无损检测复习重点终.pdf

无损检测复习重点无损检测复习重点鸣谢：梁小姐以及她的小伙伴们五钟主要无损检测方法的基本原理、特点、适用范围、检测的缺陷类型五钟主要无损检测方法的基本原理、特点、适用范围、检测的缺陷类型1 1：超声波检测：超声波检测特点：超声波频率高、波长很短;这决定了超声波具有一些重要特性;使其能广泛应用于无损检测.1 方向性好 超声波具有像光波一样定向束射的特性.2 穿透能力强 对于大多数介质而言;它具有较强的穿透能力.例如在一些金属材料中;其穿透能力可达数米.3 能量高 超声检测的工作频率远高于声波的频率;超声波的能量远大于声波的能量.4 4 遇有界面时;将产生反射、折射和波型的转换.利用超声波在介质中传播时这些物理现象;经过巧妙的设计;使超声检测工作的灵活性、精确度得以大幅度提高.基本原理：发射电路受触发产生高频窄脉冲;加至探头;激励压电晶片振动;产生超声波.超声波在工件中传播;遇到缺陷或底面发生反射;返回探头;又被压电晶片转变为电信号;经接收电路放大和检波;在水平扫描线的相应位置上产生缺陷波和底波.根据缺陷波的位置可以确定缺陷的埋藏深度;根据缺陷波的幅度可以估算缺陷当量的大小适用范围：几乎所有材料气相、液相、固相;金属、非金属检测的缺陷类型：A、锻件中的常见缺陷：体积型、面积型均可锻件中的缺陷主要来源于两个方面：材料锻造过程中形成的缩孔、缩松、夹杂及偏析等；热处理中产生的白点、裂纹和晶粒粗大等.B、铸件检测：铸件具有组织不均匀、组织不致密、表面粗糙和形状复杂等特点;因此常见缺陷有孔洞类包括缩孔、缩松、疏松、气孔等、裂纹冷隔类冷裂、热裂、白带、冷隔和热处理裂纹、夹杂类以及成分类如偏析等.C、焊接接头检测：焊缝超声检测的常见缺陷有气孔、夹渣、未熔合、未焊透和焊接裂纹等.2 2 射线检测射线检测基本原理：射线检测是利用各种射线对材料的透射性能及不同材料对射线的吸收、衰减程度的不同;使底片感光成黑度不同的图像来观察的;是一种行之有效而又不可缺少的检测材料或零件内部缺陷的手段;在工业上广泛应用.特点：A、适用于几乎所有的材料;对零件几何形状及表面粗糙度均无严格要求;目前射线检测主要应用于对铸件和焊件的检测；B B、射线检测能直观地显示缺陷影像;便于对缺陷进行定性、定量和定位；C C、射线底片能长期存档备查;便于分析事故原因.适用范围：几乎所有固体材料;而且对零件表面形状及表面粗糙度均无严格要求检测的缺陷类型：气孔、疏松、缩孔、针孔、熔剂夹渣、氧化夹渣、夹砂、金属夹杂物、冷隔、偏析、裂纹、烧穿、夹渣.射线检测对体积型缺陷的检测灵敏度较高;对平面缺陷的检测灵敏度较低3 3 涡流检测涡流检测基本原理：当导体处在变化的磁场中或相对于磁场运动切割磁力线时;由电磁感应定律;其内部会感应出电流.这些电流在导体内部自成闭合回路;呈漩涡状流动;因此称之为涡流.特点：1 1、1、对导电材料表面和近表面缺陷的检测灵敏度较高；2、应用范围广;对影响感生涡流特性的各种物理和工艺因素均能检测；3、一定条件下;能反映有关裂纹深度的信息；4、不需用耦合剂;检测时与工件不接触;所以检测速度很快;易于实现管、棒、线材高速、高效的自动化检测；5、可在高温耦合剂在高温下会流失、薄壁管、细线、零件内孔表面等其他检测方法不适用的场合实施检测适用范围：涡流检测是控制各种金属材料及少数非金属导电材料如石墨及其产品品质的主要手段之一.