《材料無(wú)損檢測(cè)》PPT課件.ppt

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1、 材 料 無(wú) 損 檢 測(cè) 課 程 說(shuō) 明 課 程 設(shè) 置 及 分 工 ： 30學(xué) 時(shí) ， 1.5學(xué) 分 ； 其 中 ： 理 論 教 學(xué) 18 學(xué) 時(shí) ； 李 桂 中 老 師 實(shí) 驗(yàn) 教 學(xué) 12 學(xué) 時(shí) 。 李 桂 中 ,吳 執(zhí) 中 老 師 課 程 性 質(zhì) ： 本 課 程 為 材 料 學(xué) 科 基 礎(chǔ) 任 選 課 ； 選 修 對(duì) 象 ： 材 料 成 型 與 控 制 工 程 、 材 料 學(xué) 、 材 料 物 理 化 學(xué) 專 業(yè) 本 科 生 。 國(guó) 際 焊 接 工 程 師 和 國(guó) 際 質(zhì) 檢 師 的 必 修 課 程 ！ 材 料 無(wú) 損 檢 測(cè) 課 程 說(shuō) 明 課 程 任 務(wù) ： 通 過(guò) 學(xué) 習(xí) 本 課

2、 程 ， 使 學(xué) 員 初 步 掌 握 ： 材 料 無(wú) 損 檢 測(cè) 的 基 本 知 識(shí) 、 操 作 技 能 與 技 術(shù) 要 點(diǎn) ； 學(xué) 會(huì) 正 確 選 擇 無(wú) 損 檢 測(cè) 方 法 、 相 關(guān) 儀 器 、 設(shè) 備 ， 并能 正 確 選 定 各 種 技 術(shù) 參 數(shù) ； 初 步 了 解 缺 陷 識(shí) 別 、 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 評(píng) 定 的 相 關(guān) 標(biāo) 準(zhǔn) ； 為 今 后 從 事 材 料 或 產(chǎn) 品 的 無(wú) 損 檢 測(cè) 工 作 、 制 定 相 應(yīng)的 無(wú) 損 檢 測(cè) 工 藝 奠 定 理 論 和 實(shí) 踐 基 礎(chǔ) 。 材 料 無(wú) 損 檢 測(cè) 課 程 說(shuō) 明 課 程 內(nèi) 容 ： 本 課 程 重 點(diǎn) 講 授 射 線 探

3、 傷 、 超 聲 波 探傷 、 表 面 探 傷 等 技 術(shù) 。 對(duì) 其 它 正 在 試 用 的新 方 法 作 為 自 學(xué) 參 考 ， 課 堂 不 作 介 紹 。 為 收 到 良 好 的 教 學(xué) 效 果 ， 本 課 程 采 用 理 論 教 學(xué) 與 實(shí) 踐 教 學(xué) 相 結(jié) 合 的 方 法 ， 既 注重 理 論 教 學(xué) ， 更 注 重 強(qiáng) 化 實(shí) 驗(yàn) 教 學(xué) 對(duì) 學(xué) 生動(dòng) 手 能 力 的 培 養(yǎng) ， 以 增 強(qiáng) 感 性 認(rèn) 識(shí) 。 材 料 無(wú) 損 檢 測(cè) 課 程 說(shuō) 明 課 程 特 點(diǎn) ： 多 科 性 本 課 程 學(xué) 時(shí) 雖 然 不 多 ， 可 知 識(shí) 內(nèi) 涵卻 十 分 豐 富 。 多 科 性 是

4、說(shuō) ， 這 門 技 術(shù) 的 理 論 基礎(chǔ) 是 以 近 代 物 理 學(xué) 、 化 學(xué) 、 電 子 學(xué) 、 材 料 學(xué) 為支 撐 的 ； 從 工 程 角 度 來(lái) 說(shuō) ， 它 又 是 以 全 面 質(zhì) 量管 理 科 學(xué) 與 無(wú) 損 評(píng) 定 技 術(shù) 緊 密 結(jié) 合 的 一 個(gè) 嶄 新領(lǐng) 域 ； 在 具 體 檢 測(cè) 方 法 和 相 關(guān) 原 理 上 ， 又 涉 及到 磁 、 電 、 聲 、 光 、 熱 、 力 等 各 個(gè) 領(lǐng) 域 ； 在 取得 準(zhǔn) 確 的 檢 測(cè) 結(jié) 果 方 面 ， 有 時(shí) 尚 需 多 種 檢 測(cè) 方法 的 有 機(jī) 配 合 、 運(yùn) 用 獲 得 的 多 種 信 息 對(duì) 材 料（ 包 括 試 樣

5、和 產(chǎn) 品 ） 的 物 理 性 能 和 變 異 以 及 各類 缺 陷 做 出 準(zhǔn) 確 的 評(píng) 價(jià) 。 材 料 無(wú) 損 檢 測(cè) 課 程 說(shuō) 明 實(shí) 踐 性 對(duì) 材 料 、 試 樣 、 產(chǎn) 品 的 無(wú) 損 檢 測(cè) ，主 要 是 探 測(cè) 其 中 的 缺 陷 ， 了 解 各 類 缺 陷 的 性 質(zhì) 、位 置 、 尺 寸 、 形 狀 、 分 布 規(guī) 律 等 等 。 因 此 ， 對(duì) 材 料 及 工 件 內(nèi) 部 缺 陷 的 理 解 、 分布 規(guī) 律 和 特 點(diǎn) 的 認(rèn) 識(shí) ， 熟 悉 它 們 在 每 種 檢 測(cè) 方法 中 的 顯 像 規(guī) 律 并 做 出 正 確 的 評(píng) 價(jià) 等 方 面 ， 均與 檢 驗(yàn) 人

6、員 的 實(shí) 踐 經(jīng) 驗(yàn) 密 切 相 關(guān) 。 此 外 ， 要 想 取 得 無(wú) 損 檢 驗(yàn) 人 員 的 資 格 證 ， 更需 經(jīng) 過(guò) 一 段 較 嚴(yán) 格 的 培 訓(xùn) 和 通 過(guò) 相 關(guān) 的 考 試 ； 要 真 正 成 為 名 副 其 實(shí) 的 質(zhì) 檢 師 ， 往 往 要 經(jīng) 過(guò)較 長(zhǎng) 期 的 嚴(yán) 格 實(shí) 踐 礪 煉 ！ 材 料 無(wú) 損 檢 測(cè) 課 程 說(shuō) 明 實(shí) 用 性 無(wú) 損 檢 測(cè) 技 術(shù) 具 有 較 為 廣 泛 的應(yīng) 用 領(lǐng) 域 。 它 不 僅 用 于 工 業(yè) 生 產(chǎn) 中 ， 在 醫(yī)療 、 生 物 技 術(shù) 、 電 子 技 術(shù) 、 地 質(zhì) 科 學(xué) 等 諸多 領(lǐng) 域 均 可 得 到 有 效 的 運(yùn)

7、 用 。 尤 其 在 金 屬 材 料 制 造 領(lǐng) 域 ， 如 鍋 爐 壓力 容 器 、 化 工 機(jī) 械 、 造 船 、 海 洋 構(gòu) 造 、 航空 航 天 以 及 核 反 應(yīng) 堆 等 生 產(chǎn) 制 造 領(lǐng) 域 更 是不 可 缺 少 的 質(zhì) 量 保 證 手 段 。 材 料 無(wú) 損 檢 測(cè) 課 程 說(shuō) 明 教 學(xué) 要 求 ： 重 點(diǎn) 掌 握 各 種 無(wú) 損 檢 測(cè) 方 法 的 基 本 原 理 、適 用 范 圍 和 技 術(shù) 要 點(diǎn) ； 能 夠 正 確 選 擇 探 傷 方 法 、 儀 器 、 設(shè) 備 ， 熟悉 基 本 操 作 要 領(lǐng) ； 初 步 掌 握 擬 訂 檢 驗(yàn) 工 藝 、 缺 陷 識(shí) 別 、 質(zhì)

8、量等 級(jí) 評(píng) 定 等 相 關(guān) 技 能 ； 積 極 參 與 課 堂 教 學(xué) ， 認(rèn) 真 記 好 筆 記 ， 按 時(shí)完 成 規(guī) 定 實(shí) 驗(yàn) ， 主 動(dòng) 參 加 答 疑 活 動(dòng) 。 材 料 無(wú) 損 檢 測(cè) 課 程 說(shuō) 明 主 要 教 學(xué) 參 考 書 ：1.李 喜 孟 主 編 . 無(wú) 損 檢 測(cè) ， 北 京 ： 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 ， 2001；2.趙 熹 華 主 編 . 焊 接 檢 驗(yàn) ， 北 京 ： 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 ， 1992；3.梁 啟 涵 主 編 . 焊 接 檢 驗(yàn) ， 北 京 ： 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 ， 1980；4.其 他 有 關(guān) 無(wú) 損 檢 測(cè) 的 參 考

