第五章无损检验

1、1武汉理工大学 能源与动力工程学院能源与动力工程学院第五章无损检验第五章无损检验 授课学时：4学时重点：无损检验的概念难点：船机故障诊断知识点：船机零件缺陷的一般检验、船机零件的无损检验（方法、使用范围）第五章第五章 船机零件的缺陷检验与船机故障诊断船机零件的缺陷检验与船机故障诊断2武汉理工大学 能源与动力工程学院能源与动力工程学院第五章无损检验第五章无损检验 第一节第一节 船机零件的缺陷检验船机零件的缺陷检验船机零件的缺陷：是指零件在制造和使用过程中产生的缺陷和损伤。（1）制造中的缺陷是零件材料和毛坯在冶炼、铸造、锻造、热处理和机械加工中所产生的气孔、缩孔、疏松、夹渣和微裂纹等缺陷;（2）使

2、用中产生的损伤，如磨损、腐蚀和疲劳裂纹等。 3武汉理工大学 能源与动力工程学院能源与动力工程学院第五章无损检验第五章无损检验 一一. .船机零件缺陷的一般检验船机零件缺陷的一般检验 观察法观察法听响法听响法测量法测量法液压液压试验法试验法4武汉理工大学 能源与动力工程学院能源与动力工程学院第五章无损检验第五章无损检验 二、船机零件的无损检验二、船机零件的无损检验无损检验无损检验：是在不破坏或基本不破坏零件、构件和材料，即不破坏零件、构件的形状、尺寸精度，表面质量和不改变材料的成分、性能及零件使用性能的前提下，采用物理、化学等方法探测零件材料内部和表面的缺陷及其某些物理性能。无损检验技术主要应用

3、在以下三方面：监督和控制生产过程中的质量问题 产品出厂前的成品检验和用户验收检验 产品的使用过程中的维护检验 5武汉理工大学 能源与动力工程学院能源与动力工程学院第五章无损检验第五章无损检验 无损检验方法无损检验方法渗透探伤渗透探伤磁粉探伤磁粉探伤涡流探伤涡流探伤 超声波探伤 射线探伤射线探伤 声发射探伤 综合探伤法 6武汉理工大学 能源与动力工程学院能源与动力工程学院第五章无损检验第五章无损检验 1.1.渗透探伤渗透探伤原理原理:利用液体的流动性和渗透性，借助毛利用液体的流动性和渗透性，借助毛细管作用显示零料表面上开口性缺陷。细管作用显示零料表面上开口性缺陷。原理简单，操作方便、灵活，适应性

4、强，原理简单，操作方便、灵活，适应性强，可检查各种材料和各种形状、尺寸的零件，可检查各种材料和各种形状、尺寸的零件，对表面裂纹有很高的检测灵敏度。对表面裂纹有很高的检测灵敏度。但但不能不能检测检测表面非开口性表面非开口性缺陷和缺陷和皮下皮下缺陷。缺陷。按照渗透剂的不同有按照渗透剂的不同有四种四种方法：方法： 煤油白粉法煤油白粉法 着色探伤着色探伤 荧光探伤荧光探伤渗透检漏探伤渗透检漏探伤7武汉理工大学 能源与动力工程学院能源与动力工程学院第五章无损检验第五章无损检验 1 1）煤油白粉法）煤油白粉法渗透剂：煤油为渗透剂显像剂：石灰粉或白垩粉检验步骤如下:检验时，先将清洗干净的零件浸入煤油中或把煤

5、油涂抹在零件待检表面上，依零件尺寸大小而定;1530min后，煤油已充分掺入零件缺陷中，取出零件并擦干在零件待检表面上涂上一层白粉，干燥后适当敲击零件，使渗入缺陷中的煤油携缺陷中的锈、污等复渗于白粉上，现出黑色痕迹，将零件表面上缺陷的大小、部位或覆盖层脱壳情况显示出来。 简便、实用、经济，但不精确，粗检。 8武汉理工大学 能源与动力工程学院能源与动力工程学院第五章无损检验第五章无损检验 2)2)着色探伤着色探伤渗透液：红色颜料、溶剂和渗透剂等成分。显像剂：氧化锌、氧化镁或二氧化铁等白色粉末和有机溶剂组成。过程:检验时，先用清洗剂清洁零件待检表面，然后喷涂一层红色渗透剂并保持一定渗透时间，清洗表

