夏福勇压力容器无损检测2015

1、江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作压力压力容器容器无损检测无损检测杭州市特种设备检测研究院杭州市特种设备检测研究院 夏福勇夏福勇 高级检验师高级检验师江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作1 概概 述述 1.1无损检测的定义：无损检测是指在不损坏试件的无损检测的定义：无损检测是指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，对试件的内部及表面的结构，性质，状态进行检备器材，对试件的内部及表面的结构，性质，状态进行检查和测试的方法。查和测试的方法。 1.2 常用的无损检测方法有常用的无损检测方法有 射线检测（简称射线

2、检测（简称RT）、）、 超声检测（简称超声检测（简称UT）、）、 磁粉检测（简称磁粉检测（简称MT）、）、 渗透检测（简称渗透检测（简称PT）。）。 这四种方法是承压类特种设备制造质量检验和在用检这四种方法是承压类特种设备制造质量检验和在用检验最常用的无损检测方法。其中验最常用的无损检测方法。其中RT 和和UT主要用于探测试主要用于探测试件内部缺陷，件内部缺陷，MT和和PT主要用于探测试件表面缺陷。其他主要用于探测试件表面缺陷。其他用于承压类特种设备的无损检测方法有涡流检测（简称用于承压类特种设备的无损检测方法有涡流检测（简称ET）、声发射检测）、声发射检测 （简称（简称AE）等。）等。江苏省

3、锅炉压力容器安全检测中心所 制作1.3无损检测目的及应用特点无损检测目的及应用特点（1）、无损检测目的）、无损检测目的 保证产品质量保证产品质量 保障使用安全保障使用安全 改进制造工艺改进制造工艺 降低生产成本降低生产成本 (2 )、无损检测应用特点、无损检测应用特点 无损检测要与破坏性检测相配合无损检测要与破坏性检测相配合 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选用最适当的无损检测方法选用最适当的无损检测方法 综合应用各种无损检测方法综合应用各种无损检测方法 江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作2 射线检测射线检测 射线的种类很多，其中易于穿透物质的有射线的种类很多，其中易于

4、穿透物质的有X X射线、射线、射线、中子射线三种。其中射线、中子射线三种。其中X X射线和射线和射线常应用于锅炉射线常应用于锅炉压力容器压力管道焊缝和其他工业产品、结构材料的缺陷压力容器压力管道焊缝和其他工业产品、结构材料的缺陷检测，而中子射线仅用于一些特殊场合。检测，而中子射线仅用于一些特殊场合。 射线检测最主要的应用是探测试件内部的宏观几何缺射线检测最主要的应用是探测试件内部的宏观几何缺陷（探伤）。按照不同特征（例如使用的射线种类、记录陷（探伤）。按照不同特征（例如使用的射线种类、记录的器材、工艺和技术特点等）可将射线检测分为射线照相的器材、工艺和技术特点等）可将射线检测分为射线照相等多种

5、不同方法。等多种不同方法。 射线照相法是指射线照相法是指X X射线或射线或射线穿透试件，以胶片作射线穿透试件，以胶片作为记录信息器材的无损检测方法，该方法是应用最广泛的为记录信息器材的无损检测方法，该方法是应用最广泛的一种最基本的射线检测方法。本节主要介绍射线照相法。一种最基本的射线检测方法。本节主要介绍射线照相法。江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作2.1. 射线照相法的原理射线照相法的原理 X射线和射线和射线通过物质时，其强度逐渐减弱。射线强度射线通过物质时，其强度逐渐减弱。射线强度的衰减由以下公式表示：的衰减由以下公式表示： 通过物体后的射线强度减弱主要与物质的衰减系数和物通过物体后的

6、射线强度减弱主要与物质的衰减系数和物体厚度有关。一般认为是由光电效应引起的吸收、康普顿效体厚度有关。一般认为是由光电效应引起的吸收、康普顿效应引起的散射和电子对效应引起的吸收三种原因造成的。应引起的散射和电子对效应引起的吸收三种原因造成的。 射线还有一个重要性质，就是能使胶片感光。当射线还有一个重要性质，就是能使胶片感光。当X射线射线或或射线照射胶片时，与普通光线一样，能使胶片乳剂层中射线照射胶片时，与普通光线一样，能使胶片乳剂层中的卤化银产生潜象中心，经过显影和定影后就黑化，接收射的卤化银产生潜象中心，经过显影和定影后就黑化，接收射线越多的部位黑化程度越高，这个作用叫做射线的照相作用。线越多

7、的部位黑化程度越高，这个作用叫做射线的照相作用。因为因为X射线或射线或射线使卤化银感光作用比普通光线小得多，所射线使卤化银感光作用比普通光线小得多，所以必须使用特殊的以必须使用特殊的X射线胶片。这种胶片的两面都涂敷了较射线胶片。这种胶片的两面都涂敷了较厚的乳胶。此外，还使用一种能加强感光作用的增感屏。增厚的乳胶。此外，还使用一种能加强感光作用的增感屏。增感屏通常用铅箔做成。感屏通常用铅箔做成。江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作 材料中如有缺陷存在会影响射线的材料中如有缺陷存在会影响射线的吸收，使透过射线强度发生变化，用胶片吸收，使透过射线强度发生变化，用胶片可测量出这一变化。如图可测量出这

8、一变化。如图85所示，厚度所示，厚度为为T厘米的物体中有厚度为厘米的物体中有厚度为T厘米的缺陷厘米的缺陷时，射线穿透无缺陷部位，透过射线强度时，射线穿透无缺陷部位，透过射线强度为为J，曝光得到的底片的黑度为，曝光得到的底片的黑度为D，而射线，而射线穿透有缺陷部位，透过射线强度为穿透有缺陷部位，透过射线强度为J+j，曝光得到的底片黑度应为曝光得到的底片黑度应为D+D，把曝过，把曝过光的胶片在暗室中经过显影、定影、水洗光的胶片在暗室中经过显影、定影、水洗和干燥。再将底片放在观片灯上观察，根和干燥。再将底片放在观片灯上观察，根据底片上的黑度变化所形成的图像，就可据底片上的黑度变化所形成的图像，就可判