9、書 和 相 關(guān) 標(biāo) 準(zhǔn) 。 第 1 章 緒 論 1.1 材 料 無(wú) 損 檢 測(cè) 的 意 義1.1.1 材 料 無(wú) 損 檢 測(cè) 的 概 念 材 料 無(wú) 損 檢 測(cè) ， 即 指 不 損 傷 產(chǎn) 品 又 能 發(fā) 現(xiàn) 缺 陷 的檢 測(cè) 方 法 或 技 術(shù) ， 亦 稱 為 無(wú) 損 探 傷 ， 屬 于 非 破 壞性 檢 測(cè) 方 法 的 范 疇 。 它 與 某 些 破 壞 性 檢 測(cè) 方 法 ， 如 力 學(xué) 性 能 檢 驗(yàn) 、 化學(xué) 分 析 試 驗(yàn) 、 金 相 檢 驗(yàn) 等 具 有 很 強(qiáng) 的 互 補(bǔ) 性 。 尤其 適 合 成 品 檢 驗(yàn) 和 在 役 運(yùn) 行 產(chǎn) 品 的 檢 驗(yàn) 。 無(wú) 損 檢 測(cè) 的 英 文

10、 縮 寫 為 ： NDT（ non destructive test） 。 1.1.2 對(duì) 實(shí) 際 工 程 材 料 的 辨 證 認(rèn) 識(shí) 材 料 力 學(xué) 對(duì) 于 材 料 的 認(rèn) 識(shí) 是 基 于 “ 均勻 性 、 連 續(xù) 性 和 小 變 形 假 設(shè) ” 來(lái) 討 論 問(wèn) 題的 。 而 實(shí) 際 工 程 材 料 及 產(chǎn) 品 在 制 造 過(guò) 程 中 ，往 往 因 冶 金 、 結(jié) 構(gòu) 、 工 藝 因 素 的 復(fù) 雜 性 及操 作 人 員 技 術(shù) 水 平 的 差 異 ， 即 使 按 照 同 一工 藝 規(guī) 程 操 作 ， 也 往 往 會(huì) 產(chǎn) 生 各 種 各 樣 的工 藝 缺 陷 。 總 之 ， 實(shí) 際 工 程

11、材 料 和 構(gòu) 件 并 不 那 麼理 想 ， 有 缺 陷 是 絕 對(duì) 的 ， 沒(méi) 有 缺 陷 則 是 相對(duì) 的 。 工 藝 缺 陷 舉 例 鑄 件 ： 可 能 有 縮 孔 、 疏 松 、 冷 隔 、 裂 紋 等 ； 焊 件 ： 可 能 有 氣 孔 、 夾 雜 、 未 熔 合 、 未 焊 透 以 及 焊 接 裂 紋 等 ； 鍛 件 ： 往 往 有 裂 紋 、 褶 皺 、 夾 層 等 ； 熱 處 理 件 ： 也 可 能 出 現(xiàn) 裂 紋 、 偏 析 、 組 織 粗大 等 等 。 1.1.3 材 料 無(wú) 損 檢 測(cè) 的 意 義 (1) 質(zhì) 量 、 安 全 保 證 即 控 制 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 ， 保 證

12、 設(shè) 備 安 全 運(yùn) 行 。 生 產(chǎn) 高 質(zhì) 量 產(chǎn) 品 的 需 要 生 產(chǎn) 高 質(zhì) 量 的 產(chǎn) 品 ， 往 往 需 要 從 原 材 料 、 試板 ， 到 零 件 、 部 件 乃 至 最 終 產(chǎn) 品 ， 都 進(jìn) 行 較 嚴(yán) 格的 質(zhì) 量 把 關(guān) ， 即 實(shí) 行 全 面 質(zhì) 量 管 理 。 而 無(wú) 損 探 傷技 術(shù) 恰 好 是 必 不 可 少 的 技 術(shù) 手 段 。 設(shè) 備 在 役 安 全 運(yùn) 行 期 間 跟 蹤 監(jiān) 測(cè) 的 需 要 設(shè) 備 運(yùn) 行 期 間 也 可 能 產(chǎn) 生 新 的 缺 陷 。 如 ： 應(yīng)力 腐 蝕 裂 紋 、 延 遲 裂 紋 、 疲 勞 裂 紋 等 等 。 需 要 定期 或

13、不 定 期 地 進(jìn) 行 質(zhì) 量 跟 蹤 ， 以 保 證 其 運(yùn) 行 的 安全 性 。 如 核 反 應(yīng) 堆 中 的 壓 力 容 器 。 （ 2） 工 藝 、 技 術(shù) 保 證 即 改 進(jìn) 制 造 技 術(shù) ，優(yōu) 化 制 造 工 藝 ； 在 新 產(chǎn) 品 研 制 、 新 工 藝 制 定 過(guò) 程 中 ， 對(duì)于 某 些 工 藝 參 數(shù) 、 工 藝 措 施 的 確 定 ， 有 時(shí) 需要 進(jìn) 行 嚴(yán) 格 的 工 藝 評(píng) 定 ， 借 助 先 進(jìn) 的 無(wú) 損 檢測(cè) 技 術(shù) 可 篩 選 出 最 佳 規(guī) 范 ， 進(jìn) 而 制 定 出 新 產(chǎn)品 的 工 藝 規(guī) 程 ， 最 終 制 造 出 合 格 的 產(chǎn) 品 或 優(yōu)質(zhì) 產(chǎn)

14、品 。 （ 3） 效 率 、 效 益 保 證 及 時(shí) 發(fā) 現(xiàn) 缺 陷 ， 降低 生 產(chǎn) 成 本 ； 在 復(fù) 雜 產(chǎn) 品 的 加 工 過(guò) 程 中 往 往 經(jīng) 歷 ： “ 零 件 制 備 部 件 組 成 結(jié) 構(gòu) 總 成 ” 等較 長(zhǎng) 生 產(chǎn) 周 期 。 在 重 點(diǎn) 工 序 適 時(shí) 進(jìn) 行 合 理 、適 度 的 檢 驗(yàn) ， 可 及 時(shí) 消 除 該 工 序 產(chǎn) 生 的 缺 陷 、防 止 同 類 缺 陷 的 重 復(fù) 出 現(xiàn) 。 這 樣 做 比 在 產(chǎn) 品加 工 完 成 后 再 來(lái) 消 除 缺 陷 更 節(jié) 省 時(shí) 間 、 材 料和 工 時(shí) 。 從 而 降 低 了 生 產(chǎn) 成 本 。 而 且 ， 及 時(shí)返

15、修 在 操 作 上 也 較 為 容 易 。 特 別 值 得 注 意 的 是 ： 在 商 品 經(jīng) 濟(jì) 時(shí) 代 ， 時(shí) 間 就 是 效 益 ， 時(shí) 間 就是 生 命 ！ 若 由 于 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 問(wèn) 題 成 堆 ， 工 藝 難 度 增 大 ， 因而 拖 延 工 期 ， 最 終 造 成 合 同 違 約 ， 還 會(huì) 引 起 進(jìn)一 步 的 經(jīng) 濟(jì) 糾 紛 ， 甚 至 因 產(chǎn) 品 報(bào) 廢 ， 還 會(huì) 帶 來(lái)更 大 的 經(jīng) 濟(jì) 損 失 。 所 以 ， 嚴(yán) 密 的 組 織 管 理 ， 高 效 的 檢 測(cè) 手 段 ， 精 干 的 檢 驗(yàn) 隊(duì) 伍 ， 是 現(xiàn) 代 工 業(yè) 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 控 制 的 法 寶 。

16、（ 4） 信 譽(yù) 、 實(shí) 力 的 見(jiàn) 證 積 累 技 術(shù) 資 料 ， 促 進(jìn)技 術(shù) 進(jìn) 步 成 功 的 檢 測(cè) 數(shù) 據(jù) 、 配 套 的 原 始 底 片 、 合 格 的 檢 驗(yàn)報(bào) 告 、 標(biāo) 準(zhǔn) 的 檢 測(cè) 試 板 等 等 ， 都 是 寶 貴 的 技 術(shù) 資料 。 既 可 用 于 技 術(shù) 交 流 ， 又 可 長(zhǎng) 期 存 檔 。 依 托 精 干 的 檢 測(cè) 隊(duì) 伍 、 先 進(jìn) 的 檢 測(cè) 設(shè) 備 以 及 嚴(yán) 密的 管 理 措 施 所 建 立 起 來(lái) 的 質(zhì) 量 保 證 體 系 ， 不 但 能夠 提 高 材 料 的 潛 能 、 促 進(jìn) 企 業(yè) 的 技 術(shù) 進(jìn) 步 ， 還 能提 高 企 業(yè) 的 信 譽(yù)

