7 无损检测技术.ppt

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1、无损检测(NDT)：在不破坏工件的前提下，检查工件宏观缺陷或测量工件特征的各种技术方法的统称。常规无损检测方法有：u 超声检测 Ultrasonic Testing（缩写 UT）u 射线检测 Radiographic Testing（缩写 RT）u 磁粉检测 Magnetic particle Testing（缩写 MT）u 渗透检验 Penetrate Testing（缩写 PT）u 涡流检测Eddy current Testing（缩写 ET）7.无损检测技术无损检测有哪些应用？应用时机：设计阶段；制造过程；成品检验；在役检查。应用对象：各类材料（金属、非金属等）；各种工件（焊接件、锻件、

2、铸件等）；各种工程（道路建设、水坝建设、桥梁建设、机场建设等）。7.1 声学诊断声学诊断7.1.1 声振检测7.1.2 噪声检测7.1.3 超声波检测7.1.4 声发射检测声振检测是激励被测件，使其产生机械振动，发出声波，通过测量声波的特征，例如振幅（振动的强弱）、频率（振动的快慢）、损耗（振动持续时间）、振动形式（单频或多频振动、谐振）以及与物体振动方式有关的力阻抗等，来判定被测件的状况。如果响应声波发生改变，说明被测件出现异常。7.1.1 声振检测最常用的声振检测方法：敲击法（声冲击法）由检测者利用敲击工具敲击被检工件，在工件上有缺陷与无缺陷区域的回声将因自然频率不同而有差异，从而可以辨别

3、缺陷的存在。这种方法有点类似我们日常生活中用拍击法挑选西瓜、用敲击法挑选瓷器等。敲击法简便易行，但在很大程度上依赖检测人员的经验，多用作其他无损检测方法的补充手段或粗略检查（例如铁路车辆的车轴、弹簧等在行车途中的检查）。也可用专用的电子敲击器敲击，用传感器拾取声波。机器设备在运行过程中，如果零部件发生故障或出现缺陷，往往会产生强烈振动，发出噪声。这种振动和噪声，一方面反映了设备内部状态的变化，一方面也污染环境。通过检测噪声，可以找出噪声的原因和部位，以便采取措施抑制故障，并对噪声进行有效控制。7.1.2 噪声检测噪声听诊器 监听噪声异响的方法较多，如直接用耳朵监听，这是用得最多的；借助于听棒、

4、螺丝刀、胶管和听诊器等工具监听某部细微声音，可收到直接用耳朵听听不到的声音。例如：运用机械听诊器对16V240ZJC型柴油机主机油泵轴承、高温水泵轴承、低温水泵轴承、柴油机控制端板上的中间齿轮轴承、左右过轮轴承、曲轴主轴承进行振动监测。当发现异常时，再利用轴承振动诊断仪进行精密诊断。超声波检测是先用发射探头向被检物内部发射超声波声波，用接收探头接收缺陷处反射(或透射)的超声波，并将其显示在屏幕上。通过观测反射波(或透射波)的时延与衰减情况来判断缺陷的类型、大小、数量及位置。7.1.3 超声波检测超声波检测的优点是：适用范围广(可检查厚度100cm钢材内部裂纹和其他缺陷，也可检测表面裂纹)、灵敏

5、度高、设备简单、操作方便，并可以现场检测。其缺点是：不好检测结构复杂的零件、需要标样、一些组织结构对回波花样有影响。一、超声波基础超声波是一种频率高于20kHz的机械波，指向性好、穿透能力强。无损检测用的超声波频率一般为0.2M25MHz。1.超声波的分类超声波可分为纵波、横波、表面波(瑞立波)和板波(兰姆波)。l纵波：质点的振动方向与波的传播方向平行。质点受交变的拉压应力时产生。可在任何弹性介质(固体、液体、气体)中传播。可检测几何形状简单的工件的内部缺陷。l横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直。质点受交变的剪切应力时产生。只能在固体中传播。可以探测管件、杆件和其他几何外形复杂工件的内部缺

6、陷。在同样工作频率下，横波检测的分辨率要比纵波几乎高一倍。l表面波：沿介质表面传播，表面质点做椭圆运动，可看作纵波与横波的合成。只能在固体中传播。适宜于探测表面缺陷。l板波：在厚度与波长相当的弹性波板中传播。2超声波的传播超声波在媒介中传播，有波的叠加、反射、折射、透射、衍射、散射及吸收衰减等特性，一般遵循几何光学的原则。纵波的传播速度大于横波的传播速度。波形转换波形转换：当纵波倾斜入射到异质界面时，除产生反射纵波和折射纵波之外，还可能产生反射横波和折射横波。横波入射时也一样。波形转换只在固体介质中产生。第一临界角第一临界角I、第二临界角、第二临界角II：u 当纵波入射的入射角L小于I时，第二

7、介质中存在折射纵波和折射横波；u 当L介于I和II之间时，第二介质中只存在折射横波；u 当aL大于II时，第二介质中只存在表面波。二、超声波检测设备超声波检测设备包括:超声波检测仪、探头、试块、耦合剂。1超声波检测仪超声波检测仪是检测的主体设备，作用是产生电振荡作用于探头，使之发射超声波，同时将探头送回的电信号进行滤波、检波、放大等，并以一定的方式显示出来。超声波检测仪按发射超声波的方式分为脉冲波检测仪、连续波检测仪和调频波检测仪。其中使用最广的是脉冲波检测仪，它向工件周期性地发射频率固定的超声波。超声波检测仪按显示方式分为：uA超探伤：是一种波型显示，在显示屏幕上以横坐代表声波的传播时间(距