9、断出有无缺陷，以及缺陷的种类、数量、判断出有无缺陷，以及缺陷的种类、数量、大小等，这就是射线照相法的原理。大小等，这就是射线照相法的原理。江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作2.2、射线检测设备、射线检测设备 射线照相设备可分为：射线照相设备可分为：X X射线探伤机；射线探伤机；射线探射线探伤机；高能射线探伤设备三大类。伤机；高能射线探伤设备三大类。 X X射线探伤机管电压在射线探伤机管电压在450 kV450 kV以下，可分为携带以下，可分为携带式，移动式两类。最大穿透钢铁厚度可达式，移动式两类。最大穿透钢铁厚度可达100 mm100 mm。射线探伤机的射线能量取决于放射性同位素的种射线探

10、伤机的射线能量取决于放射性同位素的种类，常用类，常用源有源有C060C060、Irl92Irl92、Se75Se75三种，最大穿透三种，最大穿透钢铁厚度可达钢铁厚度可达200 mm200 mm。高能射线探伤设备由电子加。高能射线探伤设备由电子加速器（包括直线加速器、回旋加速器）产生能量为速器（包括直线加速器、回旋加速器）产生能量为1 124 MeV24 MeV射线。最大穿透钢铁厚度可达射线。最大穿透钢铁厚度可达500 mm500 mm。江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作2.2、射线检测设备、射线检测设备 江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作2.2、射线检测设备、射线检测设备 江苏省锅炉压

11、力容器安全检测中心所 制作2.2、射线检测设备、射线检测设备 江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作2.2、射线检测设备、射线检测设备 江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作2.3 射线照相工艺要点射线照相工艺要点 一般把被检的物体安放在离一般把被检的物体安放在离X射线装置或射线装置或射线装置射线装置50 cm到到1 m的位置处，把胶片盒紧贴在试样背后，让射的位置处，把胶片盒紧贴在试样背后，让射线照射适当的时问（几分钟至几十分钟）进行曝光。把曝线照射适当的时问（几分钟至几十分钟）进行曝光。把曝光后的胶片在暗室中进行显影、定影、水洗和干燥。将干光后的胶片在暗室中进行显影、定影、水洗和干燥。将干燥

12、的底片放在观片灯的显示屏上观察，根据片的黑度和图燥的底片放在观片灯的显示屏上观察，根据片的黑度和图像来判断存在缺陷的种类、大小和数量。随后按通行的标像来判断存在缺陷的种类、大小和数量。随后按通行的标准，对缺陷进行评定和分级。以上就是射线照相探伤的一准，对缺陷进行评定和分级。以上就是射线照相探伤的一般步骤。般步骤。 按射线源、工件和胶片之间的相互位置关系，透照方按射线源、工件和胶片之间的相互位置关系，透照方法分为纵缝透照法、环缝外透法、环缝内透法、双壁单影法分为纵缝透照法、环缝外透法、环缝内透法、双壁单影法和双壁双影法五种，见图法和双壁双影法五种，见图86。其中双壁单影法用于。其中双壁单影法用于

13、小直径的容器或大口径管子焊缝，双壁双影法用于小直径的容器或大口径管子焊缝，双壁双影法用于100 mm以下管子对接环焊缝。以下管子对接环焊缝。 江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作 图图86焊缝透照方式示意图焊缝透照方式示意图a）纵缝透照法）纵缝透照法 b）环缝外透法）环缝外透法 c）环缝内透法）环缝内透法 d）双壁单影法）双壁单影法 e）双壁双影法）双壁双影法江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作(1)照相规范的确定照相规范的确定 为得到高灵敏度的底片，照相规范的选择应注意以下几点：为得到高灵敏度的底片，照相规范的选择应注意以下几点：a.透照方式的选择：透照方式的选择： 有外透法、内透法。有

14、外透法、内透法。 外透法的优点是操作比较方便，内透法外透法的优点是操作比较方便，内透法的优点是透照厚度差小，在满足透照厚度的优点是透照厚度差小，在满足透照厚度比比K值的情况下，一次透照长度较大。值的情况下，一次透照长度较大。b. K值控制值控制 透照厚度比透照厚度比K的含义见图的含义见图88，由图中关系可知射线源到胶片的距离由图中关系可知射线源到胶片的距离F愈大愈大，射线源尺寸越小，工作表面到胶片的距离）越小，半影越小，也，射线源尺寸越小，工作表面到胶片的距离）越小，半影越小，也就是说工件越薄，胶片贴得越紧，清晰度越好。标准规定，纵缝的就是说工件越薄，胶片贴得越紧，清晰度越好。标准规定，纵缝的

15、K值不得大于值不得大于1.03，环缝的，环缝的K值不得大于值不得大于1.1。限制透照厚度比，也。限制透照厚度比，也就间接控制了横向裂纹检出角口，使之不致过大。过大的角度有可就间接控制了横向裂纹检出角口，使之不致过大。过大的角度有可能导致横向裂纹漏检。采用源在中心的内透法，是最佳透照方式。能导致横向裂纹漏检。采用源在中心的内透法，是最佳透照方式。江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作 c.透照距离的选择 在选择透照距离时，应将焦距选得大一些。但是由于射线的强度工与焦距F的平方成反比，所以不能把焦距选得过大，不然透照时，射线强度将不够。 d.曝光量的选择 曝光量E为射线强度j与曝光时间t的乘积，即