17、 和 產(chǎn) 品 的 國(guó) 際 競(jìng) 爭(zhēng) 力 。 特 別 是 在 出 現(xiàn) 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 糾 紛 時(shí) ， 上 述 檢 驗(yàn) 資 料 的法 律 價(jià) 值 就 會(huì) 凸 現(xiàn) 出 來(lái) ！ 1.1.4 區(qū) 別 適 度 檢 驗(yàn) 和 過(guò) 度 檢 驗(yàn) 無(wú) 損 檢 測(cè) 技 術(shù) 的 兩 面 性 事 物 總 是 一 分 為 二 的 ， 都 具 有 二 重 性 。 在 產(chǎn) 品 制 造 和 在 役 運(yùn) 行 過(guò) 程 中 ， 及 時(shí) 、 適度 地 采 用 無(wú) 損 檢 測(cè) 技 術(shù) ， 是 優(yōu) 質(zhì) 高 產(chǎn) 的 重 要保 證 。 但 是 ， 過(guò) 分 地 采 用 該 項(xiàng) 技 術(shù) ， 也 會(huì) 延誤 工 期 ， 同 時(shí) 無(wú) 端 提 高 生 產(chǎn) 成

18、 本 。 因 此 ， 應(yīng)參 考 有 關(guān) 標(biāo) 準(zhǔn) ， 合 理 選 擇 檢 測(cè) 工 藝 。 這 就 是 強(qiáng) 調(diào) 經(jīng) 濟(jì) 性 原 則 ， 正 確 處 理 好 質(zhì)量 檢 測(cè) 與 降 低 生 產(chǎn) 成 本 和 生 產(chǎn) 周 期 的 關(guān) 系 ！ 1.2 材 料 無(wú) 損 檢 測(cè) 的 特 點(diǎn) 及 檢 測(cè) 依 據(jù)1.2.1 材 料 無(wú) 損 檢 測(cè) 的 特 點(diǎn) 材 料 無(wú) 損 檢 測(cè) 技 術(shù) 主 要 用 于 未 知 工 藝缺 陷 的 檢 驗(yàn) 。 它 是 對(duì) 破 壞 性 檢 驗(yàn) 的 補(bǔ) 充 和完 善 。 其 特 點(diǎn) 是 ： 非 破 壞 性 是 指 在 獲 得 檢 測(cè) 結(jié) 果 的 同時(shí) ， 除 了 剔 除 不 合 格 品

19、 外 ， 不 損 失 零 件 。因 此 ， 檢 測(cè) 規(guī) 模 不 受 零 件 多 少 的 限 制 ， 既可 抽 樣 檢 驗(yàn) ， 又 可 在 必 要 時(shí) 采 用 普 檢 。 因而 ， 更 具 有 靈 活 性 （ 普 檢 、 抽 檢 均 可 ） 和可 靠 性 。 互 容 性 即 指 檢 驗(yàn) 方 法 的 互 容 性 ，即 ： 同 一 零 件 可 同 時(shí) 或 依 次 采 用 不 同 的 檢驗(yàn) 方 法 ； 而 且 又 可 重 復(fù) 地 進(jìn) 行 同 一 檢 驗(yàn) 。這 也 是 非 破 壞 性 帶 來(lái) 的 好 處 。 動(dòng) 態(tài) 性 這 是 說(shuō) ， 無(wú) 損 探 傷 方 法 可對(duì) 使 用 中 的 零 件 進(jìn) 行 檢 驗(yàn)

20、 ， 而 且 能 夠 適 時(shí)考 察 產(chǎn) 品 運(yùn) 行 期 的 累 計(jì) 影 響 。 因 而 ， 可 查明 結(jié) 構(gòu) 的 失 效 機(jī) 理 。 嚴(yán) 格 性 是 指 無(wú) 損 檢 測(cè) 技 術(shù) 的 嚴(yán) 格性 。 首 先 無(wú) 損 檢 測(cè) 需 要 專 用 儀 器 、 設(shè) 備 ；同 時(shí) 也 需 要 專 門 訓(xùn) 練 的 檢 驗(yàn) 人 員 ， 按 照 嚴(yán)格 的 規(guī) 程 和 標(biāo) 準(zhǔn) 進(jìn) 行 操 作 。 檢 驗(yàn) 結(jié) 果 的 分 歧 性 不 同 的 檢 測(cè) 人員 對(duì) 同 一 試 件 的 檢 測(cè) 結(jié) 果 可 能 有 分 歧 。 特別 是 在 超 聲 波 檢 驗(yàn) 時(shí) ， 同 一 檢 驗(yàn) 項(xiàng) 目 要 由兩 個(gè) 檢 驗(yàn) 人 員 來(lái) 完

21、 成 。 需 要 “ 會(huì) 診 ” ！ 概 括 起 來(lái) ,無(wú) 損 檢 測(cè) 的 特 點(diǎn) 是 ： 非 破 壞性 、 互 容 性 、 動(dòng) 態(tài) 性 、 嚴(yán) 格 性 以 及 檢 測(cè) 結(jié)果 的 分 歧 性 等 。 應(yīng) 注 意 揚(yáng) 長(zhǎng) 避 短 ， 科 學(xué) 利 用 ！ 1.2.2 實(shí) 施 無(wú) 損 檢 驗(yàn) 的 依 據(jù) 產(chǎn) 品 圖 樣 圖 樣 是 生 產(chǎn) 中 使 用 的 最 基 本 的 技 術(shù)資 料 ， 也 是 加 工 、 檢 驗(yàn) 的 依 據(jù) 。 尤 其 在 圖 樣 的 技 術(shù)要 求 中 ， 往 往 規(guī) 定 了 原 材 料 、 零 件 、 產(chǎn) 品 的 質(zhì) 量 等級(jí) 、 具 體 要 求 以 及 是 否 需 要 作 無(wú)

22、 損 檢 驗(yàn) 等 等 。 相 關(guān) 標(biāo) 準(zhǔn) 生 產(chǎn) 企 業(yè) 往 往 要 貫 徹 相 關(guān) 標(biāo) 準(zhǔn) ， 如 ：企 業(yè) 標(biāo) 準(zhǔn) 、 行 業(yè) 標(biāo) 準(zhǔn) 、 國(guó) 家 標(biāo) 準(zhǔn) 、 國(guó) 際 標(biāo) 準(zhǔn) 等 等 。這 些 都 是 產(chǎn) 品 加 工 的 指 導(dǎo) 性 文 件 ， 自 然 也 是 實(shí) 施 無(wú)損 檢 測(cè) 的 指 導(dǎo) 性 文 件 。 在 具 體 標(biāo) 準(zhǔn) 中 ， 往 往 詳 細(xì) 規(guī)定 了 檢 驗(yàn) 對(duì) 象 、 檢 驗(yàn) 方 法 、 檢 驗(yàn) 規(guī) 模 等 等 。 技 術(shù) 文 件 產(chǎn) 品 生 產(chǎn) 工 藝 部 門 下 達(dá) 的 各種 技 術(shù) 文 件 ， 如 工 藝 規(guī) 程 、 檢 驗(yàn) 卡 片 、 產(chǎn)品 檢 驗(yàn) 報(bào) 告 、 返 修

23、 單 等 等 。 有 時(shí) 還 要 追 加或 改 變 檢 驗(yàn) 要 求 等 等 。 訂 貨 合 同 某 些 產(chǎn) 品 的 特 殊 檢 驗(yàn) 要 求 、質(zhì) 量 控 制 的 條 款 ， 有 時(shí) 可 能 較 詳 細(xì) 的 強(qiáng) 調(diào)在 訂 貨 合 同 中 ， 應(yīng) 引 起 特 別 注 意 。 本 章 小 結(jié)1. 無(wú) 損 檢 測(cè) 的 作 用 ： 在 不 損 傷 材 料 或 產(chǎn) 品 的 條 件 下 ，發(fā) 現(xiàn) 缺 陷 、 改 進(jìn) 工 藝 、 控 制 質(zhì) 量 、 降 低 成 本 、 維持 和 保 證 設(shè) 備 的 安 全 運(yùn) 行 ， 為 企 業(yè) 和 產(chǎn) 品 創(chuàng) 建 較 為 完 備 而 可 靠 的 技 術(shù) 檔 案 并 提 供

