无损检测管道检验员39407.pptx
无损检测相关知识讲座江苏省特检院蔡国宁联系方式:地址：南京市草场门大街107号龙江大厦电话：83403775/13912999305邮箱：射线级,超声级,磁粉级,渗透级,声发射级,涡流级。容器检验师,管道检验师,锅炉检验员，压力容器评审员。英国超声导波一级。欧盟无损检测：射线级，超声级，磁粉级。高级工程师目 录第一部分 无损检测概论第二部分 材料学、金属学知识第三部分 材料加工（焊接）知识第四部分 承压类特种设备基本知识第一部分 无损检测概论一无损检测基础知识1无损检测的定义与分类（1）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，以“NDT”英文缩写表示。而用人的肉眼为手段称之为宏观检查，以英文“VT”表示。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，还要求获取更全面、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、内含物、缺陷部位的金相组织、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。（2）分类：目前无损检测方法可分为射线（RT）、超声波检测（UT）、磁粉检测（MT）、渗透检测（PT）、涡流检测（ET）、声发射检测（AE）。A、常用无损检测方法：RT、UT、MT、PT是应用最广泛的探测缺陷的常规方法B、RT、UT是用于探测试件内部缺陷的，RT是检测内部的体积状缺陷，UT是检测内部的平面形缺陷。C、MT和PT、ET主要用于探测试件表面和近表面缺陷。D、声发射主要用于探测试件在承载状态下的缺陷张口位移（活动）情况。E、其他如激光、红外、微波、液晶等技术应用于无损检测。2无损检测的目的（1）保证产品质量：通过无损检测可以将原材料中的冶炼、轧制缺陷和制造中的工艺缺陷，如焊接缺陷等一些不允许存在的缺陷发现并予以消除而保证产品质量。（2）保障使用安全：通过无损检测可以发现设备试件在使用中产生的缺陷，并予以消除而提高了设备在规定的使用条件下工作时的可靠性。（3）改进制造工艺：如对焊接规范的改进、铸造工艺改进、加工工序的改进等。（4）降低生产成本：如原材料预检，制造工序预检防止不合格转入下道工序等。3无损检测的应用特点 无损检测应与破坏性检测相配合，如材料力学和化学分析试验、爆破试验、缺陷性质分析（解剖等）、金相和断口检验等 正确选用实施无损检测的时机，只有正确的时机才会作出正确的评定结果；正确选用最适当的无损检测方法：只有正确的方法才会提高检测结果的可靠性；结合缺陷的特点进行选择各种无损检测方法应用的局限性：每种方法都有自己的特点和局限性的一面；多种方法综合利用，互相弥补4无损检测标准（常规的6种方法）射线检测 JB/T 4730-2005.2 承压设备无损检测超声检测 JB/T 4730-2005.3磁粉检测 JB/T 4730-2005.4渗透检测 JB/T 4730-2005.5涡流检测 JB/T 4730-2005.6声发射检测 GB/T 18182-2000 金属压力容器声发射检测及结果评定方法上述均为方法标准，验收标准按照相应规范进行。5.无损检测应用1、保证产品质量无损检测技术灵敏度高，比肉眼高许多倍。它在不破坏试件本身的情况下，能够发现表面和内部质量缺陷，检测可靠性好。可以进行100%的检验。2、是设备使用安全的可靠保障承压设备在经过一段时间使用后，由于温度、压力的变动，使得交变应力改变产生诸如疲劳、材质劣化以及由于腐蚀作用产生壁厚减薄等等。可能导致新的缺陷或原有的一些缺陷开展开裂，故对于承压类设备必须定期检验，及时发现缺陷，避免事故发生。无损检测是发现缺陷有效的手段之一。3、可以用于改进制造工艺在产品制造过程中，为了找到合适的制造工艺，必须事先进行工艺试验。对工艺试样进行无损检测，并根据检测结果优化、改造制造工艺，最终确定理想的制造工艺。4、它可以设备降低制造成本无损检测要有成本的，但是，正确的使用无损检测方法却能够防止以后工序的浪费、减少返工、降低废品率，从而降低制造成本。