无损检测概论

1、 无损检测概论 一、无损检测的含义一、无损检测的含义 1、定义：ISO 18173:2005无损检测通用术语和定义：无损检测 non-destructive testing （NDT）：不断开发和应用的技术方法，以不损害预期实用性和可用性的方式来检查材料或零部件，其目的是为了：发现、定位、测量和评定伤；评价完整性、性质和构成；测量几何特性。 无损评价 non-destructive evaluation（NDE） 无损检查 non-destructive examination（NDE） 无损检验（无损探伤）non-destructive inspection（NDI） 缺陷 defect ：

2、尺寸、形状、取向、位置或性质不满足规定的验收准则而拒收的一个或多个伤。 伤 flaw （损伤）：用 NDT 可检测到的，但不一定是拒收的缺欠或不连续。 缺欠 imperfection ：与预期状况比较，存在质量特性的偏离。 伤特性 flaw characterization ：由 NDT 响应得到的伤，用尺寸、形状、取向、位置、形成或其他特征来表示的过程。 2、无损检测的含义： 1）NDT 是指对材料或工件实施一种不损害或不影响其未来使用性能或用途的检测手段。 2） NDT 能发现材料或工件内部和表面所存在的缺欠，能测量工件的几何特征和尺寸，能测定材料或工件的内部组成、结构、物理性能和状态等。

3、 3） NDT 能应用于产品设计、材料选择、加工制造、成品检验、在役检查（维修保养）等多方面，在质量控制与降低成本之间能起最优化作用。NDT 还有助于保证产品的安全运行和（或）有效使用。 3、无损检测的目的、无损检测的目的 应用无损检测技术,通常是为了达到以下目的： 1）.保证产品质量。保证产品质量。探测到试件内部的缺陷； 探测出许多肉眼很难看见的细小缺陷。 应用无损检测技术可以进行百分之百检验。采用破坏性检测，只能进行抽样检验。许多重要的材料，结构或产品，都必须保证万无一失，只有采用无损检测手段，才能为质量提供有效保证。 2）.保障使用安全。保障使用安全。 设计和制造质量完全符合规范要求的锅

4、炉压力容器，运行中也有可能发生破坏事故,主要是运行条件使设备状态发生变化，例如由于高温和应力的作用导致材料蠕变；由于温度、压力的波动产生交变应力，使设备的应力集中部位产生疲劳；由于腐蚀作用使壁厚减薄或材质劣化等。 制造规范允许的小缺陷扩展开裂，或使设备中原来没有缺陷的地方产生这样或那样的新生缺陷，最终导致设备失效。 无损检测就是在用锅炉压力容器定期检验的主要内容和发现缺陷最有效的手段。 3）.改进制造工艺。改进制造工艺。在工艺试验中，经常对工艺试样进行无损检测,并根据检测结果改进制造工艺，最终确定理想的制造工艺。 在焊接试验时对焊接试样进行射线照相，随后根据检测结果修正焊接参数，最终得到能够达

5、到质量要求的焊接工艺。 在进行铸造工艺设计时，通过射线照相探测试件的缺陷发生情况，并据此改进浇口和冒口的位置，最终确定合适的铸造。 4）.降低生产成本。降低生产成本。在制造过程中间的适当环节正确地进行无损检测，可以防止以后的工序浪费，减少返工,降低废品率，从而降低制造成本。 在厚板焊接时，在焊至一半时先进行一次无损检测，确认没有超标缺陷后再继续焊接，这样虽然无损检测费用有所增加，但总的制造成本降低了。 对铸件进行机械加工，有时不允许机加工后的表面上出现夹渣、气孔、裂纹等缺陷，选择在机加工前对要进行加工的部位实施无损检测，对发现缺陷的部位就不再加工，从而降低了废品率，节省了机加工工时。 4、无损

6、检测的应用特点：、无损检测的应用特点：无损检测应用时,应掌握以下几方面的特点： 1）.无损检测要与破坏性检测相配合。 无损检测产品的检查率可以达到100%。 无损检测技术自身还有局限性。某些试验只能采用破坏性检测，目前无损检测还不能完全代替破坏性检测。 对一个工件、材料、机器设备的评价,必须把无损检测的结果与破坏性检测的结果互相对比和配合,才能作出准确的评定。如液化石油气钢瓶采用无损检测+爆破试验。锅炉管子焊缝,有时要切取试样做金相和断口检验。 2）.正确选用实施无损检测的时机。正确选用实施无损检测的时机。根据无损检测的目的，正确选择无损检测实施的时机。 锻件的超声波探伤,一般安排在锻造完成且