16、E=jt。曝光量的大小要能保证足够的底片黑度。如果管电压偏高，那么小的曝光量也能使底片达到规定黑度，但这样的底片灵敏度不够好。所以，一般情况下X射线照相的曝光量选择15 mA.min以上。 e.胶片、增感屏的选择与底片黑度控制 通常照相时是将厚度为0.030.2 mm的铅箔增感屏与非增感型胶片一起使用。底片黑度D一般规定为2.04.0的范围内，黑度大于4.0观片灯有时就不容易看清了，所以底片黑度不宜太大。江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作(2)象质计（透度计）的应用象质计（透度计）的应用 为了评定底片的灵敏度，需要采用象质计，象质计是用来检查透照技术和胶片处理质量的。衡量该质量的数值是象质

17、指数，它等于底片上能识别出的最细钢丝的线编号。用底片上必须显示的最小钢丝直径与相应的象质指数来表示照相的灵敏度。所谓射线照相的灵敏度是射线照相能发现最小缺陷的能力。射线照相灵敏度分为绝对灵敏度和相对灵敏度。绝对灵敏度是指射线透照某工件时能发现最小缺陷的尺寸，射线照相的相对灵敏度K用透照方向上所能发现缺陷的最小厚度尺寸D与该处的穿透厚度d的百分比表示，即 目前标准规定的象质指数，换算成相对灵敏度，其值大约在1%2%之间。江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作2.4、底片评定、底片评定l 评片工作一般包括下面的内容：评片工作一般包括下面的内容：l 1）评定底片本身质量的合格性；）评定底片本身质量的

18、合格性；l 2）正确识别底片上的影像；）正确识别底片上的影像；l 3）依据从底片上得到的工件信息，按照）依据从底片上得到的工件信息，按照 l 验收标准或技术条件对工件质量作出验收标准或技术条件对工件质量作出l 评定；评定；l 4）记录和资料。）记录和资料。江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作底片质量要求 l 灵敏度：灵敏度：从定量方面而言，是指在射线底片从定量方面而言，是指在射线底片可以观察到的最小缺陷尺寸或最小细节尺寸；从可以观察到的最小缺陷尺寸或最小细节尺寸；从定性方面而言，是指发现和识别细小影像的难易定性方面而言，是指发现和识别细小影像的难易程度。在射线底片上所能发现的沿射线穿透方向程

19、度。在射线底片上所能发现的沿射线穿透方向上的最小尺寸，称为上的最小尺寸，称为绝对灵敏度绝对灵敏度，此最小缺陷尺，此最小缺陷尺寸与透照厚度的百分比称为寸与透照厚度的百分比称为相对灵敏度相对灵敏度。用人工。用人工孔槽，金属丝尺寸（像质计）作为底片影像质量孔槽，金属丝尺寸（像质计）作为底片影像质量的监测工具而得到的灵敏度又称为的监测工具而得到的灵敏度又称为像质计灵敏度像质计灵敏度。l 要求：要求：底片上可识别的像质计影像、型号、底片上可识别的像质计影像、型号、规格规格 、摆放、摆放位置位置，可，可观察观察的像质丝号是否达到标的像质丝号是否达到标准规定要求等，满足标准规定为合格。准规定要求等，满足标准

20、规定为合格。江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作 黑度：黑度： 为保证底片具有足够的对比度，黑度不能为保证底片具有足够的对比度，黑度不能太小，但因受到观片灯亮度的限制，底片黑度太小，但因受到观片灯亮度的限制，底片黑度不能过大。根据不能过大。根据JB4730标准规定，国内观片灯标准规定，国内观片灯亮度必须满足评片要求。亮度必须满足评片要求。 底片黑度测定要求：按标准规定，其下限底片黑度测定要求：按标准规定，其下限黑度是指底片两端搭接标记处的焊缝余高中心黑度是指底片两端搭接标记处的焊缝余高中心位置的黑度，其上限黑度是指底片中部焊缝两位置的黑度，其上限黑度是指底片中部焊缝两侧热影响区（母材）位置的

21、黑度。只有当有效侧热影响区（母材）位置的黑度。只有当有效评定区内各点的评定区内各点的黑度黑度均在规定的均在规定的范围范围内方为合内方为合格。（格。（底片黑度有一定的范围，才有可能成为影像底片黑度有一定的范围，才有可能成为影像）江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作底片评定范围内的黑度应符合下列规定：底片评定范围内的黑度应符合下列规定： A级：级：1.5D4.0； AB级级 2.0D4.0； B级：级：2.3D4.0； 透照小径管或其它截面厚度变化大的工件时，经透照小径管或其它截面厚度变化大的工件时，经合同各方同意，合同各方同意，AB级最低黑度可降低至级最低黑度可降低至1.5，B级最级最低黑度可

22、降低至低黑度可降低至2.0。 采用多胶片技术时，单片观察采用多胶片技术时，单片观察时单片的黑度应符合以上要求，时单片的黑度应符合以上要求，A级允许以双片叠加级允许以双片叠加观察观察,双片迭加观察时单片黑度应不低于双片迭加观察时单片黑度应不低于1.3。对评定。对评定范围内黑度范围内黑度D4.0的底片，如有计量检定报告证明所的底片，如有计量检定报告证明所用观片灯的亮度能满足要求，并经合同各方同意，允用观片灯的亮度能满足要求，并经合同各方同意，允许进行评定。许进行评定。江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作 标记：标记： 底片上标记的种类和数量应符合有关标准和工艺规定，标记影像应显示完整、位置正确。

23、常用标记分为识别标记：如产品编号、焊接接头编号、部位编号和透照日期。返修后的返修标记和扩大检测比例的扩大标记；定位标记：如中心定位标记、搭接标记等；上述标记应放置距焊趾不少于5mm。(搭接标记的检查:纵向和横向焊缝100%透照的底片应检查搭接标记是否符合要求,以防止漏检。有效长度、透照次数是否满足要求。)江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作 伪缺陷：伪缺陷： 因透照操作或暗室操作不当，或由于胶片，因透照操作或暗室操作不当，或由于胶片，增感屏质量不好，在底片上留下的缺陷影像，如增感屏质量不好，在底片上留下的缺陷影像，如划痕、折痕、水迹、斑纹、静电感光、指纹、霉划痕、折痕、水迹、斑纹、静电感光、