6、对无损检测人员的要求1、遵守法律、法规和有关规章新的特种设备安全法已由全国人大常务委员会通过，自2014年1月1日施行。标志着特种设备相关工作有法可依，违法必究。该法适用特种设备生产、经营、使用、检验检测和安全监督管理。人员应该遵守与检测工作相关的法律、法规，还应该遵守与环境保护、劳动保护和安全管理等方面的法律、法规和有关的规章。2、忠于职守，认真履行职责无损检测人员考试规则中，规定了3级、2级、1级人员的任务和职责。1级人员任务和职责：（1）正确调整和使用检测仪器；（2）按照无损检测作业指导书或工艺卡进行检测操作；（3）记录检测数据，整理检测资料；（4）执行有关安全防护规则2级人员任务和职责：（1）实施或监督1级检测人员的工作；（2）按照工艺文件要求调试和校准检测仪器，实施无损检测操作；（3）根据无损检测工艺规程编制作业指导书或工艺卡；（4）按照规范、标准，评定检测结果，编制和审核无损检测报告；（5）对1级检测人员进行技能培训和指导。3、诚实守信，不弄虚作假诚实守信是社会道德之一，无损检测出具的无损检测报告是法律文书形式之一，无损检测人员要对自己签名的报告承担法律后果。会被法律追责的或要负法律责任。二种行为都是不能忽视的：主观故意和无知妄为。4、严格执行无损检测标准，工艺和操作程序技术标准、工艺和操作程序是理论、实验和应用经验的结晶，制订经过仔细研究和讨论并且经过审核审批程序，是无损检测的基本工作准则，不得违反。它是检测结果正确可靠的保证。1级人员没有资格编制无损检测工艺规程、工艺卡。5、重视安全，坚持文明生产安全是坚持以人为本的价值观的核心。高度重视安全生产，要做到：不伤害别人，不伤害自己和不被别人伤害。文明生产是现代企业管理的基本要求，保持工作环境的清洁，设备的完好，管理有序，个人仪容谈吐，文明礼貌。7、无损检测级别及考核程序检测人员级别分：1级（初级）、2级（中级）、3级（高级）。各种无损检测方法、项目和级别划分详见无损检测人员考核规则附件A。考核程序分为考试和审批发证。申请检测人员证的人员应该先经考试合格，凭考试合格证明向国家质监总局或其授权部门申请办理检测人员证。检测人员证有效期4年。按规定时间及时办理延续手续（换证）。8、无损检测考试方式及内容考试方式：理论笔试（闭卷和开卷）和实际操作技能考试。1级没有开卷考试。考试评分采用百分制，合格标准均为70分，笔试和实操考试均合格，方可申请检测人员证成绩不合格的允许补考，单科合格成绩有效期2年。无损检测人员考试按照附件C的考试大纲内容进行。9、无损检测人员的监督管理各省级质监部门负责本辖区内检测人员考试进行现场监督，发现问题及时报告发证机关。持证人员出具虚假检测结果、鉴定结论的，或者同时在两个以上机构中执业的，发证机关将按照特种设备安全法的规定予以处罚。10、无损检测HSE管理健康（Health）、安全（Safety）、环境（Environment）简称为HSE管理体系。它采取事前进行风险分析，确定自身活动可能发生的危害及后果，采取有效的防范手段和控制措施防止事故发生，减少人员伤害、财产损失和环境污染的有效管理方法。（1）检测人员要学习并严格遵守各项安全规章制度，并经考试合格持证上岗；（2）人员进入现场前，应了解现场情况，对潜在危险应排除或做好充分的准备。即不伤害别人，不伤害自己，不被别人伤害；（3）上岗检测前必须穿好防护用品，高空作业系好安全带；（4）检测前做好安全用电、防火防窒息及有毒气体等安全措施；（5）进行射线检测时，尽量减少对人和环境的辐射污染，划出警戒范围，悬挂警告标志并有人监护。（6）其他检测方法应制定相应安全管理措施，确保安全。射线检测 射线的种类很多，其中易于穿透物质的有X射线、射线、中子射线三种。这三种射线都被用于无损检测，其中X射线和射线常应用于锅炉压力容器压力管道焊缝和其他工业产品、结构材料的缺陷检测，而中子射线仅用于一些特殊场合。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）。按照不同特征（例如使用的射线种类、记录的器材、工艺和技术特点等）可将射线检测分胶片射线检测、射线数字成像检测等多种不同方法。