《無損檢測技術(shù)》PPT課件.ppt

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1、無損檢測(NDT)：在不破壞工件的前提下，檢查工件宏觀缺陷或測量工件特征的各種技術(shù)方法的統(tǒng)稱。 常規(guī)無損檢測方法有： 超聲檢測 Ultrasonic Testing（縮寫 UT） 射線檢測 Radiographic Testing（縮寫 RT） 磁粉檢測 Magnetic particle Testing（縮寫 MT） 滲透檢驗 Penetrate Testing （縮寫 PT） 渦流檢測Eddy current Testing（縮寫 ET）,7. 無損檢測技術(shù),無損檢測有哪些應用？ 應用時機：設計階段；制造過程；成品檢驗；在役檢查。 應用對象：各類材料（金屬、非金屬等）；各種工件（焊接

2、件、鍛件、鑄件等）；各種工程（道路建設、水壩建設、橋梁建設、機場建設等）。,7.1 聲學診斷7.1.1 聲振檢測7.1.2 噪聲檢測7.1.3 超聲波檢測7.1.4 聲發(fā)射檢測,聲振檢測是激勵被測件，使其產(chǎn)生機械振動，發(fā)出聲波，通過測量聲波的特征，例如振幅（振動的強弱）、頻率（振動的快慢）、損耗（振動持續(xù)時間）、振動形式（單頻或多頻振動、諧振）以及與物體振動方式有關(guān)的力阻抗等，來判定被測件的狀況。 如果響應聲波發(fā)生改變，說明被測件出現(xiàn)異常。,7.1.1 聲振檢測,最常用的聲振檢測方法： 敲擊法（聲沖擊法） 由檢測者利用敲擊工具敲擊被檢工件， 在工件上有缺陷與無缺陷區(qū)域的回聲將因自然頻率不同而有

3、差異，從而可以辨別缺陷的存在。 這種方法有點類似我們?nèi)粘Ｉ钪杏门膿舴ㄌ暨x西瓜、用敲擊法挑選瓷器等。,敲擊法簡便易行，但在很大程度上依賴檢測人員的經(jīng)驗，多用作其他無損檢測方法的補充手段或粗略檢查（例如鐵路車輛的車軸、彈簧等在行車途中的檢查）。 也可用專用的電子敲擊器敲擊，用傳感器拾取聲波。,機器設備在運行過程中，如果零部件發(fā)生故障或出現(xiàn)缺陷，往往會產(chǎn)生強烈振動，發(fā)出噪聲。這種振動和噪聲，一方面反映了設備內(nèi)部狀態(tài)的變化，一方面也污染環(huán)境。 通過檢測噪聲，可以找出噪聲的原因和部位，以便采取措施抑制故障，并對噪聲進行有效控制。,7.1.2 噪聲檢測,噪聲聽診器,監(jiān)聽噪聲異響的方法較多，如直接用耳朵監(jiān)

4、聽，這是用得最多的；借助于聽棒、螺絲刀、膠管和聽診器等工具監(jiān)聽某部細微聲音，可收到直接用耳朵聽聽不到的聲音。,例如： 運用機械聽診器對16V240ZJC型柴油機主機油泵軸承、高溫水泵軸承、低溫水泵軸承、柴油機控制端板上的中間齒輪軸承、左右過輪軸承、曲軸主軸承進行振動監(jiān)測。 當發(fā)現(xiàn)異常時，再利用軸承振動診斷儀進行精密診斷。,超聲波檢測是先用發(fā)射探頭向被檢物內(nèi)部發(fā)射超聲波聲波，用接收探頭接收缺陷處反射(或透射)的超聲波，并將其顯示在屏幕上。 通過觀測反射波(或透射波) 的時延與衰減情況來判斷缺陷的類型、大小、數(shù)量及位置。,7.1.3 超聲波檢測,超聲波檢測的優(yōu)點是： 適用范圍廣(可檢查厚度100c

5、m鋼材內(nèi)部裂紋和其他缺陷，也可檢測表面裂紋)、靈敏度高、設備簡單、操作方便，并可以現(xiàn)場檢測。 其缺點是： 不好檢測結(jié)構(gòu)復雜的零件、需要標樣、一些組織結(jié)構(gòu)對回波花樣有影響。,一、 超聲波基礎 超聲波是一種頻率高于20kHz的機械波，指向性好、穿透能力強。 無損檢測用的超聲波頻率一般為0.2M25MHz。,1. 超聲波的分類 超聲波可分為縱波、橫波、表面波(瑞立波)和板波(蘭姆波)。 縱波：質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向平行。質(zhì)點受交變的拉壓應力時產(chǎn)生?？稍谌魏螐椥越橘|(zhì)(固體、液體、氣體)中傳播。可檢測幾何形狀簡單的工件的內(nèi)部缺陷。 橫波：質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向垂直。質(zhì)點受交變的剪切應力時產(chǎn)生

6、。只能在固體中傳播?？梢蕴綔y管件、桿件和其他幾何外形復雜工件的內(nèi)部缺陷。在同樣工作頻率下，橫波檢測的分辨率要比縱波幾乎高一倍。 表面波：沿介質(zhì)表面?zhèn)鞑?，表面質(zhì)點做橢圓運動，可看作縱波與橫波的合成。只能在固體中傳播。適宜于探測表面缺陷。 板波：在厚度與波長相當?shù)膹椥圆ò逯袀鞑ァ?2超聲波的傳播 超聲波在媒介中傳播，有波的疊加、反射、折射、透射、衍射、散射及吸收衰減等特性，一般遵循幾何光學的原則。 縱波的傳播速度大于橫波的傳播速度。,波形轉(zhuǎn)換： 當縱波傾斜入射到異質(zhì)界面時，除產(chǎn)生反射縱波和折射縱波之外，還可能產(chǎn)生反射橫波和折射橫波。橫波入射時也一樣。 波形轉(zhuǎn)換只在固體介質(zhì)中產(chǎn)生。,第一臨界角I、第