24、指纹、霉点、药膜脱落、污染等。上述伪缺陷均会影响评点、药膜脱落、污染等。上述伪缺陷均会影响评片的正确性，造成漏判和误判，所以底片上片的正确性，造成漏判和误判，所以底片上有效有效评定区域内评定区域内不允许存在有干扰缺陷影像识别的不允许存在有干扰缺陷影像识别的伪伪缺陷影像。缺陷影像。江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作2.5、射线的安全防护 射线防护，就是在尽可能的条件下采取各种措施，使操作射线防护，就是在尽可能的条件下采取各种措施，使操作人员和周围其他人员接受的剂量当量不超过限值。人员和周围其他人员接受的剂量当量不超过限值。 主要的防护措施有以下三种：主要

25、的防护措施有以下三种：屏蔽防护屏蔽防护、距离防护距离防护和和时间时间防护。防护。 屏蔽防护就是在射线源与操作人员及其他邻近人员之间加屏蔽防护就是在射线源与操作人员及其他邻近人员之间加上有效合理的屏蔽物来降低辐射的方法。如射线探伤机体衬铅，上有效合理的屏蔽物来降低辐射的方法。如射线探伤机体衬铅，现场使用流动铅房和建立固定曝光室等都是屏蔽防护。现场使用流动铅房和建立固定曝光室等都是屏蔽防护。 距离防护是用增大射线源距离的办法来防止射线伤害。因距离防护是用增大射线源距离的办法来防止射线伤害。因为射线强度为射线强度P与距离与距离R的平方成反比，即在没有屏蔽物或屏蔽物的平方成反比，即在没有屏蔽物或屏蔽物

26、厚度不够时，用增大射线源距离的办法也能达到防护的目的。厚度不够时，用增大射线源距离的办法也能达到防护的目的。江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作 2.6.射线射线检测方法的能力范围和局限性1、能力范围、能力范围 a） 能检测出焊接接头中存在的未焊透、气孔、夹渣、裂纹和坡口未熔合等缺陷； b） 能检测出铸件中存在的缩孔、夹杂、气孔和疏松等缺陷； c） 能确定缺陷平面投影的位置、大小以及缺陷的性质； d） 射线检测的穿透厚度，主要由射线能量确定。2 、局限性、局限性 a） 较难检测出厚锻件、管材和棒材中存在的缺陷； b） 较难检测出T型焊接接头和堆焊层中存在的缺陷； c） 较难检测出焊缝中存在的

27、细小裂纹和层间未熔合； d） 当被检设备直径较大采用r射线源进行中心曝光法时较难检测出焊缝中存在的面状缺陷； e） 较难检测出缺陷的自身高度和确定其深度位置江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作3 3 超超 声声 检检 测测 超波检测主要用于探测试件的内部缺陷，它的应用十分广泛。所谓超声波是指超过人耳听觉，频率大于20 kHz的声波。用于检测的超声波，频率为0.425 MHz，其中用得最多的是15 MHz。超声波探伤方法很多，通常有穿透法、脉冲反射法、串列法等。目前用得最多的是脉冲反射法。超声信号显示方面，目前用得最多而且较为成熟的是A型显示。下面主要叙述A型显示脉冲反射超声探伤法。江苏省锅炉

28、压力容器安全检测中心所 制作 3.1 超声波的发生及其性质超声波的发生及其性质 超声波的发生和接收超声波的发生和接收 声波是一种机械波，机械波是由机械振动声波是一种机械波，机械波是由机械振动产生的。工业探伤用的高频超声波，是通过压电产生的。工业探伤用的高频超声波，是通过压电换能器产生的。压电材料可以将电振动转换成机换能器产生的。压电材料可以将电振动转换成机械振动，也能将机械振动转换成电振动。械振动，也能将机械振动转换成电振动。 通常在超声波探伤中只使用一个晶片，这通常在超声波探伤中只使用一个晶片，这个晶片既作发射又作接收。个晶片既作发射又作接收。江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作江苏省锅炉

29、压力容器安全检测中心所 制作 超声波的种类超声波的种类 超声波有许多种类，在介质中传播有不同的方式，超声波有许多种类，在介质中传播有不同的方式，波型不同，其振动方式不同，传播速度也不同。声波的波型不同，其振动方式不同，传播速度也不同。声波的介质质点振动方向与传播方向一致，叫做纵波。质质点介质质点振动方向与传播方向一致，叫做纵波。质质点振动方向和波传播的方向垂直的波叫横波。纵波可在气、振动方向和波传播的方向垂直的波叫横波。纵波可在气、液、固体中传播。可是横波只能在固体介质中传播。此液、固体中传播。可是横波只能在固体介质中传播。此外，还有在固体介质的表面传播的表面波、在固体介质外，还有在固体介质的

30、表面传播的表面波、在固体介质的表面下传播的爬波和在薄板中的传播板波。它们都可的表面下传播的爬波和在薄板中的传播板波。它们都可用来探伤。用来探伤。 .声速声速 声波在介质中是以一定的速度传播的，如空气中的声波在介质中是以一定的速度传播的，如空气中的声速为声速为340 m/s，水中的声速为，水中的声速为1500 m/s，钢中纵波的，钢中纵波的声速为声速为5900 m/s，横波的声速为，横波的声速为3230 m/s，表面波的，表面波的声速声速3007m/s。横波的声速大约是纵波声速的一半，而。横波的声速大约是纵波声速的一半，而表面波声速大约是横波的表面波声速大约是横波的0.9倍。倍。江苏省锅炉压力容

