无损检测基础知识培训.ppt

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1、无损检测基础知识培训第一部分无损检测概述1、无损检测定义l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，对试件内部及表面的结构，性质，状态进行检查和测试的方法。2、无损检测方法l我公司常用无损检测方法有：射线检测（RT）、超声波检测（UT）、磁粉检测（MT）、渗透检测（PT）、涡流检测（ET），此外还有泄漏检测（LT）、目视检测（VT）。3、无损检测的目的l保证产品质量l保障使用安全l改进制造工艺l降低生产成本4、无损检测的特点l无损检测要与破坏性检测相结合 无损检测可以对产品进行100%检测，但不是所有测试的项目和指标都能进行无损检测，无损检测技术自身还有局限性。l

2、无损检测是宏观检测，发现缺陷的尺寸是毫米级别的。4、无损检测的特点l正确选用实施无损检测的时机 例如，锻件超声波探伤，一般要安排在锻造和粗加工后，钻孔、铣槽、精磨等最终机加工前进行；检查高强钢焊缝有无延迟裂纹，无损检测应安排在焊接完成24h后进行；检查热处理后是否发生再热裂纹，就应将无损检测放在热处理后进行。4、无损检测的特点l选用适当的无损检测方法 每种检测方法本身都有局限性，不可能适用于所有工件和所有缺陷。为了提高检测可靠性，必须在检测前选定最适当的无损检测方法。根据缺陷种类、缺陷方向性、缺陷在工件中的位置、工件的材质、工件的厚度、工件的形状选择无损检测方法。4、无损检测的特点l综合应用各

3、种无损检测方法 在无损检测应用中，必须认识到任何一种无损检测方法都不是万能的，每种无损检测方法都有优缺点。因此，在重要的产品检验过程中，如果可能，不要只采用一种无损检测方法。如表面检测方法与内部检测方法相结合，超声波检测和射线检测方法相结合。5、实施无损检验的依据l产品图纸 图纸是生产中使用的最基本的技术资料，也是加工、检验的依据。尤其在图样的技术要求中，往往规定了原材料、零件、产品的质量等级、具体要求以及是否需要作无损检验。5、实施无损检验的依据l相关检验标准 生产企业往往要贯彻相关标准，如：企业标准、行业标准、国家标准、国际标准等等。在具体标准中，往往详细规定了检验对象、检验方法、检验规模

4、。5、实施无损检验的依据l无损检验工艺卡 对于特殊结构产品，探伤技术人员编制的无损检验工艺卡。l订货合同 某些产品的特殊检验要求、质量控制的条款，有时可能较详细的强调在订货合同中，应引起特别注意。6、无损检验标准lJB/T4730（NB/T 47013）承压设备无损检测l按ASME 卷编制的无损检验规程，如30.2010.322 焊缝射线检验规程、30.2010.323 焊缝超声波检验规程l原材料验收按采购合同，多采用GB、ASTM标准l重点工程和项目编制的专用检验规程7、各种无损检测方法的特点l应根据被检测对象的材料、加工方法、形成缺陷的种类选择无损检测方法。因此，必须掌握各种无损检测方法的

5、特点、适用范围。7、各种无损检测方法的特点方法用途优点局限性超声检测用于检测锻件、钢板、钢管、焊缝中的各种缺陷对平面型缺陷十分敏感，设备易于携带，可检测厚度很大的工件，可以准确探测缺陷位置。对被检表面光洁度要求较高，难以检测出细小裂纹，对缺陷定性困难，对检测人员能力要求高，不适用于形状复杂的工件，不适用于粗晶材料。射线检测主要用于焊缝中各种缺陷的检测可以得到直观图像，能判断出缺陷性质，可永久记录检测结果，对气孔、夹渣等体积型缺陷检测灵敏度高。对裂纹类缺陷的检出率受透照角度的影响，不能检测垂直射线方向的薄层缺陷（如钢板中夹层），检测成本高，检测速度慢，需要采取防护措施。7、各种无损检测方法的特点