7、二臨界角II： 當縱波入射的入射角L小于I時，第二介質(zhì)中存在折射縱波和折射橫波； 當L介于I和II之間時，第二介質(zhì)中只存在折射橫波； 當aL大于II時，第二介質(zhì)中只存在表面波。,二、 超聲波檢測設備 超聲波檢測設備包括: 超聲波檢測儀、探頭、試塊、耦合劑。,1超聲波檢測儀 超聲波檢測儀是檢測的主體設備，作用是產(chǎn)生電振蕩作用于探頭，使之發(fā)射超聲波，同時將探頭送回的電信號進行濾波、檢波、放大等，并以一定的方式顯示出來。,超聲波檢測儀按發(fā)射超聲波的方式分為脈沖波檢測儀、連續(xù)波檢測儀和調(diào)頻波檢測儀。 其中使用最廣的是脈沖波檢測儀，它向工件周期性地發(fā)射頻率固定的超聲波。,超聲波檢測儀按顯示方式分為： A

8、超探傷：是一種波型顯示，在顯示屏幕上以橫坐代表聲波的傳播時間(距離)，縱坐標代表反射波的幅度。 B型探傷：是一種圖像顯示，可顯示工件縱截面的圖像。 C型探傷：也是一種圖像顯示，可顯示工件平行截面的圖像。,目前使用最廣的是A型脈沖反射式檢測儀。,2探頭 超聲波檢測一般采用壓電型探頭，其作用是利用壓電晶片，在高頻電振蕩激勵下產(chǎn)生高頻機械振動發(fā)射超聲波(發(fā)射探頭)，或在超聲波作用下產(chǎn)生機械變形，并因此產(chǎn)生電荷(接收探頭)。,超聲波探頭按結(jié)構(gòu)形式分為： 直探頭：用于交替地發(fā)射和接收縱波，波束垂直于工件表面。 斜探頭：利用楔塊將聲束傾斜于工件表面而射入工件。一般用于橫波探傷。,斜探頭的標稱方式有三種：

9、1) 以縱波入射角標稱：常用的有30、45、50、55。 2) 以橫波折射角標稱：常用的有40、45、50、60、70。 3) 以折射角的正切值K標稱：常用的有K1、K1.5、K2、K2.5、K3。,3試塊 試塊是具有標準反射體的試件，其作用有： 1) 確定探傷靈敏度 2) 標定探測距離、評價缺陷的大小 3) 測試儀器和探頭的性能(如掃描特性、盲區(qū)、分辨率、探頭波束特性等)。 4) 輔助測定材料的聲學性能(如聲速、材料衰減程度等)，以便選擇合適的探傷方法。 試塊按制定的來歷可分為標準試塊和參考試塊；按用途可分為檢驗試塊和定量試塊。,4耦合劑 耦合劑的作用是排除探頭與工件之間的空氣。使超聲波有效

10、地傳入工件。 常用的耦合劑有機油、甘油、水玻璃、水。,三、 超聲波檢測方法 超聲波探傷按其原理可分為: 脈沖反射法、穿透法和共振法。,1. 脈沖反射法 脈沖反射法利用超聲波探頭發(fā)射脈沖到被檢測試件內(nèi)，根據(jù)反射波的情況來檢測試件缺陷。,其基本原理為： 當試件完好時，超聲波可順利傳播到達底面，探傷圖形中只有表面發(fā)射脈沖T及底面回波B兩個信號；若試件中存在缺陷，在探傷圖形中，底面回波前有表示缺陷的回波F。 脈沖反射法靈敏度較高。,2. 穿透法 根據(jù)超聲波能量變化情況來判斷工件內(nèi)部狀況的。,穿透法是將發(fā)射探頭和接收探頭分別置于工件的兩相對表面。 發(fā)射探頭發(fā)射的超聲波能量是一定的，在工件不存在缺陷時，超

11、聲波穿透一定工件厚度后，在接收探頭上所接收到的能量也是一定的。而工件存在缺陷時，由于缺陷的反射使接收到的能量減少，從而斷定工件存在缺陷。,穿透法探傷的靈敏度不如脈沖反射法高，且受工件形狀的影響較大，但較適宜檢查成批生產(chǎn)的工件。如板材一類的工件，可以通過接收能量的精確對比而得到高的精度，宜實現(xiàn)自動化。,3共振法： 共振法是根據(jù)聲波（頻率可調(diào)的連續(xù)波）在工件中呈共振狀態(tài)來測量工件厚度或判斷有無缺陷的方法。 這種方法主要用于表面較光滑的工件的厚度檢測，也可用于探測復合材料的粘合質(zhì)量和鋼板內(nèi)的夾層缺陷檢測。,聲波在工件內(nèi)傳播時，如入射波與反射波同相位（即工件厚度為超聲波波長的一半或成整數(shù)倍時），則引起