31、器安全检测中心所 制作波长波长 波在一个周期内或者说质点完成一次振动所经过的路程波在一个周期内或者说质点完成一次振动所经过的路程称为波长，用称为波长，用表示。表示。 超声场及其特征量超声场及其特征量 充满超声波的空问叫作超声场，描述超声场的特征量有充满超声波的空问叫作超声场，描述超声场的特征量有声压、声强和声阻抗。声压、声强和声阻抗。 .界面的反射和透射界面的反射和透射 当超声波传到缺陷、被检物底面或者异种金属结合面，当超声波传到缺陷、被检物底面或者异种金属结合面，即两种不同声阻抗的物质组成的界面时，会发生反射。即两种不同声阻抗的物质组成的界面时，会发生反射。 .指向性指向性 声束集中向一个方

32、向辐射的性质，叫做声波的指向性。声束集中向一个方向辐射的性质，叫做声波的指向性。探伤采用高频超声波，其理由之一就是希望它具有指向性。探伤采用高频超声波，其理由之一就是希望它具有指向性。 近场区与远场区近场区与远场区 在超声波探头的声场中，按声压变化规律分为近场区和在超声波探头的声场中，按声压变化规律分为近场区和远场区两个区域。靠近探头附近的区域叫近场区。远场区两个区域。靠近探头附近的区域叫近场区。 江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作 3.2.超声波检测的原理超声波检测的原理 超声波检测可以分为超声波探伤和超声波测厚，超声波检测可以分为超声波探伤和超声波测厚，以及超声波测晶粒度、测应力等。在

33、超声探伤中，以及超声波测晶粒度、测应力等。在超声探伤中，有根据缺陷的回波和底面的回波进行判断的脉冲反有根据缺陷的回波和底面的回波进行判断的脉冲反射法；有根据缺陷的阴影来判断缺陷情况的穿透法；射法；有根据缺陷的阴影来判断缺陷情况的穿透法；还有根据由被检物产生驻波来判断缺陷情况或者判还有根据由被检物产生驻波来判断缺陷情况或者判断板厚的共振法。断板厚的共振法。 目前用得最多的方法是脉冲反射法。脉冲反射目前用得最多的方法是脉冲反射法。脉冲反射法在垂直探伤时用纵波，在斜入射探伤时大多用横法在垂直探伤时用纵波，在斜入射探伤时大多用横波。把超声波射入被检物的一面，然后在同一面接波。把超声波射入被检物的一面，

34、然后在同一面接收从缺陷处反射回来的回波，根据回波情况来判断收从缺陷处反射回来的回波，根据回波情况来判断缺陷的情况。纵波垂直探伤和横波倾斜入射探伤是缺陷的情况。纵波垂直探伤和横波倾斜入射探伤是超声波探伤中两种主要探伤方法超声波探伤中两种主要探伤方法。 江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作 3.3. 试块试块 超声探伤中是以试块作为比较的依据。试块上有各种已知的特超声探伤中是以试块作为比较的依据。试块上有各种已知的特征，例如特定的尺寸，规定的人工缺陷，即某一尺寸的平底孔、征，例如特定的尺寸，规定的人工缺陷，即某一尺寸的平底孔、横通孔、凹槽等。用试块作为调节仪

35、器、定量缺陷的参考依据，横通孔、凹槽等。用试块作为调节仪器、定量缺陷的参考依据，是超声探伤的一个特点。是超声探伤的一个特点。 试块在超声探伤中的用途主要有三方面：试块在超声探伤中的用途主要有三方面： 确定合适的探伤方法。在超声探伤中，可以应用在某个部位确定合适的探伤方法。在超声探伤中，可以应用在某个部位有某种人工缺陷（平底孔、槽等）的试块来摸索探伤方法。有某种人工缺陷（平底孔、槽等）的试块来摸索探伤方法。 确定探伤灵敏度和评价缺陷大小。对于不同种类，不同厚度、确定探伤灵敏度和评价缺陷大小。对于不同种类，不同厚度、不同要求的工件，需要不同的探伤灵敏度。为了确定探伤时的灵不同要求的工件，需要不同的

36、探伤灵敏度。为了确定探伤时的灵敏度，就需要带有各种人工缺陷的试块。用人工缺陷的波高来表敏度，就需要带有各种人工缺陷的试块。用人工缺陷的波高来表示探伤灵敏度，这是试块常用的一种方法。为了评价工件中某处示探伤灵敏度，这是试块常用的一种方法。为了评价工件中某处缺陷大小，用试块中同一深度各种尺寸的人工缺陷与之相比较，缺陷大小，用试块中同一深度各种尺寸的人工缺陷与之相比较，这就是探伤中应用的缺陷当量法。这就是探伤中应用的缺陷当量法。 校验仪器和测试探头性能。通过试块可以测试仪器声或探头校验仪器和测试探头性能。通过试块可以测试仪器声或探头的性能，以及仪器和探头连接在一起的系统综合性能。的性能，以及仪器和探

37、头连接在一起的系统综合性能。 江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作 3.4.超声波检测工艺要点探伤方法的分类 江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作 基本操作基本操作 A、探伤时机选择根据要达到的检测目的，选择最适当的探伤、探伤时机选择根据要达到的检测目的，选择最适当的探伤时机。时机。 B、探伤方法选择根据工件情况，选定探伤方法。例如，对焊、探伤方法选择根据工件情况，选定探伤方法。例如，对焊缝，选择单斜探头接触法；对钢管，选择聚焦探头水浸法；对轴缝，选择单斜探头接触法；对钢管，选择聚焦探头水浸法；对轴类锻件，选用单探头垂直探伤法。类锻件，选用单探头垂直探伤法。C、探伤方向很重要。探伤方向应以

