非破坏性检测

1、金属材料失效分 析 第第4 4讲讲 无损检测无损检测 （Failure analysis of metallic materials） 2 第四讲第四讲 非破坏性检测非破坏性检测 -无损 检测 指利用光、电、声、磁和射线等物理因子与待检物质 相互作用,不破坏待检物质内外部结构及使用性能,对其内部 或表面缺陷的位置、大小、形状、种类和分布等进行检测。 无损检测 分析失效构件中裂纹等缺陷。 3 在被检工件上浸涂带有荧光的或红色 的染料（渗透剂），利用其渗透作用，显示 表面缺陷痕迹的一种无损检测方法。 渗透检测的前提是 液体必须是润湿的! 基本原理 可将零件表面的开口 缺陷看作是毛细管或毛细 缝隙。

2、能润湿零件的渗透 液在毛细作用下能渗入表 面缺陷中去，使缺陷附近 的表面有所不同。 此时可直接观察，或 使用显像剂进行显像（会 大大提高灵敏度）。 直接观察 4 4.1.1 渗透检测法的基本程序 显像过程也是利用渗透原理显像过程也是利用渗透原理 显像剂微粉显像剂微粉之间可形成很多之间可形成很多 半径很小的毛细管，这种粉末又半径很小的毛细管，这种粉末又能能 被渗透液所润湿。被渗透液所润湿。 当清洗完零件表面多余的渗当清洗完零件表面多余的渗 透液后，给零件的表面敷散一层显透液后，给零件的表面敷散一层显 像剂，根据上述的毛细现象，缺陷像剂，根据上述的毛细现象，缺陷 中的中的渗透液就容易被吸出，形成一

3、渗透液就容易被吸出，形成一 个放大的缺陷显示个放大的缺陷显示。 渗透渗透+ +显像显像 5 渗透检测的基本步骤： a. 探伤前处理 b. 渗透处理 c. 清洗处理 d. 干燥处理 e. 显象处理 f. 显象观察 g. 探伤后处理 零件在使用渗透液之前必须 进行探伤前处理，用来去除零 件表面的油脂、铁屑、铁锈、 氧化皮等，以防止这些污物堵 塞缺陷，阻塞渗透液的渗入。 经预清洗后残余的溶剂清洗剂和水分应充分干燥， 并尽快进行下一步操作。 如探伤工作量大，则可，以避免 间隔时间太长造成二次污染。 防 堵 6 b. 渗透 将渗透液覆盖在被测零件的表面。 根据被检工件的数量尺寸形状 以及渗透剂的种类，并

4、保证有足 够的渗透时间。 （1） 浸渍法 浸渍法是将工件直接浸没在调配好的渗透液槽中，渗透效果 好，省时省工，对的零件适用。 （2） 刷涂法 刷涂法是用软毛刷把渗透液刷涂在被检验部位，适宜于大型 工件的，特别是检验焊缝，工具简单，操作简易，耗用渗透液很少， 不易造成浪费，故成本低廉。 （3）喷涂法 喷涂法是用气泵将渗透液雾化成微小的液体颗粒后，通过喷雾 器喷洒在工件被检部位上。喷涂法应在的场所中采用， 特别是在容器内部操作时应更加注意。 7 渗透时间 依渗透种类被检工件的材质缺陷本身的性质以 及被检工件和渗透液的温度而定。 1、能较差，需要的渗透时间就长一些。 2、的表面缺陷多为及微露的近表

5、层气孔，需要较长的渗透时间。 3、高, 所需渗透时间短（适宜的渗透温 度为1550。） 4、高，需要的渗透时间短。 渗透时间可以根据上述定性分析的情 况， 510min范围内调整选用。 8 渗透剂的共性要 求 共性共性 要求要求 渗透性渗透性 能好能好 溶解性溶解性 能好能好 洗涤性 能好 挥发性挥发性 不高不高 对渗透剂的最基本要 求。如苯、煤油、甲笨、 乙醇、松节油、乙酸乙酯 等。 渗透探伤的显象作用是依靠 呈现颜色的染料和能发荧光 的物质，这些物质应能充分 溶解于溶剂中 。 表面总会残留多余的渗透剂, 必须在清洗处理中很容易清 洗掉,否则残留的渗透剂在显 象后判读伪缺陷困难。 渗透剂中溶