12、共振。共振法測厚的公式為：,在測得共振頻率f和共振次數(shù)n后，便可計算材料的厚度。 共振法的特點是： 1可精確的測厚，特別適宜測量薄板及薄壁管；2工件表面光潔度要求高，否則不能進行測量。,四、 缺陷評定 1缺陷的定位 缺陷的定位是根據(jù)缺陷反射波在熒光屏時間掃描線上出現(xiàn)的位置來確定缺陷在工件中的位置。,對于縱波探傷，缺陷定位比較簡單： 假定儀器已按1:n調(diào)節(jié)好掃描速度，而缺陷波對應的水平刻度為SF，則缺陷至探頭的垂直距離為x=nSF。或者x=hSFSB，h為工件厚度，SB為底波的水平刻度。,對于橫波探傷，若探頭中心至缺陷的聲程為S，探頭折射角為B，則:,,2缺陷的定量 缺陷的定量指確定缺陷的大小和

13、數(shù)量。 定量方法大致可分為兩類： 當量法：用于缺陷小于聲束截面的情況。 測長法：用于缺陷大于聲束截面的情況,1) 當量法 當量法根據(jù)缺陷波高度來對缺陷進行定量。目前的超聲波探傷并不能確定缺陷的實際大小，而一般采用“當量”的概念。 當量法有當量試塊比較法、底波高度百分比法、AVG曲線法等。,當量試塊比較法： 用標準反射體的反射波高度作為基準對缺陷進行定量。由于需要大量試塊，現(xiàn)在己很少使用。,底波高度百分比法： 用缺陷波和底面反射波的高度相比較。底波高度可以是有缺陷與無缺陷時的兩種情況。 這種方法不需要試塊，只給出相對高度，不給出缺陷的當量大小。由于缺陷距離對百分比有影響，所以存在不足。,AVG曲

14、線法： 根據(jù)超聲場的特性，用數(shù)學物理計算的方法，得出聲程距離(A)、增益(V)和缺陷當量大小(G)三者之間關(guān)系的一組曲線。根據(jù)AVG曲線即可確定缺陷的當量大小。,AVG曲線,2) 測長法 缺陷大于聲束截面時，缺陷波高度不會再隨缺陷的增大而增加，這時一般根據(jù)缺陷波高度和探頭移動距離來對缺陷進行定量，即所謂的測長定量法。,測量缺陷的指示長度的基本原理是建立在聲束指向性上的。當缺陷與聲束中心軸相遇時，放射波較強。隨著探頭的移動，缺陷逐漸偏離聲束中心，缺陷波也就隨之降低直到消失。 測長法有: 半波高度法、兩端6dB法、絕對靈敏度測長法等。,半波高度法(6dB測長法)： 用探頭移動過程中，缺陷波高降低6

15、dB(即一半)時，探頭中心線之間的距離Lu作為缺陷的指示長度。,兩端6dB法： 當缺陷不規(guī)則時，探頭移動時，可能出現(xiàn)很多峰值，應用半波高度法就有困難，因為無法確定用哪個峰值作為最大反射波。 端點6dB法的做法是：以最靠兩端的峰值為基準。,以上為相對絕對靈敏度測長法。 絕對靈敏度測長法： 絕對靈敏度是在儀器靈敏度一定的條件下，探頭沿缺陷長度方向移動時，當缺陷波高度降到規(guī)定位置時，探頭移動的距離即為缺陷的指示長度。,3缺陷的定性 缺陷的定性指確定缺陷的類型(如裂紋、氣孔、夾渣、白點等)。 目前在實際檢測中尚有一定困難。,DF4D型機車車軸超聲波檢測 小修機車探傷檢查：將8縱波探頭分別放置在車軸兩側(cè)

16、端面上，將6縱波探頭放置在齒輪側(cè)車軸端面上。 中修機車探傷檢查：將K1橫波斜探頭放置在車軸軸身上，將K1.8橫波斜探頭放置在車軸抱軸頸上。,一、 原理與特點 材料受力作用，產(chǎn)生變形或斷裂時，以彈性波的形式放出應變能的現(xiàn)象稱為聲發(fā)射(簡稱AE)。 用儀器探測、記錄、分析聲發(fā)射信號和利用聲發(fā)射信號推斷聲發(fā)射源的技術(shù)稱為聲發(fā)射檢測技術(shù)(AET)。,7.1.4 聲發(fā)射檢測,聲發(fā)射波的頻率范圍很寬，從次聲頻、聲頻直到超聲頻，可包括數(shù)Hz到數(shù)MHz；其幅度從微觀的位錯轉(zhuǎn)動到大規(guī)模宏觀斷裂在很大的范圍內(nèi)變化，按傳感器的輸出可包括數(shù)V到數(shù)百mV，不過多數(shù)為只能用高靈敏傳感器才能探測到的微弱振動。用最靈敏的傳感

17、器，可探測到約為10-11mm 表面振動。,聲發(fā)射源發(fā)出的彈性波，經(jīng)介質(zhì)傳播到達被檢體表面，引起表面的機械振動。 聲發(fā)射傳感器將表面的瞬態(tài)位移轉(zhuǎn)換成電信號。 聲發(fā)射信號在經(jīng)放大、處理后，其波形和特性參數(shù)被紀錄與顯示。最后，經(jīng)數(shù)據(jù)的分析與解釋，評定出聲發(fā)射源的特性。,AET技術(shù)的主要目的是： 確定聲發(fā)射源的部位； 分析聲發(fā)射源的性質(zhì)； 確定聲發(fā)射發(fā)生的時間或載荷； 按照有關(guān)的聲發(fā)射標準評定聲發(fā)射源的嚴重性。,AET技術(shù)具有以下特點： 1) 聲發(fā)射法適用實時動態(tài)監(jiān)控檢測。 2) 缺陷定位時不需要使傳感器在被檢物體表面掃描。 3) 受材料的性能和組織的影響要小些?？梢詸z測復合材料。 5) 使用比較簡