8、离)，纵坐标代表反射波的幅度。uB型探伤：是一种图像显示，可显示工件纵截面的图像。uC型探伤：也是一种图像显示，可显示工件平行截面的图像。目前使用最广的是A型脉冲反射式检测仪。2探头超声波检测一般采用压电型探头，其作用是利用压电晶片，在高频电振荡激励下产生高频机械振动发射超声波(发射探头)，或在超声波作用下产生机械变形，并因此产生电荷(接收探头)。超声波探头按结构形式分为：直探头：用于交替地发射和接收纵波，波束垂直于工件表面。斜探头：利用楔块将声束倾斜于工件表面而射入工件。一般用于横波探伤。斜探头的标称方式有三种：1)以纵波入射角标称：常用的有30、45、50、55。2)以横波折射角标称：常用

9、的有40、45、50、60、70。3)以折射角的正切值K标称：常用的有K1、K1.5、K2、K2.5、K3。3试块试块是具有标准反射体的试件，其作用有：1)确定探伤灵敏度2)标定探测距离、评价缺陷的大小3)测试仪器和探头的性能(如扫描特性、盲区、分辨率、探头波束特性等)。4)辅助测定材料的声学性能(如声速、材料衰减程度等)，以便选择合适的探伤方法。试块按制定的来历可分为标准试块和参考试块；按用途可分为检验试块和定量试块。4耦合剂耦合剂的作用是排除探头与工件之间的空气。使超声波有效地传入工件。常用的耦合剂有机油、甘油、水玻璃、水。三、超声波检测方法超声波探伤按其原理可分为:脉冲反射法、穿透法和共

10、振法。1.脉冲反射法脉冲反射法利用超声波探头发射脉冲到被检测试件内，根据反射波的情况来检测试件缺陷。其基本原理为：当试件完好时，超声波可顺利传播到达底面，探伤图形中只有表面发射脉冲T及底面回波B两个信号；若试件中存在缺陷，在探伤图形中，底面回波前有表示缺陷的回波F。脉冲反射法灵敏度较高。2.穿透法根据超声波能量变化情况来判断工件内部状况的。穿透法是将发射探头和接收探头分别置于工件的两相对表面。发射探头发射的超声波能量是一定的，在工件不存在缺陷时，超声波穿透一定工件厚度后，在接收探头上所接收到的能量也是一定的。而工件存在缺陷时，由于缺陷的反射使接收到的能量减少，从而断定工件存在缺陷。穿透法探伤的

11、灵敏度不如脉冲反射法高，且受工件形状的影响较大，但较适宜检查成批生产的工件。如板材一类的工件，可以通过接收能量的精确对比而得到高的精度，宜实现自动化。3共振法：共振法是根据声波（频率可调的连续波）在工件中呈共振状态来测量工件厚度或判断有无缺陷的方法。这种方法主要用于表面较光滑的工件的厚度检测，也可用于探测复合材料的粘合质量和钢板内的夹层缺陷检测。声波在工件内传播时，如入射波与反射波同相位（即工件厚度为超声波波长的一半或成整数倍时），则引起共振。共振法测厚的公式为：在测得共振频率f和共振次数n后，便可计算材料的厚度。共振法的特点是：1可精确的测厚，特别适宜测量薄板及薄壁管；2工件表面光洁度要求高

12、，否则不能进行测量。四、缺陷评定1缺陷的定位缺陷的定位是根据缺陷反射波在荧光屏时间扫描线上出现的位置来确定缺陷在工件中的位置。对于纵波探伤，缺陷定位比较简单：假定仪器已按1:n调节好扫描速度，而缺陷波对应的水平刻度为SF，则缺陷至探头的垂直距离为x=nSF。或者x=hSFSB，h为工件厚度，SB为底波的水平刻度。对于横波探伤，若探头中心至缺陷的声程为S，探头折射角为B，则:2缺陷的定量缺陷的定量指确定缺陷的大小和数量。定量方法大致可分为两类：n当量法：用于缺陷小于声束截面的情况。n测长法：用于缺陷大于声束截面的情况1)当量法当量法根据缺陷波高度来对缺陷进行定量。目前的超声波探伤并不能确定缺陷的

13、实际大小，而一般采用“当量”的概念。当量法有当量试块比较法、底波高度百分比法、AVG曲线法等。u 当量试块比较法：用标准反射体的反射波高度作为基准对缺陷进行定量。由于需要大量试块，现在己很少使用。u 底波高度百分比法：用缺陷波和底面反射波的高度相比较。底波高度可以是有缺陷与无缺陷时的两种情况。这种方法不需要试块，只给出相对高度，不给出缺陷的当量大小。由于缺陷距离对百分比有影响，所以存在不足。uAVG曲线法：根据超声场的特性，用数学物理计算的方法，得出声程距离(A)、增益(V)和缺陷当量大小(G)三者之间关系的一组曲线。根据AVG曲线即可确定缺陷的当量大小。AVG曲线2)测长法缺陷大于声束截面时

