的影响。,(,晶粒、含碳量、热处理、合金元素、冷加工等）,磁粉探伤设备,固定式探伤机,移动式探伤机,便携式探伤机,影响磁粉探伤灵敏度的因素,磁场大小和方向选择,磁化方法的选择,磁粉的性能,磁悬液的浓度,设备的性能,工件形状和表面粗糙度,缺陷的性质、形状和埋藏深度,正确的工艺操作,探伤人员的素质,照明条件,4,渗透检测,渗透检测,渗透检测是一种以毛细管作用原理为基础的检测表面开口缺陷的无损检测方法。,渗透探伤是基于液体的毛细管作用和固体染料在一定条件下的发光现象。,原理：零件表面被施涂含有荧光染料或着色染料的渗透后，在毛细管作用下，经过一定时间的渗透，渗透液可以渗进表面开口缺陷中；除去多余的渗透液和干燥后；再在零件表面施涂吸附介质（显象剂）；同样在毛细管作用下，显象剂将吸附缺陷中的渗透液，使渗透液回到显象剂中；在一定光源下，缺陷处之渗透液痕迹被显示，从而探测出缺陷的形貌及分布状态。,渗透探伤的优点,可以检测任何非松孔性材料（金属和非金属）或零件的表面开口状缺陷；,能直观地显示出缺陷的位置。形状、大小和严重程度；,具有较高的检测灵敏度；,着色探伤不用设备，不用水电，特别适用于现场检验；,检验不受工件几何形状和缺陷方向的影响。,渗透探伤的局限性,只能检测表面开口缺陷（堵塞时也不能检出）,单个工件检测效率低，成本高；,检验缺陷重复性不好；,污染较重。,渗透探伤的分类,渗透液中所含染料成份分类,荧光渗透探伤法、着色渗透探伤法和荧光着色渗透探伤法,渗透液去除方法分类,水洗型 渗透液内含有一定量的乳化剂，零件表面多余的渗透液可直接用水洗掉。,后乳化型 渗透液中不含乳化剂，零件表面多余的渗透液在用乳化剂乳化后，才能用水清洗 掉。,溶剂去除型 渗透液是用有机溶剂擦除清洗掉零件表面多余的渗透液。,各种渗透探伤方法优缺点,着色渗透探伤法,着色渗透探伤,日光、无需电源,水洗型着色渗透法,粗糙表面、操作简便、成本低，但灵敏度较低。水基,不能接触油类的特殊零件，灵敏度低；,后乳化型着色,中等灵敏度、适宜检查较精密零件；,溶剂去除型着色,应用广、操作简便、适宜于大型零件的局部检查。成本较高、不适用于大批量零件的检查。,各种渗透探伤方法优缺点,荧光渗透探伤法,需要配备黑光灯和暗室,水洗型,成本低、易于水洗、检查速度快、适用于表面较粗糙零件，带有螺纹、键槽的零件及大批量的小零件，灵敏度较低，宽而浅的缺陷易漏检，光洁度高的零件重复检查效果差。,后乳化型,具有极明亮的荧光、细小缺陷检验灵敏度高，能检宽而浅的缺陷，重复检验效果好，戌本较高，不适用表面粗糙的零件；,溶剂去除型,适用局部检查，重复检查效果好，但成本较高，不适用于表面粗糙的零件检查。,定义：就是使导电试件内部发生涡电流（又称涡流），并通过测量涡流变化量进行检测缺陷，材质检验和形状尺寸的检验，此方法称涡流检测。,可用于检测折叠、裂纹、孔洞和夹杂等缺陷；测量非铁磁性材料上非导电涂层的厚度，或者铁磁性材料上非铁磁性覆盖层的厚度等。,5,、涡流检测,原理,：,当载有交变电流的线圈接近被检工件时，材料表面与近表面会感应出涡流，其大小、相位和流动轨迹与被检工件的电磁特性和缺陷等因素有关，涡流产生的磁场作用会使线圈阻抗发生变化，测定线圈阻抗即可获得被检工件物理、结构和冶金状态等信息。,电导率、磁导率、形状、尺寸和缺陷影响涡流的大小,5.2,涡流检测,的应用,厚度测量,材质分选,缺陷检测,材料的物理性能测量,检测线圈的分类,穿过式线圈,检测管材、棒材和线材，用于在线检测,探头式线圈,放在板材、钢锭、棒、管、坯等表面上用，尤其适用于局部检测，通常线圈中装入磁芯，用来提高检测灵敏度，用于在役检测,内插式线图,管内壁、钻孔。用于材质和加工工艺检查,5.5.,涡流检测的特点,涡流检测的特点（优点和局限性）如下：,（,1,）适用于各种导电材质的试件探伤。包括各种钢、钛、镍、铝、铜及其合金。,（,2,）可以检出表面和近表面缺陷。,（,3,）探测结果以电信号输出，容易实现自动化检测。,（,4,）由于采用非接触式检测，所以检测速度很快。