6、剂多为低 沸点有机溶剂，易于挥发， 降低了探伤灵敏度，因此 在渗透剂成分调配中应适 度考虑一些沸点相对较高 的组成。 9 c. 清洗处理 必不可少的步骤 目的：去除附着在被检工件表面的多余渗透剂。 既要防止处理不足而造成缺陷识别的困难，同时也要防止处 理过度而使渗入缺陷中的渗透剂也被洗去。用荧光渗透剂时，可 在紫外线照射下边观察处理程度，边进行操作。 在涂覆渗透剂并保持适 当的时间后，从零件表 面去除多余的渗透剂。 注意不能将已渗入缺陷 中的渗透剂清洗出来， 以保证取得最高的检验 灵敏度。 10 d. 干燥处理 自然干燥 + 人工干燥 目的 干燥的温度 不能太高，以 防止将缺陷中的渗透 剂也同

7、时烘干，致使 显像时渗透剂不能被 吸附到零件表面上来。 11 e. 显象处理 利用显像剂将零件 表面缺陷内的 ， 形成清晰可见的缺 陷图像。 零件表面涂敷的显 像剂要施加均匀， 而且要一次涂覆完 毕，不允许在一个 部件反复涂覆。 12 f. 显象观察 分析缺陷图像，了解 工件表面的缺陷。 对于着色渗透探伤， 无论是自然采光还是 人工照明，探伤区域 的光照度不得低于 350Lx。 有条件时用照相的方 法记录。 l观察完成后，及时将零件表面的残留渗透剂和显像剂 清洗干净，以防止材料受到侵蚀。 13 g. 探伤后处理 如果残留在工件上的显象剂或渗透剂影响以后的加工使 用，或要求重新检验时，应将表面冲

8、洗干净。 对于水溶性的探伤剂用水冲洗，或用有机溶剂擦拭。 这一过程无特别要求，但是渗透探伤全过程的一部分。 14 1.着色渗透探伤法 2.荧光渗透探伤法 3.水洗型渗透探伤法 4.溶剂去除渗透探伤法 5.干式显象渗透探伤法 6.湿式显象渗透探伤法 4.1.2 渗透探伤的常用方法 15 使用含有荧光物质的渗透剂，经清洗后保留在缺 陷中的渗透液被显象剂吸附出来。用紫外光源照射， 使荧光物质产生波长较长的可见光，在暗室中对照射 后的工件表面进行观察，通过显现的荧光图象来判断 缺陷的大小、位置及形态。 2.荧光渗透探伤法 使用的渗透液主要是深色的着色 物质(通常由红色染料及溶解着色剂 的溶剂所组成)。

9、 1.着色渗透探伤法 16 清洗使用的溶剂主要是各种有机物，它们具 有较小的表面张力系数，对固体表面有很好的润 湿作用，因此有很强的渗透能力。 4.溶剂去除渗透探伤法 渗透剂以水为溶剂或者其中加有乳化剂 （使非水溶性的渗透剂发生乳化作用而具 有水溶性），能以水清洗。 3.水洗型渗透探伤法 17 湿式显象剂（在具有高挥发性的有机溶剂中加 入起吸附作用的白色粉末配制而成）。这些白 色粉末并不溶解于有机溶剂中，而是呈悬浮状 态，使用时必须摇晃均匀。为改善显象剂的性 能，还要加入一些增加粘度的成分. 常常采用 吹风机进行热风烘吹以加快干燥。 6.湿式显象渗透探伤法 5.干式显象渗透探伤法 主要采用干式

10、荧光显像剂，用经干燥后 的细颗粒干粉可获得很薄的粉膜，对荧光显 象有利，可提高探伤灵敏度。 18 4.1.3 渗透检测技术的特点及应用 显示缺陷直观， 可同时显示各个不同方向的 各类缺陷, , 不受材料性质的限制；不受材料性质的限制；原理简明易懂、 检查经济、设备简单、应用广泛。 渗透检测对大型工件和不规则零件的检查以 及现场机件的检修检查，更能显示其特殊的优点。 只能检查开口暴露于表面的缺陷，对埋藏于 表皮层以下的缺陷是无能为力的，另外还有 等缺点,若材料表面裂缝间隙过紧检测亦有困 难。 随着化学工业的发展，渗透检测技术已日益完 善，已被广泛应用于机械、航空、宇航、造船、仪 表、压力容器和化