6、面(去除渗透剂),再喷涂一层白色显像剂，凉干后在白色衬底上显示出红色缺陷痕迹。 渗透剂渗透时间对检验效果影响很大。时间短，小缺陷难以发现，大缺陷显示不完全;时间长，难以清洗，且检验效率低。9武汉理工大学 能源与动力工程学院能源与动力工程学院第五章无损检验第五章无损检验 3)3)荧光探伤荧光探伤荧光探伤荧光探伤：是借助残留在零件缺陷内的荧光渗透液在紫外线照射下发出的荧光显示缺陷。荧光渗透液荧光渗透液：荧光物质、溶剂和渗透剂组成。荧光物质是在紫外线照射下能够通过分子跃迁产生荧光的物质。通常采用在紫外线照射下发出黄绿色荧光的渗透液，这种颜色在暗处衬度高，人的视觉对其最敏锐。显像剂显像剂：白色氧化镁粉

7、.图5-2荧光探伤荧光探伤10武汉理工大学 能源与动力工程学院能源与动力工程学院第五章无损检验第五章无损检验 4)4)渗透检漏探伤渗透检漏探伤 液体渗透检漏探伤用来探测容器或焊缝有无穿透性缺陷。通用于金属或非金属材料的容器。常用煤油渗透检漏。用煤油作为渗透剂进行检漏时：在容器或焊缝的容易观察的一面涂以白垩粉液，干燥后在另一面涂煤油，观察白垩粉上有无煤油渗透的痕迹。采用着色或荧光渗透检漏显示效果更好,检测灵敏度更高，但需较长的渗透时间。11武汉理工大学 能源与动力工程学院能源与动力工程学院第五章无损检验第五章无损检验 2.2.磁粉探伤磁粉探伤仅适用于铁磁性材料仅适用于铁磁性材料1)1)磁粉探伤磁

8、粉探伤原理原理 磁粉探伤：是基于铁磁性材料导磁率高的特性磁粉探伤：是基于铁磁性材料导磁率高的特性来检验缺陷，当表面或近表面存在缺陷的零件在磁来检验缺陷，当表面或近表面存在缺陷的零件在磁场中被磁化后产生漏磁磁场，漏磁磁场吸附磁粉显场中被磁化后产生漏磁磁场，漏磁磁场吸附磁粉显示出零件表面或近表面缺陷的大小、形状和部位。示出零件表面或近表面缺陷的大小、形状和部位。12武汉理工大学 能源与动力工程学院能源与动力工程学院第五章无损检验第五章无损检验 2)2)磁粉探伤方法磁粉探伤方法磁粉探伤磁粉探伤方法方法主要有：主要有：按磁化电流性质分为按磁化电流性质分为: :交流电交流电磁化法和磁化法和直流电直流电磁

9、化法磁化法: :按显示介质状态和性质分为按显示介质状态和性质分为: :干粉法干粉法、湿粉法湿粉法、荧光荧光磁粉法磁粉法; ;按磁化方法分为：按磁化方法分为：直接通电直接通电法、法、局部支杆局部支杆法、法、心轴心轴法、法、线圈线圈法和法和铁轭铁轭法法; ;按磁场方向分为按磁场方向分为: :13武汉理工大学 能源与动力工程学院能源与动力工程学院第五章无损检验第五章无损检验 按磁场方向分按磁场方向分: : 纵向磁化纵向磁化 零件磁化后产生平行零件轴线的磁零件磁化后产生平行零件轴线的磁力线。可以探测与零件轴线垂直或成一定角度力线。可以探测与零件轴线垂直或成一定角度的缺陷。采用直流电或交流电通过线圈或铁