检测的缺陷类型：缺陷的出现具有不确定性;涡流检测主要是检查裂纹等缺陷;裂纹、折叠、气孔和夹杂等.4 4 磁粉检测：磁粉检测：基本原理：铁磁材料被磁化后;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变而形成漏磁场;吸附施加在工件表面的磁粉;在适当的光照下形成目视可见的磁痕;从而显示不连续性的位置、大小、形状和严重程度.特点：1 1、直观地显示出缺陷的形状、位置与大小;并能大致确定缺陷的性质；2 2、检测灵敏度高;可检出宽度仅为 0.10.1m m 的表面裂纹；3 3、应用范围广;几乎不受被检工件大小及几何形状的限制；4 4、工艺简单;检测速度快;费用低适用范围：可用于板材、型材、管材及锻造毛坯等原材料及半成品或成品 表面与近表面质量的检测;也可用于重要机械设备、压力容器及石油化工设备的定期检查.检测的缺陷类型：发纹、非金属夹杂物、分层、材料裂纹、锻造裂纹、折叠、焊接裂纹、气孔、淬火裂纹和疲劳裂纹5 5 渗透检测渗透检测基本原理：液体渗透检测的基本原理可将零件表面的开口缺陷看作是毛细管或毛细缝隙.由于所采用的渗透液都是能润湿零件的;因此渗透液在毛细作用下能渗入表面缺陷中去;使缺陷附近的表面有所不同.特点：操作简单、成本低廉、不受材料性质的限制适用范围：应用于各种金属材料和非金属材料构件的表面开口缺陷的质量检验.检测的缺陷类型：裂纹、气孔、疏松、冷隔、折叠、未熔合、未焊透、2 2、无损检测的目的、概念无损检测的目的、概念目的：1 质量管理对非连续加工或连续加工的原材料或零部件提供实时的质量控制.2 在役检测对装置或构件在运行过程中进行监测;或者在检修期进行检测;能及时法相影响其安全运行的隐患;防止事故发生.3 质量鉴定制成品在进行组装或投入使用之前;应进行最终检验;来确定被检对象是否达到设计性能;能否安全使用.概念：随着材料在高温、高压、高速度和高负荷条件下要求的高质量;必须采用不破坏产品原来的形状、不改变其使用性能的检测方法;对产品进行百分之百的检测或抽检;以确保其可靠性和安全性;这种技术就是无损检测技术.3 3、压电效应：压电效应：1 正压电效应：晶体材料在交变拉压应力作用下;产生交变电场的效应.探头接收超声波时;发生正压电效应;将声能转为电能.逆压电效应：当晶体材料在交变电场的作用下;产生伸缩变形的效应.探头发射超声波;高频电脉冲激励探头压电晶片时;发生逆压电效应;将电能转换为声能.能够产生压电效应的压电材料主要有石英、硫酸锂、铌酸锂等单晶材料、钛酸钡、锆钛酸铅 PZTPZT、钛酸铅等多晶材料.另外;目前在 TOFDTOFD 检测等需要高灵敏度探头的场合;压电复合材料得到了广泛的应用.4 4、三种临界角三种临界角1 第一临界角当入射波为纵波;且 cL2cL1 时;使 纵 波 折 射 角 达 到 90 的纵波入射角称为第一临 界 角;用 符 号 表示.当纵波入射角大于第一临界角时;第二介质中不再有折射纵波.2 第二临界角当入射波为纵波;第二介质为固体;且 cS2cL1 时;使横波折射角达到 90 的纵 波 入 射角 为 第 二 临 界角;用符号表示.同一介质中;纵波c横波c;当以第二临界角入射时;第二介质中既无折射纵波;也无折射横波;将产生表面波.3 第三临界角第三临界角是在固体介质与另一种介质的界面上;用横波作为入射波时产生的 .使 纵 波反 射 角 达 到 90 时的横波入射角称为第 三 临 界 角;用 表 示.三种临界角5 5、耦合剂的作用、耦合剂的作用耦合剂是指为了提高耦合效果;而加在探头和 检测面之间的液体薄层.常用耦合剂一般有甘油、机油、纤维素水溶液等耦合剂的作用：a 排除探头和工件表面之间的空气;使超声波 有效地传入工件;达到检测效果.