11、工工业等各个领域。 19 示例：氧化铝陶瓷块结合处的渗透检测 结合完全 结合不完全 结合完全但有残余热应力 造成的陶瓷本体开裂 20 涡流检测是利用涡流检测是利用电磁感应原理电磁感应原理的一种无损的一种无损 检测方法，检测方法，的检测。的检测。 4.2.1 4.2.1 基本原理基本原理 当导体处在变化的磁场中或相对于磁场运动时，其 内部会感应出电流。 感应电流特点： 在导体内部自成闭合回路，呈漩涡状 流动，因此称为涡流。 (如: 含圆柱导体芯的螺管线圈 中通有交变电流时，圆柱导体芯中将出现涡流。 ) （导体芯） 21 当载有交变电流的检测线圈靠近导电试件时，由于激 励线圈磁场的作用，试件中会产

12、生涡流。 涡流也会产生一个磁场，这个磁场反过来又会使检测 线圈的阻抗发生变化。因此，通过测定检测线圈阻抗的变 化，就可判断出被测试件的性能及有无缺陷等。 涡流检测材料缺陷示意图 22 涡流的趋肤效应 趋肤效应 使感生涡流的密度从 被检材料或工件的表面到其内部按 指数分布规律递减。 在涡流检测中， 定义涡流密度衰减到其表面密度值 的1e（36.8%）时对应的深度为 趋肤深度），用符号 表示，其数学表达式为: 直流电流通过导体时横截面上的电流密度是均匀的。 交变电流通过线圈时，被测导体周围变化的磁场会在 导体中产生感应电流，从而会使沿导体截面的电流分布不 均匀，表面的电流密度较大，越往中心处越小，

13、尤其是当 频率较高时，电流几乎是在导体表面附近的薄层中流动。 f 1 磁导率 电导率 23 几种不同材料的标准透入深度与频率的关系几种不同材料的标准透入深度与频率的关系 （频率越高-趋肤深度越小） 24 涡流探伤时，检测线圈涡流探伤时，检测线圈不需与被测物直接接触不需与被测物直接接触，可进行，可进行高速检测高速检测， 易于实现自动化，应用非常广泛。易于实现自动化，应用非常广泛。 试片的大小、厚度、形状及所含缺陷都会影响涡流的检测信号试片的大小、厚度、形状及所含缺陷都会影响涡流的检测信号, ,应应 参照国标参照国标, , 如如: GB/T14480-1993: GB/T14480-1993涡流探

14、伤系统性能测试方法。涡流探伤系统性能测试方法。 25 4.2.2 涡流检测的应用 1） 管、棒材探伤 用高速、自动化的涡流探伤装置可以对生产的金属管（棒）材进行 无损检测。 首先，自动上料进给装置使管材等速、同心地进入并通过涡流检测线 圈。然后，分选下料机构根据涡流检测结果，按质量标准规定将经过探伤的 管材分别送入合格品、 次品和废品料槽。 金属探伤材质分选薄膜(板)侧厚 26 管材探伤的检测线圈是多种多样的 小直径管材(直径75mm) 采用激励线圈与测量线圈分 开的感应型穿过式线圈。 当管材为铁磁性材料时，外层还要 加上磁饱和线圈用直流电对管材进行磁化。这种线圈最适宜 检测凹坑、锻屑、折叠和

15、裂纹等缺陷，检测速度一般为0.5 m s。对管材表面和近表面的纵向裂纹有良好的检 出灵敏度，但由于其感生出的涡流沿管材周向流动，因此该 线圈对周向裂纹的检测不敏感。 若在整个被检面积中 。检测管材的周向裂纹或 当管材的直径超过75 mm时，宜以探 测管材上的短小缺陷。探头数量的多少取决于管径的大小。 探头式线圈的优点是提高了检测灵敏度，但其探伤的效率要 比穿过式线圈低。 27 涡流检测人工管件缺陷 28 2) 不规则形状材料和零件探伤 适合采用适合采用进行检测的，既包括进行检测的，既包括形状复杂的零形状复杂的零 件件， 也包括除管、棒材以外也包括除管、棒材以外形状不规则形状不规则的零件（如板材