10、轭的缺陷。采用直流电或交流电通过线圈或铁轭磁化。磁化。 周向磁化周向磁化 零件直接通电或使穿过零件的心轴零件直接通电或使穿过零件的心轴通电，使在零件内产生垂直零件轴线的磁力线，通电，使在零件内产生垂直零件轴线的磁力线，可探测轴向缺陷，即平行或近于平行零件轴线可探测轴向缺陷，即平行或近于平行零件轴线的缺陷。的缺陷。复合复合磁化磁化 零件通电后同时产生纵向和周向零件通电后同时产生纵向和周向磁力线磁力线, ,可以探测零件上任意方向上的缺陷。可以探测零件上任意方向上的缺陷。14武汉理工大学 能源与动力工程学院能源与动力工程学院第五章无损检验第五章无损检验 3 3）磁化电流）磁化电流 用于探伤的磁化电流

11、可采用直流电或交流电。为了获得强磁场和安全工作,选用低压大电流，一般电压在l2V以下，电流则视零件大小校经验公式求得。采用交流电磁化可探测表面下 2mm以内 的缺陷，采用直流电磁化可探测表面下 6mm以内 的缺陷。15武汉理工大学 能源与动力工程学院能源与动力工程学院第五章无损检验第五章无损检验 4)4)退磁退磁 原因:由于铁磁性材料的顽磁性使经探伤的零件内有剩磁,剩磁会使回转零件吸附铁屑而加剧磨损和使仪表工作不正常。经磁粉探伤的零件必须退磁. 退磁后可用袖珍式磁强汁检测剩磁。 退磁操作:零件磁粉探伤后还要经700以上热处理，可不进行退磁。一般用交流电磁化的工件，用交流电退磁，退磁时电流强度应

12、大于磁化电流强度，只要把磁化电流强度逐步减少到零工件就退磁了；而用直流电磁化的工件就用直流电退磁，退磁电流也要强过磁化电流，只要将退磁电流的方向不断来回改变，强度逐级减少到零，工件也就退磁了。 把磁粉探伤后的零件从一个通交流电的螺线管中慢慢抽出，由于螺线管的磁极方向不断改变，所以工件也就退磁了。此法对用交流电磁化还是对直流电磁化的工件均适用。16武汉理工大学 能源与动力工程学院能源与动力工程学院第五章无损检验第五章无损检验 4 4、超声波探伤、超声波探伤 1）超声波 超声波是一种机械振动波,是超声振动在介质中的传播.实质是机械振动以波的形式在弹性介质中的传播。听觉范围:声波频率在l6Hz-2O

13、kHz 次声波:频率小于l6Hz的声波 超声波:频率超过2OkHz的声波 超声波具有频率高、波长短、传播能量大、穿透力强、指向性好的特点。超声波在均匀介质中沿直线传播，遇到界面时发生反射和折射.并且可以在任何弹性介质(固体、液体和气体)中传播。在工业超声波探伤中传播介质主要是固体，液体作为藕合剂以减少声能损失。 超声波在介质中的传播方式随振源在介质上施力方向与声波传播方向不同分为纵波、横波和表面波。17武汉理工大学 能源与动力工程学院能源与动力工程学院第五章无损检验第五章无损检验 2 2）超声波探伤原理）超声波探伤原理 超声波探伤超声波探伤:是利用超声波通过两种介质的界面时发生反射和折射的特性

14、来探测零件内部的缺陷。超声波探伤方法按波的传播方式分为脉冲反射波法和透射波法。脉冲反射波法是利用脉冲发生器发出的电脉冲激励探头晶体产生超声脉冲波。超声波以一定的速度向零件内部传播。遇到缺陷的波发生反射，得到缺陷波,其余的波则继续传播至零件底面后发生反射，得到底波。探头接收发射波、缺陷波和底波，放大后显示在荧光屏上。超声波探伤常用频率在0.4一5MHz之间。较低频率用于检测粗晶材料和衰减较大的材料较高频率用于检测细晶材料和要求高灵敏度处。特殊要求的检测频率可达10一5OMHz。18武汉理工大学 能源与动力工程学院能源与动力工程学院第五章无损检验第五章无损检验 换能器换能器 换能器主要由压电晶体组