18、單，檢測費用較低。 缺點和不足：受噪聲干擾大；不能給出聲發(fā)射源處缺陷的性質(zhì)和大小。,二、 聲發(fā)射信號的表征參數(shù) 1. 聲發(fā)射事件：指一個聲發(fā)射脈沖激發(fā)聲發(fā)射傳感器所形成的一個完整振蕩波型。。 2. 聲發(fā)射振幅：一個完整的聲發(fā)射振蕩波型中的最大幅度。它反映聲發(fā)射事件釋放能量的大小。 3. 事件持續(xù)時間：一個聲發(fā)射事件所經(jīng)歷的時間，通常用振蕩波型與門檻值的第一個交點到最后一個交點所經(jīng)歷的時間來表示。它反映聲發(fā)射事件規(guī)模的大小。單個聲發(fā)射事件持續(xù)時間一般很短(0.01100s)。 4. 上升時間：振蕩波型與門檻值的第一個交點到最大幅度所經(jīng)歷的時間。它反映聲發(fā)射事件的突發(fā)程度。,三、影響聲發(fā)射特性的因

19、素 聲發(fā)射來自材料的變形與斷裂機制，因而所有影響變形與斷裂機制的因素均構(gòu)成影響聲發(fā)射特性的因素，主要包括： 1.材料，包括成分、組織、結(jié)構(gòu)，例如金屬材料中的晶格類型、晶粒尺寸、夾雜、第二相、缺陷，復合材料中的基材、增強劑、接口、纖維方向、殘余應力等。 2.試件，包括尺寸與形狀。 3.應力，包括應力狀態(tài)、應變率、受載歷史。 4.環(huán)境，包括溫度、腐蝕介質(zhì)。,四、 聲發(fā)射檢測儀 聲發(fā)射檢測儀由傳感器、信號處理器(前置放大器、濾波器、主放大器、門檻值檢測器、聲發(fā)射計數(shù)器等)和信號顯示器組成。,聲發(fā)射傳感器：通常用壓電材料，利用壓電效應，把聲發(fā)射信號轉(zhuǎn)換為電信號。,門檻值檢測器： 是一種幅度鑒別裝置，它

20、把低于門檻值的信號遮蔽掉，而把大于門檻值的信號變成一定幅度的脈沖，供計數(shù)器計數(shù)用。,四、 聲發(fā)射信號的分析方法 1. 事件計數(shù)法和振鈴計數(shù)法 事件計數(shù)法用事件數(shù)或單位時間內(nèi)的事件數(shù)來處理聲發(fā)射信號。常與振鈴計數(shù)法一起使用。 振鈴計數(shù)法對聲發(fā)射信號中超越門檻值的峰值數(shù)進行計數(shù)。該法應用廣泛，特別適用于疲勞裂紋擴展的研究。也可用單位時間內(nèi)的振鈴數(shù)來表示。,2能量分析方法 能量分析法是直接度量傳感器振蕩信號的振幅(或有效值)和信號的持續(xù)時間。 檢測振動能量： R為電壓測量電路的輸入電阻。 能量分析法通常以二種數(shù)據(jù)型式給出，即能量值和能量率。能量值指在給定的測量時間內(nèi)所測量到的能量，能量率則為單位時間

21、的能量值。 能量分析法比振鈴計數(shù)更能反映裂紋開裂特征。,3振幅分布分析 振幅分布按信號峰值的大小范圍對聲發(fā)射信號進行計數(shù)。它可以從能量角度來觀察不同材料聲發(fā)射特性的差異，或同種材料在不同階段聲發(fā)射特性的變化。,4. 頻譜分析法 前面幾種方法中，聲發(fā)射信號的振幅是測量的主要參數(shù)，因為它表征了聲發(fā)射的能量大小。但許多研究者認為聲發(fā)射的頻率成分和振幅一樣，也包含著聲發(fā)射微觀過程的重要信息，也應作為測量的參數(shù)之一。這樣便產(chǎn)生了聲發(fā)射信號處理的頻譜分析法 。,五、 缺陷的定位與評定 1. 聲發(fā)射源的定位 進行聲發(fā)射源的定位時，要求將傳感器布置成一定的陣列形式。對一維問題，采用兩個傳感器。聲發(fā)射源的位置為

22、： x(s十vt)2s為兩個傳感器之間的距離，t為AE信號到達兩個傳感器的時間差，v為AE信號在材料中的傳播速度。,對于二維問題，可采用正方形、三角形、菱形等形式布置傳感器。同樣根據(jù)s、v、t可確定聲發(fā)射源的位置。,2缺陷的評定 聲發(fā)射缺陷的評定目前尚無標準，下面以壓力容器為例介紹。 1) 按升壓過程聲發(fā)射頻度分類評價 只考慮升壓過程聲發(fā)射信號出現(xiàn)的頻度，而不注意聲發(fā)射信號的強度。按這種方法將缺陷分為三級。 A級：嚴重聲發(fā)射信號，對這種缺陷，應采用其他無損檢測方法復驗。 B級：重要聲發(fā)射信號，對這種缺陷，需重點監(jiān)視。 c級：無關(guān)緊要的聲發(fā)射信號。 2) 按聲發(fā)射源活動性和強度分類評

