无损检测概论.ppt

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1、无损检测概论无损检测概论 无损检测概论无损检测概论 无损检测概论无损检测概论 X射线探伤射线探伤 超声波探伤超声波探伤 磁粉探伤磁粉探伤 渗透探伤渗透探伤 涡流探伤涡流探伤 无损检测概论无损检测概论 无损检测与无损评价技术无损检测与无损评价技术是在物理学、材料科学、断裂力学、机械工程、是在物理学、材料科学、断裂力学、机械工程、电子学、计算机技术、信息技术以及人工智能等学科的基础上发展起来的电子学、计算机技术、信息技术以及人工智能等学科的基础上发展起来的一门应用工程技术。一门应用工程技术。随着现代工业和科学技术的发展，无损检测与无损评价技术正日益受到各个工业领域和科学研究部门的重视，不仅在产品质

2、量控制中其不可替代的作用已为众多科技人员和企业界所认同，而且对运行中设备的在役检查也发挥着重要作用，因此对从事无损检测专业及相关人员提出了相应专业知识的要求。无损检测可以对工程材料、零部件和结构件进行百分之百的检验，并无损检测可以对工程材料、零部件和结构件进行百分之百的检验，并根据检出缺陷的特性，依据一定的标准作出恰当的评价。根据检出缺陷的特性，依据一定的标准作出恰当的评价。所以，无损检测是为了材料和构件的高质量、高性能以及在安全可靠的基础上经济、有效地使用而提供依据的重要方法。它是工业生产中实现质量控制、节约原它是工业生产中实现质量控制、节约原材料、改进工艺和提供劳动生产率的重要手段；也是设

3、备安全运行的材料、改进工艺和提供劳动生产率的重要手段；也是设备安全运行的重要监测手段。重要监测手段。因此，无损检测受到工业界的普遍重视。特别是在航空与航天、核技术、武器系统、电站设备、铁道系统、航空与航天、核技术、武器系统、电站设备、铁道系统、造船工业、石油与化工、锅炉、压力容器等特种设备、造船工业、石油与化工、锅炉、压力容器等特种设备、土木建筑与钢结构、冶金工业、机械制造业等部门土木建筑与钢结构、冶金工业、机械制造业等部门应用及其广泛。无损检测的方法很多无损检测的方法很多，从原理上讲，涉及到所有物理学和部分化学的领域，内容包括渗透、磁粉、录磁和漏磁、磁记忆、电位、涡流、渗透、磁粉、录磁和漏磁

4、、磁记忆、电位、涡流、X射线、射线、射线、射线、高能射线、高能射线、X射线成像检测与工业射线成像检测与工业CT、中子照相、声阻、超声、非线性超声和、中子照相、声阻、超声、非线性超声和相控阵超声、超声衍射时差法、声发射检测、激光全息摄影等无损检测技术，相控阵超声、超声衍射时差法、声发射检测、激光全息摄影等无损检测技术，以及以及X射线残余应力测试、氦质谱真空检漏、液晶检测、红外热成像、射线残余应力测试、氦质谱真空检漏、液晶检测、红外热成像、微波检测、光纤与内窥镜、穆斯鲍尔谱、正电子湮灭、巴克豪森噪声、微波检测、光纤与内窥镜、穆斯鲍尔谱、正电子湮灭、巴克豪森噪声、外激电子发射、光声显微镜、核磁共振等

5、新技术，大约有外激电子发射、光声显微镜、核磁共振等新技术，大约有70多种监测方法多种监测方法。另外还有在役结构完整性评价，包括对特种设备、石油天然气管道、在役结构完整性评价，包括对特种设备、石油天然气管道、铁道系统、航空系统、土木工程与钢结构、核电站等的在役检查。铁道系统、航空系统、土木工程与钢结构、核电站等的在役检查。在役检查和生产工程中的检查有很多不同的特点，因此在仪器使用和具体检查方法上都有很多不同。进入21世纪以后，随着科学技术特别是计算机技术、数字化与图像识别技术、人工神经网络技术和机电一体化技术的大发展，无损检测技术获得了快速进展。在射在射线检测方面方面，射射线成像和缺陷自成像和缺