6、方法 用途优点局限性磁粉检测铁磁性材料的表面缺陷检测灵敏度高，设备简单，操作方便，检测速度快。仅限于铁磁性材料，探伤前须清理表面，不适用于结构复杂的工件，不适用于尺寸较小的工件，某些情况检测后需要退磁。渗透检测金属和非金属的表面开口缺陷对所有材料都适用，探伤操作简单，检测结果易观察和解释。检测成本相对较高，检测速度慢，探伤前必须清洁工件表面，渗透材料有轻微毒性。第二部分射线检测1、射线照相法的原理l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。被透照物体的局部区域存在缺陷，且构成缺陷的物质的衰减系数又不同于试件，

7、该局部区域的透过射线强度就会与周围产生差异。射线对底片感光程度就会存在差异，观察底片图像就能够识别出试件中的缺陷。1、射线照相法的原理l射线检测示意图射线源胶片缺陷工件1、射线照相法的原理l底片图像2、射线照相法的特点l射线照相法用底片作为记录介质，可以直接得到缺陷的直观图像，且可以长期保存。l射线照相法容易检出那些形成局部厚度差的缺陷。对气孔和夹渣之类的缺陷有很高的检出率，对裂纹类缺陷的检出率则受透照角度的影响。它不能检出垂直透照方向的薄层缺陷，例如钢板的分层。2、射线照相法的特点l气孔夹渣类缺陷，从各个方向透照都有明显的厚度差，2、射线照相法的特点l裂纹类受透照角度的影响能够检出缺陷不能检

8、出缺陷2、射线照相法的特点l不能检出钢板夹层类缺陷2、射线照相法的特点l射线照相法检测薄工件没有困难，几乎不存在检测厚度下限，但检测厚度上限受射线穿透能力限制。420KV的X射线机能穿透的钢厚度约80mm，Co60射线穿透的钢厚度约150mm，4MeV加速器穿透的钢厚度约200mm。2、射线照相法的特点l射线照相法几乎适用于所有材料，在钢、钛、铜、铝等金属材料上使用均能得到良好的效果，该方法对试件的形状、表面粗糙度没有严格的要求，材料晶粒对其不产生影响。l射线照相方法检测成本高，检测速度慢。射线对人体有伤害，需要采取防护措施。3、射线检测设备和器材我公司射线检测设备：l3005X光机，300K

9、V，管子照相室；l4510X光机，450KV，4X光室；lIr192探伤机，4X光室，6X光室；lCo60探伤机，4X光室，重容探伤组（加速器）；l4MeV直线加速器，重容探伤组；l工业电视，11X光室，管二探伤组，水冷壁探伤组。3、射线检测设备和器材l射线照相胶片：接受射线，形成潜影；l黑度计：测量底片黑度；l增感屏：增强射线对胶片的感光作用，减少曝光时间；l像质计：用来检查和定量评价射线底片影像质量的工具；3、射线检测设备和器材像质计3、射线检测设备和器材l射线底片图像4、射线照相质量的影响因素l射线照相对比度（影像与背景的反差）l射线照相清晰度（黑度变化区的宽度）l射线照相颗粒度（影像黑

10、度不均匀性）照相质量采用像质计衡量，能识别标准规定粗细的金属丝，即射线照相质量满足标准要求。像质计金属丝的粗细根据工件厚度选择5、射线透照工艺l射线穿透能力，射线能量的选择100KV X射线 10mm150KV X射线 15mm200KV X射线 25mm300KV X射线 40mm400KV X射线 75mm射线能量可调，保证穿透情况下尽可能降低电压，提高底片对比度。5、射线透照工艺4MeV 加速器 30230mmIr192 源 2090mmCo60 源 60150mm以上三种射线能量固定，为了保证照相质量，有工件厚度下限控制。中心透照时Ir192 源透照厚度下限是10mm，Co60源 透照