23、價 聲發(fā)射源活動性是指聲發(fā)射事件計數(shù)或振鈴計數(shù)隨壓力變化出現(xiàn)的頻度。,聲發(fā)射檢測的應用,例1：2001年1月和3月，水利部質(zhì)檢中心和清華大學無損檢測技術(shù)工程中心組成檢測組 ，先后對三峽水利樞紐工程水輪發(fā)電機組座環(huán)和蝸殼在充水升壓和保壓階段進行了聲發(fā)射監(jiān)控檢測。通過聲發(fā)射實時監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)了蝸殼03管節(jié)與大舌板對接焊縫的咬邊在充水升壓和保壓階段萌生、擴展的裂紋，。,例2：鐵路貨車軸承的聲發(fā)射故障診斷,一、射線檢測原理與特點 射線檢測是利用射線(x射線、Y射線、中子射線等)穿過材料時的強度衰減，檢測其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不連續(xù)性。,7.2 射線檢測診斷,當射線穿過物質(zhì)時，若物質(zhì)的內(nèi)部有氣孔、夾渣等缺陷，射線穿過有

24、缺陷的路徑比沒有缺陷的路徑所透過的物質(zhì)密度要小得多，其強度就減弱得少些，即透過的強度就大些。若用底片接收，則感光量就大些，就可以從底片上反映出缺陷垂直于射線方向的平面投影；若用其它接收器也同樣可以反映缺陷垂直于射線方向的平面投影和射線的透過量。,射線檢測的主要優(yōu)點是： 1) 幾乎適用于所有材料，且對工件形狀和表面粗糙度無特別要求。 2) 能直觀顯示缺陷影像，便于觀察分析。 3) 射線底片能長期保存。 射線檢測的局限性在于： 1) 射線探傷適于檢測體積型缺陷(如氣孔、夾渣等)探傷，但不適宜檢測面積型缺陷(如裂紋)。 2) 檢測費用較高，且需做特殊防護。,二、射線檢測裝置 1x射線檢測儀 x射線檢

25、測儀主要由x射線管、高壓發(fā)生器、控制柜和冷卻裝置組成。,x射線管：用于產(chǎn)生x射線的一種真空二極管，其陰極(燈絲)用來產(chǎn)生熱電子，在陽極與陰極之間加高電壓(稱為管電壓)，電子以高速度向陽極靶撞擊，其動能大部分轉(zhuǎn)換為熱能，小部分則轉(zhuǎn)換為x射線。,高壓發(fā)生器：用于在陽極與陰極之間產(chǎn)生高電壓。 冷卻裝置：用于對x射線管進行循環(huán)冷卻，防止陽極燒損。,2射線檢測儀 射線檢測儀一般由射線源(常用的有鈷60、銥192、銫137)、源容器、輸源機構(gòu)和控制機構(gòu)組成。,三、射線檢測診斷方法 射線檢測根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)顯示方法不同，可分為：射線照相法、熒光屏法(發(fā)展為工業(yè)電視)、層析攝影(工業(yè)CT)技術(shù)等。目前應用最廣泛的

26、是射線照相法。,工業(yè)CT（Computed Tomography）,1基本透照參數(shù)（曝光規(guī)范） 射線照相檢驗的基本透照參數(shù)是：射線能量、焦距、曝光量。 對于x射線檢驗： x射線管所施加的管電壓反應射線的能量，即穿透金屬的能力。 焦距是射線源與膠片之間的距離。 曝光量是透照時間(曝光時間)與射線強度(實際中常用管電流代替)的乘積，它決定底片的黑度。,探傷前，應根據(jù)曝光曲線找出正確的曝光規(guī)范。,對于射線檢驗： 射線能量取決于射線源的種類； 射線源的劑量反映射線的強度。 曝光量是射線源劑量與曝光時間的乘積。,2射線照相檢測的靈敏度 在底片上所能發(fā)現(xiàn)的工件中沿射線穿透方向上最小缺陷的尺寸，稱為絕對靈敏

27、度。 所能發(fā)現(xiàn)的最小缺陷的尺寸與被透照厚度的比值，稱為相對靈敏度。一般所說的靈敏度即指相對靈敏度。 一般用帶有人工缺陷的像質(zhì)計(透度計)來確定相對靈敏度。,像質(zhì)計有金屬線型和金屬槽型兩類。 像質(zhì)計使用時，安放在曝光區(qū)工件的表面上，與檢驗部位一起曝光。根據(jù)膠片上所發(fā)現(xiàn)的像質(zhì)計的最小直徑，來確定靈敏度: 相對靈敏度K=C/S *100%,3影像質(zhì)量的基本因素 射線照相影像的質(zhì)量由對比度、不清晰度和顆粒度決定。 對比度：指影像的黑度與背景的黑度之差。 不清晰度：描述影像邊緣擴展的程度。產(chǎn)生不清晰度的原因主要有幾何不清晰度、膠片不清晰度。 顆粒度：是影像黑度分布不均勻的描述，它是感光劑微粒分布的隨機

28、性、射線光最子吸收的隨機性的反映。,4散射線控制 被照射的工件及其周圍物體會產(chǎn)生散射線，降低影像質(zhì)量。 減少到達膠片的散射線的方法有： 濾波、光闌、遮蔽、屏蔽等。,濾波：是在x射線管窗口附近放置濾光板，吸收長波部分的x射線。 光闌與遮蔽：是采用對射線具有強烈吸收性能的材料(如鉛板)，蓋住檢驗區(qū)以外的部位。 屏蔽：是在工件與膠片之間放置屏蔽板，吸收從工件產(chǎn)生的散射線，在膠片暗袋后放置鉛板，吸收從膠片后方來的散射線。,5增感 射線膠片吸收射線的能量很少(大部分透過膠片)，為了更多地吸收射線能量，減少曝光時間，常使用增感屏與膠片緊貼在一起進行射線照相。 常用的增感屏有熒光增感屏、金屬增感屏。,熒光增