6、陷自动识别技技术、射、射线计算机算机辅助成像技助成像技术（CR）、射）、射线实时成像技成像技术（DR）和射）和射线断断层扫描技描技术（CT）都）都获得了广泛的得了广泛的应用。用。检测集装箱的快速X射线实时成像系统、以以X射射线、射射线、直、直线加速器加速器为射射线源的各种工源的各种工业CT装置装置已被广泛地应用到各个工业领域。微焦点X射线CT可以检测微米级的微小缺陷。在超声在超声检测方面方面，各种数字化超声波探各种数字化超声波探伤仪广泛使用。广泛使用。TOFD（衍射（衍射时差法）超差法）超声声检测系系统、超声成像、超声成像检测系系统、磁致、磁致伸伸缩超声超声导波波检测系系统、相控、相控阵超声超

7、声检测系系统已已经获得了广泛得了广泛应用。用。在检测方法和应用技术研究方面，主要针对自动化超声检测技术、超声成像检测技术、人工智能与机器人检测技术、TOFD超声检测技术、超声导波检测技术、非接触超声技术、相控阵超声检测技术、激光超声检测技术等都取得了大量的研究成果。在管棒材和在管棒材和焊管自管自动化化检测线使用使用的多通道超声波探的多通道超声波探伤仪，通道数多达，通道数多达128个，采个，采样速率最高可达速率最高可达240MHz。超声导波检测系统和磁致伸缩导波检测方法已经用于带保温层工业管道和埋地管道腐蚀缺陷的长距离检测。在在电磁磁检测方面方面，常常规涡流流检测仪器全器全部部实现数字化，并数字

8、化，并发展了展了阵列探列探头和多和多通道通道仪器，器，实现了数据了数据转换和分析等先和分析等先进电子与信息技子与信息技术的的应用。用。远场涡流、流、多多频涡流、脉冲流、脉冲涡流和磁光流和磁光涡流成像流成像检测技技术都得到了成熟都得到了成熟发展和展和应用用。脉冲涡流检测技术用于带保温层钢质压力容器和管道腐蚀检测，最大可以穿透150mm厚的保温层。漏磁漏磁检测技技术已广泛用于大型常已广泛用于大型常压储罐罐底板腐底板腐蚀检测、管道制造、管道制造过程的在程的在线检测、钢丝绳检测、石油、石油钻杆杆检测和无保和无保温温层工工业管道腐管道腐蚀检测等。等。磁记忆检测在电站锅炉、压力容器、压力管道、汽轮机、风力

9、发电机和桥梁等结构上已广泛应用。巴克豪森噪声技术在残余应力检测中的应用更加广泛。在声在声发射射检测方面方面，各种性能先各种性能先进的多的多通道声通道声发射射仪不断涌不断涌现。在声。在声发射信号射信号分析和分析和处理方面，包括常理方面，包括常规参数分析、参数分析、时差定位、关差定位、关联图形分析、形分析、频谱分析、分析、小波分析、模式小波分析、模式识别、人工神、人工神经网网络模模式式识别、模糊分析和灰色关、模糊分析和灰色关联分析等都分析等都获得了得了应用。用。在我国有50多个检测机构常年从事压力容器的声发射检测。在微波在微波检测和和红外外检测方面方面，也得到了，也得到了很大很大发展展。微波微波检

10、测在湿度、温度、密度、固化度等检测中广泛应用，在胶接结构、复合材料、火箭推进剂等检测中也发挥了重要作用。红外外检测在电力工业、石油化工、房屋建筑等领域得到了广泛应用。在金属力学试样、断裂力学和应力分析、印刷电路板故障分析和陶瓷工业等领域也开展了应用研究。压力容器红外热成像检测已正式纳入我国的特种设备安全监察法规体系。在役在役检查是在用是在用设备与与结构安全构安全监察的重要察的重要方法。在方法。在压力容器等特种力容器等特种设备、石油天然气、石油天然气管道、航空系管道、航空系统、铁道系道系统、土木工程与、土木工程与钢结构、核构、核电站等站等领域已广泛开展，并取得了域已广泛开展，并取得了显著的成就。

11、著的成就。在役结构可靠性评价理论和法规在国际上获得了一致的认可。无损检测技术在在用设备与结构的可靠性评价中发挥了重要的作用。无损检测技术在应对气候变化、发展低碳经济、循环经济和绿色再制造产业中也正在起到不可替代的重要作用。目前，我国拥有我国拥有17万无损检测人员和万无损检测人员和2000多家无损检测机构多家无损检测机构（不含企业内部探伤室），在国民经济建设和人身与设备（不含企业内部探伤室），在国民经济建设和人身与设备安全监测中发挥着重要作用。安全监测中发挥着重要作用。X射线探伤射线探伤X射线探伤是应用最早、最普遍的无损检测方法之一。它的原理是依据它的原理是依据X射线穿透物体后其衰减程度不同因而