16、、的零件（如板材、 型材等）。型材等）。 由于这类零件的形状、结构多种多样，因此放置式由于这类零件的形状、结构多种多样，因此放置式线圈线圈 的形貌也多种多样的形貌也多种多样。比如要采用涡流方法完成飞机维修手册。比如要采用涡流方法完成飞机维修手册 所规定的全部检查项目，就要配备以下各式探头，包括所规定的全部检查项目，就要配备以下各式探头，包括笔试笔试 探头、探头、 钩式探头、钩式探头、 平探头、平探头、 孔探头和异形探头孔探头和异形探头等。等。 29 3) 电导率测量和材质分选 非铁磁性金属的电导率值， 利用涡流电导仪测量出其电导率值，可进行材质的分 选。 一般高电导率的材料表面会生成强的涡流，

17、而 低电导率的材料其涡流随深度的降低较缓慢。 30 4) 涡流测厚 用涡流检测法可测量， 利用的是探头式线圈的提力效应。此厚度一般在的 范围。 测量金属薄板的厚度时，检测线圈既可按反射工作方式布置在 被检测薄板的同一侧，也可按透射方式布置在其两侧。但都是根据在 测量线圈上测得的感应电压值来推算金属薄板厚度的。 31 4.3.1 磁粉检测的基本原理 1） 金属的铁磁性 反映外加磁场强度H与铁磁性材料内部磁感 应强度B之间联系的闭合曲线，称为磁滞回线。 根据磁滞回线形状的不同，铁磁性材料划分为： ：磁滞特性不显著，矫顽力很小， 剩磁非常容易消除； ：磁滞特性则非常显著，矫顽力和剩 磁 都很大，适于

18、制造永久磁铁。 磁化强度M 磁场强度H 32 2） 退磁场与漏磁场 退磁场 将铁磁性棒料放在外磁场中磁化，棒料两 端也分别感应出了N、S极，形成方向与外磁场相反 的磁场增量H(， 故称为退磁场。 l漏磁场 被磁化 。 缺陷内所含物质一般有远低于铁磁性材料的磁导 率，若该缺陷位于工件表面或近表面，则部分磁力线 在缺陷处逸出进入空气中，绕过缺陷后再折回工件， 由此形成了缺陷的漏磁场。 在漏磁场处撒上磁导率很高的磁粉，因为磁力线 穿过磁粉比空气更容易， 。 33 如果材料表面或近表面的内部区域存在裂 缝,磁力线会不均匀分布,由此可检验材料缺陷。 3）影响漏磁场强度的主要因素 的高低取决于的大小。 实

19、际检测中，真实缺陷漏磁场的强度受到多种因素的 影响， 其中主要有：外加磁场强度、 缺陷的位置与形状、 被检表面的覆盖层、 材料状态等。 34 4.3.2 磁化过程 1） 磁化方法 工件磁化时，当磁场方向与缺陷延伸方向 垂直时，缺陷处的漏磁场最大，检测灵敏度最高。 当磁场方向与缺陷延伸方向夹角为45时，缺陷可 以显示，但灵敏度降低。当磁场方向(磁力线)与缺 陷延伸方向，不产生磁痕显示， 。 由于工件中缺陷有各种取向，故应根据工件 的几何形状，采用不同的方法直接、间接或通过感 应电流，以便在 工件上建立不同方向的磁场， 发现所有方向的缺 陷，于是出现了各种不同的磁化方法，主要有通电 法、中心导体法

20、、触头法、线圈法、磁轭法、多向 磁化法等。 35 2) 磁化规范 为获得较高的磁粉检测灵敏度，在被检工件上建立的磁场就必须具有足够的 强度。 使用电磁轭的纵向磁场进行检测时， 可以通过测量其提升力确定被磁化 区域的磁场强度是否满足要求。 当使用最大的磁极间距时，要求交流电磁轭至少应具有44 N的提升力； 直流电磁轭至少应具有177 N的提升力。 36 3） 系统性能与灵敏度评价 磁粉检测中，要用标准试板、试环和磁场指示器评价磁粉检测系统的总性 能及检测的灵敏度。 试板和试环主要用于评价磁粉检测系统的综合性能，并间接考查检测的操 作方法是否合理。 磁场指示器除具有上述用途外，还可以定性地反映被检