14、，缺陷波高度不会再随缺陷的增大而增加，这时一般根据缺陷波高度和探头移动距离来对缺陷进行定量，即所谓的测长定量法。测量缺陷的指示长度的基本原理是建立在声束指向性上的。当缺陷与声束中心轴相遇时，放射波较强。随着探头的移动，缺陷逐渐偏离声束中心，缺陷波也就随之降低直到消失。测长法有:半波高度法、两端6dB法、绝对灵敏度测长法等。半波高度法(6dB测长法)：用探头移动过程中，缺陷波高降低6dB(即一半)时，探头中心线之间的距离Lu作为缺陷的指示长度。两端6dB法：当缺陷不规则时，探头移动时，可能出现很多峰值，应用半波高度法就有困难，因为无法确定用哪个峰值作为最大反射波。端点6dB法的做法是：以最靠两端

15、的峰值为基准。以上为相对绝对灵敏度测长法。绝对灵敏度测长法：绝对灵敏度是在仪器灵敏度一定的条件下，探头沿缺陷长度方向移动时，当缺陷波高度降到规定位置时，探头移动的距离即为缺陷的指示长度。3缺陷的定性缺陷的定性指确定缺陷的类型(如裂纹、气孔、夹渣、白点等)。目前在实际检测中尚有一定困难。DF4D型机车车轴超声波检测小修机车探伤检查：将8纵波探头分别放置在车轴两侧端面上，将6纵波探头放置在齿轮侧车轴端面上。中修机车探伤检查：将K1横波斜探头放置在车轴轴身上，将K1.8横波斜探头放置在车轴抱轴颈上。一、原理与特点材料受力作用，产生变形或断裂时，以弹性波的形式放出应变能的现象称为声发射(简称AE)。用

16、仪器探测、记录、分析声发射信号和利用声发射信号推断声发射源的技术称为声发射检测技术(AET)。7.1.4 声发射检测声发射波的频率范围很宽，从次声频、声频直到超声频，可包括数Hz到数MHz；其幅度从微观的位错转动到大规模宏观断裂在很大的范围内变化，按传感器的输出可包括数V到数百mV，不过多数为只能用高灵敏传感器才能探测到的微弱振动。用最灵敏的传感器，可探测到约为10-11mm 表面振动。声发射源发出的弹性波，经介质传播到达被检体表面，引起表面的机械振动。声发射传感器将表面的瞬态位移转换成电信号。声发射信号在经放大、处理后，其波形和特性参数被纪录与显示。最后，经数据的分析与解释，评定出声发射源的

17、特性。AET技术的主要目的是：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；按照有关的声发射标准评定声发射源的严重性。AET技术具有以下特点：1)声发射法适用实时动态监控检测。2)缺陷定位时不需要使传感器在被检物体表面扫描。3)受材料的性能和组织的影响要小些。可以检测复合材料。5)使用比较简单，检测费用较低。缺点和不足：受噪声干扰大；不能给出声发射源处缺陷的性质和大小。二、声发射信号的表征参数1.声发射事件：指一个声发射脉冲激发声发射传感器所形成的一个完整振荡波型。2.声发射振幅：一个完整的声发射振荡波型中的最大幅度。它反映声发射事件释放能量的大小。3.事件持续时间：一个

18、声发射事件所经历的时间，通常用振荡波型与门槛值的第一个交点到最后一个交点所经历的时间来表示。它反映声发射事件规模的大小。单个声发射事件持续时间一般很短(0.01100s)。4.上升时间：振荡波型与门槛值的第一个交点到最大幅度所经历的时间。它反映声发射事件的突发程度。三、影响声发射特性的因素声发射来自材料的变形与断裂机制，因而所有影响变形与断裂机制的因素均构成影响声发射特性的因素，主要包括：1.材料，包括成分、组织、结构，例如金属材料中的晶格类型、晶粒尺寸、夹杂、第二相、缺陷，复合材料中的基材、增强剂、接口、纤维方向、残余应力等。2.试件，包括尺寸与形状。3.应力，包括应力状态、应变率、受载历史

19、。4.环境，包括温度、腐蚀介质。四、声发射检测仪声发射检测仪由传感器、信号处理器(前置放大器、滤波器、主放大器、门槛值检测器、声发射计数器等)和信号显示器组成。声发射传感器：通常用压电材料，利用压电效应，把声发射信号转换为电信号。门槛值检测器：是一种幅度鉴别装置，它把低于门槛值的信号遮蔽掉，而把大于门槛值的信号变成一定幅度的脉冲，供计数器计数用。四、声发射信号的分析方法1.事件计数法和振铃计数法事件计数法用事件数或单位时间内的事件数来处理声发射信号。常与振铃计数法一起使用。振铃计数法对声发射信号中超越门槛值的峰值数进行计数。该法应用广泛，特别适用于疲劳裂纹扩展的研究。也可用单位时间内的振铃数来

20、表示。2能量分析方法能量分析法是直接度量传感器振荡信号的振幅(或有效值)和信号的持续时间。检测振动能量：R为电压测量电路的输入电阻。能量分析法通常以二种数据型式给出，即能量值和能量率。能量值指在给定的测量时间内所测量到的能量，能量率则为单位时间的能量值。能量分析法比振铃计数更能反映裂纹开裂特征。3振幅分布分析振幅分布按信号峰值的大小范围对声发射信号进行计数。它可以从能量角度来观察不同材料声发射特性的差异，或同种材料在不同阶段声发射特性的变化。4.4.频谱分析法频谱分析法 前面几种方法中，声发射信号的振幅是测量的主要参数，因为它表征了声发射的能量大小。但许多研究者认为声发射的频率成分和振幅一样，