7、进行过粗加工后，钻孔、铣槽、精磨等最终机加工前。 检查高强钢焊缝有无延迟裂纹，无损检测实施应安排在焊接完成24小时以后进行。 要检查热处理工艺是否正确，就应将无损检测实施时机放在热处理之后进行。 3）.正确选用最适当的无损检测方法。正确选用最适当的无损检测方法。由于检测方法本身有局限性，不能适用于所有工件和所有缺陷，检测前，根据被检物的材质、结构、形状、尺寸，预计可能产生什么种类，什么形状的缺陷，在什么部位、什么方向产生；根据以上种种情况分析，然后根据无损检测方法各自的特点选择最合适的检测方法。 钢板的分层缺陷因其延伸方向与板平行,就不适合射线检测而应选择超声波检测。 检查工件表面细小的裂纹就

8、不应选择射线和超声波检测，而应选择磁粉和渗透检测。 选用无损检测方法和应用的目的是在保证安全性的同时要保证产品的经济性。只有这样, 无损检测方法的选择和应用才会是正确的、合理的。 4）.综合应用各种无损检测方法。综合应用各种无损检测方法。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它的优点和缺点。 同时采用几种方法,以便保证各种检测方法互相取长补短，从而取得更多的信息。另外,还应利用无损检测以外的其他检测所得的信息,利用有关材料、焊接、加工工艺的知识及产品结构的知识,综合起来进行判断,例如,超声波对裂纹二缺陷探测灵敏度较高,但定性不准是其不足,而射线的优点之一是对缺陷定性比较准确,两

9、者配合使用,就能保证检测结果既可靠又准确。 二、无损检测分类二、无损检测分类 按物理原理或检测对象和目的的不同，NDT 大致已可分为如下几种方法： a) 辐射方法： （和）射线照相检测(X-ray and gamma-ray radiographic testing)； 射线透视检测 (radioscopic testing)； 计算机层析成像检测(computed tomographic testing)； 中子辐射照相检测(neutron radiographic testing)。 b) 声学方法： 超声检测 (ultrasonic testing)；超声脉冲回波法、 超声透过法、超声共

10、振 声发射检测(acoustic emission testing)； 电磁声检测(electromagnetic acoustic testing) ； 声冲击、声振动 。 c) 电磁方法： 磁粉检测(magnetic particle testing)； 涡流检测(eddy current testing)； 漏磁检测(flux leakage testing)； 核磁共振。 d) 表面方法：渗透检测 (penetrant testing)； 目视检测 (visual testing) 。 e) 泄漏方法： 泄漏检测 (leak testing) 。 f)热学/红外方法： 红外热成像检测(

11、infrared thermographic testing) ； 接触测温 、热电探头 、红外辐射测温 、电热 。 g）使用化学分析:化学点滴试验、 离子散射、 射线衍射 。 h）机械光学技术:目视光学法、光弹层法、内窥镜、应变计 任何一种物理的、化学的或其他有效的技任何一种物理的、化学的或其他有效的技术手段，都有可能被开发和利用成一种术手段，都有可能被开发和利用成一种 NDT 方法。方法。 三、无损检测档案及工艺规程 1、应用 NDT，应有完整的 NDT 档案。NDT 档案应至少包括： a) NDT 委托书或 NDT 任务书； b) NDT 标准； c) NDT 工艺规程； d) NDT

12、操作指导书（或 NDT 工艺卡）； e) NDT 显示记录； f) NDT 结果报告。 必要时，还可包括 NDT 人员资格证书或其他与 NDT 有关的文件。 2、NDT 工艺规程应依据 NDT 委托书或 NDT 任务书的内容和要求、以及相应的 NDT 标准的内容和要求进行编制，其内容应至少包括：NDT 工艺规程的名称和编号； 编制 NDT 工艺规程所依据的相关文件的名称和编号；NDT 工艺规程所适用的被检材料或工件的范围； 验收准则、验收等级或等效的技术要求； 实施本工艺规程的 NDT 人员资格要求； 何时何处采用何种 NDT 方法； 何时何处采用何种 NDT 技术； 实施本工艺规程所需要的