12、在底片上射线穿透物体后其衰减程度不同因而在底片上产生不同黑度的影像来识别物体中的缺陷，缺陷影像直观，易于对缺陷产生不同黑度的影像来识别物体中的缺陷，缺陷影像直观，易于对缺陷定位、定性和定量。定位、定性和定量。适用于金属、非金属等各种材料。特点：适用于体积型缺陷特点：适用于体积型缺陷，即工件成型后未经过压力加工变形，如铸件、焊缝、粉末冶金件、塑料成型件等。主要设备和工具：射线源射线源为为X射线机射线机，有移动式、便携式；还有射线源、加速器射线源、加速器等。记录介质：X射线胶片射线胶片、图像增强器、IP板、数字式探测器等。使用X射线胶片必须有铅箔增感屏铅箔增感屏、暗袋暗袋、暗室处理设备暗室处理设备

13、即显影液、定影液显影液、定影液，洗片机洗片机，还有观片灯、黑白密度计，像质计、铅字、屏蔽用铅版等观片灯、黑白密度计，像质计、铅字、屏蔽用铅版等。X射线探伤原理 1X射线探伤原理 2便携式X射线机X射线图片数字成像图片移动式X射线机数字式成像X射线机数字式X射线机X射线射线由X射线管产生，是真空中的一束高速飞行的电子轰击金属钨靶而产生的波长极短的不可见光，穿透能力强，从X射线管窗口能引出后照射物体。我们的记录方式有两种：X射线胶片、数字式平板检测器射线胶片、数字式平板检测器。其检测灵敏度几乎相同。而数字检测法动态范围广，可以同时看清工件上不同厚度的部位和变截面的缺陷，特别是在不同厚度的过度处，这

14、里很容易产生缺陷。金属中的缺陷与形成过程金属中的缺陷与形成过程铸件中的缺陷铸件中的缺陷：气孔、密集气孔、疏松、缩孔、夹渣、夹杂、冷隔、裂纹等。焊缝中的缺陷焊缝中的缺陷：气孔、链状气孔、夹渣、未焊透、未融合、裂纹等。金属冶金成型方法金属冶金成型方法：冶炼、铸锭、轧制（钢板、钢棒、钢轨、钢管、型钢）工件成型方法工件成型方法：铸造、锻造、冲压、焊接、爆炸成型等。超声波探伤超声波探伤超声波探伤在工业上应用非常广泛。主要应用于各种尺寸的锻件、轧制件、焊缝、铸件等锻件、轧制件、焊缝、铸件等。适用于黑色金属、有色金属和非金属材料与零部件。超声波是一种机械波的传播，其频率高于20kHz以上。探伤常用的频率在0

15、.510MHz。特点：超声波适于检测平面状缺陷，如裂纹、折叠、夹层、特点：超声波适于检测平面状缺陷，如裂纹、折叠、夹层、未焊透、未融合等。未焊透、未融合等。只要超声波波束与裂纹平面垂直，就可以获得很高的缺陷回波。而对于气孔类球状缺陷不够敏感。超声检测有手工方法和自动检测方法。自动检测适用于大批量同类工件的检测。我们只能依靠手工方法手工方法检测铸件检测铸件。手工检测对人员的手工检测对人员的能力、能力、水平要求较高。水平要求较高。超声检测只使用超声波探伤仪、耦合剂、探头超声波探伤仪、耦合剂、探头等，成本低，速度快，效率高。超声波检测探头：直探头、斜探头、表面波探头、直探头、斜探头、表面波探头、双晶

16、探头、水浸探头等。双晶探头、水浸探头等。超声波探伤仪：A型、型、B型、型、C型（型（C扫描）、扫描）、相控阵超声波检测仪器等。相控阵超声波检测仪器等。焊缝检测：斜探头横波探伤法斜探头横波探伤法。（选择不同的K值）铸件检测:直探头纵波探伤法直探头纵波探伤法（一般频率较低，1.52.5MHz,脉冲反射法或多次脉冲反射法）。双晶探头（纵波或横波）检测法（双晶探头（纵波或横波）检测法（2030mm）。缺陷的定位、定性、定量定位、定性、定量都有规定的方法，有各种相关的标准。超声波标准试块：CSK1型、CS3、RB3(绘制AVGDGS、DAC曲线)。超声波检测标准超声波检测标准很多，常用的如：GB1134