21、也包含着声发射微 观过程的重要信息，也应作为测量的参数之一。这样便产生了声发射信号处理的频谱分析法。五、缺陷的定位与评定1.声发射源的定位进行声发射源的定位时，要求将传感器布置成一定的阵列形式。对一维问题，采用两个传感器。声发射源的位置为：x(s十vt)2s为两个传感器之间的距离，t为AE信号到达两个传感器的时间差，v为AE信号在材料中的传播速度。对于二维问题，可采用正方形、三角形、菱形等形式布置传感器。同样根据s、v、t可确定声发射源的位置。2缺陷的评定声发射缺陷的评定目前尚无标准，下面以压力容器为例介绍。1)按升压过程声发射频度分类评价只考虑升压过程声发射信号出现的频度，而不注意声发射信号

22、的强度。按这种方法将缺陷分为三级。A级：严重声发射信号，对这种缺陷，应采用其他无损检测方法复验。B级：重要声发射信号，对这种缺陷，需重点监视。c级：无关紧要的声发射信号。2)按声发射源活动性和强度分类评价声发射源活动性是指声发射事件计数或振铃计数随压力变化出现的频度。声发射检测的应用类型检测信息应用验收检测设计、材料缺陷，包括：焊接缺陷及结构薄弱区新制品验收试验中安全监视与结构完整性评价，主要用常规方法受限制或有特殊要求的对象，包括：复合材料结构、多层容器、危险物内装容器、现场竖装储罐等定期检测使用中新生缺陷，包括：应力腐蚀、轻脆、疲劳裂文及材料脆化定期加载试验中安全监视与结构完整性评价，包括

23、：金属、复合材料压力容器、储罐、管道、地下管线、运输储槽等运行中连续或断续监视运行中活动性缺陷，包括：应力腐蚀、轻脆、疲劳、泄漏及轴承异常结构关键部位破坏的早期预报，包括：核电站反应容器、一次冷却管、发电站轴承、飞机机翼等例1：2001年1月和3月，水利部质检中心和清华大学无损检测技术工程中心组成检测组，先后对三峡水利枢纽工程水轮发电机组座环和蜗壳在充水升压和保压阶段进行了声发射监控检测。通过声发射实时监测，发现了蜗壳03管节与大舌板对接焊缝的咬边在充水升压和保压阶段萌生、扩展的裂纹，。例2：铁路货车轴承的声发射故障诊断一、射线检测原理与特点射线检测是利用射线(x射线、Y射线、中子射线等)穿过

24、材料时的强度衰减，检测其内部结构不连续性。7.2 射线检测诊断当射线穿过物质时，若物质的内部有气孔、夹渣等缺陷，射线穿过有缺陷的路径比没有缺陷的路径所透过的物质密度要小得多，其强度就减弱得少些，即透过的强度就大些。若用底片接收，则感光量就大些，就可以从底片上反映出缺陷垂直于射线方向的平面投影；若用其它接收器也同样可以反映缺陷垂直于射线方向的平面投影和射线的透过量。射线检测的主要优点是：1)几乎适用于所有材料，且对工件形状和表面粗糙度无特别要求。2)能直观显示缺陷影像，便于观察分析。3)射线底片能长期保存。射线检测的局限性在于：1)射线探伤适于检测体积型缺陷(如气孔、夹渣等)探伤，但不适宜检测面

25、积型缺陷(如裂纹)。2)检测费用较高，且需做特殊防护。二、射线检测装置1x射线检测仪x射线检测仪主要由x射线管、高压发生器、控制柜和冷却装置组成。ux射线管：用于产生x射线的一种真空二极管，其阴极(灯丝)用来产生热电子，在阳极与阴极之间加高电压(称为管电压)，电子以高速度向阳极靶撞击，其动能大部分转换为热能，小部分则转换为x射线。u高压发生器：用于在阳极与阴极之间产生高电压。u冷却装置：用于对x射线管进行循环冷却，防止阳极烧损。2射线检测仪射线检测仪一般由射线源(常用的有钴60、铱192、铯137)、源容器、输源机构和控制机构组成。三、射线检测诊断方法射线检测根据内部结构显示方法不同，可分为：

26、射线照相法、荧光屏法(发展为工业电视)、层析摄影(工业CT)技术等。目前应用最广泛的是射线照相法。工业CT（Computed Tomography）1基本透照参数（曝光规范）射线照相检验的基本透照参数是：射线能量、焦距、曝光量。对于x射线检验：l x射线管所施加的管电压反应射线的能量，即穿透金属的能力。l 焦距是射线源与胶片之间的距离。l 曝光量是透照时间(曝光时间)与射线强度(实际中常用管电流代替)的乘积，它决定底片的黑度。探伤前，应根据曝光曲线找出正确的曝光规范。对于射线检验：l射线能量取决于射线源的种类；l射线源的剂量反映射线的强度。l曝光量是射线源剂量与曝光时间的乘积。2射线照相检测的