主要目的 b 减小探头与工件之间的摩擦.防止试件表面 磨损探头;并使探头便于移动.声波的耦合：当探头和试件之间有一层空气时;超声波的反射 率几乎为 100;即使很薄的一层空气也可以阻止超 声波传入试件.因此;排除探头和试件之间的空气 非常重要.耦合剂就是为了改善探头和试件间声能的 传递而加在探头和检测面之间的液体薄层.6 6、X X 射线照相检测的灵敏度、透度计射线照相检测的灵敏度、透度计一灵敏度一灵敏度灵敏度是指显示缺陷的程度或能发现最小缺陷的能 力;是检测质量的标志.通常用两种方式表示：绝对灵敏度;相对灵敏度.1、绝对灵敏度：指在射线胶片上能发现被检测试件中与射线 平行方向的最小缺陷尺寸.2、相对灵敏度：指在射线胶片上能发现被检测试件中与射线 平行方向的最小缺陷尺寸占试件厚度的百分数.若以 d 表示为被检测试件的材料厚度;x 为缺陷尺寸;则其相 对灵敏度为目前;一般所说的射线照相灵敏度都是指相对灵敏度.射线照相中;被检工件中的最小缺陷是无法确切知道的;一般 采用带有人工缺陷的试块;以透度计来确定透照的灵敏度.二透度计二透度计透度计又称像质指示器;是用来估价检测灵敏度的一种标准工具;同时也常用来选取或验证射线检验的透照参数.在透 视照相中;要评定缺陷的实际尺寸是困难的;因此;要用透度 计来做参考比较.因此;用透度计测得的灵敏度表示底片的影像质量.同 时;还可以用透度计来鉴定照片的质量和作为改进透照工艺的 依据.透度计要用与被透照工件材质、吸收系数相同或相近的 材料制成.常用的透度计主要有两种：槽式透度计和金属丝透 度计.1、槽式透度计 槽式透度计的基本设计是在平板上加工出一系列的矩形槽;其规格尺寸如图所示.槽深 h 一般 0.1-6mm;用这种透度 计计算灵敏度：2、金属丝透度计金属丝透度计是以一套 711 根不同直径 0.14.0 mm 的金属丝均匀排列;粘合于两层塑料或薄橡皮中间而构成 的.为区别透度计型号;在金属丝两端摆上与号数对应的铅字 或铅点.金属丝一般分为两类;透照钢材时用钢丝透度计;透 照铝合金或镁合金时用铝丝透度计.其灵敏度为：b 为观察到的最小金属丝直径；A 为被透照工件部位的总厚度金属丝透度计示意图透度计的使用方法：使用透度计时;其摆放位置直接影响检测灵敏度.原 则上应将其置于透照灵敏度最低的位置;所以一般放在工 件上靠近射线源的一侧;并靠近透照场边缘的表面上;并 应使浅槽或金属丝直径小的一侧远离射线束中心;这样可 保证整个被透照区的灵敏度达到灵敏度要求.每张底片上 原则上都必须有透度计.7 7、X X 射线照相检测的工艺参数射线照相检测的工艺参数1、曝光曲线影响透照灵敏度的因素很多;通常选择工件厚度、管 电压、管电流和曝光量作为可变参量;其他条件相对固 定.根据具体条件作出的工件厚度、管电压和曝光量之间的相互关系曲线;是正确制定射线检测工艺的依据;这种 关系曲线叫曝光曲线.曝光曲线有多种形式;常用的是工件厚度和曝光量曲 线、工件厚度和管电压曲线.同管电压下;材料厚度与曝光量的关系曲线;曝光量 x 与材料厚度 d 的关系为：x 与 d 呈线性关 系.用各种不同的 电压试验时;就可 以得出一组斜率逐 渐变化的曲线.波长越小;射线越硬;穿透能力越强;吸收系数越小若以材料厚度 d 为 横轴;管电压 U 为纵 轴;则在一定焦距下的 厚度所对应的管电压可 以连成一条曲线.