21、测表面的磁场分布 特征，确定磁粉检测的磁化规范。 37 4.3.3 4.3.3 磁粉检测技术 磁粉检测过程主要有以下几个步骤。 被检工件的表面状态对磁粉检测的有很大的影响。 （如：光滑的表 面有助于磁粉的迁移，而锈蚀或油污的表面则相反。） 为获得满意的检测灵敏度，检测前应对被检表面做预处理：干燥、除锈以 及涂保护层。 38 a. 干法。 用干燥磁粉进行磁粉检测的方法。 干法常与电磁轭或电极触头配合，广泛用于大型铸、锻件毛坯 及大型结构件焊缝的局部磁粉检测。 用干法检测时，磁粉与被检 工件表面先要充分干燥，然后用喷粉器或其他工具将呈雾状的干燥 磁粉施于被检工件表面，形成薄而均匀的磁粉覆盖层， 同

22、时用干 燥的压缩空气吹去局部堆积的多余磁粉。 b. 湿法。 磁粉(粒度范围以110 m为宜)悬浮在油、 水或 其他载体中进行磁粉检测的方法。 与干法相比较， 湿法具有更高的检测灵敏度，特别适合于检 测如疲劳裂纹一类的。湿法检测时，要用浇、浸或喷的方 法将磁悬浮液施加到被检表面上。 39 a. 连续法 有外加磁场作用的同时向被检表面施加磁粉或磁悬液的检测方 法。 观察磁痕既可在外加磁场的作用时进行， 也可在撤去外加磁场以后进行。 低碳钢及所有退火状态或经过热变形的钢材均采用连续法，一些 也宜采用连续法检测。 预处理磁化退磁后处理 观察 施加磁粉或磁悬液 40 b. 剩磁法 利用磁化过后被检工件上

23、的剩磁进行 磁粉检测的方法。 在经过热处理的高碳钢或合金钢中， 凡剩余磁 感应强度在0.8 T以上，矫顽力在800 Am以上的材 料均可用剩磁法检测。 剩磁法的检测操作程序 预处理磁化施加磁粉观察退磁后处理 41 4） 磁痕分析与记录 磁粉在被检表面上聚集形成的图像称为磁痕。观察磁痕应。 观察(用黑色的Fe3O4或褐色的- Fe2O3及工业纯铁粉为原料直接制 成的磁粉，有浅灰、黑、红、白或黄几种颜色)的磁痕时， 要求被检表面上的白光照度 1500 lx。 观察(在上述铁粉外面再涂覆上一层荧光染料制成的磁粉)的磁痕时， 要求 被检表面上的紫外线(黑光)照度970 lx，同时白光照度10 lx。

24、42 b. 磁痕分析 磁粉检测中磁痕的成因是多种多样的。 观察磁痕时，应特别注意区别 显示、 无关显示和相关显示(即)。 正确识别磁痕需要丰富的实践经验， 同时还要了解被检工件的制造工艺。 如不 能判断出现的磁痕是否为相关显示时，应进 行复验。 磁粉检测中常见的相关磁痕主要有： 发纹(钢中气泡、疏松等沿轧制方向延伸所 致）、非金属夹杂物、分层、 材料裂纹、 锻造裂纹、 折叠、 焊接裂纹、 气孔、 淬 火裂纹和疲劳裂纹等。 43 5）退磁 大多数情况下，被检工件上带有剩磁是有害的，需将工件内的剩磁减小到不妨碍使用 的程度。 常用的退磁法：交流退磁法和直流退磁法。应遵循退磁规律来选择退磁磁场和确定

25、参 数。 6）后处理 检测后应清理掉表面上残留的磁粉或磁悬液。 油磁悬液 可用汽油等溶剂清理； 水磁悬液 先用水清洗，然后干燥。如有必要， 可在备检表面上涂敷防护油。 干粉 可直接用压缩空气清除。 44 4.3.4 磁粉检测技术的应用 只适用于铁磁性材料, 不适用于铝、铜、钛和奥氏体不锈钢! 平行于磁力线方向的裂缝无法被检测到！ 45 钢锻件发生氢脆破裂 当裂缝位于表面时,磁粉探伤影像很清晰; 但裂缝深入材料内部,显示较模糊 由此，可判定裂缝的深度。 磁粉探伤检测 钢铁制转齿轮裂缝 46 47 48 磁粉检测适用范围 49 50 交叉磁轭法 焊缝（整圈裂纹） 接管处 51 52 53 检测中应