17、5-89 钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级GBT23908_2009 接触式超声脉冲回波直射检测方法GBT11343_2008 接触式超声斜射检测方法GBT18694_2002 超声检测探头及其声场的表征超声波检测标准GBT23905 超声检测用试块GB7233-87 钢铸件超声探伤及质量评级方法GBT9444_2007ISO4986-1992 钢铸件磁粉探伤检测目前我国便携式数字超声波探伤仪便携式数字超声波探伤仪的使用已十分普遍，在主要工业部门基本取代了模拟探伤仪。国内数字式通用或专用超声检测仪器年产量超过两千台以上。某些数字探伤仪的采样频率高达240MHz，达到国际先进水平。同时，很

18、多仪器都融合了诸如缺陷模式识别、模糊聚类技术等。一般的数字式超声探伤仪都实现了体积小、重量轻、全封闭、抗电磁干扰、数字式超声探伤仪都实现了体积小、重量轻、全封闭、抗电磁干扰、波形显示稳定、读数清晰可靠，菜单操作，易于掌握，内置焊缝检测波形显示稳定、读数清晰可靠，菜单操作，易于掌握，内置焊缝检测国家标准、部颁标准和一些外国标准及自定义设置等，国家标准、部颁标准和一些外国标准及自定义设置等，方便存储、调用、复验、打印和与计算机连接进行数据处理。很多仪器都具有宽频带和高灵敏度的特点，工作频率通常由0.5MHz到20MHz，灵敏度余量达到65dB以上，具有高亮度彩色液晶屏幕、字符颜色任选、界面跟踪、闸

19、门设置、峰值记忆、脉冲重复频率可调、DAC曲线绘制等功能，还具有RF射频回波显示和测量探头K值的功能等，仪器的大容量存储器可存储高达数百至一千个数据集，包括波形、曲线、参数、探伤报告等，B扫描和C扫描等探伤仪还能存储图像和图形。超声波仪器探伤原理超声波在工件中的传播超声波探头双晶探头超声波A扫描模式多次反射法半波高度法IIW试块二次声程法焊缝探伤法关于DAC曲线DAC曲曲线的概念的概念：DAC曲曲线即距离即距离幅度曲幅度曲线，它是描述某一特定规则反射体的回波高度随距离变化的曲线，它是AVG曲线的一个特例，AVG曲线簇中的任意一条曲线就是距离波幅曲线。AVG曲线是距离增益大小曲线，实用的AVG曲

20、线中，横坐标为工件厚度（距离），纵坐标为波幅高度，每一条线代表不同直径的平底孔（缺陷大小），所以，AVG曲线中的每一条线都是一个DAC曲线。由于相同大小的缺陷，因声程不同，回波幅度也不相同。超声检测时如需根据缺陷的回波幅度来判定缺陷是否有害，必须按不同的声程对回波幅度进行调整，通常用标准里指定的试块来制作距离波幅曲线，DAC曲线的制作必须在检测仪器探头自动校准之后进行。DAC曲线的制作通常是以GB11345-B级为标准。缺陷的定位缺陷的定位要找出最大反射波位置，定量定量按平底孔直径或半波高度法，定性定性需要综合性知识与探伤结果相结合。DAC 曲线在钢铁和机械行业，以管材、线材或其它型材检测为主

21、的自动超声检测设备和检测流水线自动超声检测设备和检测流水线已被广泛应用。许多企业拥有自行设计制造的大中小型多坐标、多通道的自动超声检测系统。为特定目标设计和制造的各种专业检测仪器或装置也不断涌现，如检测变速箱齿轮焊缝的专业自动超声检测系统、可实现窄空间管道自动探伤的管道检测遥控自动爬车等。高分辨率超声检测仪、高频超声精密高分辨率超声检测仪、高频超声精密C扫描设备和扫描设备和TOFD技术技术检测仪也已研制成功。研制的100MHz超声检测仪可以检测钛合金、结构陶瓷等材料中微米量级的缺陷。相控阵超声波检测仪器相控阵超声波检测仪器也已在汕头超声仪器研究所等单位研制成功。磁粉探伤磁粉探伤磁粉探伤磁粉探伤