38、能发现缺陷为准，应根据缺、探伤方向很重要。探伤方向应以能发现缺陷为准，应根据缺陷的种类和方向来决定。陷的种类和方向来决定。D、频率的选择根据工件的厚度和材料的晶粒大小，合理的选择、频率的选择根据工件的厚度和材料的晶粒大小，合理的选择探伤频率。探伤频率。 E、确定探伤灵敏度用适当的标准试块的人工缺陷或试件无缺陷、确定探伤灵敏度用适当的标准试块的人工缺陷或试件无缺陷底面调节到一定的波高，确定探伤灵敏度。底面调节到一定的波高，确定探伤灵敏度。 江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作 3.5 超声超声检测方法的能力范围和局限性1能力范围能力范围a）能检测出原材料（板材、复合板材、管材、锻件等）和零部件

39、中存在的缺陷；b）能检测出焊接接头内存在的缺陷，面状缺陷检出率较高；c）超声波穿透能力强，可用于大厚度（100mm以上）原材料和焊接接头的检测；d）能确定缺陷的位置和相对尺寸；2 局限性局限性a）较难检测粗晶材料和焊接接头中存在的缺陷；b）缺陷位置、取向和形状对检测结果有一定的影响；c）A型显示检测不直观，检测记录信息少；d）较难确定体积状缺陷或面状缺陷的具体性质。江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作 4 磁粉检测磁粉检测4.1 磁粉检测原理磁粉检测原理 自然界有些物体具有吸引铁、钴、镍等物质的特性。自然界有些物体具有吸引铁、钴、镍等物质的特性。这些具有磁性的物体称为磁体。使原来不带磁性的物

40、体变这些具有磁性的物体称为磁体。使原来不带磁性的物体变得具有磁性叫磁化。能够被磁化的材料称为磁性材料。磁得具有磁性叫磁化。能够被磁化的材料称为磁性材料。磁体各处的磁性大小不同，在它的两端最强。这两端称为磁体各处的磁性大小不同，在它的两端最强。这两端称为磁极。每一磁体都有一对磁极即极。每一磁体都有一对磁极即N极和极和S极。极。 铁磁性材料被磁化后，其内部产生很强的磁感应强度，铁磁性材料被磁化后，其内部产生很强的磁感应强度，磁力线密度增大几百倍到几千倍。如果材料中存在不连续磁力线密度增大几百倍到几千倍。如果材料中存在不连续性（包括缺陷造成的不连续性和结构、形状、材质等原因性（包括缺陷造成的不连续性

41、和结构、形状、材质等原因造成的不连续性），磁力线便会发生畸变，部分磁力线有造成的不连续性），磁力线便会发生畸变，部分磁力线有可能逸出材料表面，从空间穿过，形成漏磁场。漏磁场的可能逸出材料表面，从空间穿过，形成漏磁场。漏磁场的局部磁极能够吸引铁磁物质，如磁粉，通过观察达到检测局部磁极能够吸引铁磁物质，如磁粉，通过观察达到检测目的。目的。江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作磁力线（a）马蹄形磁铁被校直成条形磁铁后）马蹄形磁铁被校直成条形磁铁后N极和极和S极的位置极的位置 （b）具有机加工槽的条形磁铁产生的漏磁场）具有机加工槽的条形磁铁产生的漏磁场 （c）纵向磁化裂纹产生的漏磁场）纵向磁化裂纹产生

42、的漏磁场 (d) (d) 条形磁铁的磁力线分布条形磁铁的磁力线分布 江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作 4.2磁粉检测设备器材磁粉检测设备器材 .磁力探伤机分类 磁力探伤机可分为固定式、移动式、携带式三类。 灵敏度试片 灵敏度试片用于检查磁粉探伤设备、磁粉、磁悬液的综合性能。使用时，如果磁化方法、规范选择得当，在试片表面上应能看到与人工刻槽相对应的清晰显示。 .磁粉与磁悬液 磁粉是具有高磁导率和低剩磁的四氧化三铁或三氧化二铁粉末。按加入的染料可将磁粉分为荧光磁粉和非荧光磁粉，非荧光磁粉有黑、红、白几种不同颜色供选用。由于荧光磁粉的显示对比度比非荧光磁粉

43、高得多，所以采用荧光磁粉进行检测具有磁痕观察容易，检测速度快，灵敏度高的优点。但荧光磁粉检测需一些附加条件：暗环境和黑光灯。江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作4.3磁粉检测工艺要点磁粉检测工艺要点.磁化方法磁化方法 常用的磁化方法如图常用的磁化方法如图10一一8所示，所示， 江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作磁粉探伤方法分类磁粉探伤方法分类 磁粉探伤方法有多种分类方法。按检验时机可磁粉探伤方法有多种分类方法。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，后施加磁粉和检进行的方法称为连续法。先磁化，后施加

44、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验的方法称为剩磁法。后者只适用于剩磁很大的硬磁材料。磁材料。 按使用的电流种类可分为交流法、直流法两大按使用的电流种类可分为交流法、直流法两大类。类。 .磁粉探伤的一般程序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。施加磁粉、观察、记录以及后处理（包括退磁）等。江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作4.4磁粉磁粉检测方法的能力范围和局限性 a.适宜铁磁材料探伤。不能用于非铁磁材料检验适宜铁磁材料探伤。不能用于非铁磁材料检验 b.可以检出表面和

45、近表面缺陷，不能用于检查内部缺陷。可以检出表面和近表面缺陷，不能用于检查内部缺陷。 一般可检出深度为一般可检出深度为12 mm的近表面缺陷，采用强直流磁的近表面缺陷，采用强直流磁场可检出深度达场可检出深度达35 mm近表面缺陷。近表面缺陷。 c.检测灵敏度很高，可以发现极细小的裂纹以及其他缺陷。在检测灵敏度很高，可以发现极细小的裂纹以及其他缺陷。在RT、UT、MT、PT四种无损检测方法中，对表面裂纹检测灵四种无损检测方法中，对表面裂纹检测灵敏度最高的仍是敏度最高的仍是MT。 d.检测成本很低，速度快检测成本很低，速度快 e.工件的形状和尺寸对探伤有影响，有时因其难以磁化而无法工件的形状和尺寸对