,（,5,）形状复杂的试件很难应用。因此一般只用其检测管材，板材等轧制型材。,（,6,）不能显示出缺陷图形，因此无法从显示信号判断出缺陷性质。,（,7,）各种干扰检测的因素较多，容易引起杂乱信号。,（,8,）由于集肤效应，埋藏较深的缺陷无法检出,（,9,）不能用于不导电材料的检测。,（,10,）不需接触工件也不用耦合介质，所以可以进行高温在线检测,6,声发射检测,声发射检测原理：,声发射检测是一种与,x,射线、超声波等常规检测方法不同的，特殊的无损检测方法。声发射技术是一种动态无损检测方法，它通过探测受力时材料内部发出的应力波判断容器内部结构损伤程度。声发射检测主要用于在用压力容器整个系统结构安全性评价。,材料或结构受外力或内力作用产生变形或断裂，以弹性波形式释放出应变能的现象称为声发射,(Acoustic Emission,简称,AE),，也称为应力波发射。各种材料声发射的频率范围很宽，从次声频、声频到超声频。应力波在材料中传播，可以使用压电材料制作的换能器将其接收，并转换为电信号进行处理,声发射检测的主要目的,：,确定声发射源的部位；,分析声发射源的性质；,确定声发射发生的时间或载荷；,评定声发射源的严重性。,一般而言，对超标声发射源，要用其它无损检测方法进行局部复检，以精确确定缺陷的性质与大小,6.3,声发射技术在容器检验上的运用,由于历史原因，我国的在役容器很多是带超过标缺陷存在运行。如能确定这些超标缺陷的安定性，对容器的安全运行有很大的帮助。,近年来许多国家对用声发射评价压力容器的结构完整性进行了大量的研究工作。大部分都集中在压力容器做耐压试验时进行声发射检测以确定是否有加载发展的缺陷，确定缺陷位置，评价缺陷的有害程度。下面就一般容器面耐压试验时进行声发射检测的程序作简单介绍。,6.4.,声发射检测特点,（,1,）能够探测出活动的缺陷，即材料的断裂与裂纹扩展。从而为在用压力容器的使用安全性评价提供依据。,（,2,）不需进入容器内就可实施检测。可远距离操作，可监控设备运行状态和缺陷扩展情况。,（,3,）无法探测静态缺陷，不能作为压力容器制造质量控制手段和验收依据。,（,4,）设备价格较贵,（,5,）检测试验过程干扰因素较多。,6.5,声发射技术还存在的问题,虽然声发射技术得到了广泛的应用，但还有不少基础研究尚需要进行。而且它本身还存在很多的局限性。如一个缺陷没有扩展，它是无法检测到的；设备也比较昂贵。所以它不能代替常规的无损检测方法。但它能弥补常规无损检测方法中的不足，能为评价容器整体结构完整性提供数据，因而必将得到广泛的应用。,无损检测方法的选用,在充分了解各种无损探伤方法的前提下，根据零件检测部位、检测质量的要求和经济性进行全面分析，合理地选用探伤方法，达到相互配合，准确、可靠和经济地进行检验。,检测时机,检测方法,综合运用,与破坏性试验相结合,锅炉压力容器制造过程中无损检测方法的选择,原材料检测,A,、板材：,UT,B,、锻件和棒材：,UT,、,MT,（,PT,）,C,、管材：,UT,（,RT,）、,MT,（,PT,）,D,、螺栓,UT,、,MT,（,PT,）,焊接检测,A,、坡口部位：,UT,、,MT,（,PT,）,B,、清根部位：,PT,（,MT,）,C,、对接焊缝,RT,（,UT,）、,MT,（,PT,）,D,、角焊缝、,T,型焊缝：,UT,（,RT,）、,PT,（,MT,）,E,、工卡具焊疤：,MT,（,PT,）,F,、爆炸复合层：,VT,、,UT,G,、坡焊复合层堆焊前：,MT,（,PT,）,H,、坡焊复合层堆焊后：,UT,、,PT,I,、水压试验后：,MT,在役石油天然气管道无损检测方法的选择,内部缺陷,A,、射线检测,RT,B,、超声检测,UT,C,、衍射时差法,TOFD,D,、相控阵,E,、数字射线检测,CR,、,DR,表面及近表面缺陷,A,、磁粉检测,MT,B,、渗透检测,PT,C,、涡流检测,ET,腐蚀缺陷,A,、测厚检测,B,、漏磁检测,MFL,C,、声发射,D,、导波,