27、灵敏度在底片上所能发现的工件中沿射线穿透方向上最小缺陷的尺寸，称为绝对灵敏度。所能发现的最小缺陷的尺寸与被透照厚度的比值，称为相对灵敏度。一般所说的灵敏度即指相对灵敏度。一般用带有人工缺陷的像质计(透度计)来确定相对灵敏度。像质计有金属线型和金属槽型两类。像质计使用时，安放在曝光区工件的表面上，与检验部位一起曝光。根据胶片上所发现的像质计的最小直径，来确定灵敏度:相对灵敏度K=C/S*100%3影像质量的基本因素射线照相影像的质量由对比度、不清晰度和颗粒度决定。u对比度：指影像的黑度与背景的黑度之差。u不清晰度：描述影像边缘扩展的程度。产生不清晰度的原因主要有几何不清晰度、胶片不清晰度。u颗粒

28、度：是影像黑度分布不均匀的描述，它是感光剂微粒分布的随机性、射线光最子吸收的随机性的反映。4散射线控制被照射的工件及其周围物体会产生散射线，降低影像质量。减少到达胶片的散射线的方法有：滤波、光阑、遮蔽、屏蔽等。滤波：是在x射线管窗口附近放置滤光板，吸收长波部分的x射线。光阑与遮蔽：是采用对射线具有强烈吸收性能的材料(如铅板)，盖住检验区以外的部位。屏蔽：是在工件与胶片之间放置屏蔽板，吸收从工件产生的散射线，在胶片暗袋后放置铅板，吸收从胶片后方来的散射线。5增感射线胶片吸收射线的能量很少(大部分透过胶片)，为了更多地吸收射线能量，减少曝光时间，常使用增感屏与胶片紧贴在一起进行射线照相。常用的增感

29、屏有荧光增感屏、金属增感屏。荧光增感屏是利用荧光物质受射线照射后，吸收射线能量，并发出荧光，来使胶片感光。金属增感屏是利用金属受射线照射后，产生二次电子，来使胶片感光。四、胶片处理（暗室处理）1）显影：利用显影液，将已曝光的胶片中的潜像变成可见像。2）停显：停止显影液对胶卷乳剂的显影作用，防止显影液对定影液的污染。此过程一般用停显液进行，也可用清水代替停显液。3）定影：利用定影剂，除去未感光和未被显影的银盐使底片的影像固定下来。4）冲洗5）干燥：自然干燥或干燥器干燥。五、缺陷评定首先对底片反映出来的缺陷进行性质、大小、数量及位置的识别，然后根据这些情况，与探伤标准进行比较定级。GB/T5677

30、-1985铸钢件射线照相及底片等级分类方法规定了厚度为5300mm铸钢件的射线照相方法及底片等级分类方法。JB928-67焊缝射线探伤标准将焊缝质量分为五个等级，一级焊缝缺陷最少、质量最好。缺陷位置的确定缺陷的长度、宽度以及水平方向的相对位置可直接得到。但是缺陷的厚度和埋藏的深度，还需要其他办法才能确定。由于解决方法比较麻烦，因此事前须考虑是否有必要和有价值。1）缺陷埋藏深度的确定采用二次曝光的方法，x光机在F1和F2位置各曝光一次，在底片上得到缺陷O的两个投影E1和E2。则在忽略c时，缺陷埋藏深度2）缺陷在射线方向的厚度确定采用黑度计测定。用光源射向底片上的缺陷影像，光线穿过底片照射到光电管

31、，产生光电流。缺陷越厚，光电流越小。因此由电流值可得到缺陷厚度。六、射线的安全防护1）采用防护装置2）缩短接触射线的时间3）加大与射线源的距离例：平板对接焊缝的X射线检测透照时将暗盒放在工件的背面射线束中心对准焊缝中心线，像质计、标记号码放在靠近射线源一侧的焊缝表面上，以便确定底片的灵敏度。为防止散射线的干扰，在焊缝的表面的两侧可用铅板屏蔽。为了检查V形和X形坡口焊缝边缘附近及焊层间较小的未焊透和未熔合缺陷，除了射束对准焊缝中心线透照外，还可以再做两次射束方向沿坡口方向左右两侧进行的透照。用此种方法也容易发现沿断面方向延伸的裂缝等缺陷。一、检测原理与特点 磁粉检测是建立在漏磁原理基础上的一种磁

32、力探伤方法。当磁力线穿过铁磁材料时，在其不连续处将产生漏磁场，形成磁极。此时撒上干磁粉或浇上磁悬液，磁极就会吸附磁粉，产生用肉眼可直接观察的明显磁痕，借助该磁痕可显示铁磁材料的缺陷情况。7.3 磁粉检测诊断磁粉检测可探测露出表面，用肉眼或借助于放大镜也不能直接观察到的微小缺陷，也可探测未露出表面，和埋藏在表面下几毫米的近表面缺陷。用这种方法虽然也能探查气孔、夹杂、未焊透等体积型缺陷，但对垂直于磁力线的面积型缺陷更敏感。也可以不用磁粉显示，而借助予感应线圈、磁敏管、霍尔元件等来反映缺陷，习惯上称为漏磁检测，它比磁粉检测更卫生，但不如前者直观。二、磁化与退磁对工件的磁化方法主要有两种：1）采用通电