11、厚度下限是30mm。5、射线透照工艺l焦距（f）的选择 考虑到射线照相几何不清晰度，标准对透照距离的最小值有限制。JB/T4730标准A级：f7.5dfb2/3；AB级：f10dfb2/3；B级：f15dfb2/3。5、射线透照工艺示意图d df f（射线（射线源尺寸）源尺寸）bf5、射线透照工艺l源在内中心透照 最佳的透照方式，需要使用射线源。适用于汽包、容器、集箱环缝，一次性透照整条焊缝，工作效率高，节省时间。5、射线透照工艺l单壁透照 较常用的透照方式，适用于直径较大的纵缝，环缝。通常需要人进入工件内部贴底片。5、射线透照工艺l双壁双影 适用于小口径管，受热面焊口。5、射线透照工艺l双壁

12、单影（不能实现中心透照和单壁透照时采用的透照方式）l管一分厂导管，或直径较小的集箱常用的透照方式，检测效率较低。5、射线透照工艺l高加管系焊缝射线照相（检测速度慢）B4要选择最外侧的管子6.底片质量要求l灵敏度检查应识别出标准要求的像质计。l黑度检查用黑度计检查底片黑度A级：1.5D4.0 AB级：2.0D4.0 B级：2.3D4.0 6.底片质量要求l标记检查底片上工件编号、焊缝编号、搭接标记、人员代号、透照日期等是否齐全。l伪缺陷检查底片上是否有伪缺陷，如划痕，水迹，静电感光，指纹等。7、射线实时成像检测l所谓射线实时成像检测技术，是指在曝光的同时就可观察到所产生的图像的检测技术。l用于直

13、管对接焊口检测 图像增强器工业射线实时成像检测系统（管一分厂，管二老厂房）；数字化射线成像技术DR（管二新厂房，水冷壁分厂）。7、射线实时成像检测l正在准备安装的射线实时成像设备管屏数字成像检测设备，用于成屏的受热面实时成像检测 照相室外部7、射线实时成像检测照相室内部7、射线实时成像检测射线实时成像检测的特点：l工件一送到检测位置就可以立即获得透视图像，检测速度快，是射线照相法的十倍；l不使用胶片，不需处理胶片的化学药品，运行成本低，且不造成环境污染；l可转化成图片或录像存储；l图像质量清晰度比底片略低；l低能X射线成像效果好，不适用射线和高能X射线检验。8、数字射线照相技术（CR）l将X射

14、线透过工件后的信息记录在成像板（IP）板上，经扫描装置读取，再由计算机生出数字化图像的技术。l与普通射线照相法检测的区别主要在于成像板不同，信息记录和处理不同。l成像板（IP）可以循环使用，扫描以后信息消失，可循环使用5001000次。l使用Co60射线和加速器等高能射线时，成像质量较差。8、数字射线照相技术（CR）8、数字射线照相技术（CR）扫描过程8、数字射线照相技术（CR）形成的图像在计算机上观察第三部分超声波检测1、超声波的特性l超声波是频率高于20000Hz的机械波；l超声波方向性好；l超声波能量高；l能在界面上产生反射、折射、衍射和波形转换；l超声波穿透能力强。1、超声波的特性l超

15、声波的反射与折射钢有机玻璃2、超声波检测原理l声源产生超声波，采用一定的方式进入工件。l超声波在工件中传播并与工件材料以及其中的缺陷相互作用，使其传播方向或特征被改变。l改变后的超声波通过检测设备被接收，并可对其进行处理和分析。l根据接收的超声波的特征，评估工件本身及其内部是否存在缺陷及缺陷的特性。2、超声波检测原理l脉冲反射法检测原理示意图a.无缺陷 b.小缺陷 c.大缺陷TBTTBFF3、超声波检测优点l穿透能力强，可对较大厚度的工件进行检测。l缺陷定位较准确（能探测出缺陷深度）。l对面积型缺陷的检出率较高（与射线检测互补，能检测出钢板中夹层）。l灵敏度高，可检测工件内部尺寸很小的缺陷。l