射线检测是指X射线或射线穿透试件，以胶片作为记录信息器材的无损检测方法，该方法是应用最广泛的一种最基本的射线检测方法。原理 X射线和射线都是波长极短的电磁波。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，能量在1MeV以上的高能X射线，是通过电子加速器获得的。射线在穿透物体过程中会与物质发生相互作用，因吸收和散射而使其强度减弱。强度衰减程度取决于物质的衰减系数和射线在物质中穿越的厚度。如果被透照物体（试件）的局部存在缺陷，且构成缺陷的物质的衰减系数又不同于试件，该局部区域的透过射线强度就会与周围产生差异。把胶片放在适当位置使其在透过射线的作用下感光，经暗室处理后得到底片。底片上各点的黑化程度取决于射线照射量，由于缺陷部位和完好部位的透射射线强度不同，底片上相应部位就会出现黑度差异。底片上相邻区域的黑度差定义为“对比度”。把底片放在观片灯上借助透过光线观察，可以看到由对比度构成的不同形状的影像，评片人员据此判断缺陷情况并评价试件质量。检测设备射线检测设备可分为：X射线探伤机、射线探伤机、高能射线探伤设备三大类。X射线探伤机管电压在450 kV以下，可分为携带式、移动式两类，最大穿透钢铁厚度可达100 mm。射线探伤机的射线能量取决于放射性同位素的种类，常用源有C060、Irl92、Se75等，最大穿透钢铁厚度可达200 mm。高能射线探伤设备由电子加速器（包括直线加速器、回旋加速器）产生能量为124 MeV射线，最大穿透钢铁厚度可达500 mm。胶片胶片是射线检测记录信息的器材。射线胶片不同于一般的感光胶片，一般感光胶片只在胶片片基的一面涂布感光乳剂层，在片基的另一面涂布反光膜。射线胶片在胶片片基的两面均涂布感光乳剂层，目的是增加卤化银含量以吸收较多的穿透能力很强的X射线和射线，从而提高胶片的感光速度，同时增加底片的黑度。射线胶片的结构如图9.3.2所示。射线穿透被检查试件后照射在胶片上。使胶片产生潜影，经过显影、定影化学处理后，胶片上的潜影成为永久性的可见图像，称为射线底片（简称为底片）。1一片基 2-结合层 3一乳剂层 4一保护膜增感屏射线底片上的影像主要是靠胶片乳剂层吸收射线产生光化学作用形成的。但通常只有不到1%的射线被胶片所吸收，而99%以上的射线透射过胶片被浪费。使用增感屏可增强射线对胶片的感光作用，从而达到缩短曝光时间提高工效的目的。目前常用的增感屏有金属增感屏、荧光增感屏和金属荧光增感屏三种。其中以使用金属增感屏所得底片像质最佳，金属荧光增感屏次之，荧光增感屏最差，但增感系数以荧光增感屏最高，金属增减屏最低。目前在承压设备射线检测中使用普遍的是金属增减屏。像质计像质计是用来检查和定量评价射线底片影像质量的工具。又称为影像质量指示器，或简称IQI、透度计。像质计通常用与被检工件材质相同或对射线吸收性能相似的材料制作。像质计中设有一些人为的有厚度差的结构（如槽、孔、金属丝等），其尺寸与被检工件的厚度有一定的数值关系。射线底片上的像质计影像可以作为一种永久性的证据，表明射线检测是在适当条件下进行的，但像质计的指示数值并不等于被检工件中可以发现的自然缺陷的实际尺寸。工业射线检测用的像质计有金属丝型、孔型和槽型三种，其中金属丝型应用最广。射线检测的能力范围：（1）能检测出对接接头中存在的未焊透、气孔、夹渣、裂纹和坡口未熔合等缺陷；（2）能检测出铸件中存在的缩孔、夹杂、气孔和疏松等缺陷；（3）能确定缺陷平面投影的位置、大小以及缺陷的性质；（4）射线检测的穿透厚度，主要由射线能量确定。射线检测的局限性：（1）较难检测出厚锻件、管材和棒材中存在的缺陷；（2）较难检测出T 型焊接接头和堆焊层中存在的缺陷；（3）较难检测出焊缝中存在的细小裂纹和未熔合；（4）当被检设备直径较大采用r 射线源进行中心曝光法时较难检测出焊缝中存在的小缺陷；（5）较难检测出缺陷的自身高度。检测时机，表面要求在射线检测之前，对接焊接接头的表面应经外观检测并合格。表面的不规则状态在底片上的影像不得掩盖或干扰缺陷影像，否则应对表面作适当修整。除非另有规定，射线检测应在焊后进行。