以不 同的焦距试验时;就可 得到一组曲线.2、曝光参数1 射线的硬度 2 射线的影像衬度 3 射线的曝光量 4 射线照相对比度 5 焦距 6等效系数8 8、射线的防护、射线的防护射线防护是通过采取适当措施;减少射线对工作人员和其 他人员的照射剂量;从各方面把射线剂量控制在国家规定允许 的计量标准 110-3Sv/周以下;以避免超剂量照射和减少 射线对人体的影响.射线防护主要有屏蔽防护、距离防护和时 间防护方法.Sv 表示人体对一切射线所吸收能量的剂量单位.为了便 于对人体所受的各种辐射剂量作统一衡量;将焦耳每千克命名 为希沃特或西伏;记为 Sv.1Sv=1J/kg一、一、屏蔽防护法屏蔽防护法屏蔽防护法是利用各种屏蔽物体吸收射线;以减少射 线对人体的伤害;这是射线防护的主要方法.一般根据 X 射线、射线与屏蔽物的相互作用来选择防护材料.屏蔽 X 射线和射线以密度大的物质为好;如贫化 铀、铅、铁、重混凝土、铅玻璃等都可以用作防护材料.但从经济、方便出发;也可采用普通材料;如混凝土、岩 石、砖、土、水等.对于中子的屏蔽除能防护射线之外;还以特别选取 含氢元素多的物质为宜.二、二、距离防护法距离防护法距离防护在进行野外或流动性射线检测时是非常经济有 效的方法.这是因为射线的剂量率与距离的平方成反比;增 加距离可显着地降低射线的剂量率.若离放射源的距离为 R1处的剂量率为 P1;在另一径向距离为 R2 处的剂量率为 P2;则 它们的关系为：显然;增大 R2 可有效地降低剂量率 P2;在无防护或护防层不够时;这是一种特 别有用的防护方法三、三、时间防护法时间防护法时间防护是指让工作人员尽可能的减少接触射线的时间;以保证检测人员在任一天都不超过国家规定的最大允许剂量当 量17mrem;毫雷姆;1rem=10-2Sv.人体接受的总剂量：D=Pt;其中;P 为在人体上接受到 的射线剂量率;t 为接触射线的时间.由此可见;缩短与射线接触时间 t 亦可达到防护目的.如每周每 人控制在最大容许剂量0.1rem 以内时;则应有 D0.1rem；如果人 体在每透照一次时所接受到的射线剂量为 P时;则控制每周内的透 照次数 N0.1/P;亦可以达到防护的目的.四、四、中子防护中子防护中子对人体危害很大;需特别注意防护.中子防护的特点归结为：快中子的减速和热中子的吸收两个问题1、减速剂的选择快中子减速作用;主要依靠中子和原子核的弹性碰撞;因此较好的中子减速剂是原子序数低的元素如氢、水、石蜡等含氢多的物质;它们作为减速剂使用减速效果好;价格便宜;是 比较理想的防护材料2、吸收剂的选择对于吸收剂要求它在俘获慢中子时放出来的射线能量要小;而且对中子是易吸收的.锂和硼较为适合;因为它们对热中子吸 收截面大;分别为：71barn 靶;原子核反应堆横断面积单位等 于 10-24 平方厘米 和 759barn;锂俘获中子时放出射线很少;可以忽略;而硼俘获的中子 95放出 0.7MeV 的软射线;比较 易吸收;因此常选含硼物或硼砂、硼酸作吸收剂.在设置中子防护层时;总是把减速剂和吸收剂同时考虑；如 含2的硼砂质量分数;下同、石蜡、砖或装有2硼酸水溶液 的玻璃或有机玻璃水箱堆置即可;特别要注意防止中子产生泄 漏.9 9、缺陷方向被检测出来的难易程度、缺陷方向被检测出来的难易程度缺陷埋藏深度的测定1、缺陷所在位置深度的确定根据缺陷在底片上的影像;只能判定缺陷在工件中的平面 位置;也就是说;只能把缺陷位置以两个坐标表示出来.为了 确定第三个坐标;即决定缺陷所在位置的深度;必须进行两次 不同方向的照射;两次透照时焦距 F 应保持不变2、缺陷在射线方向上的厚度确定缺陷在射线束方向的厚度如气孔直径或未焊透深度等测定方法;可通过测量缺陷在底片上的影像黑度来估计3、缺陷平面尺寸的确定