13、NDT 设备和器材的名称、型号和制造商； 实施本工艺规程所需要的 NDT 设备（或仪器）校准方法（或系统性能验证方法）和要求的编写依据和要求； 被检部位及 NDT 前的表面准备要求；NDT 标记和 NDT 显示记录要求；NDT 后处理要求；NDT 显示的观察条件、观察和解释的要求；NDT 结果报告的要求；NDT 工艺规程编制者（3 级人员）的签名；NDT 工艺规程批准者的签名。必要时，可增加雇主或责任单位负责人的签名和（或）委托单位负责人的签名，也可增加第三方监督或监理单位负责人的签名。如果一个项目仅采用一种常用的 NDT 技术，且被检材料或工件和检测目的相对于 NDT 来说是简单的，通过合同

14、双方在合同中明确约定，NDT 工艺规程可不编制。3、NDT 操作指导书应依据 NDT 工艺规程的内容和要求进行编制，其内容应至少包括：NDT 操作指导书的名称和编号； 编制 NDT 操作指导书所依据的 NDT 工艺规程（或相关文件）的名称和编号； （一个或多个相同的）被检材料或工件的名称、产品号、被检部位以及 NDT 前的表面准备； 指定的 NDT 人员的姓名及其持证的 NDT 方法和等级，必要时注明证书编号和发证机构； 指定的 NDT 设备和器材的名称、规格、型号、编号，以及仪器校准或系统性能验证方法和要求（如检测灵敏度）； 所采用的 NDT 方法和技术； 操作步骤及检测参数； 对 NDT

15、显示的观察（包括观察条件）和记录的规定和注意事项；NDT 操作指导书编制者（2 级或 3 级人员）的签名；NDT 操作指导书批准者的签名。必要时，可增加雇主或责任单位负责人的签名和（或）委托单位负责人的签名，也可增加第三方监督或监理单位负责人的签名。四、常用无损检测方法 A、射线检测 射线的种类很多,其中易于穿透物质的有x射线、射线、中子射线三种。 x 射线的主要性质如下： 1) 不可见，直线传播 2) 不带电，不受电场和磁场的影响； 3) 能穿透不透明的物体，如金属等； 4) 与光波一样有反射、折射、干涉现象； 5) 能使某些物质产生光电效应； 6) 能被物质衰减和使气体电离； 7) 能使照

16、相软片感光等光化作用； 8) 能产生生物效应，伤害和杀死细胞。 射线照相法 射线探伤荧光屏观察法和电视观察法 1、射线照相法原理： X射线和射线具有穿透物质的特性，在穿透物质过程中，会被物质所吸收，使透过的射线强度减弱，我们称其为衰减作用，这种物质对射线的衰减作用具有一定的衰减规律，其衰减规律可用下列公式表示： I= I0 ed （1-1） 式中：I 通过物体后的射线强度；Io通过物体前的射线强度；物质的衰减系数； d 物体的厚度。2、射线透照方式 纵、环向焊接接头源在外单壁透照方式 纵、环向焊接接头源在内单壁透照方式 环向焊接接头源在中心周向透照方式 环向焊接接头源在外双壁单影透照方式 环向

17、焊接接头源在外双壁单影透照方式 纵向焊接接头源在外双壁单影透照方式 小径管环向对接焊接接头倾斜透照方式 小径管环向对接焊接接头垂直透照方式 3、射线透照参数 射线源的选择 透照距离 曝光量 胶片、增感屏的选择与底片黑度控制 。 4、底片的评定、底片的评定评片工作的基本要求焊缝缺陷的产生与材料的可焊性、焊接材料、焊接设备、焊接工艺、焊接方法和焊工技术等因素有关。在评定底片时应根据缺陷性质、缺陷影像，分析缺陷产生的原因。照像底片是用来检测焊缝缺陷的，因此对底片本身也有一定的质量要求，底片上不得有药迹、水迹、指纹、划伤、划痕、压力感光、静电感光、霉斑、污迹等伪缺陷。所以评片人员应持认真的工作态度，科

18、学分析的方法。进行评片工作，其基本要求如下：（1）评片人员应对工件母材的可焊性，焊接材料性能、焊接工艺、坡口情况、焊接方法、探伤工艺、暗室处理等各方面都有所了解，对焊缝可能产生的缺陷有所估计。（2）评片工作应在可调的强光观片灯上进行。观片灯附近不应有其他眩目的光源，以免影响视觉。评片室工作条件必须符合规定要求。（3）评片之前，应检查底片本身质量情况，是否符合标准、规范的要求。如果底片没有达到标准要求，应予复照。如果因为焊缝表面不规则影像而造成底片上缺陷影像的辩认，应对焊缝表面进行修整，重新复照后再予评定。（4）评片人员应具备对底片的各种影像进行综合分析的能力。要能够鉴别真假缺陷，分清是表面缺陷