对有延迟裂纹倾向的材料，至少应在焊接完成24h后进行射线检测。检测一般步骤把射线源、工件和胶片按一定的相互位置进行布置，一般把被检的物体安放在离X射线装置或射线装置一定距离（符合射线检测标准要求）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（根据曝光曲线选择）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像来判断存在缺陷的种类、大小和数量。随后按相应的射线检测标准，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。安全防护射线具有生物效应，超辐射剂量可能引起放射性损伤，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，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，我国对职业放射性工作人员剂量当量限值作了规定：从事放射性的人员年剂量当量限值为50 mSv。同时应尽可能地降低操作人员和其他人员的吸收剂量。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。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检测时，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。射线检测特点（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，从而使射线检测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像，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，射线照相大致可以检出直径在试件厚度1%以上的体积型缺陷，但在薄试件中，受人眼分辨率的限制，可检出缺陷的最小尺寸大致在0.5mm 左右。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。由于厚工件影像细节显示不清，所以一般来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。（4）适宜检验较薄的工件而不适宜较厚的工件检验厚工件需要高能量的射线探伤设备。300 kV 便携式X 射线机透照厚度一般小于40 mm，420kV 移动式X 射线机和Ir192 射线机透照厚度均小于100 mm，对厚度大于100 mm的工件检测需使用加速器或Co6O，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检测，小尺寸缺陷以及一些面积型缺陷漏检的可能性增大。（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，有内件的锅炉或容器，有厚保温层的锅炉、容器或管道，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，虽然可以不进人容器内部，但只适用于直径较小的容器或管道，对直径较大（例如大于1 000 mm）的容器或管道，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外，大多数缺陷无法根据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，检测设备的投资也较高，此外，与其他无损检测方法相比，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 min，射线源的曝光时间一般更长。