33、线圈或电磁铁对工件进行磁化；2）给工件通大电流。磁化电流可以是交流电或直流电。n直流磁化：给磁化线圈(或工件)通直流电或半波整流电流，工件获得磁化场较均匀，能发现较深的缺陷。但由于不易调整电压，通常只用于磁圈、磁轭等。n交流磁化：给磁化线圈(或工件)通交流电。由于交流电有集肤效应，工件表面的磁化场较强，适合检测表面缺陷。退磁：经磁力探伤的工件会有剩磁，给使用带来不利影响。因此带有剩磁的零件如果不再进行热处理（加热过居里点后，剩磁会消失），一般需要进行退磁。常用的退磁方法有：直流电退磁：用直流电磁化的工件，必须用直流电退磁。交流电退磁：退磁的检验：回形针、磁粉三、检测方法磁粉检测有好几种分类方法

34、：1.依磁场方向可分为：纵向磁化和周向磁化 1)纵向磁化：使电流通过线圈或磁轭等，产生的磁力线与工件轴向平行，适于检查横向裂纹。纵向磁化法包括线圈磁化法、磁轭法和电磁铁法。n线圈磁化法是一种开路磁化方法，主要用于细长轴、杆件的探伤；n磁轭法是一种闭路磁化法，在线圈法的基础上再加一个铁轭，磁力线在磁轭和工件中形成闭合回路。灵敏度比线圈法高。n电磁铁法是一种局部闭合磁化方法，使用较灵活，但效率较低。2)周向磁化：使电流通过试件(或试件中心的导体)，产生的磁力线与电流方向垂直，适于检查纵向裂纹。包括直接通电法、心棒通电法、电极触点法。3)联合磁化法：同时使用纵向磁化和周向磁化2.依磁性介质种类可分为

35、：干式和湿式。n干式磁粉，通常又称为磁粉，通常以喷散方式施加于试件表面。n湿式磁粒，通常是磁粒悬浮液，或俗称磁浴，以喷洒或涂刷等方式施加于试件表面。3.依施加磁粒和磁化的先后顺序可分为连续法和剩磁法。n连续法：磁化电流和磁粉同时施加或连续施加，此法适合检测保磁性低的材料，如低碳钢等。n剩磁法：磁化电流停止后才施加磁粉，此法适合检测保磁性高的材料，如高碳钢等。四、磁粉检测设备与规范1磁粉探伤机可分为携带式磁粉探伤机和固定式探伤机。n携带式磁粉探伤机一般只采用一种磁化方式。n固定式探伤机一般都可进行多种磁化，如纵向磁化采用直流闭路线圈法，周向磁化采用交流电。2磁粉和磁悬液磁粉和磁悬液磁粉分普通磁粉

36、和荧光磁粉两大类。磁粉分普通磁粉和荧光磁粉两大类。普普通通磁磁粉粉通通常常是是用用Fe3O4和和红红色色Fe2O3制成的细微颗粒；制成的细微颗粒；荧荧光光磁磁粉粉是是以以荧荧光光物物质质处处理理过过的的磁磁粉粉(如如用用化化学学合合成成的的方方法法在在普普通通磁磁粉粉外外面面包包一层荧光物质一层荧光物质)。磁磁粉粉必必须须具具有有适适当当的的磁磁性性、粒粒度度、分分散性、颜色。散性、颜色。磁磁悬悬液液是是将将磁磁粉粉悬悬浮浮于于载载液液(变变压压器器油油、煤油或水溶液煤油或水溶液)中。中。磁悬液应具有适当的粘度、浓度。磁悬液应具有适当的粘度、浓度。3检测规范检测规范磁粉检测的主要规范有：磁粉检

37、测的主要规范有：磁化电流：磁化电流：直接通交流电磁化时：直接通交流电磁化时：I=(6-18)d (安安)，d是工件直径是工件直径(mm)间接通交流电磁化时：间接通交流电磁化时：I=(20-30)d (安安)用直流电时，计算值降低用直流电时，计算值降低2035 磁粉的性能和粒度磁粉的性能和粒度(或磁悬液的性能和或磁悬液的性能和浓度浓度)磁化时间。磁化时间。五、五、磁痕分析磁痕分析磁痕分析是通过观测磁痕评价缺陷的性质和真伪。磁痕分析是通过观测磁痕评价缺陷的性质和真伪。磁痕分为缺陷磁痕和伪磁痕。磁痕分为缺陷磁痕和伪磁痕。l缺陷磁痕包括裂纹磁痕、发纹磁痕和点状磁痕。缺陷磁痕包括裂纹磁痕、发纹磁痕和点状

38、磁痕。l伪磁痕是由于零件本身磁导率不均匀、或磁力线伪磁痕是由于零件本身磁导率不均匀、或磁力线分布不均匀造成的磁痕。分布不均匀造成的磁痕。一、一、涡流检测的原理与特点涡流检测的原理与特点涡流检测涡流检测(ET)是以电磁感应理论为基础的。是以电磁感应理论为基础的。涡涡流流检检测测用用正正弦弦波波电电流流激激励励探探头头线线圈圈，当当探探头头接接近近金金属属表表面面时时，线线圈圈周周围围的的交交变变磁磁场场在在金金属属表表面面产产生生感感应应电电流流。对对于于平平板板金金属属，感感应应电电流流的的流流向向是是以线圈同心的圆形，形似旋涡，称为涡流。以线圈同心的圆形，形似旋涡，称为涡流。7.4 涡流检测