29、感屏是利用熒光物質(zhì)受射線照射后，吸收射線能量，并發(fā)出熒光，來使膠片感光。 金屬增感屏是利用金屬受射線照射后，產(chǎn)生二次電子，來使膠片感光。,四、膠片處理（暗室處理） 1）顯影：利用顯影液，將已曝光的膠片中的潛像變成可見像。 2）停顯：停止顯影液對膠卷乳劑的顯影作用，防止顯影液對定影液的污染。此過程一般用停顯液進行，也可用清水代替停顯液。 3）定影：利用定影劑，除去未感光和未被顯影的銀鹽使底片的影像固定下來。 4）沖洗 5）干燥：自然干燥或干燥器干燥。,五、缺陷評定 首先對底片反映出來的缺陷進行性質(zhì)、大小、數(shù)量及位置的識別，然后根據(jù)這些情況，與探傷標準進行比較定級。,GB/T5677-1985鑄鋼

30、件射線照相及底片等級分類方法規(guī)定了厚度為5300mm鑄鋼件的射線照相方法及底片等級分類方法。 JB928-67焊縫射線探傷標準將焊縫質(zhì)量分為五個等級，一級焊縫缺陷最少、質(zhì)量最好。,缺陷位置的確定 缺陷的長度、寬度以及水平方向的相對位置可直接得到。但是缺陷的厚度和埋藏的深度，還需要其他辦法才能確定。 由于解決方法比較麻煩，因此事前須考慮是否有必要和有價值。,1） 缺陷埋藏深度的確定 采用二次曝光的方法，x光機在F1和F2位置各曝光一次，在底片上得到缺陷O的兩個投影E1和E2。 則在忽略c時，缺陷埋藏深度,2） 缺陷在射線方向的厚度確定 采用黑度計測定。用光源射向底片上的缺陷影像，光線穿過底片照射

31、到光電管，產(chǎn)生光電流。缺陷越厚，光電流越小。因此由電流值可得到缺陷厚度。,六、射線的安全防護 1）采用防護裝置 2）縮短接觸射線的時間 3）加大與射線源的距離,例：平板對接焊縫的X射線檢測 透照時將暗盒放在工件的背面射線束中心對準焊縫中心線，像質(zhì)計、標記號碼放在靠近射線源一側(cè)的焊縫表面上，以便確定底片的靈敏度。為防止散射線的干擾，在焊縫的表面的兩側(cè)可用鉛板屏蔽。,為了檢查V形和X形坡口焊縫邊緣附近及焊層間較小的未焊透和未熔合缺陷，除了射束對準焊縫中心線透照外，還可以再做兩次射束方向沿坡口方向左右兩側(cè)進行的透照。用此種方法也容易發(fā)現(xiàn)沿斷面方向延伸的裂縫等缺陷。,一、 檢測原理與特點 磁粉檢測是

32、建立在漏磁原理基礎上的一種磁力探傷方法。當磁力線穿過鐵磁材料時，在其不連續(xù)處將產(chǎn)生漏磁場，形成磁極。此時撒上干磁粉或澆上磁懸液，磁極就會吸附磁粉，產(chǎn)生用肉眼可直接觀察的明顯磁痕，借助該磁痕可顯示鐵磁材料的缺陷情況。,7.3 磁粉檢測診斷,磁粉檢測可探測露出表面，用肉眼或借助于放大鏡也不能直接觀察到的微小缺陷，也可探測未露出表面，和埋藏在表面下幾毫米的近表面缺陷。 用這種方法雖然也能探查氣孔、夾雜、未焊透等體積型缺陷，但對垂直于磁力線的面積型缺陷更敏感。 也可以不用磁粉顯示，而借助予感應線圈、磁敏管、霍爾元件等來反映缺陷，習慣上稱為漏磁檢測，它比磁粉檢測更衛(wèi)生，但不如前者直觀。,二、磁化與退磁

33、對工件的磁化方法主要有兩種： 1）采用通電線圈或電磁鐵對工件進行磁化； 2）給工件通大電流。,磁化電流可以是交流電或直流電。 直流磁化：給磁化線圈(或工件)通直流電或半波整流電流，工件獲得磁化場較均勻，能發(fā)現(xiàn)較深的缺陷。但由于不易調(diào)整電壓，通常只用于磁圈、磁軛等。 交流磁化：給磁化線圈(或工件)通交流電。由于交流電有集膚效應，工件表面的磁化場較強，適合檢測表面缺陷。,退磁： 經(jīng)磁力探傷的工件會有剩磁，給使用帶來不利影響。因此帶有剩磁的零件如果不再進行熱處理（加熱過居里點后，剩磁會消失），一般需要進行退磁。 常用的退磁方法有： 直流電退磁：用直流電磁化的工件，必須用直流電退磁。 交流電退磁： 退