24、法 律 依 據(jù) 。2. 無(wú) 損 檢 測(cè) 技 術(shù) 的 采 用 ： 應(yīng) 貫 徹 適 時(shí) 、 適 度 的 原 則 ，應(yīng) 用 時(shí) ， 要 參 考 相 關(guān) 標(biāo) 準(zhǔn) ！3.無(wú) 損 檢 測(cè) 的 特 點(diǎn) 是 ： 非 破 壞 性 、 互 容 性 、 動(dòng) 態(tài) 性 、嚴(yán) 格 性 以 及 檢 測(cè) 結(jié) 果 的 分 歧 性 等 。 應(yīng) 注 意 揚(yáng) 長(zhǎng) 避 短 ， 科 學(xué) 利 用 ！ 本 章 思 考 題 ： 1. 材 料 無(wú) 損 檢 測(cè) 有 哪 些 實(shí) 際 意 義 ？ 2. 如 何 處 理 好 適 度 檢 驗(yàn) 問(wèn) 題 ？ 3. 無(wú) 損 檢 測(cè) 的 基 本 特 點(diǎn) 有 哪 些 ? 4. 哪 些 檢 驗(yàn) 屬 于 破 壞 性 檢

25、 驗(yàn) ? 第 2章 缺 陷 分 析 本 章 提 要 ： 缺 陷 分 析 是 無(wú) 損 檢 測(cè) 的 技 術(shù) 基 礎(chǔ) 。 主 要 解 決 兩 方 面 的 問(wèn) 題 ： 一 是 弄 清 缺 陷 的 分 類 、 性 質(zhì) 、 危 害 性 ； 二 是 分 析 缺 陷 的 產(chǎn) 生 原 因 ， 以 便 有 效 地 識(shí)別 缺 陷 、 消 除 缺 陷 ， 提 高 工 藝 質(zhì) 量 。 本 章 重 點(diǎn) 講 授 缺 陷 分 類 、 危 害 性 。 缺 陷 的產(chǎn) 生 原 因 應(yīng) 結(jié) 合 材 料 成 型 原 理 課 程 內(nèi)容 深 入 理 解 與 總 結(jié) 。 最 后 ， 對(duì) 常 用 檢 測(cè) 方 法 作 簡(jiǎn) 要 介 紹 。 2.1

26、 工 藝 缺 陷 的 概 念 及 分 類2.1.1 工 藝 缺 陷 的 概 念 （ 1） 什 么 是 工 藝 缺 陷 ？ 在 材 料 加 工 成 型 過(guò) 程 中 ， 經(jīng) 常 會(huì) 出 現(xiàn) 某 種 或 某 些 不 合 乎 質(zhì) 量 要 求 的 外 觀 缺 陷 、性 能 缺 陷 、 組 織 缺 陷 和 更 為 嚴(yán) 重 的 內(nèi) 部 幾何 不 連 續(xù) 型 缺 陷 （ 如 裂 紋 、 孔 洞 、 夾 雜等 ） 。 我 們 把 這 些 “ 冶 金 因 素 、 結(jié) 構(gòu) 因 素 、工 藝 因 素 ” 導(dǎo) 致 的 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 不 符 合 相 關(guān) 標(biāo)準(zhǔn) 要 求 的 各 類 缺 陷 統(tǒng) 稱 為 工 藝 缺 陷 。

27、（ 2） 工 藝 缺 陷 的 辨 證 分 析 缺 陷 產(chǎn) 生 的 絕 對(duì) 性 就 是 說(shuō) ， 在 實(shí) 際生 產(chǎn) 中 ， 要 獲 得 沒(méi) 有 任 何 缺 陷 的 產(chǎn) 品 ， 在技 術(shù) 上 是 相 當(dāng) 困 難 的 ； 要 使 成 批 生 產(chǎn) 的 產(chǎn)品 都 沒(méi) 有 任 何 缺 陷 ， 是 不 經(jīng) 濟(jì) 的 ， 甚 至 是不 可 能 的 。 缺 陷 評(píng) 定 標(biāo) 準(zhǔn) 的 相 對(duì) 性 即 “ 判 廢 標(biāo)準(zhǔn) ” 的 相 對(duì) 性 。 就 是 說(shuō) ， 不 同 的 產(chǎn) 品 或 同一 產(chǎn) 品 ， 往 往 因 使 用 條 件 工 況 不 同 ， 對(duì) 其質(zhì) 量 要 求 也 不 同 ， 因 而 ， 對(duì) 工 藝 缺 陷 的

28、容限 ， 即 “ 判 廢 標(biāo) 準(zhǔn) ” 也 不 盡 相 同 。 判 廢 標(biāo) 準(zhǔn) 的 制 定 原 則 ： 一 般 地 說(shuō) ， 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 等 級(jí) 越 高 、 失 效 后危 害 性 越 大 ， 對(duì) 缺 陷 控 制 也 越 嚴(yán) 格 。 因 此 ，必 須 注 意 貫 徹 和 參 照 有 關(guān) 標(biāo) 準(zhǔn) ， 不 能 隨 意 判廢 。 即 合 于 使 用 的 原 則 。 工 藝 缺 陷 的 修 復(fù) ： 輕 微 的 缺 陷 ， 不 影 響 使 用 ， 是 可 以 容 忍 的 ； 嚴(yán) 重 的 缺 陷 ， 不 符 合 使 用 要 求 ， 則 必 須給 予 處 理 ： 有 些 缺 陷 能 夠 及 時(shí) 修 復(fù) ； 而

29、 有 些 缺 陷 則可 能 無(wú) 法 修 復(fù) ， 產(chǎn) 品 就 得 判 廢 ！ 舉 例 說(shuō) 明 比 如 ： 焊 縫 余 高 過(guò) 大 ， 屬 于 焊 縫 形 狀 不 良 ，嚴(yán) 重 時(shí) 可 以 修 磨 ； 必 要 時(shí) 甚 至 可 以 磨 平 。 再 如 ： 鑄 件 的 表 面 砂 眼 ， 可 以 通 過(guò) 焊 補(bǔ) 來(lái)修 復(fù) 。 特 別 指 出 ， 考 慮 到 焊 接 接 頭 組 織 和 性 能 的惡 化 ， 某 些 產(chǎn) 品 的 焊 接 修 復(fù) 不 允 許 超 過(guò) 2次 ！所 以 ， 應(yīng) 該 注 意 制 定 嚴(yán) 格 的 修 復(fù) 工 藝 ， 否則 就 會(huì) 造 成 經(jīng) 濟(jì) 損 失 ！ 2.1.2 工 藝 缺

30、陷 的 分 類 工 藝 缺 陷 種 類 繁 多 ， 產(chǎn) 生 原 因 也 相 當(dāng) 復(fù)雜 。 為 了 便 于 分 析 和 處 理 工 藝 缺 陷 、 制 定 檢驗(yàn) 工 藝 、 方 便 技 術(shù) 交 流 ， 有 必 要 對(duì) 其 進(jìn) 行 分類 。 (1)按 技 術(shù) 內(nèi) 涵 大 體 分 為 ： 加 工 、 裝 配 缺 陷 如 焊 件 坡 口 角 度 、裝 配 間 隙 不 均 勻 ， 錯(cuò) 邊 量 過(guò) 大 等 ； 形 狀 、 尺 寸 缺 陷 如 工 件 變 形 、 焊 縫寬 窄 不 一 致 、 焊 縫 余 高 過(guò) 大 、 表 面 塌 陷 、 滿溢 、 焊 瘤 等 等 ； 幾 何 不 連 續(xù) 型 缺 陷 如 焊

31、 件 中 的裂 紋 、 孔 洞 、 夾 雜 、 未 熔 合 、 未 焊 透 ，鑄 件 中 的 縮 孔 、 疏 松 、 裂 紋 等 等 ； 組 織 、 性 能 缺 陷 如 機(jī) 械 性 能 不良 、 耐 腐 蝕 性 下 降 、 過(guò) 熱 組 織 、 脆 性 組織 、 偏 析 等 等 ； 其 它 工 藝 缺 陷 如 飛 濺 、 表 面 劃傷 、 電 弧 擦 傷 、 鑿 痕 、 磨 痕 等 等 。 （ 2） 按 工 藝 方 法 （ 工 藝 責(zé) 任 ） 分 為 ： 焊 接 缺 陷 因 實(shí) 施 焊 接 工 藝 而 引 起 的 缺 陷 ； 鑄 造 缺 陷 因 實(shí) 施 鑄 造 工 藝 而 引 起 的 缺 陷 ；

32、 鍛 壓 缺 陷 因 實(shí) 施 鍛 造 、 沖 壓 工 藝 而 引 起 的 缺 陷 ； 熱 處 理 缺 陷 （ 略 ） （ 3） 按 缺 陷 性 質(zhì) 不 同 分 為 ： 裂 紋 如 冷 裂 紋 、 熱 裂 紋 、 再 熱 裂 紋 、 層 狀 撕 裂 、 火 口 裂 紋 等 ； 孔 穴 如 縮 孔 、 氣 孔 等 ； 固 體 夾 雜 如 夾 渣 、 夾 鎢 等 ； 未 熔 合 如 坡 口 未 熔 合 、 層 間 未 熔 合 ； 未 焊 透 如 根 部 未 焊 透 、 中 部 未 焊 透 ； 其 它 缺 陷 未 包 含 在 以 上 5種 缺 陷 中 的缺 陷 ， 如 咬 邊 、 燒 穿 、 焊 瘤