胶片还需进行暗室处理，射线检测从透照开始到评定出结果需数小时，与其他无损检测方法相比，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射线机中心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，并且应尽可能地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。射线检测质量分级JB/T4730.2-2005对承压设备金属材料受压元件的熔化焊对接接头的X射线和射线检测技术和质量分级做出了明确规定。（1）射线检测技术等级射线检测技术分为三级：A级低灵敏度技术；AB级中灵敏度技术；B级高灵敏度技术。承压设备对接焊接接头的制造、安装、在用时的射线检测，一般应采用AB级射线检测技术进行检测。对重要设备、结构、特殊材料和特殊焊接工艺制作的对接焊接接头，可采用B级技术进行检测。（2）钢、镍、铜制承压设备熔化焊对接焊接接头射线检测质量分级1）范围适用于厚度为2 mm400mm的碳素钢、低合金钢、奥氏体不锈钢、镍及镍基合金制承压设备，以及厚度为2 mm80mm铜及铜合金制承压设备的熔化焊对接焊接接头射线检测的质量分级。2）缺陷类型 对接焊接接头中的缺陷按性质可分为裂纹、未熔合、未焊透、条形缺陷和圆形缺陷五类。3）质量分级依据 根据对接接头中存在的缺陷性质、数量和密集程度，其质量等级可划分为、级。4）质量分级一般规定a级对接焊接接头内不允许存在裂纹、未熔合、未焊透和条形缺陷。B级和级对接焊接接头内不允许存在裂纹、未熔合和未焊透。C对接焊接接头中缺陷超过级者为级。D当各类缺陷评定的质量级别不同时，以质量最差的级别作为对接焊接接头的质量级别。5）圆形缺陷的质量分级圆形缺陷用圆形缺陷评定区进行质量分级评定，圆形缺陷评定区为一个与焊缝平行的矩形。圆形缺陷评定区应选在缺陷最严重的区域。6）条形缺陷的质量分级 条形缺陷按缺陷长度和母材公称厚度进行质量分级评定。7）综合评级在圆形缺陷评定区内同时存在圆形缺陷和条形缺陷时，应进行综合评级。综合评级的级别如下确定：对圆形缺陷和条形缺陷分别评定级别，将两者级别之和减一作为综合评级的质量级别。3）钢、镍、铜承压设备管子及压力管道熔化焊环向对接焊接接头射线检测质量分级1）范围适用于壁厚T 2mm碳素钢、低合金钢、奥氏体不锈钢、镍及镍合金、铜及铜合金制承压设备管子及压力管道的熔化焊环向对接焊接接头射线检测的质量分级。2）缺陷类型对接焊接接头中的缺陷按性质可分为裂纹、未熔合、未焊透、条形缺陷、圆形缺陷、根部内凹、根部咬边等七类。3）质量分级依据根据对接焊接接头中存在的缺陷性质、数量和密集程度，其质量等级可划分为、级。4）质量分级的一般规定A级对接焊接接头内不允许存在裂纹、未熔合、未焊透、条形缺陷、根部内凹、根部咬边。B级和级对接焊接接头内不允许存在裂纹、未熔合，双面焊以及加垫板单面焊中的未焊透。C对接焊接接头中缺陷超过级者为级。D当各类缺陷评定的质量级别不同时，以质量最差的级别作为对接焊接接头的质量级别。5）圆形缺陷的分级评定圆形缺陷用圆形缺陷评定区进行质量分级评定，圆形缺陷评定区为一个与焊缝平行的矩形。圆形缺陷评定区应选在缺陷最严重的区域。6）条形缺陷的质量分级条形缺陷按缺陷长度和母材公称厚度进行质量分级评定。7）不加垫板单面焊的未焊透缺陷的分级评定不加垫板单面焊的未焊透缺陷按未焊透最大深度、未焊透长度和母材公称厚度进行质量分级评定。8）根部内凹和根部咬边的分级评定根部内凹和根部咬边缺陷按缺陷最大深度、缺陷长度和母材公称厚度进行质量分级评定。9）综合评级在条形缺陷评定区内同时存在多种缺陷时，应进行综合评级。对各类缺陷分别评定级别，取质量级别最低的级别作为综合评级的级别；当各类缺陷的级别相同时，则降低一级作为综合评级的级别超声波检测声波是指人耳能感受到的一种纵波，其频率范围为16Hz2KHz。当声波的频率低于16Hz时就叫做次声波，高于2KHz则称为超声波。它是由机械振动源在弹性介质中激发的一种机械振动波，其实质是以机械波的形式传递振动能量，其必要条件是要有振动源和能传递机械振动的弹性介质（实际上包括了几乎所有的气体、液体和固体），它能透入物体内部并可以在物体中传播。