39、同同时时涡涡流流也也产产生生相相同同频频率率的的磁磁场场，其其方方向向与与线线圈圈磁磁场场方方向向相相反反。涡涡流流通通道道的的损损耗耗电电阻阻，以以及及涡涡流流产产生生的的反反磁磁通通，又又反反射射到到探探头头线线圈圈，改改变变了了线线圈圈的的电电流流大大小小及及相相位，即改变了线圈的阻抗。位，即改变了线圈的阻抗。因因此此，探探头头在在金金属属表表面面移移动动，遇遇到到缺缺陷陷或或材材质质、尺尺寸寸等等变变化化时时，使使得得涡涡流流磁磁场场对对线线圈圈的的反反作作用用不不同同，引引起起线线圈圈阻阻抗抗变变化化。通通过过涡涡流流检检测测仪仪器器测测量量出出这这种种变变化化量量，就就能能鉴鉴别别

40、金金属属表表面面有有无无缺缺陷陷或其它物理性质变化。或其它物理性质变化。在涡流检测中，应用最多的是阻抗分析法。在涡流检测中，应用最多的是阻抗分析法。阻阻抗抗分分析析法法是是通通过过阻阻抗抗平平面面图图，分分析析涡涡流流效效应应引引起起的的线圈阻抗变化以及相位变化。线圈阻抗变化以及相位变化。坐坐标标中中的的初初值值对对应应空空线线圈圈信信号号，当当零零件件通通过过检检测测线线圈圈，涡涡流流的的感感应应信信号号将将划划过过一一条条弧弧线线后后回回到到初初值值。感感应应信信号号的的最大值（通常是弧线的反转点）是检测的关键。最大值（通常是弧线的反转点）是检测的关键。合格零件的测试值（反转点）会在阻抗平

41、面合格零件的测试值（反转点）会在阻抗平面上形成一个点的密集区，如果零件有缺陷，反转上形成一个点的密集区，如果零件有缺陷，反转点就会落到密集区外，被明显的区分开。点就会落到密集区外，被明显的区分开。涡流检测具有如下特点：涡流检测具有如下特点：1)对导电材料就能起作用。常用于形状较规则、表对导电材料就能起作用。常用于形状较规则、表面较光洁的工件的探伤。面较光洁的工件的探伤。2)通常能确定缺陷的位置和相对尺寸，但难于判定通常能确定缺陷的位置和相对尺寸，但难于判定缺陷种类。缺陷种类。3)涡流检测不需要耦合剂，可进行非接触性的检测。涡流检测不需要耦合剂，可进行非接触性的检测。4)涡流检测可实现快速和自动

42、化检测。涡流检测可实现快速和自动化检测。5)能适用于高温金属的检测，因为金属在高温下具能适用于高温金属的检测，因为金属在高温下具有导电性。有导电性。二、二、诊断设备与方法诊断设备与方法涡流检测系统主要包括：涡流检测系统主要包括：高频交流电压发生器高频交流电压发生器(或称振荡器或称振荡器)，检测线，检测线圈圈(或称探头或称探头)、信号输出电路、放大器、处、信号输出电路、放大器、处理器和显示器。理器和显示器。高高频频电电压压发发生生器器供供给给检检测测线线圈圈以以激激励励电流。电流。当当作作为为电电桥桥桥桥臂臂的的检检测测线线圈圈移移动动到到缺缺陷陷部部位位时时，电电桥桥输输出出信信号号，信信号号

43、经经放放大大后后输输入入检检波波器器进进行行相相位位分分析析，再再经经过过滤滤波波和和幅度分析后，送到显示和记录装置。幅度分析后，送到显示和记录装置。1涡流检测线圈涡流检测线圈检检测测线线圈圈是是涡涡流流探探伤伤的的传传感感器器，它它是是激激励励线线圈圈与与测测量量线线圈的统称。圈的统称。其其主主要要作作用用是是：在在工工件件上上建建立立磁磁场场，激激励励出出涡涡流流，传传递递探伤信息。探伤信息。激激励励线线圈圈与与测测量量线线圈圈可可以以是是两两个个线线圈圈，也也可可以以是是同同一一个个线线圈。圈。检测线圈基本形式有三种：穿过式，内插式和检测线圈基本形式有三种：穿过式，内插式和点式。点式。穿

44、过式是线圈环绕被检测工件外部，让工件在穿过式是线圈环绕被检测工件外部，让工件在其中自由通过。其中自由通过。线圈的工作方式：线圈的工作方式：只只有有一一个个测测量量线线圈圈工工作作的的方方式式称称为为绝绝对对式式，使用两个线圈进行反接的方式称为差动式。使用两个线圈进行反接的方式称为差动式。采采用用绝绝对对式式时时，先先把把标标准准件件放放入入线线圈圈，调调整整好好仪仪器器后后，再再把把被被测测工工件件放放入入线线圈圈，观观察察输输出信号是否变化。出信号是否变化。差差动动式式可可分分为为自自比比较较式式和和标标准准比比较较式式两两种种。自自比比较较式式是是采采用用两两个个相相邻邻的的线线圈圈，对对