26、用的穿透性射线： X射线和射线，属于电磁辐射 中子射线（中子束流） 由钨的电子轰击所产生的 X射线和由放射性元素所放射 的射线都是可穿透性的射线， 它们的强度会由于穿过材料而 改变。射线穿透力较强,可检 测较厚材料。 由直线加速器或其他核反应 产生中子束的透视力更高。 射线透视法原理 54 射线透过物质时能量产生衰减。衰 减的程度不仅与透过物质的厚度有关， 而且与射线的性质(波长)、物体性质(密 度和原子序数)有关。 物质愈厚，射线穿透时衰减也愈大； 射线波长愈小，衰减愈小； 物质密度及原子序数愈大，衰减也愈大 。 薄件比厚件吸收能量少，钢比轻 金属（如铝）吸收更多的能量。 55 材料内部存在

27、空洞、裂缝或夹杂物等缺陷，射线在这些缺陷位置的衰减情况将 不同于材料本身,使用底片记录射线穿透后影象,缺陷位置将出现阴影。 射 线照相检测技术 没有被材料吸收的能量将使射线底片曝 光，胶片被冲洗后这些区域将发黑； 而胶 片上被少量能量曝光的区域顔色较浅。因此， 在材料中被缺陷（如气孔或裂纹）改变厚度 的区域将在底片上显示出黑色轮廓。 射线透视法检测射线透视法检测 铝合金铸件缩孔铝合金铸件缩孔 56 检测速度慢且费用较大，但它是一种检验铸件、焊件和其他结构件的 内部气孔、夹渣、裂纹和缩孔的有效方法。 在胶片上密度小的夹渣（如焊渣）将呈现出黑色的区域，而密度 大的夹渣（如钨）将呈现出亮的区域。 射

28、线探伤具有可永久保存的缺陷的底片，并且缺陷比较直观。 射线照相检测技术 57 铸件裂纹照片 裂纹一般是在收缩 时产生，沿晶界发展。 在底片上的影像是连续 或断续曲折状黑线， 一般两端较细。 射线透视法适用于任何材料,如航太结构件。 中子束透视可同时检测材料内部存在的轻元素 (H,B,Li)以及Cd、Pu等, 由于其高透视力,可鉴定材 料腐蚀或磨损的薄化程度。 缺点：主要检测体缺陷、有射线顾虑。 58 4.5.1 超声波探伤原理 利用超声波在物体中的传播、反射和衰减 等物理特性来发现缺陷的一种无损检测方法。 可检测金属和非金属材料的表面、内部缺陷。 无射线顾虑，具有成本低、操作方便、检测厚度 大

29、、对人和环境无害等突出优点 存在探伤不直观、难以确定缺陷的性质、评定 结果在很大程度上受操作者技术水平和经验的 影响及不能给出永久性不能给出永久性记录等缺点。 59 超声波波长很短，故而具有一些重要特性，能广泛 应用于无损检测。 1) 方向性好 具有像光波一样定向束射的特性。 2）穿透能力强 对大多数介质具有较强的穿透能力。 在一些金属材料中，其穿透能力可达数米。 3）能量高 超声检测的工作频率远高于声波的频 率，超声波的能量远大于声波的能量。 4）遇有界面时，将产生反射、折射和波型转换。 利用超声波在介质中传播时这些物理现象，经过巧 妙的设计，使超声检测工作的灵活性、精确度得以大幅度 提高。

30、 超声波的特点超声波的特点 60 超声波的分类 质点振动方向 与波传达同向 61 （1） 质点振动方向与波传播方向的波称为纵波或压波，用符号L表 示。纵波可在固体、液体和气体介质中传播。 （2 质点振动方向与波传播方向的波称为横波，用符号S表示。 （3） 仅在固体且介质表面质点做椭圆运动的声波，称为表面 波，用符号R表示。 纵波 62 超声波的产生与接收 （1）逆压电效应与超声波的产生 逆压电效应是指对晶体施加交变电场引起晶体机械变形 的现象。 （2）压电效应与超声波的接收 63 4.5.2 4.5.2 超声波探伤设备与方法 一般由超声波探伤仪、探头和试块组成。 64 超声波探头 又称压电超声