33、、 電 弧 劃 傷 等 。 （ 4） 按 缺 陷 的 埋 藏 深 度 分 為 ： 表 面 缺 陷 如 表 面 氣 孔 、 表 面 裂 紋 、砂 眼 、 咬 邊 等 ； 近 表 面 缺 陷 如 皮 下 氣 孔 、 夾 雜 等 ； 內(nèi) 部 缺 陷 如 內(nèi) 部 夾 雜 、 氣 孔 、 縮 孔 、裂 紋 、 未 熔 合 、 未 焊 透 等 ； (5)按 缺 陷 的 幾 何 特 征 不 同 分 為 ： 體 積 型 如 孔 洞 、 夾 雜 等 ； 面 積 型 如 裂 紋 、 未 熔 合 、 夾 層 等 ； （ 6） 按 具 體 缺 陷 的 位 置 特 征 又 有 不 同 的 稱謂 ： 例 如 ： 裂 紋

34、可 分 為 ： HAZ 裂 紋 、 焊 縫 裂 紋 、 火 口裂 紋 、 焊 趾 裂 紋 、 焊 根 裂 紋 等 ； 未 熔 合 可 分 為 ： 坡 口 未 熔 合 、 層 間 未 熔 合 、根 部 未 熔 合 。 （ 7） 其 它 分 類 ： 按 裂 紋 走 向 不 同 有 ： 橫 向 裂 紋 、 縱 向 裂紋 、 人 字 形 裂 紋 、 輻 射 形 裂 紋 等 稱 謂 ； 按 裂 紋 尺 寸 不 同 又 有 ： 宏 觀 裂 紋 、 微 裂紋 等 稱 謂 。 按 具 體 缺 陷 產(chǎn) 生 機(jī) 理 又 有 不 同 的 分類 ， 例 如 ： 焊 接 接 頭 中 的 裂 紋 因 其 產(chǎn) 生 機(jī) 理

35、不 同有 ： 熱 裂 紋 、 冷 裂 紋 、 再 熱 裂 紋 、 層 狀 撕裂 等 ； 焊 件 中 的 氣 孔 又 分 為 ： 氫 氣 孔 、 氮 氣 孔 、 CO氣 孔 等 等 。 2 2 工 藝 缺 陷 的 危 害 及 其對(duì) 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 的 影 響 2.2.1 工 藝 缺 陷 的 危 害 性 （ 定 性 分 析 ） 應(yīng) 該 指 出 ， 處 在 同 一 位 置 上 的 不同 性 質(zhì) 的 缺 陷 、 或 處 在 不 同 位 置 的 同一 性 質(zhì) 的 缺 陷 ， 其 危 害 性 是 不 盡 相 同的 ： (1)對(duì) 于 同 一 性 質(zhì) 的 缺 陷 （ 即 使 數(shù) 量 、大 小 相 同 ） 有

36、： 表 面 缺 陷 比 內(nèi) 部 缺 陷 危 害 性 大 ; 位 置 特 征 高 應(yīng) 力 區(qū) 的 缺 陷 比 低 應(yīng) 力 區(qū) 的 缺 陷 危 害 性大 ； 應(yīng) 力 特 征 與 主 應(yīng) 力 垂 直 的 片 狀 缺 陷 比 平 行 主 應(yīng) 力 時(shí)危 害 性 大 ； 走 向 特 征 應(yīng) 力 集 中 區(qū) 的 缺 陷 比 非 應(yīng) 力 集 中 區(qū) 的 缺 陷危 害 性 大 ； 缺 口 效 應(yīng) 對(duì) 疲 勞 強(qiáng) 度 的 影 響 比 靜 載 強(qiáng) 度 的 影 響 大 ； 載 荷 特 征 未 發(fā) 現(xiàn) 的 缺 陷 比 已 發(fā) 現(xiàn) 的 缺 陷 危 害 性 大 ； 掌 控 狀 態(tài) (2)不 同 性 質(zhì) 的 缺 陷 危 害

37、性 排 序 （ 從 大 到 小 ） ： 裂 紋 未 熔 合 ， 未 焊 透 咬 邊 夾 雜 （ 條狀 ） 夾 雜 (圓 形 ) 氣 孔 。 應(yīng) 該 強(qiáng) 調(diào) ， 任 何 一 種 缺 陷 達(dá) 到 相 當(dāng) 嚴(yán) 重的 程 度 都 會(huì) 造 成 危 害 ， 不 僅 會(huì) 造 成 結(jié) 構(gòu)的 破 壞 ， 甚 至 會(huì) 釀 成 災(zāi) 難 性 事 故 ！ 尤 其 對(duì) 于 裂 紋 類 缺 陷 工 藝 上 是 不 能 容 忍的 ！ 必 須 徹 底 鏟 除 ! 2.2.2 工 藝 缺 陷 產(chǎn) 生 危 害 的 本 質(zhì) (1)使 工 件 的 有 效 承 載 截 面 F受 到 削 弱 ， 因 而 使 實(shí) 際平 均 應(yīng) 力 增 大

38、。 (2)缺 陷 造 成 的 幾 何 不 連 續(xù) ， 導(dǎo) 致 局 部 應(yīng) 力 集 中 ！ 引 起 缺 口 尖 端 的 局 部 三 向 拉 應(yīng) 力 ， 使 材 料 性 能變 脆 ， 即 產(chǎn) 生 缺 口 效 應(yīng) ； 可 能 引 起 裂 紋 失 穩(wěn) 擴(kuò) 展 ， 造 成 低 應(yīng) 力 破 壞 （ 脆斷 ） ； 結(jié) 構(gòu) 的 應(yīng) 力 集 中 點(diǎn) 又 容 易 引 發(fā) 疲 勞 裂 紋 ； 成 為 疲勞 裂 紋 源 ! 應(yīng) 力 集 中 區(qū) 也 容 易 加 劇 引 起 應(yīng) 力 腐 蝕 開(kāi) 裂 。 總 之 ， 材 料 強(qiáng) 度 越 高 、 加 工 精 度 越 高 、 對(duì) 應(yīng)力 集 中 越 敏 感 ， 工 藝 缺 陷 造

39、 成 的 危 害 越 大 。 2.2.3 工 藝 缺 陷 的 產(chǎn) 生 原 因 這 個(gè) 問(wèn) 題 十 分 復(fù) 雜 ， 需 要 具 體 問(wèn) 題 具 體 分析 。 從 總 體 上 說(shuō) ， 主 要 來(lái) 自 ： 冶 金 因 素 如 化 學(xué) 成 分 、 碳 當(dāng) 量 、 雜 質(zhì)含 量 、 冷 卻 速 度 等 等 ； 結(jié) 構(gòu) （ 力 學(xué) ） 因 素 如 壁 厚 、 應(yīng) 力 集 中 、截 面 突 變 、 拘 束 應(yīng) 力 等 等 ； 工 藝 因 素 預(yù) 熱 條 件 、 烘 干 溫 度 、 清 理 、環(huán) 境 濕 度 、 規(guī) 范 參 數(shù) 等 等 ； 對(duì) 于 每 種 具 體 缺 陷 的 產(chǎn) 生 原 因 ， 還 要 結(jié) 材

40、 料 成 型 原 理 課 程 的 學(xué) 習(xí) 來(lái) 深 入 理 解 。 譬 如 : 焊 接 冷 裂 紋 的 產(chǎn) 生 原 因 ( 三 要 素 ): 接 頭 中 的 淬 硬 組 織 M; 接 頭 中 的 較 高 拘 束 應(yīng) 力 R; 擴(kuò) 散 氫 含 量 的 影 響 。 三 因 素 相 互 促 進(jìn) ， 加 劇 焊 縫 在 焊 根 或 熔 合線 處 的 開(kāi) 裂 傾 向 。 2.3 材 料 無(wú) 損 檢 測(cè) 方 法 的 種 類 及 其 適 用 性 2.3.1 常 用 的 無(wú) 損 探 傷 方 法 及 探 傷 原 理 材 料 或 工 件 未 知 工 藝 缺 陷 的 檢 測(cè) 中 常 用的 無(wú) 損 探 傷 方 法 有