19、还是内部缺陷。（5）评片时应使用放大镜、评片尺、便于对底片的各种影像进行正确定性及定量。（6）必须熟练掌握标准，正确评定焊缝质量的等级。 底片的评定底片的评定射线探伤的优缺点射线探伤的优缺点能从底片上直接形象的判断缺陷的种类和分布射线对操作者有危害，需要采取一定的防护措施对平行于射线方向的平面形缺陷没有超声波灵敏底片上缺陷的识别底片上缺陷的识别 底片的评定底片的评定底片的评定底片的评定B、超声波检测 可听声的频率范围是20赫到20000赫 。频率高于人类听觉上限频率(约20000赫)的声波，称为超声波，或称超声。 1）超声波的指向性好,能形成窄的波束。2）波长短,小的缺陷也能够较好地反射。3）

20、距离的分辨力好,缺陷的分辨率高。 纵波 、横波 、表 面 波 。 波长,用表示、频率f和波速C 声压、声强和声阻抗。 界面的反射和透射 。 类型 超声波探伤仪是利用超声波反射或透射原理，以检查工件缺陷的仪器。按显示方向不同可分为A型、B型、C型、D型、MA型显示等。 A型显示：以水平基线（X轴）表示距离和时间，用垂直于基线的偏转（Y轴）表示回波辐度的一种信息显示方法。 B型显示：一种能够显示被检件的横截面图像，指示反射体的大致尺寸及其相对位置的超声信息显示方法。 C型显示：一种能够显示被检件纵剖面图像的超声信息显示方法。 D型显示：对被检件体积内的反射体作立体的图形显示。 MA型显示：在探头扫

21、查过程中，将所得到的A型显示图形连续叠加的显示。 垂直探伤法 和斜射探伤法 UT 缺陷位置的确定缺陷位置的确定 SX=AB=ACFG/FH=htgFG/FHZ=BD=CEFG/FH= hFG/FH 缺陷在发射波和一次底波之间 缺陷在发射波和二次底波之间 SX=AB=AC-BC=AC-ACGH/FH =2htg(1-GH/FH) Z=BD=2hGH/FH 试块 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样，通常称为试块。试块和仪器、探头一样，是超声波探伤中的重要工具。 1)试块的作用 a) 确定探伤灵敏度 超声波探伤灵敏度太高或太低都不好，太高杂波多，判伤困难，太低会引起漏检。因此在超声

22、波探伤前，常用试块上某一特定的人工反射体来调整探伤灵敏度。 b) 测试仪器和探头的性能 超声波探伤仪和探头的一些重要性能，如放大线性、水平线性、动态范围、灵敏度余量、分辨力、肓区、探头的入射点、K值等都是利用试块来测试的。 c) 调整扫描速度 利用试块可以调整仪器示波屏上水平刻度值与实际声程之间的比例关系，即扫描速速度，以便对缺陷进行定位。 d) 评判缺陷的大小 用某些试块绘出的距离一波幅一当量曲线（即实用AVG）来对缺陷定量是目前常用的定量方法之一。特别是3N以内的缺陷，采用试块比较法仍然是最有较的定量方法。 此外还可以利用试块来测量材料的声速、衰减性能等。 锻件、钢板、焊缝探伤。C、磁粉探

23、伤 1、磁粉检测原理2、方法分类 3、磁粉探伤方法分类 磁粉探伤方法有多种分类方式，按检验时机可分为连续法和剩磁法。磁化、施加磁粉和观察同时进行的方法称为连续法;先磁化,后施加磁粉和检验的方法称为剩磁法,后者只适用于剩磁很大的硬磁材料。按使用的电流种类可分为交流法、直流法两大类。交流电因有集肤效应,对表面缺陷检测|灵敏度较高。 d按施加磁粉的方法分类可分为湿法和干法,其中湿法采用磁悬液,干法则直接喷洒干俨粉。前者适宜检测表面光滑的工件上的细小缺陷,后者多用于粗糙表面。 磁粉分类：磁粉分类： a）、按使用方法分类 、干法磁粉； 、湿法磁悬液，(又分为：A、水基磁悬液，B、油基磁悬液 。) b）、