利用超声波在物体中的多种传播特性，例如反射与折射、衍射与散射、衰减、谐振以及声速等的变化，可以测知许多物体的尺寸、表面与内部缺陷、组织变化等等，因此超声检测技术是应用广泛的一种重要的无损检测技术。例如用于医疗上的超声诊断（如B超）、海洋学中的声纳、鱼群探测、海底形貌探测、海洋测深、地质构造探测、工业材料及制品上的缺陷探测、硬度测量、测厚、显微组织评价、混凝土构件检测、陶瓷土坯的湿度测定、气体介质特性分析、密度测定等等。特种设备超声波检测主要用于探测试件的内部缺陷，它的应用十分广泛。用于检测的超声波，频率为0.425 MHz，其中用得最多的是15 MHz。在超声检测中，有根据缺陷的回波和底面的回波进行判断的脉冲反射法；有根据缺陷的阴影来判断缺陷情况的穿透法；还有根据由被检物产生驻波来判断缺陷情况或者判断板厚的共振法。目前用得最多的方法是脉冲反射法。超声信号显示方面，目前用得最多而且较为成熟的是A型显示。下面主要叙述A型显示脉冲反射超声探伤法。原理脉冲反射法在垂直探伤时用纵波，在斜入射探伤时大多用横波。把超声波射人被检物的一面，然后在同一面接收从缺陷处反射回来的回波，根据回波情况来判断缺陷的情况。纵波垂直探伤和横波倾斜人射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，纵波探伤容易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，而斜射的横波探伤，容易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。垂直纵波检测法当把脉冲振荡器发生的电压加到晶片上时，晶片振动，产生超声波脉冲。如果被检物是钢工件的话，超声波以5 900 m/s的固定速度在钢工件内传播，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片，底面反射的超声波后回到晶片。回到晶片上的超声波又反过来被转换成高频电压。电信号被接收和放大后进人示波器。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9.3.21所示的图形。从这个图形上可以看出有没有缺陷、缺陷的位置及其大小。对于脉冲反射式超声波探伤仪，荧光屏的时基线和激励脉冲是被同时触发的，即处于同步状态下工作。当探头被激励而向工件发射超声波时，激励脉冲也被反馈至接收电路触发时基电路开始扫描，在时基线的始端出现一个很强的脉冲波，这个波称为“始波”，用T表示；当探头接收到底面反射回来的声波时，时基线上右边相应呈现一个表示底面反射的脉冲波，称为“底波”，用B表示。时基线由T扫描到B的时间正等于超声脉冲从探头到底面又返回探头的传播时间。因此，可以说从T到B之间的距离代表了工件的厚度。如果工件中有缺陷，探头接收到缺陷反射回来的声波时，时基线上相应呈现出一个代表缺陷的脉冲波，称为“缺陷波”或“伤波”，用F表示。显然，缺陷波所经时间短于底波所经时间，故缺陷波F应处于T与B之间。如果探伤仪的时基线良好，就可以利用T、F、B之间的距离关系，对缺陷定位。另外，因缺陷回波高度hF是随缺陷尺寸的增大而增高的。所以可由缺陷回波高度hF来估计缺陷大小。当缺陷很大时，可以移动探头，按显示缺陷的范围来求出缺陷的延伸尺寸。横波斜探头法在斜射法探伤中，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JB/T 4730 标准规定的CSK 一IA 试块和横孔试块来进行调整。在测定范围作了适当调整后，探测到缺陷时，从示波管上显示的探头到缺陷的距离W 与缺陷位置的关系如图9.3.22 所示。从图9.3.22 看出，横波探伤中的位置不仅取决于声程W，还取决于折射角，所以横波探伤中扫描线的调节比纵波要复杂一些。对扫描线的调节是横波探伤中一个重要的不可缺少的步骤。1、超声波检测设备超声检测仪是超声检测的主体设备，它的作用是产生电振荡并施加于换能器（探头）激励探头发射超声波，同时接收来自于探头的电信号，将其放大后以一定方式显示出来从而得到被检工件中有关缺陷的信息。