41、： (1)射 線 探 傷 （ RT） 是 利 用 射 線 的 穿透 性 和 衰 減 性 來(lái) 發(fā) 現(xiàn) 缺 陷 ， 即 射 線 能 夠 穿透 物 質(zhì) 并 且 在 物 質(zhì) 中 有 衰 減 的 物 理 特 性 來(lái)發(fā) 現(xiàn) 缺 陷 的 。 該 法 是 工 業(yè) 生 產(chǎn) 中 最 常 用 的 NDT方 法 ! 2.3.1 常 用 的 無(wú) 損 探 傷 方 法 及 探 傷 原 理(2)超 聲 波 探 傷 （ UT） 是 利 用 超 聲 波 在物 質(zhì) 中 傳 播 、 反 射 和 衰 減 等 物 理 性 質(zhì) 來(lái) 發(fā)現(xiàn) 缺 陷 的 。 該 法 與 射 線 探 傷 法 形 成 優(yōu) 勢(shì) 互 補(bǔ) . (3)磁 力 探 傷 （

42、MT） 是 通 過(guò) 對(duì) 鐵 磁 材 料進(jìn) 行 磁 化 所 產(chǎn) 生 的 漏 磁 場(chǎng) 來(lái) 發(fā) 現(xiàn) 其 表 面及 近 表 面 缺 陷 的 。 在 黑 色 金 屬 的 表 面 檢 測(cè) 中 應(yīng) 用 廣 泛 . 2.3.1 常 用 的 無(wú) 損 探 傷 方 法 及 探 傷 原 理 (4)滲 透 探 傷 （ PT） 是 利 用 熒 光 染 料 或紅 色 染 料 滲 透 劑 的 滲 透 作 用 顯 現(xiàn) 工 件 表 面開(kāi) 口 型 缺 陷 痕 跡 的 。 注 意 :不 能 用 于 多 孔 型 材 料 ! (5)渦 流 探 傷 (ET) 是 利 用 渦 流 的 集 膚 效應(yīng) 及 其 在 缺 陷 處 的 畸 變 行 為

43、 來(lái) 發(fā) 現(xiàn) 和 檢 測(cè)缺 陷 的 。 此 外 ， 還 有 液 晶 探 傷 、 中 子 探 傷 、 全 息 探傷 、 聲 發(fā) 射 探 傷 等 等 。 檢 測(cè) 方 法 簡(jiǎn) 介 的 說(shuō) 明 有 關(guān) 各 種 檢 測(cè) 方 法 的 技 術(shù) 內(nèi) 涵 和 要 點(diǎn)將 在 今 后 各 章 的 講 授 中 ， 深 入 理 解 。 總 之 ， 每 種 方 法 既 有 它 的 優(yōu) 勢(shì) ， 也 有它 的 局 限 性 。 這 一 點(diǎn) 就 像 沒(méi) 有 包 治 百病 的 良 藥 一 樣 ！ 應(yīng) 用 是 應(yīng) 根 據(jù) 檢 測(cè) 工 藝 需 要 ,認(rèn) 真 進(jìn) 行選 擇 ! 2.3.2五 種 常 用 無(wú) 損 探 傷 法 的 適 用 性

44、 射 線 探 傷 ： 適 用 于 材 料 內(nèi) 部 體 積 型 缺 陷 ：孔 洞 、 夾 雜 、 未 焊 透 等 ； 對(duì) 于 面 積 缺 陷（ 如 裂 紋 等 ） 有 選 擇 性 ： 即 缺 陷 平 面 與 射線 透 照 方 向 平 行 或 接 近 平 行 時(shí) 非 常 適 用 ；而 當(dāng) 缺 陷 平 面 與 射 線 透 照 方 向 垂 直 時(shí) 極 不敏 感 ！ 易 出 現(xiàn) 漏 檢 ! 超 聲 波 探 傷 ： 適 用 于 大 多 數(shù) 缺 陷 的 檢 測(cè) ，但 檢 出 容 易 ， 定 量 難 。 不 易 發(fā) 現(xiàn) 細(xì) 小 裂 紋 。另 外 ， 由 于 檢 測(cè) 系 統(tǒng) 存 在 盲 區(qū) ， 故 不 適 合薄

45、 板 的 檢 測(cè) 。 2.3.2五 種 常 用 無(wú) 損 探 傷 法 的 適 用 性 磁 力 探 傷 ： 適 合 鐵 磁 性 材 料 的 表 面 缺 陷及 近 表 面 缺 陷 的 探 傷 ； 不 適 用 于 非 鐵 磁 性材 料 ， 如 銅 、 鋁 、 奧 氏 體 鋼 等 等 ； (4) 滲 透 探 傷 ： 適 用 于 各 種 材 料 表 面 的 開(kāi) 口型 缺 陷 的 檢 測(cè) （ 如 裂 紋 、 針 孔 等 ） ； 但 不適 用 多 孔 型 材 料 ； (5) 渦 流 探 傷 ： 適 用 于 各 種 導(dǎo) 電 材 料 的 表 面及 近 表 面 缺 陷 的 探 測(cè) 。 不 適 于 非 導(dǎo) 電 材 料

46、的 缺 陷 檢 測(cè) 。 本 章 小 結(jié) 本 章 從 不 同 角 度 對(duì) 缺 陷 分 類 ， 以 便 加 強(qiáng) 理解 和 記 憶 。 對(duì) 于 缺 陷 的 認(rèn) 識(shí) 還 沒(méi) 有 完 結(jié) ，仍 須 通 過(guò) 其 它 課 程 的 學(xué) 習(xí) 加 以 深 化 。 在 具體 檢 測(cè) 方 法 中 ， 如 何 顯 現(xiàn) 缺 陷 的 形 態(tài) ， 更要 結(jié) 合 試 驗(yàn) 深 入 掌 握 。 最 后 ， 對(duì) 常 用 的 無(wú) 損 檢 測(cè) 方 法 的 適 用 性 作出 簡(jiǎn) 要 的 總 結(jié) 。 后 續(xù) 課 程 將 會(huì) 深 入 理 解 這一 點(diǎn) 。 本 章 思 考 題 1.工 藝 缺 陷 是 如 何 分 類 的 ？ 2.工 藝 缺 陷

47、產(chǎn) 生 危 害 的 本 質(zhì) 是 什 麼 ？ 3.不 同 性 質(zhì) 的 工 藝 缺 陷 的 危 害 性 是 否 相 同 ？試 說(shuō) 明 之 。 4.同 一 種 缺 陷 在 不 同 條 件 下 ,危 害 性 是 否 相同 ？ 試 說(shuō) 明 之 。 5.常 用 的 無(wú) 損 檢 測(cè) 方 法 的 適 用 性 如 何 ? 6.什 么 是 咬 邊 、 未 熔 合 、 未 焊 透 、 夾 雜 ？ 第 3章 射 線 檢 測(cè) 本 章 重 點(diǎn) 內(nèi) 容 ： （ 1） 射 線 的 產(chǎn) 生 及 性 質(zhì) 更 好 地 利 用 它 ； （ 2） 射 線 檢 測(cè) 的 基 本 原 理 更 好 地 理 解 各 種 缺 陷 的 顯 像 狀

48、況 ； （ 3） 重 點(diǎn) 掌 握 射 線 照 相 法 檢 測(cè) 技 術(shù) 學(xué) 以 致 用 ； （ 4） 了 解 射 線 的 防 護(hù) 知 識(shí) 保 護(hù) 環(huán) 境 和 注 意 人 身 安 全 。 本 章 概 要 射 線 檢 測(cè) 的 英 文 縮 寫 RT ray testing 基 本 原 理 利 用 射 線 能 穿 透 物 質(zhì) 且 在 不同 物 質(zhì) 中 的 衰 減 情 況 有 差 異 的 特 性 來(lái) 發(fā) 現(xiàn)構(gòu) 件 中 的 缺 陷 ； 依 據(jù) 顯 示 缺 陷 的 方 法 不 同 ， 分 為 以 下 幾 種具 體 的 方 法 ： 電 離 法 熒 光 屏 觀 察 法 工 業(yè) 電 視 法 照 相 法 計(jì) 算 機(jī)

49、斷 層 掃 描 法 CT 本 章 概 要 根 據(jù) 射 線 源 不 同 ， 又 分 為 ： X射 線 檢 測(cè) ； 射 線 檢 測(cè) ； 高 能 射 線 檢 測(cè) 。 本 章 將 以 X射 線 照 相 法 檢 測(cè) 技 術(shù) 為 核 心 ， 講 授 射 線 檢 測(cè) 技 術(shù) 。 射 線 檢 測(cè) 又 稱 射 線 探 傷 。 這 部 分 內(nèi) 容 也 是 課 程 的 重 點(diǎn) 。 3.1 射 線 檢 測(cè) 的 物 理 基 礎(chǔ) 3.1.1 射 線 的 本 質(zhì) 射 線 本 身 就 是 一 種 波 長(zhǎng) 很 短 的 電 磁 波 。 X,射 線 統(tǒng) 稱 為 光 子 。 根 據(jù) 波 譜 圖 可 查 得 : X射 線 的 波 長(zhǎng)