15、成。利用石英、钛酸钡的正压电效应产生超声披，逆压电效应接收超声波。压电晶体在交变电压作用下，在晶体厚度方向产生伸缩变形，产生与交变电压频率相同的机械振动，即产生超声波。当把高频振动(超声波)作用在晶体上，在晶体的两个电极之间产生与超声波频率相同、强度与超声波成正比的高频电压，即接收超声波。依结构和使用波型不同探头分为直探头、斜探头等。直探头为可发射和接收纵波的单探头。斜探头为可发射和接收横波的双探头。藕合剂多采用机油。19武汉理工大学 能源与动力工程学院能源与动力工程学院第五章无损检验第五章无损检验 3 3）超声波探伤的特点）超声波探伤的特点 厚度:探测53000mm厚的金属或非金属材料的构件

16、。 粗糙度:对零件表面粗糙度有一定要求。一般要求粗糙度等级高于Ra6.3，表面清洁光滑，与探头接触良好。盲区:零件表面一段距离内的缺陷波与初始波难于分辨，难以探测缺陷。盲区的大小因超声波探伤仪不同而异，一般为57mm。超声波探伤中对缺陷种类和性质的识别较为困难,需借助一定的方法和技术。20武汉理工大学 能源与动力工程学院能源与动力工程学院第五章无损检验第五章无损检验 5 5射线探伤射线探伤 射线探伤是利用射线探测零件内部缺陷的无损探伤方法、利用X射线、射线和中子射线易于穿透物体和穿透物体后的衰减程度不同，使胶片感光程度的不同来探测物体内部的缺陷，对缺陷的种类、大小、位置等进行判断。 1)射线的

17、特性 X射线和射线均为电磁波，波长范围均在0.001lnm之间，比可见光的波长短、频率高、穿透力强。具有以下特性: (1)不可见，以直线传播; (2)不带电荷，不受电场和磁场的影响; (3)能穿透物体并被物质吸收而使自身强度衰减; (4)能产生光化学作用，使胶片感光; (5)能使物质电离，使某些物质产生荧光; (6)能产生生物效应，对生命细胞有杀伤作用。21武汉理工大学 能源与动力工程学院能源与动力工程学院第五章无损检验第五章无损检验 2)射线探伤原理 射线探伤方法有照相法、透视法(荧屏显示)和工业射线电视法。目前生产中广泛应用射线照相法。 射线照相法探伤是利用物质在密度不同、厚度不同时对射线

18、的吸收程度不同(即使射线的衰减程度不同),就会使零件下面的底片感光不同的原理，实现对材料或零件内部质量的照相探伤。当射线穿过密度大的物质，如金属或非金属材料时,射线被吸收得多，自身衰减的程度大,使底片感光轻;当射线穿过密度小的缺陷(空气)时。则被吸收得少,衰减小，底片感光重。这样就获得反映零件内部质量的射线底片。22武汉理工大学 能源与动力工程学院能源与动力工程学院第五章无损检验第五章无损检验 射线探伤的特点可直接观察零件内部缺陷的影像，对缺陷进行定性、定量和定位分析;探测厚度范围大，从薄钢片到厚达500mm以内的钢板，但薄钢片的表面缺陷(如表面发纹、疲劳裂纹等)较难探测；设备复杂、昂费。检验费用高;射线有害人体健康，其设备应加防护措施。 射线探伤适用于所有的材料，可检验金属、非金属材料内部质量，探测铸件、焊接件内郡的缺陷。如检测船体焊缝的质量。 23武汉理工大学 能源与动力工程学院能源与动力工程学院第五章无损检验第五章无损检验 7.综合探伤法 综合探伤法是在充分了解各种无损探伤方法的前提下，根据零件检测部位、检测质量的要求和经济性进行全面分析，合理地选用探伤方法，达到相互配合，准确、可靠和经济地进行检验。对一个