34、磁的檢驗：回形針、磁粉,三、 檢測方法 磁粉檢測有好幾種分類方法： 1. 依磁場方向可分為：縱向磁化和周向磁化 1) 縱向磁化：使電流通過線圈或磁軛等，產(chǎn)生的磁力線與工件軸向平行，適于檢查橫向裂紋。 縱向磁化法包括線圈磁化法、磁軛法和電磁鐵法。,線圈磁化法是一種開路磁化方法，主要用于細長軸、桿件的探傷； 磁軛法是一種閉路磁化法，在線圈法的基礎上再加一個鐵軛，磁力線在磁軛和工件中形成閉合回路。靈敏度比線圈法高。 電磁鐵法是一種局部閉合磁化方法，使用較靈活，但效率較低。,2) 周向磁化：使電流通過試件(或試件中心的導體)，產(chǎn)生的磁力線與電流方向垂直，適于檢查縱向裂紋。 包括直接通電法、心棒通電法、

35、電極觸點法。,3) 聯(lián)合磁化法： 同時使用縱向磁化和周向磁化,2. 依磁性介質(zhì)種類可分為：干式和濕式。 干式磁粉，通常又稱為磁粉，通常以噴散方式施加于試件表面。 濕式磁粒，通常是磁粒懸浮液，或俗稱磁浴，以噴灑或涂刷等方式施加于試件表面。,3. 依施加磁粒和磁化的先后順序可分為連續(xù)法和剩磁法。 連續(xù)法：磁化電流和磁粉同時施加或連續(xù)施加，此法適合檢測保磁性低的材料，如低碳鋼等。 剩磁法：磁化電流停止后才施加磁粉，此法適合檢測保磁性高的材料，如高碳鋼等。,四、 磁粉檢測設備與規(guī)范 1磁粉探傷機 可分為攜帶式磁粉探傷機和固定式探傷機。 攜帶式磁粉探傷機一般只采用一種磁化方式。 固定式探傷機一般都可進行

36、多種磁化，如縱向磁化采用直流閉路線圈法，周向磁化采用交流電。,2磁粉和磁懸液 磁粉分普通磁粉和熒光磁粉兩大類。 普通磁粉通常是用Fe3O4和紅色Fe2O3制成的細微顆粒； 熒光磁粉是以熒光物質(zhì)處理過的磁粉(如用化學合成的方法在普通磁粉外面包一層熒光物質(zhì))。 磁粉必須具有適當?shù)拇判?、粒度、分散性、顏色?磁懸液是將磁粉懸浮于載液(變壓器油、煤油或水溶液)中。 磁懸液應具有適當?shù)恼扯?、濃度?3檢測規(guī)范 磁粉檢測的主要規(guī)范有： 磁化電流： 直接通交流電磁化時： I=(6-18)d (安)，d是工件直徑(mm) 間接通交流電磁化時： I=(20-30)d (安) 用直流電時，計算值降低2035

37、,磁粉的性能和粒度(或磁懸液的性能和濃度) 磁化時間。,五、 磁痕分析 磁痕分析是通過觀測磁痕評價缺陷的性質(zhì)和真?zhèn)巍?磁痕分為缺陷磁痕和偽磁痕。 缺陷磁痕包括裂紋磁痕、發(fā)紋磁痕和點狀磁痕。 偽磁痕是由于零件本身磁導率不均勻、或磁力線分布不均勻造成的磁痕。,一、 渦流檢測的原理與特點 渦流檢測(ET)是以電磁感應理論為基礎的。 渦流檢測用正弦波電流激勵探頭線圈，當探頭接近金屬表面時，線圈周圍的交變磁場在金屬表面產(chǎn)生感應電流。對于平板金屬，感應電流的流向是以線圈同心的圓形，形似旋渦，稱為渦流。,7.4 渦流檢測,同時渦流也產(chǎn)生相同頻率的磁場，其方向與線圈磁場方向相反。渦流通道的損耗電阻，以及渦流產(chǎn)

38、生的反磁通，又反射到探頭線圈，改變了線圈的電流大小及相位，即改變了線圈的阻抗。,因此，探頭在金屬表面移動，遇到缺陷或材質(zhì)、尺寸等變化時，使得渦流磁場對線圈的反作用不同，引起線圈阻抗變化。通過渦流檢測儀器測量出這種變化量，就能鑒別金屬表面有無缺陷或其它物理性質(zhì)變化。,在渦流檢測中，應用最多的是阻抗分析法。 阻抗分析法是通過阻抗平面圖，分析渦流效應引起的線圈阻抗變化以及相位變化。 坐標中的初值對應空線圈信號，當零件通過檢測線圈，渦流的感應信號將劃過一條弧線后回到初值。感應信號的最大值（通常是弧線的反轉(zhuǎn)點）是檢測的關(guān)鍵。,合格零件的測試值（反轉(zhuǎn)點）會在阻抗平面上形成一個點的密集區(qū)，如果零件有缺陷，反

39、轉(zhuǎn)點就會落到密集區(qū)外，被明顯的區(qū)分開。,渦流檢測具有如下特點： 1) 對導電材料就能起作用。常用于形狀較規(guī)則、表面較光潔的工件的探傷。 2) 通常能確定缺陷的位置和相對尺寸，但難于判定缺陷種類。 3) 渦流檢測不需要耦合劑，可進行非接觸性的檢測。 4) 渦流檢測可實現(xiàn)快速和自動化檢測。 5) 能適用于高溫金屬的檢測，因為金屬在高溫下具有導電性。,二、 診斷設備與方法 渦流檢測系統(tǒng)主要包括： 高頻交流電壓發(fā)生器(或稱振蕩器)，檢測線圈(或稱探頭)、信號輸出電路、放大器、處理器和顯示器。,高頻電壓發(fā)生器供給檢測線圈以激勵電流。 當作為電橋橋臂的檢測線圈移動到缺陷部位時，電橋輸出信號，信號經(jīng)放大后輸