46、探伤有影响，有时因其难以磁化而无法探伤探伤江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作 5 、渗、渗 透透 检检 测测 5.1 渗透检测基本原理渗透检测基本原理 渗透检测的原理是：零件表面被施涂含有荧光渗透检测的原理是：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，渗透液能够渗进表面开口的缺陷中；经去一定时间，渗透液能够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像除零件表面多余的渗透液后，再在零件表面施涂显像剂，同样，在毛细管作用下，显像剂将吸引缺陷中保剂，同样，在毛细管作用下，显像剂将吸引缺陷

47、中保留的渗透液，渗透液回渗到显像剂中；在一定的光源留的渗透液，渗透液回渗到显像剂中；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，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（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。及分布状态。江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作5.2 渗透检测的分类渗透检测的分类 a.根据渗透液所含染料成分分类 根据渗透液所含染料成分，可分为荧光法、着色法两大类。b.根据渗透液去除方法分类 根据渗透液去除方法，可分为水洗型、后乳化型和溶剂去除型三大类。c.

48、在渗透探伤中，显像的方法有湿式显像、快干式显像、干式显像和无显像剂式显像四种。 江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作 5.3 各种渗透检测方法的优缺点和应用选择各种渗透检测方法的优缺点和应用选择 着色法只需在白光或日光下进行，在没有电源的场合下也能使着色法只需在白光或日光下进行，在没有电源的场合下也能使用。荧光法需要配备黑光灯和暗室，无法在没有电源及暗室的场合用。荧光法需要配备黑光灯和暗室，无法在没有电源及暗室的场合下使用。下使用。 水洗着色法适于检查表面较粗糙的零件，该法灵敏度较低，不水洗着色法适于检查表面较粗糙的零件，该法灵敏度较低，不易发现细微缺陷。易发现细微缺陷。 后乳化型着色法具有

49、较高灵敏度，适宜检查较精密零件，但对后乳化型着色法具有较高灵敏度，适宜检查较精密零件，但对螺栓，有孔、槽零件，以及表面粗糙零件不适用。螺栓，有孔、槽零件，以及表面粗糙零件不适用。 溶剂去除型着色法应用较广，特别是使用喷罐，可简化操作，溶剂去除型着色法应用较广，特别是使用喷罐，可简化操作，适宜于大型零件的局部检验。适宜于大型零件的局部检验。 水洗型荧光法成本较低，有明亮的荧光，易于水洗，检查速度水洗型荧光法成本较低，有明亮的荧光，易于水洗，检查速度快，适用于表面较粗髓零件，带有螺纹、键槽的零件及大批量小零快，适用于表面较粗髓零件，带有螺纹、键槽的零件及大批量小零件的检查。件的检查。 后乳化型荧光

50、法具有极明亮的荧光，对细小缺陷检验灵敏度高，后乳化型荧光法具有极明亮的荧光，对细小缺陷检验灵敏度高，能检出宽而浅的缺陷，不适用有螺纹、键槽及盲孔零件的检查，也能检出宽而浅的缺陷，不适用有螺纹、键槽及盲孔零件的检查，也不适用于表面粗糙零件的检验。不适用于表面粗糙零件的检验。江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作5.4 渗透渗透检测方法的能力范围和局限性a.渗透探伤可以用于除了疏松多孔性材料外任何种类的材料。渗透探伤可以用于除了疏松多孔性材料外任何种类的材料。b.形状复杂的部件也可用渗透探伤，并一次操作就可大致做形状复杂的部件也可用渗透探伤，并一次操作就可大致做到全面检测。到全面检测。c.同时存在

51、几个方向的缺陷，用一次探伤操作就可完成检测。同时存在几个方向的缺陷，用一次探伤操作就可完成检测。d.不需要大型的设备，可不用水、电。不需要大型的设备，可不用水、电。e.试件表面粗糙度影响大，探伤结果往往容易受操作人员水试件表面粗糙度影响大，探伤结果往往容易受操作人员水平的影响。平的影响。f.可以检出表面开口的缺陷，但对埋藏缺陷或闭合型的表面缺可以检出表面开口的缺陷，但对埋藏缺陷或闭合型的表面缺陷无法检出。陷无法检出。g.检测工序多，速度慢。检测工序多，速度慢。 h.检测灵敏度比磁粉探伤低。检测灵敏度比磁粉探伤低。i.材料较贵、成本较高。材料较贵、成本较高。 江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制

52、作6 涡流检测涡流检测 6.1涡流检测的理论基础是电磁感应原理。金属材料在交变涡流检测的理论基础是电磁感应原理。金属材料在交变磁场作用下产生涡流。根据涡流的大小和分布，可检出铁磁性磁场作用下产生涡流。根据涡流的大小和分布，可检出铁磁性和非铁磁性材料的缺陷，或分选材料、测量膜层厚度和工件尺和非铁磁性材料的缺陷，或分选材料、测量膜层厚度和工件尺寸，以及材料某些物理性能等。寸，以及材料某些物理性能等。江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作 6.2 涡流检测探伤规范的选择涡流检测探伤规范的选择 a.探伤频率的选定探伤频率的选定 选择探伤频率应考虑透入深度和选择探伤频率应考虑透入深度和缺陷及其他参数的阻