22、也是应用较早的一种无损检测方法。它是利用导磁金属在磁场中被磁化或被通以电流而产生磁化，并通过显示介质来检测缺陷特性的方法。特点：只适用于铁磁性材料特点：只适用于铁磁性材料；只能检测表面与近表面缺陷只能检测表面与近表面缺陷；交流磁化可检测距表面2mm 以内，直流磁化可检测距表面6mm以内的缺陷。对裂纹有很强的检测能力，裂纹是最危险的缺陷对裂纹有很强的检测能力，裂纹是最危险的缺陷，裂纹在外力作用下，最容易失稳扩展，从而引起工件的破裂，造成灾难性事故。磁粉探伤机有固定式和便携式两种。显示方法有干粉法和湿粉法。我们订购的是固定式探伤机：荧光磁粉为显示介质。磁粉探伤磁化方法直接通电法（周向磁场，检查径向

23、裂纹）心杆法（周向磁场，检查径向缺陷）支杆法（周向磁场，检查支杆间缺陷）磁轭法（纵向磁场，检查周向缺陷）线圈法（纵向磁场，检查周向缺陷）复合磁化法（检查各种方向缺陷）旋转磁场法（检查各种方向缺陷）磁粉探伤方法图例磁粉探伤方法图例磁粉探伤方法图例磁粉探伤方法图例磁粉探伤方法图例磁粉探伤方法图例磁粉探伤方法图例CDW-4000A微机控制荧光磁粉探伤机微机控制荧光磁粉探伤机系分开式的磁粉探伤检测设备。由电源控制系统、磁化观察装置、夹持装置、转动装置、退磁装置、磁悬液喷淋回收系统、荧光系统等组成。专门以湿式磁粉法检查零部件表面和近表面的各种裂纹和细微缺陷。周向磁化周向磁化检测方式采用传统的通电法磁化方

24、法通电法磁化方法，纵向磁化纵向磁化采用异型线圈外加磁场磁化方法外加磁场磁化方法，设备为一次性磁化、然后观察，一次性全方位磁化检查工件表面和近表面的各种裂纹和细微缺陷。可以实现复合磁化复合磁化（同时检查不同方向的各种裂纹和其他缺陷）。控制电路采用三菱可编程控制器（PLC），除了设备从上料和下料手动控制外，其余所有动作均由PLC采集并集中控制，可编程控制器（PLC）输入、输出端口的设计留有20%的余量。设备具有手动控制和自动控制功能，手动控制时可进行设备每个功能动作的手动操作控制，自动控制时设备自动执行PLC内部自动程序，前轴可实现工件上料后自动完成工件上料后自动完成夹紧夹紧喷淋喷淋磁化磁化荧光磁

25、粉观察检查（人工）荧光磁粉观察检查（人工）退磁退磁下料（人工）下料（人工）等一系列动作的半自动化控制，其他工件使用单步操作主要技术指标主要技术指标：周向磁化电流：AT0-4000A 连续可调，数字设定，数字显示；纵向磁化磁势：0-12000AT连续可调、数字设定，数字显示 设备暂载率：45%；磁化效果：A型型1号试片号试片显示清晰；工作方法：手动控制/自动控制；转动速度及方式：同步旋转；退磁方式：衰减式；磁化线圈内径：500电极间距：0-1000连续可调退磁磁势：12000AT-0；退磁效果：2.0mT；退磁装置退磁装置暂载率：45%；紫外线强度：距光源381mm工件表面处紫外线强度1000W/mm；外形尺寸：探伤主机：2500（L）720（W）2500（H）mm。5渗透探伤渗透探伤渗透探伤渗透探伤有荧光法和着色法荧光法和着色法。按渗透液的清洗方法不同又可分为水洗型、后乳化型和溶剂清洗型三类水洗型、后乳化型和溶剂清洗型三类。原理是力学中的润湿和毛细现象（吸附）现象。原理是力学中的润湿和毛细现象（吸附）现象。操作步骤：清洗工件表面清洗工件表面干燥干燥施加渗透液施加渗透液除去多余渗透液除去多余渗透液施加显像剂施加显像剂观察观察。着色法在灯光下观察，荧光法在暗室内用荧光灯观察。渗透探伤对铸件可以显示裂纹、缩孔、疏松、冷隔、气孔等缺陷。着色探伤渗透剂第一章结束 谢谢大家大家！