50、為 : 0.0010.1nm; 射 線 的 波 長(zhǎng) 為 : 0.00030.1nm. 射 線 比 X射 線 的 波 長(zhǎng) 還 短 ， 因 此 ， 其 穿 透 能 力 更 強(qiáng) ! 3.1.2 射 線 的 性 質(zhì) (1)不 可 見(jiàn) ， 直 線 傳 播 具 有 隱 蔽 性 和 指 向 性 ； (2)不 帶 電 ， 因 而 不 受 電 磁 場(chǎng) 影 響 電 中 性 ； (3)能 穿 透 物 質(zhì) ， 但 有 衰 減 具 有 穿 透 性 和 衰 減性 ； (4)能 與 某 些 物 質(zhì) 產(chǎn) 生 光 化 作 用 ， 使 熒 光 物 質(zhì) 發(fā)光 ； 可 使 膠 片 感 光 可 成 像 ； (5)能 使 某 些 氣 體

51、 電 離 即 產(chǎn) 生 電 離 輻 射 ； (6)與 光 波 一 樣 ， 有 反 射 、 折 射 、 干 涉 現(xiàn) 象 ； (7)能 產(chǎn) 生 生 物 效 應(yīng) ， 傷 害 和 殺 死 生 物 細(xì) 胞 對(duì) 人 體 有 害 。 3.1.3 射 線 的 產(chǎn) 生 射 線 的 性 質(zhì) ， 有 利 、 有 弊 ， 應(yīng) 該 科 學(xué) 地 加 以利 用 和 防 范 ！ 射 線 學(xué) 就 是 研 究 如 何 利 用 與 防 范 射線 的 科 學(xué) 。 下 面 介 紹 產(chǎn) 生 x射 線 的 主 要 設(shè) 備 : (1） x光 管 基 本 組 成 ： 陰 極 部 件 ： 燈 絲 （ 鎢 絲 ） 發(fā) 射 電 子 ； 陰 極 罩 聚

52、 焦 電 子 。 陽(yáng) 極 部 件 ： 陽(yáng) 極 靶 接 收 電 子 ； 冷 卻 介 質(zhì) 散 熱 作 用 。 真 空 管 玻 璃 或 金 屬 陶 瓷 制 作 的 真 空 外 罩 。 (2)X射 線 管 及 其 工 作 原 理 u 15 500kv 高 壓 電 源 高 壓 電 纜陽(yáng) 極 靶電 子 流 玻 殼 管陰 極 罩燈 絲 (3) X射 線 的 產(chǎn) 生 過(guò) 程 表 述 首 先 ， 對(duì) 燈 絲 通 電 預(yù) 熱 ,產(chǎn) 生 電 子 熱 發(fā) 射 ,形 成 電 子 云 ； （ 大 約 20分 鐘 左 右 ） 然 后 ， 對(duì) 陰 極 和 陽(yáng) 極 施 加 高 壓 電 （ 幾 百kv） ， 形 成 高 壓 電

53、場(chǎng) ， 加 速 電 子 ， 并 使其 定 向 運(yùn) 動(dòng) ； 被 加 速 的 電 子 最 終 撞 擊 到 陽(yáng) 極 靶 上 ， 將其 高 速 運(yùn) 動(dòng) 的 動(dòng) 能 轉(zhuǎn) 化 為 熱 能 和 X射 線 。 (4)幾 點(diǎn) 說(shuō) 明 高 速 運(yùn) 動(dòng) 電 子 的 能 量 ， 絕 大 多 數(shù) 轉(zhuǎn) 換 為 熱能 ， 轉(zhuǎn) 化 為 X射 線 的 能 量 比 率 僅 占 1 左右 ； 因 此 陽(yáng) 極 靶 必 須 散 熱 和 冷 卻 ； 這 個(gè) 問(wèn)題 應(yīng) 該 由 X射 線 管 的 設(shè) 計(jì) 人 員 解 決 。 產(chǎn) 生 X射 線 的 強(qiáng) 度 與 管 電 流 成 正 比 ， 與 管電 壓 的 平 方 成 正 比 ， 與 陽(yáng) 極 靶

54、 材 料 的 原 子序 數(shù) 成 正 比 。 因 此 ， 恰 當(dāng) 選 擇 管 電 流 、 管電 壓 和 陽(yáng) 極 靶 材 料 至 關(guān) 重 要 。 換 言 之 ， X射 線 的 強(qiáng) 度 可 由 管 電 流 和管 電 壓 靈 活 調(diào) 節(jié) ！ 常 用 的 陽(yáng) 極 靶 材 料 為 鎢 。 它 具 有 高 原 子 序數(shù) 和 高 熔 點(diǎn) 。 X射 線 的 強(qiáng) 度 的 分 布 規(guī) 律 ： 在 垂 直 電 子 束 的 方 向 上 最 強(qiáng) ； 在 平 行電 子 束 的 方 向 上 最 弱 。 這 就 是 說(shuō) ， X射 線 的強(qiáng) 度 在 空 間 的 分 布 是 不 均 勻 的 ， 而 且 具 有一 定 的 擴(kuò) 散 角

55、 ， 并 不 是 平 行 光 ！ 了 解 這 一 點(diǎn) ， 對(duì) 應(yīng) 用 也 很 重 要 （ 后 面 在象 質(zhì) 計(jì) 的 布 置 時(shí) 將 提 到 ） 。 3.1.4 射 線 的 產(chǎn) 生 射 線 是 由 放 射 性 同 位 素 的 原 子 核 衰 變 過(guò) 程 伴 隨產(chǎn) 生 的 。 常 用 于 射 線 探 傷 的 放 射 性 同 位 素 主 要 有 ： 鈷 60、 銥 192、 銫 137/134等 。 射 線 的 特 點(diǎn) ： 強(qiáng) 度 高 于 X射 線 ， 穿 透 力 強(qiáng) ， 適 合 厚 板 透 視 ； 強(qiáng) 度 無(wú) 法 直 接 調(diào) 節(jié) ， 射 線 長(zhǎng) 期 存 在 ， 防 護(hù) 更 要注 意 ！ 可 實(shí) 現(xiàn)

56、 周 向 輻 射 ， 透 視 效 率 高 。 3.1.5 射 線 的 半 衰 期 同 位 素 半 衰 期 射 線 能 量 應(yīng) 用 條 件鈷 60 5.3年 高 300 mm 以 下 鋼 制 件銥 192 75 3天 較 弱 60mm 以 下 鋼 制 件銫 137 33 2年 較 弱 60mm 以 下 鋼 制 件 3.2 射 線 檢 測(cè) 的 基 本 原 理3.2.1 射 線 在 物 質(zhì) 中 的 衰 減 定 律 射 線 在 穿 透 物 質(zhì) 的 同 時(shí) 也 會(huì) 發(fā) 生 衰 減 現(xiàn) 象 。 其 發(fā)生 衰 減 的 根 本 原 因 有 兩 點(diǎn) ： 散 射 和 吸 收 。 其 衰 減 規(guī) 律 成 負(fù) 指 數(shù)

57、 規(guī) 律 ： I= I0 e （ 3-1） 式 中 ， I0射 線 的 初 始 強(qiáng) 度 ； I 射 線 的 透 射 強(qiáng) 度 ； 工 件 的 厚 度 ； 線 衰 減 系 數(shù) 。 線 衰 減 系 數(shù) 線 衰 減 系 數(shù) 入 射 光 子 在 物 質(zhì) 中 穿 行 單 位 距 離 時(shí) ， 與 物 質(zhì) 發(fā) 生 相 互 作 用 的 幾 率 。 不 同 材 料 具 有 不 同 的 衰 減 系 數(shù) 。 一 般 規(guī) 律 是 ： f (,z ) ， 且 與 三 者 成 正 比 。 其 中 : 射 線 的 波 長(zhǎng) ； 材 料 密 度 ； z 原 子 序 數(shù) ； 3.2.2 射 線 檢 測(cè) 的 基 本 原 理 射 線

58、檢 測(cè) 主 要 是 利 用 它 的 指 向 性 、 穿 透 性 、 衰減 性 等 幾 個(gè) 基 本 性 質(zhì) 。 具 體 分 析 （ 參 考 下 圖 ） ： （ 1） 無(wú) 缺 陷 區(qū) 的 射 線 透 射 強(qiáng) 度 ： I=I0e 衰 減 定 律AB XI0I x =A+X+BX 缺 陷 厚 度 ；A 缺 陷 上 部 厚 度 ；B 缺 陷 下 部 厚 度 ； I x （ 2） 有 缺 陷 區(qū) 的 射 線 透 射 強(qiáng) 度 ： Ix = I0e A e X e B = I0e Ae B e X eX e X = I0e e （ )X = I e （ )X (3-2) 顯 然 有 ： Ix / I = e