16、检测成本低、速度快，设备轻便，对人体及环境无害，现场使用较方便。4、超声波检测的局限性l常用的手工A型脉冲反射法检测结果显示不直观，对工件中的缺陷定性困难。l对具有复杂形状或不规则外形的工件进行超声检测困难，对检测表面光洁度有要求（粗糙度6.3um，且较平整）。l工件材质、晶粒度等对检测有较大影响（奥氏体不锈钢焊缝、钢铸件等检测困难；16mm以上的不锈钢堆焊层或镍基合金堆焊层检测困难，晶粒较小的奥氏体钢锻件检测很容易实现）。4、超声波检测的局限性l由于始脉冲、近场区和根部反射信号的影响，判断缺陷困难。上表面10mm信号被始脉冲掩盖下表面10mm信号与焊缝根部反射信号混在一起始脉冲缺陷信号根部信

17、号单晶探头超声波信号5、超声波在介质中的传播l超声波是一种机械波，是机械振动在介质中的传播。l纵波介质中质点（原子、分子）的振动方向与波的传播方向互相平行的波。l横波介质中质点的振动方向与波的传播方向互相垂直的波。l只有固体介质能传播横波，固体中纵波声速比横波快。5、超声波在介质中的传播l声阻抗 Z=c ，为密度，c为声速。l超声波从一种介质传播到另一种介质时，在两种介质的分界面上，一部分能量反射回介质内，另一部分能量透过界面在另一种介质内传播。l声压反射率 r=Z2-Z1/Z2+Z1l声压透射率 t=2Z2/Z2+Z15、超声波在介质中的传播介质纵波声速cL m/s横波声速cS m/s（g/

18、cm3）cL（106 g/cm3）钢590032307.84.53有机玻璃273014601.180.32变压器油1425/0.8590.122甘油1880/1.2700.238空气344/0.00130.00004水1480/0.9970.1485、超声波在介质中的传播lZ2Z1时，即材料声学特性相近时，只有透射波，无反射波。ASME 卷4章中认为，P-No.1，3，4，5A到5C，15A到15F均视为相同材料。lZ1 Z2时，近似全反射。如在钢与空气界面可认为声波全反射，在某些类型的缺陷处也会产生全反射。在底面全反射缺陷处全反射5、超声波在介质中的传播l声耦合 探头与工件直接接触时，中间夹

19、层是空气，应使用耦合剂才能将声波导入工件中。工件表面状态差也会影响超声耦合效果。打磨探伤面的目的是使表面平整，去除表面杂质，达到较好的耦合效果。5、超声波在介质中的传播l超声波的衰减超声波在介质中传播时，随着距离的增加，超声波能量逐渐减弱的现象。l引起超声波衰减饿主要原因是波束扩散、晶粒散射和介质吸收。6、超声波声场l近场区波源附近由于波的干涉而出现的一系列极大极小值的区域。近场区检测定量是不利的，容易引起误判和漏检，应尽可能避免在近场区检测定量。根据晶片尺寸和频率可以计算出近场区长度N=FS/（FS晶片的面积，波长），常用的探头近场区长度1050mm左右。7、超声波检测设备与器材l模拟超声波

20、仪器l数字超声波仪器lTOFD/相控阵仪器7、超声波检测设备与器材l超声波探头 频率110MHz；角度0（直探头），45，60，70，K1，K1.5，K2（K值 是指对应角度的正切值）；晶片尺寸20、14、10、1313、1010；斜探头b值10mm左右7、超声波检测设备与器材l超声波探头双晶直探头单晶直探头单晶斜探头双晶斜探头7、超声波检测设备与器材l斜探头示意图b值探头角度晶片钢7、超声波检测设备与器材l耦合剂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成为耦合剂。7、超声波检测设备与器材l试块与一般的测量方式一样，为了保证检测结果的准确性，按一定用途设计制作的具有简单