根据采用的信号处理技术，超声检测仪可分为模拟式和数字式仪器，目前广泛使用的超声波检测仪如CTS 一22、CTS 一26 等是A 型显示脉冲反射式模拟检测仪，而HS 一600、CTS3OO。等则是A 型显示脉冲反射式数字检测仪。声波的通道数，分为单通道和多通道。2、探头凡能将任何其他形式能量转换成超音频振动形式能量的器件均可用来发射超声波，具有可逆效应时又可用来接收超声波，这类元件称为超声换能器。以换能器为主要元件组装成具有一定特性的超声波发射、接收器件，常称为探头。超声波探头是组成超声检测系统的最重要的组件之一。探头的性能直接影响超声检测能力和效果。当前超声检测中采用的超声换能器主要有压电换能器、磁致伸缩换能器、电磁声换能器和激光超声换能器。其中最常用的是压电换能器探头，其关键部件是压电晶片，是一个具有压电特性的单晶或多晶体薄片，其作用是将电能转换为声能，并将声能转换为电能。3、耦合剂超声耦合是指超声波在检测面上的声强透射率。声强透射率高，超声耦合好。为了改善探头与工件间声能的传递，而加在探头和检测面之间的液体薄层称为耦合剂。在液浸法检测中，通过液体实现耦合，此时液体是藕合剂。当探头和工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人工件。因此，排除探头和工件之间的空气非常重要。耦合剂可以填充探头与工件间的空气间隙，使超声波能够传入工件，这是使用耦合剂的主要目的。除此之外，耦合剂有润滑作用，可以减小探头和工件之间的摩擦，防止工件表面磨损探头，并使探头便于移动。常用耦合剂有水、甘油、机油、变压器油、化学糨糊等。4、试块在无损检测技术中，常常采用与已知量相比较的方法来确定被检物的状况。超声探伤中是以试块作为比较的依据。试块上有各种已知的特征，例如特定的尺寸，规定的人工缺陷，即某一尺寸的平底孔、横通孔、凹槽等。用试块作为调节仪器、定量缺陷的参考依据，是超声探伤的一个特点。图9.3.23、图9.3.24是CSK-A试块、CSK-A试块示意图。超声检测的能力范围：（1）能检测出原材料（板材、复合板材、管材、锻件等）和零部件中存在的缺陷；（2）能检测出焊接接头内存在的缺陷，面状缺陷检出率较高；（3）超声波穿透能力强，可用于大厚度（100mm 以上）原材料和焊接接头的检测；（4）能确定缺陷的位置和相对尺寸；超声检测的局限性：（1）较难检测粗晶粒原材料和焊接接头中存在的缺陷；（2）缺陷位置、取向和形状对检测结果有一定的影响；（3）A 型显示检测不直观，检测记录信息少。检测时机和表面要求承压设备制造安装和在用检测中，超声检测的时机及抽检率的选择等应按法规、标准及有关技术文件的规定。探伤时机选择根据要达到的检测目的，选择最适当的探伤时机。例如，为减小粗晶粒的影响，电渣焊焊缝应在正火处理后探伤；为发现锻造后可能产生的锻造缺陷，应在锻造全部完成后，在台、槽、孔加工前进行超声波检测。所确定的检测面应保证工件被检部分均能得到充分检查。表面的不规则状态不得影响检测结果的正确性和完整性，否则应做适当的处理。焊缝的表面质量应经外观检测合格。所有影响超声检测的锈蚀、飞溅和污物等都应予以清除，其表面粗糙度应符合检测要求。（1）探伤方法选择根据工件情况，选定探伤方法。例如，对焊缝，选择单斜探头接触法；对钢管，选择聚焦探头水浸法；对轴类锻件，选用单探头垂直探伤法。（2）探伤仪器的选择 根据探伤方法及工件情况，选定能满足工件探伤要求的探伤仪去探伤。（3）探伤方向和扫查面的选定进行超声波探伤时，探伤方向很重要。探伤方向应以能发现缺陷为准，应根据缺陷的种类和方向来决定。例如，轧制钢板中，钢板内的缺陷是沿轧制方向伸展的，因此，采用纵波垂直探伤使超声波束垂直投射在缺陷上，这样缺陷回波最大；焊缝探伤时，应根据焊缝坡口形式和厚度选择扫查面，决定是从一面两侧还是两面四侧探伤。（4）频率的选择根据工件的厚度和材料的晶粒大小，合理的选择探伤频率。例如，对粗晶的探伤，不宜选用高频，因为高频衰减大，往往得不到足够的穿透力。（5）晶片直径、折射角的选定根据探伤的对象和目的，合理选用晶片尺寸和折射角。例如，探测大厚度工件要选择大尺寸晶片。又例如，焊缝的单斜探头探伤主要用45 70 的折射角。