45、同同一一试试件件的的相相邻邻部部位位进进行行检检测测；标标准准比比较较式式一一个个线线圈圈中中放置被测试件，一个线圈中放置标准试件。放置被测试件，一个线圈中放置标准试件。2对比试样对比试样涡流探伤方法不是一种缺陷深度的绝对测量方涡流探伤方法不是一种缺陷深度的绝对测量方法，而是一种相对检测方式，也就是对探伤结果的法，而是一种相对检测方式，也就是对探伤结果的判定是借助于对比试样的人工缺陷与自然缺陷显示判定是借助于对比试样的人工缺陷与自然缺陷显示信号的幅度对比法，即当量比较法来判定钢管缺陷。信号的幅度对比法，即当量比较法来判定钢管缺陷。对比试样应与被探试件的公称尺寸相同，化学对比试样应与被探试件的公

46、称尺寸相同，化学成份、表面状况及热处理状态相似，即要有相似的成份、表面状况及热处理状态相似，即要有相似的电磁特性。电磁特性。3显示装置显示装置涡流显示装置主要有电流表、示波管和涡流显示装置主要有电流表、示波管和CRT三类。三类。应用实例：连杆耳销的检测应用实例：连杆耳销的检测 北北京京内内燃燃机机务务段段过过去去采采用用渗渗透透检检测测和和湿湿粉粉检检测测两两种种方方法法，经经实实践践证证明明，这这两两种种方方法法对对耳耳销销两两端端处处裂裂纹纹可可明明显显显显示示，但但对对中中间间处处裂裂纹纹不不易易观观察察，容容易易造造成成漏漏检检。后后采采用用涡涡流流检检测测，以以0.3mm人人工工伤伤

47、作作为为探探测测耳耳销销起起始始灵灵敏敏度度。两两年年来来，对对100多多台台北北京京型型架架修修机机车车连连杆杆耳耳销销进进行行检检测测，共共检检出出缺缺陷陷耳耳销销130多多个个，灵灵敏敏度度高高于于原原方方法法，且且操操作作简简单单，自自动化程度高。动化程度高。一、一、渗透检测原理与特点渗透检测原理与特点渗渗透透检检测测是是利利用用渗渗透透液液的的浸浸润润和和毛毛细细现现象象，将将渗渗透透液液渗渗入入固固体体材材料料表表面面开开口口缺缺陷陷处处，清清除除表表面面剩剩余余渗渗透透液液后后，再再通通过过显显象象剂剂将将渗渗入入的的渗渗透透液液吸吸出出到到表表面面显示缺陷的存在。显示缺陷的存在

48、。7.5 渗透检测诊断渗渗透透检检测测适适用用于于可可检检测测除除表表面面多多孔孔性性材材料料外外的的各各种种金金属属和和非非金金属属，具具有有很很高高的的灵灵敏敏度度，且且不不受受工工件件形形状状、尺尺寸寸的的影影响响，小小零零件件可可采采用用浸浸液液法法，大大零零件件可可采采用用刷刷涂涂或喷涂法。或喷涂法。其其局局限限性性式式是是只只能能探探测测表表面面开开口口缺缺陷陷，工序较多。工序较多。二、二、检测方法检测方法1.渗渗透透检检测测按按显显示示缺缺陷陷的的方方法法不不同同分分为为着着色色检检测测和荧光检测。和荧光检测。着着色色检检测测：是是将将有有色色的的渗渗透透液液渗渗入入裂裂缝缝内内

49、。着着色色渗渗透透液液的的主主要要成成分分有有红红色色染染料料、溶溶剂剂和和渗渗透透剂剂。显像剂的主要成分是吸附剂。显像剂的主要成分是吸附剂。荧荧光光检检测测：是是利利用用荧荧光光液液可可以以渗渗入入裂裂缝缝内内，并并在在紫紫外外线线照照射射下下能能显显示示颜颜色色的的特特性性，判判断断表表面面是是否否存存在在裂裂纹纹。可可检检测测出出极极微微细细的的缺缺陷陷，但但需需要要紫紫外线光源和暗室。外线光源和暗室。2.按渗透液的清洗方法不同分为按渗透液的清洗方法不同分为:水水洗洗型型:渗渗透透液液含含乳乳化化剂剂，直直接接用用水水清清洗洗。灵敏度较低灵敏度较低.。后后乳乳化化型型:渗渗透透液液不不含

50、含乳乳化化剂剂，渗渗透透后后须须增增加加一一道道乳乳化化工工序序，然然后后用用水水清清洗洗。检检测测灵灵敏敏度度高。高。溶溶剂剂清清洗洗型型:渗渗透透液液无无需需乳乳化化剂剂，直直接接用用溶溶剂清洗。剂清洗。3.按显像剂状态的不同分为：按显像剂状态的不同分为：干粉法干粉法湿粉法湿粉法应用实例：应用实例：铸件渗透检验具体的工艺如下：铸件渗透检验具体的工艺如下：清除工件表面砂粒；清除工件表面砂粒；将将SM-3水水洗洗型型着着色色渗渗透透液液均均匀匀地地刷刷涂涂在在工工件件表面，渗透时间表面，渗透时间3-5min；用用清清水水清清洗洗，在在工工件件表表面面凹凹坑坑处处用用尼尼龙龙刷刷或或铜铜丝刷轻轻