40、入檢波器進行相位分析，再經(jīng)過濾波和幅度分析后，送到顯示和記錄裝置。,1渦流檢測線圈 檢測線圈是渦流探傷的傳感器，它是激勵線圈與測量線圈的統(tǒng)稱。 其主要作用是：在工件上建立磁場，激勵出渦流，傳遞探傷信息。 激勵線圈與測量線圈可以是兩個線圈，也可以是同一個線圈。,檢測線圈基本形式有三種：穿過式，內(nèi)插式和點式。 穿過式是線圈環(huán)繞被檢測工件外部，讓工件在其中自由通過。,線圈的工作方式： 只有一個測量線圈工作的方式稱為絕對式，使用兩個線圈進行反接的方式稱為差動式。 采用絕對式時，先把標準件放入線圈，調(diào)整好儀器后，再把被測工件放入線圈，觀察輸出信號是否變化。 差動式可分為自比較式和標準比較式兩種。自比較式

41、是采用兩個相鄰的線圈，對同一試件的相鄰部位進行檢測；標準比較式一個線圈中放置被測試件，一個線圈中放置標準試件。,2對比試樣 渦流探傷方法不是一種缺陷深度的絕對測量方法，而是一種相對檢測方式，也就是對探傷結(jié)果的判定是借助于對比試樣的人工缺陷與自然缺陷顯示信號的幅度對比法，即當量比較法來判定鋼管缺陷。 對比試樣應與被探試件的公稱尺寸相同，化學成份、表面狀況及熱處理狀態(tài)相似，即要有相似的電磁特性。,3顯示裝置 渦流顯示裝置主要有電流表、示波管和CRT三類。,應用實例：連桿耳銷的檢測 北京內(nèi)燃機務段過去采用滲透檢測和濕粉檢測兩種方法，經(jīng)實踐證明，這兩種方法對耳銷兩端處裂紋可明顯顯示，但對中間處裂紋不易

42、觀察，容易造成漏檢。后采用渦流檢測，以0.3mm人工傷作為探測耳銷起始靈敏度。兩年來，對100多臺北京型架修機車連桿耳銷進行檢測，共檢出缺陷耳銷130多個，靈敏度高于原方法，且操作簡單，自動化程度高。,一、 滲透檢測原理與特點 滲透檢測是利用滲透液的浸潤和毛細現(xiàn)象，將滲透液滲入固體材料表面開口缺陷處，清除表面剩余滲透液后，再通過顯象劑將滲入的滲透液吸出到表面顯示缺陷的存在。,7.5 滲透檢測診斷,滲透檢測適用于可檢測除表面多孔性材料外的各種金屬和非金屬，具有很高的靈敏度，且不受工件形狀、尺寸的影響，小零件可采用浸液法，大零件可采用刷涂或噴涂法。 其局限性式是只能探測表面開口缺陷，工序較多。,二

43、、 檢測方法 1. 滲透檢測按顯示缺陷的方法不同分為著色檢測和熒光檢測。 著色檢測：是將有色的滲透液滲入裂縫內(nèi)。著色滲透液的主要成分有紅色染料、溶劑和滲透劑。顯像劑的主要成分是吸附劑。 熒光檢測：是利用熒光液可以滲入裂縫內(nèi)，并在紫外線照射下能顯示顏色的特性，判斷表面是否存在裂紋?？蓹z測出極微細的缺陷，但需要紫外線光源和暗室。,2. 按滲透液的清洗方法不同分為: 水洗型: 滲透液含乳化劑，直接用水清洗。靈敏度較低. 。 后乳化型: 滲透液不含乳化劑，滲透后須增加一道乳化工序，然后用水清洗。檢測靈敏度高。 溶劑清洗型: 滲透液無需乳化劑，直接用溶劑清洗。,3. 按顯像劑狀態(tài)的不同分為： 干粉法 濕

44、粉法,應用實例： 鑄件滲透檢驗具體的工藝如下： 清除工件表面砂粒； 將SM-3水洗型著色滲透液均勻地刷涂在工件表面，滲透時間3 -5min； 用清水清洗，在工件表面凹坑處用尼龍刷或銅絲刷輕輕刷洗； 擦干工件表面并讓其自然干燥； 用噴罐將快干式顯像劑均勻地噴涂在工件表面，10min以后用目視法觀察綠色的顯示痕跡。,三、 磁場滲透檢測 磁場滲透探傷法是把部件磁化的同時再施加滲透探傷，利用磁力使?jié)B透液能夠有效地滲透，以加強顯像能力，提高檢測靈敏度。,其工作過程為： 將部件清洗磁化的同時，施加滲透液清洗磁化，顯像觀察缺陷顯示結(jié)果。 滲透時間為5min10min，顯像時間為10min。 探傷儀使用開合式環(huán)形探傷器及滲透探傷劑。,磁場滲透檢測的應用 株洲電力機車廠運用磁場滲透檢測，檢測部分電力機車零部件，如空氣壓縮機曲軸、銷類、轉(zhuǎn)向架拉桿及牽引桿，顯示出磁粉探傷和滲透探傷無法比擬的優(yōu)點。 如在對SS4改進型機車轉(zhuǎn)向架牽引桿探傷時，采用馬蹄形探傷儀探傷，發(fā)現(xiàn)裂紋210mm。經(jīng)過打磨后再探傷，沒有磁痕顯示。用磁場滲透法探傷時，發(fā)現(xiàn)有清晰裂紋顯示。,