59、（ )X (3-3) 討 論 與 結(jié) 論 當(dāng) I； 比 如 ， 鋼 中 的 氣 孔 、夾 渣 就 屬 于 這 種 ； 當(dāng) 時(shí) ， Ix CS CR 同 一 介 質(zhì) 中 ， 聲 速 、 波 長(zhǎng) 、 頻 率 之 間的 關(guān) 系 為 ： C = f = 常 數(shù) 。 按 超 聲 波 振 動(dòng) 持 續(xù) 時(shí) 間 分 為 ： (1)連 續(xù) 波 在 有 效 作 用 時(shí) 間 內(nèi) 聲 波 不 間 斷 地 發(fā) 射 ； (2)脈 沖 波 在 有 效 作 用 時(shí) 間 內(nèi) 聲 波 以 脈 沖 方 式 間 歇 地 發(fā) 射 。 注 意 : 超 聲 波 檢 測(cè) 過(guò) 程 常 采 用 脈 沖 波 。 4.1.4 超 聲 波 的 基 本

60、 性 質(zhì) (1)具 有 良 好 的 指 向 性 ： 直 線 傳 播 ， 符 合 幾 何 光 學(xué) 定 律 ； 象 光 波一 樣 ， 方 向 性 好 ； 束 射 性 ， 象 手 電 筒 的 光 束 一 樣 ， 能 集 中在 超 聲 場(chǎng) 內(nèi) 定 向 輻 射 。 聲 束 的 擴(kuò) 散 角 滿 足 如 下 關(guān) 系 ： = arcsin 1.22(/D) (4-1) 可 見(jiàn) ， 波 長(zhǎng) 越 短 ， 擴(kuò) 散 角 越 小 ， 聲 能 越 集 中 。 (2)具 有 較 強(qiáng) 的 穿 透 性 ， 但 有 衰 減 ； 穿 透 性 來(lái) 自 于 它 的 高 能 量 ， 因 為 聲 強(qiáng) 正 比于 頻 率 的 平 方 ； 所

61、以 ， 超 聲 波 的 能 量 比 普 通 聲 波大 100萬(wàn) 倍 ！ 可 穿 透 金 屬 達(dá) 數(shù) 米 ！ 衰 減 性 源 于 三 個(gè) 方 面 ： 擴(kuò) 散 、 散 射 和 吸 收 ； （ 3） 只 能 在 彈 性 介 質(zhì) 中 傳 播 ， 不 能 在 真 空 （ 空 氣 近 似 看 成 真 空 ） 中 傳 播 ； 強(qiáng) 調(diào) ： 橫 波 不 能 在 氣 體 、 液 體 中 傳 播 ！ 表 面 波 看 作 是 縱 波 與 橫 波 的 合 成 ， 所 以 ， 也 不 能 在 氣 體 、 液 體 中 傳 播 ！ （ 4） 遇 到 界 面 將 產(chǎn) 生 反 射 、 折 射 和 波 型 轉(zhuǎn) 換 現(xiàn) 象 ； （

62、5） 對(duì) 人 體 無(wú) 害 優(yōu) 于 射 線 的 性 質(zhì) 。 主 聲 軸 N 近 場(chǎng) 區(qū) 長(zhǎng) 度 N=D2 /4超 聲 場(chǎng) 及 近 場(chǎng) 區(qū) 壓 電 晶 片 4.2 超 聲 波 在 介 質(zhì) 中 的 傳 播 4.2.1 超 聲 波 在 金 屬 中 的 衰 減 定 律 超 聲 波 在 金 屬 中 主 要 的 衰 減 原 因 是 散射 和 擴(kuò) 散 ； 在 液 體 中 主 要 是 吸 收 。 研 究 表明 ， 超 聲 波 在 金 屬 中 的 衰 減 規(guī) 律 可 用 下 面的 關(guān) 系 式 表 達(dá) ： PX = P0 e-x (4-2) 衰 減 系 數(shù) ； dB/m x 聲 束 傳 播 的 距 離 ， 即 聲

63、程 m。 (4-2)式 表 明 ， 超 聲 波 的 聲 壓 在 其 傳 播 的 路徑 上 ， 呈 負(fù) 指 數(shù) 規(guī) 律 衰 減 。 這 里 強(qiáng) 調(diào) 指 出 ： 衰 減 系 數(shù) 為 頻 率 f4和 晶 粒尺 寸 d3的 函 數(shù) 。 所 以 ， 粗 晶 檢 測(cè) 時(shí) ， 應(yīng) 適當(dāng) 降 低 超 聲 波 頻 率 ， 彌 補(bǔ) 能 量 的 不 足 。 研 究 表 明 ， 聲 壓 p與 超 聲 波 探 傷 儀 示 波 屏 上的 波 高 h成 正 比 關(guān) 系 ： p1/p2 = h1/h2 (4-3) 實(shí) 際 探 測(cè) 時(shí) ， 超 聲 波 探 傷 儀 示 波 屏 上 的 波高 h能 夠 反 映 聲 波 的 衰 減

64、狀 況 。 超 聲 波 探 傷 儀 示 波 屏 上波 高 h的 衰 減 狀 況 這 里 ， B1 B6代 表 超 聲 波 在 工 件 底 面 的 6次 反 射 波 。 波 高 h依 次 遞 減 。T B1 B2 B6 4.2 超 聲 波 在 介 質(zhì) 中 的 傳 播4.2.2 超 聲 波 在 異 質(zhì) 界 面 處 產(chǎn) 生 的 各 種 現(xiàn) 象(1)垂 直 入 射 異 質(zhì) 界 面 時(shí) 的 透 射 、 反 射 及 繞 射 透 射 與 反 射 反 射 系 數(shù) K = W反 / W入 100% W透W反w入 常 見(jiàn) 材 料 之 間 的 界 面 反 射 系 數(shù) 界 面 材 料 反 射 系 數(shù) K % 鋼 鋼

65、0 鋼 變 壓 器 油 81 鋼 有 機(jī) 玻 璃 77 鋼 水 88有 機(jī) 玻 璃 變 壓 器油 17 鋼 空 氣 100 有 機(jī) 玻 璃 空 氣 100 反 射 現(xiàn) 象 的 辯 證 分 析 反 射 現(xiàn) 象 ： 對(duì) 發(fā) 射 超 聲 波 不 利 ； 對(duì) 脈 沖 反 射 法 接 收 有 利 。 影 響 反 射 系 數(shù) K的 因 素 反 射 系 數(shù) K值 的 大 小 ， 決 定 于 相 鄰 介 質(zhì)的 聲 阻 抗 之 差 ： Z =| Z 2 Z 1| Z 越 大 ， K 值 越 大 。 而 與 何 者 為 第 一 介 質(zhì) 無(wú) 關(guān) 。 關(guān) 于 聲 阻 抗 聲 阻 抗 Z表 示 聲 場(chǎng) 中 介 質(zhì) 對(duì)

66、質(zhì) 點(diǎn) 振 動(dòng) 的阻 礙 作 用 。 指 超 聲 波 在 介 質(zhì) 中 傳 播 時(shí) ， 任一 點(diǎn) 的 聲 壓 p與 該 點(diǎn) 速 度 振 幅 V之 比 。 定 義 式 聲 阻 抗 Z = p/V (4-4) 數(shù) 值 表 征 Z = CL (4-5) 氣 體 、 液 體 、 金 屬 之 間 聲 阻 抗 之 比 約 為 ： 1： 3000： 8000。 繞 射 現(xiàn) 象 當(dāng) 界 面 尺 寸 df/2 時(shí) ， 聲 波 能 繞 過(guò) 缺 陷 界面 而 繼 續(xù) 向 前 傳 播 的 現(xiàn) 象 ， 叫 作 繞 射 。 因 此 ， 要 想 提 高 探 傷 靈 敏 度 ， 必 須 提 高 頻率 f,以 便 發(fā) 現(xiàn) 更 小 的 缺 陷 。 超 聲 波 的繞 射 現(xiàn) 象 (2)傾 斜 入 射 異 質(zhì) 界 面 的 反 射 、 折 射 和 波 型 轉(zhuǎn) 換 參 考 圖 S1 L1 S2 L2 L LL oL 入 射 縱 波 ； 縱 波 入 射 角 ；L1 反 射 縱 波 ；L縱 波 L1反 射 角 ；S1 反 射 橫 波 ； 橫 波 S1反 射 角 ；L2 折 射 縱 波 ；L縱 波 L2折 射 角 ；S2 折 射 橫 波