在板厚大或没有余高时，用小折射角；板厚小或有余高时，用大折射角。（6）探伤面修整对不合探伤要求的探伤表面，必须进行适当的修整，以免不平整的探伤面影响探伤灵敏度和探伤结果。（7）耦合剂和耦合方法的选择为使探头发射的超声波传人试件，应使用合适的耦合剂。例如，对粗糙表面进行探伤时，应选用黏性大的水玻璃或糨糊作耦合剂。手工探伤时，为保持耦合稳定，要用手或重物适当压探头（施加约1020 N 的力）。为使耦合稳定，在曲面上探伤时，探头可装上弧形导块。（8）确定探伤灵敏度 用适当的标准试块的人工缺陷或试件无缺陷底面调节到一定的波高，确定探伤灵敏度（9）进行粗探伤和精探伤为了大致了解缺陷的有无和分布状态，以较高的灵敏度进行全面扫查，称为粗探伤。对粗探伤发现的缺陷进行定性、定量、定位，就是精探伤。（10）出具检验报告根据有关标准，对探伤结果进行分级、评定，写出检验报告。超声波检测特点（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。（2）适合检验厚度较大的工件，不适合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。但对较薄的工件，例如厚度小于8 mm的焊缝和6 mm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形焊缝、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形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价格不贵。检测过程消耗材料费用很少。正常情况下，1名检测人员1天能检测数十米焊缝，检测结果当场就能得到。（5）无法得到缺陷直观图像，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10 mm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像，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。（6）检测结果无直接见证记录由于不能像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，便有可能导致大缺陷漏检。此外，对超声波检测结果的审核或复查也是困难的，因其错误的检测结果不像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。（7）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。（8）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，会使检测变得困难。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。（9）不平或粗糙的表面会影响耦合和扫查。从而影响检测精度和可靠性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意平整度，防止沟槽和凹坑的产生，否则严重影响耦合以及检测的进行。超声波质量分级JB/T 4730.3-2005规定了承压设备采用A型脉冲反射式超声波探伤仪检测工件缺陷的超声检测方法和质量分级要求。适用于金属材料制承压设备用原材料、零部件和焊接接头的超声检测，也适用于金属材料制在用承压设备的超声检测。（1）钢制承压设备对接焊接接头超声检测质量分级1）适用范围适用于母材厚度为8mm400mm全熔化焊对接焊接接头的超声检测。母材厚度为6mm8mm全熔化焊对接焊接接头的超声检测应按照JB/T 4730.3-2005附录G（规范性附录）的规定进行。不适用于铸钢对接焊接接头、外径小于159mm的钢管环向对接焊接接头、内径小于或等于200mm的管座角焊缝的超声检测，也不适用于外径小于250mm或内、外径之比小于80%的纵向对接焊接接头超声检测。2）超声检测