53、抗变化，利用指定的对比试块上的缺陷及其他参数的阻抗变化，利用指定的对比试块上的人工缺陷找出阻抗变化最大的频率和缺陷与干扰因素阻人工缺陷找出阻抗变化最大的频率和缺陷与干扰因素阻抗变化之间相位差最大的频率。抗变化之间相位差最大的频率。 b.线圈的选择线圈的选择 线圈的选择要使它能探测出指定线圈的选择要使它能探测出指定的对比试块上的人工缺陷，并且所选择的线圈要适合于的对比试块上的人工缺陷，并且所选择的线圈要适合于试件的形状和尺寸。试件的形状和尺寸。 c.探伤灵敏度的选定探伤灵敏度的选定 探伤灵敏度的选定是在其他调探伤灵敏度的选定是在其他调整步骤完成之后进行的，要把指定的对比试块的人工缺整步骤完成之后

54、进行的，要把指定的对比试块的人工缺陷的显示图像调整在探伤仪器显示器的正常动作范围之陷的显示图像调整在探伤仪器显示器的正常动作范围之内。内。江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作 6.3 关于涡流检测特点的概括关于涡流检测特点的概括 .适用于各种导电材质的试件探伤。包括各种钢、钛、镍、适用于各种导电材质的试件探伤。包括各种钢、钛、镍、铝、铜及其合金。铝、铜及其合金。 .可以检出表面和近表面缺陷。可以检出表面和近表面缺陷。 .探测结果以电信号输出，容易实现自动化检测。探测结果以电信号输出，容易实现自动化检测。 .由于采用非接触式检测，所以检测速度很快。由于采用非接触式检测，所以检测速度很快。 .对

55、形状复杂的试件很难应用。因此一般只用其检测管材、对形状复杂的试件很难应用。因此一般只用其检测管材、板材等轧制型材。板材等轧制型材。 .不能显示出缺陷图形，因此无法从显示信号、判断出缺不能显示出缺陷图形，因此无法从显示信号、判断出缺陷性质。陷性质。 .检测干扰因素较多，容易引起杂乱信号。检测干扰因素较多，容易引起杂乱信号。 .由于集肤效应，埋藏较深的缺陷无法检出。由于集肤效应，埋藏较深的缺陷无法检出。 江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作 7 、TOFD衍射时差法超声检测技术衍射时差法超声检测技术 TOFD衍射时差法超声检测技术是利用缺陷端衍射时差法超声检测技术是利用缺陷端点的衍射波信号进行检

56、测和测定缺陷尺寸的一种超点的衍射波信号进行检测和测定缺陷尺寸的一种超声检测方法，通常采用一发一收模式的双探头结构。声检测方法，通常采用一发一收模式的双探头结构。TOFD衍射时差法超声检测技术最初是被开发用作衍射时差法超声检测技术最初是被开发用作缺陷自身高度的测定工具。缺陷自身高度的测定工具。TOFD衍射时差法超声衍射时差法超声检测技术与其他不同检测方法相比较是最可靠和最检测技术与其他不同检测方法相比较是最可靠和最精确的方法。精确的方法。江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作TOFTTOFT衍射波检测技术基本知识衍射波检测技术基本知识发射探头发射探头接收探头接收探头侧向波侧向波 上端点衍射波上端

57、点衍射波下端点衍射波下端点衍射波内壁反射信号内壁反射信号2S向各个方向传播向各个方向传播能量低能量低取决于入射角取决于入射角江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作A扫信号发射探头接收探头直通波直通波LW上端点上端点下端点下端点内壁反射波内壁反射波BW江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作缺陷自身高度发射探头接收探头2Sd112ddhd2由于计算自身高度只需要测量时间由于计算自身高度只需要测量时间, 所以高度估计会很准确。所以高度估计会很准确。 实际操作中，检实际操作中，检测裂纹测裂纹 1-mm 的精度是完全可以达到的的精度是完全可以达到的 (检测人工缺陷时可以达到检测人工缺陷时可以达到0.1

58、mm )。江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作D扫扫上表面上表面内壁内壁A扫扫LWBWTOFDTOFD检测技术检测技术江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作X形坡口中部未焊透上下尖端都有明显的信号12341234江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作根部未焊透直通波的相位与缺陷相位相同123123江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作侧壁未熔合能够清晰的看到上下尖端信号12341234江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作气孔气孔信号或单个出现，或成串的出现12312江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作 主蒸汽管道多通道主蒸汽管道多通道TOFD应用图例应用图例江苏省锅炉压力容器安全检测中心

59、所 制作TOFD的优点、局限性l优点l 对于焊缝中部缺陷检出率很高l 容易检出方向性不好的缺陷l 可以识别向表面延伸的缺陷l 和脉冲反射法相结合时效果更好l 局限性局限性l 在外表面附近有约3mm的盲区l 内表面附近也可能存在盲区l 对“噪声”敏感l 夸大了一些良性的缺陷, 如气孔, 未熔合。江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作TOFD检测方法的能力范围和局限性1 能力范围l a） 能检测出对接接头中存在的未焊透、气孔、夹渣、裂纹和未熔合等缺陷且检出率较高；l b） 能确定缺陷的深度、长度和自身高度；l c） 厚壁工件缺陷检测灵敏度较高；l d） 检测结果较直观，检测数据可记录和存储。2 局

60、限性l a） 较难检测出扫查面表面和近表面存在的缺陷；l b） 较难检测粗晶粒焊接接头中存在的缺陷；l c） 较难检测复杂结构工件的焊缝；l d） 较难确定缺陷的性质。江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作8声发射检测技术l 声发射检测技术是一种与声发射检测技术是一种与X射线、超声波等常规检测方法不射线、超声波等常规检测方法不同的、特殊无损检测方法。用仪器探测、记录、分析声发射信号同的、特殊无损检测方法。用仪器探测、记录、分析声发射信号和利用声发射信号推断声发射源的技术称为声发射技术和利用声发射信号推断声发射源的技术称为声发射技术 。l 声发射技术是一种动态无损检测方法，它通过探测受力时材声发