21、几何形状人工反射体或模拟缺陷的试样。l试块图纸8、板材超声波检测l钢板中常见缺陷l检测方法（主要是指直探头检测）直接接触法 水浸法（充水耦合法）分层折叠白点8、板材超声波检测l扫查方式 100%扫查探头应覆盖钢板表面，并有10%重叠；列线扫查沿平行线扫查；100mm8、板材超声波检测 边缘扫查边缘50mm范围100%扫查；列线扫查与边缘扫查相结合。50mm50mm9、锻件超声波检测l锻件中常见缺陷：缩孔、夹杂物、裂纹、折叠、白点l锻件探伤要在粗加工探伤面之后，精加工前进行。l锻件探伤以直探头为主，如技术条件要求进行斜探头检测时也应进行斜探头检测。9、锻件超声波检测l饼形、碗形检测9、锻件超声波

22、检测l筒形或环形锻件直探头斜探头直探头10、焊缝超声波检测l一般采用单晶斜探头l检测技术等级 A AB B10、焊缝超声波检测l焊缝扫查方式锯齿扫查+横向扫查或斜平行扫查l横向扫查和斜平行扫查主要检测横向缺陷，如横向裂纹。l横向扫查时要求焊缝必须磨平l斜平行扫查容易漏检，效果不如横向扫查。10、焊缝超声波检测l扫查方式示意图锯齿扫查斜平行扫查横向扫查10、焊缝超声波检测l直射波法（不是直探头法）10、焊缝超声波检测l一次反射波法（或称二次波法）直射波无法覆盖整个检测区域时可采用一次反射波法10、焊缝超声波检测l工件厚度46mm时，可以采用一次反射波法覆盖整个焊缝一次反射波法10、焊缝超声波检测

23、l厚度大于46mm时，应采用双面双侧扫查。如结构原因无法实现双面双侧扫查时，可采用双面单侧。双面双侧检验10、焊缝超声波检测 双面单侧（两种角度探头，角度差不小于10）检测角焊缝11、堆焊层检测l通常应将堆焊层打磨平，采用双晶直探头从堆焊层侧进行锯齿扫查，如果有要求时也应采用双晶斜探头从堆焊层侧扫查。l堆焊层表面状态不能满足检测要求时，也可以采用单晶直探头和单晶斜探头从母材侧检验。11、堆焊层检测l从堆焊层侧检验堆焊层双晶直探头母材11、堆焊层检测l从母材侧检验堆焊层母材12、TOFD检测技术l衍射时差法，简称TOFD，是利用缺陷部位的衍射波信号来检测和测定缺陷尺寸的一种超声波检测方法，通常使

24、用纵波斜探头，采用一发一收模式。lTOFD方法一般将探头对称分布于焊缝两侧。在工件无缺陷部位，发射超声波脉冲后，首先到达接收探头的是直通波，然后是底面反射波。有缺陷存在时，在直通波和反射波之间，接收探头还会接收到缺陷处产生的衍射波。12、TOFD检测技术lTOFD检测原理示意图（衍射时差法）下端点直通波发射探头接收探头上端点底面反射信号 直通波上端点下端点BW底面反射波12、TOFD检测技术l典型TOFD 成像直通波底面回波12、TOFD检测技术l侧壁未熔合注意上下尖端的两个信号12、TOFD检测技术l近表面裂纹裂纹阻挡了直通波，下尖端衍射信号显示在A-扫描中。12、TOFD检测技术l根部未焊透注意上下尖端的两个信号12、TOFD检测技术l根部未熔合注意直通波和缺陷信号之间的波形相位转换12、TOFD检测技术l气孔密集型气孔谢谢观赏谢谢观赏