31、换能器，是实现电-声能量相互转换的能量转换器件。由于工件形状 和材质、探伤目的及探伤条件等不同，将使用不同形式的探头。 直探头 声束重直于被探工件表面入射的探头。 它可发射和接收纵波。由压电元件、吸收块、保护 膜和壳体等组成。 斜探头 利用透声斜楔块使声束倾斜于工件表面射入工件 的探头称为斜探头。可发射和接收横波，由探头蕊、斜楔块 和壳体等部分组成。 水浸聚焦探头 由超声探头和声透镜组合而成的探头。 双晶探头 又称分割式TR探头，主要用探测近表面缺陷和 薄工件的测厚。 65 超声波探伤仪的分类 超声波探伤仪是探伤的主体设备，主要功 能是产生超声频率电振荡，并以此来激励探头 发射超声波。同时，它

32、又将探头接收到的回波 电信号予以放大、处理，并通过一定方式显示 出来。 1按超声波的连续性，分为脉冲波、连续波 和调频波探伤仪三种。 2 按缺陷显示方式，分为A型显示（缺陷波 幅显示）、B型显示（缺陷俯视图像显示）、C 型显示（缺陷侧视图像显示）和D型显示 （缺陷三维图像显示）超声波探伤仪等。 66 试块的分类 试块是按一定用途设计制作的具有简单几何 形状人工反射体的试件。 根据使用目的和要求的不同，通常将试块分 成两大类：标准试块和对比试块。 CSK-B RB-2 牛角试块 RB-1 67 超声波探伤的检测方式 按探头与工件分类，可将超声波探伤分为和两 种。 直接接触法使探头直接接触工件进行

33、探伤 基本方式：和。 使用直接接触法应在探头和被探工件表面涂有 一层作为传声介质。常用的耦合剂有机油、 甘油、化学浆糊、水及水玻璃等。焊缝探伤多采用 化学浆糊和甘油。 68 常用耦合剂的性能比较常用耦合剂的性能比较 69 垂直入射法 简称垂直法，是采用直探头将声束垂直入射工件探伤面进行探伤。由于 该法是利用纵波进行探伤，故又称纵波法。 垂直法探伤能发现，适用于厚钢板、轴类、 轮等几何形状简单的工件。 70 斜角探伤法 简称斜射法，是采用斜探头将声束倾斜入射工件探伤面进行探伤。 由于它是利用横波进行探伤，故又称横波法。 斜角探伤法能发现，常用于焊缝、环状 锻件、管材的检查。 71 液浸法是将工件

34、和液浸法是将工件和探头头部浸在耦合液 体中中, ,探头探头的探伤方法。的探伤方法。 根据工件和探头浸没方式,分有全没液浸法、 局部液浸法和喷流式局部液浸法等。 当用水作耦合介质时,称作。水浸法 探伤时,探头常采用聚焦探头,既是最常用 的水浸聚焦超声波探伤。 由于探头与工件不直接接触，因此具有探 头不易磨损，且声波的发射和接收比较稳 定等优点。其主要缺点是，它需要一些辅 助设备，如液槽、探头桥架、探头操纵器 等。 72 4.5.3 超声波探伤的应用 超声波探伤适用的材料无限制, 但不同材质对缺 陷的敏感性差异很大。， 而超声波能检测出材料内部缺陷的条件是波长缺陷尺 寸。 73 超声波在媒质中的传

35、播速度与媒质的特性及状态因素有关。波速愈大， 则媒质的坚硬性愈大；反之，则媒质愈松软。 74 超声波检测缺陷信号 75 上述各种超声波探伤技术主要采用纵波上述各种超声波探伤技术主要采用纵波 或横波，或横波，表面波表面波主要用于材料主要用于材料表面缺陷的检表面缺陷的检 测测。 陶瓷涡轮叶片表面微小裂纹的检测 76 4.6 小 结 非破坏性检测是在材料完全破断前或破断初 期,利用各种物理原理探测其裂缝的位置、大小、 形状、种类和分布,及时采取补救措施,即为材料失 效分析的预警技术。 常见的方法包括渗透检测、涡流检测、磁粉 探伤、射线透视、超声波检测。除渗透检测只适用 于表面裂缝,其余均可用于近表面缺陷及内部缺陷 检测;涡流检测只适用于导电性材料,磁粉探伤适用 于铁磁性材料,射线透视和超声波检测适用于任何