24、按磁粉颜色分类 、黑色磁粉；、红色磁粉；、白色磁粉；、荧光磁粉。 4、磁粉探伤的一般程序探伤操作包括以下几个步骤:预处理、磁化和施加磁粉、观察、记录以及后处理(包括退磁)等。 (1)预处理 (2)磁化 (3)施加磁粉。 (4)磁痕的观察与判断 。 5记录磁粉痕迹,可采用照相或用透明胶带把磁痕粘下备查,这样的记录具有简便、直观的优点。 (6)后处理。 D、渗透探伤 渗透检测的基本原理 渗透检测的原理是:零件表面被施涂含有荧光染料或着色染料的渗透液后,在毛细管作用下,经过一定时间,渗透液可以渗进表面开口的缺陷中;经去除零件表面多余的渗透液后;再在零件表面施涂显象剂,同样,在毛细管作用下,显象剂将吸

25、引缺陷中保留的渗透液,渗透液回渗到显象剂中;在一定的光源下(紫外线光或白光),缺陷处的渗透液痕迹被显示,(黄绿色荧光或鲜艳红色),从而探测出缺陷的形貌及分布状态。 1、PT程序2、分类E、涡流检测F、声发射检测五、方法选用 每种 NDT 方法均有其能力范围和局限性，各种方法对缺欠的检测概率既不会是 100 ，也不会完全相同。例如射线照相检测和超声检测，对同一被检工件的检测结果不会完全一致。 常规 NDT 方法中，射线照相检测和超声检测可用于检测被检工件内部和表面的缺欠；涡流检测和磁粉检测用于检测被检工件表面和近表面的缺欠；渗透检测仅用于检测被检工件表面开口的缺欠。 射线照相检测较适用于检测被检

26、工件内部的体积型缺欠，如气孔、夹渣、缩孔、疏松等；超声检测较适用于检测被检工件内部的面积型缺欠，如裂纹、白点、分层和焊缝中的未熔合等。 射线照相检测常被用于检测金属铸件和焊缝，超声检测常被用于检测金属锻件、型材、焊缝和某些金属铸件。在对焊缝中缺欠的检测能力上，超声检测通常要优于射线照相检测。 射线照相检测（RT） 1 能力范围： a) 能检测出焊缝中存在的未焊透、气孔、夹渣等缺欠；b) 能检测出铸件中存在的缩孔、夹渣、气孔、疏松、热裂等缺欠；c) 能检测出形成局部厚度差或局部密度差的缺欠；d) 能确定缺欠的平面投影位置和大小，以及缺欠的种类。 注：射线照相检测的透照厚度，主要由射线能量决定。对

27、于钢铁材料，400 kV 射线的透照厚度可达 85 mm 左右，钴 60 伽玛射线的透照厚度可达 200 mm 左右，9 MeV 高能射线的透照厚度可达 400 mm 左右。 2 局限性： a) 较难检测出锻件和型材中存在的缺欠； b) 较难检测出焊缝中存在的细小裂纹和未熔合； c) 不能检测出垂直射线照射方向的薄层缺欠； d) 不能确定缺欠的埋藏深度和垂直高度。 超声检测（UT） .1 能力范围： a) 能检测出锻件中存在的裂纹、白点、分层、大片或密集的夹杂等缺欠； b) 能检测出焊缝中存在的裂纹、未焊透、未熔合、夹渣、气孔等缺欠； c) 能检测出型材（包括板材、管材、棒材及其他型材）中存在

28、的裂纹、折叠、分层、片状夹渣等缺欠； d) 能检测出铸件（如形状简单、表面平整或经过加工整修的铸钢件或球墨铸铁）中存在的热裂、冷裂、疏松、夹渣、缩孔等缺欠； e) 能测定缺欠的埋藏深度和自身高度。.2 局限性： a) 较难检测出粗晶材料（如奥氏体钢的铸件和焊缝）中存在的缺欠； b) 较难检测出形状复杂或表面粗糙的工件中存在的缺欠； c) 较难判定缺欠的性质。 磁粉检测（MT） 1 能力范围： a) 能检测出铁磁性材料（包括锻件、铸件、焊缝、型材等各种工件）的表面和（或）近表面存在的裂纹、折叠、夹层、夹杂、气孔等缺欠； b) 能确定缺欠在被检工件表面的位置、大小和形状。2 局限性： a) 不适用于非铁磁性材料，如奥氏体钢、铜、铝等材料； b) 不能检测出铁磁性材料中存在于远离检测面的内