故障诊断PPT第11讲无损检测.

1、第第9章章 无损检测技术无损检测技术.无损检测技术概述无损检测技术概述 .超声检测技术超声检测技术 .射线探伤法射线探伤法.声发射检测技术声发射检测技术.其它无损检测方法简介其它无损检测方法简介机械故障诊断学Anhui University of TechnologyAnhui University of Technology.无损检测技术概述无损检测技术概述1、定义设备在制造过程中，可能产生各种各样的缺陷，如裂纹、疏松、气泡、夹渣、未焊透和脱粘等，在运行过程中，由于应力、疲劳、腐蚀等因素的影响，各类缺陷又会不断产生和发展。现代无损检测无损检测与评价技术，就是在不损伤和不破坏材料或设备结构的情

2、况下，检测出缺陷的存在，对其做出定性、定量（形状、大小、位置、取向、内含物等）评定，进而分析缺陷对设备的危害程度，以便在保证安全运行的条件下，做出带伤设备是否继续服役的选择，避免由于设备不必要的检修和更换所造成的浪费。用于早期诊断。、作用、作用对于在高温、高压、高速或高负荷条件下运行的现代设备，如锅炉、压力容器、飞机、宇航器、发动机、电站等，如果装上具有裂纹等缺陷的部件，或在运行过程中其构件产生疲劳裂纹或应力腐蚀裂纹，必然会缩短使用寿命，降低安全可靠性，甚至导致恶性事故的发生，为此利用无损检测与评价技术对设备进行跟踪检测和故障诊断。Anhui University of Technology.

3、无损检测技术概述无损检测技术概述、分类、分类 主要无损检测（NDT）方法的适用性和特点序检测方法缩写适用的缺陷类型基本特点123456超声探伤法射线探伤法磁粉探伤法渗透探伤法涡流探伤法声发射检测法UT(ultrosonic)RT(radial)MT(magnetPT(permeation)ET(eddy current)AE(elastic wave)表面与内部缺陷内部缺陷表面缺陷表面开口缺陷表层缺陷缺陷的萌生与扩展速度快、平面型缺陷、灵敏度高直观、体积型缺陷、灵敏度高仅适用与铁磁性材料的构件操作简单适用与导体材料的构件动态检测与监测无损检测新技术：激光全息检测技术、红外检测技术、微波检测技术

4、等，油液分析技术也可用于无损检测。Anhui University of Technology.超声检测技术超声检测技术、超声检测原理、超声检测原理超声波（频率高于20KHZ的声波，常用1-5MHZ）探伤是利用某些晶体（如石英、钛酸钡）的压电效应压电效应，即在交变电压作用下，发生拉伸和压缩变形，并发出振动，产生超声波产生超声波，入射到检测对象后如遇到缺陷，超声波会反射、散射和衰减，再经探头接受变成电信号，进而放大显示，根据波形来确定缺陷的部位、大小和性质，并由相应的标准或规范来判断缺陷的危害程度。二、超声检测特点超声检测特点1. 这种方法灵敏度高，操作方便，检测速度快，对人体无害。但对操作人员

5、要求经验丰富，分析能力强。费用低。2. 超声波指向性好，便于确定位置，波长短，分辨能力强，不存在盲区，在固体中损失小，一般可传输数米远，可测厚度大，但不能确定缺陷的深度位置。 3. 缺陷与传播方向垂直时，波发射很明显，故超声波探伤时对裂纹类缺陷特别敏感，对焊缝焊透缺陷也很有效。Anhui University of Technology.超声检测技术超声检测技术三、超声检测方法一般可分为共振法、穿透法和脉冲反射法共振法、穿透法和脉冲反射法等 穿透法穿透法 1脉冲波高频发生器 2发射探头 3被测工件 4缺陷 5接收探头 6放大器 7示波器Anhui University of Technolog

6、y.超声检测技术超声检测技术如工件内有缺陷，缺陷的声波的遮挡会减少穿透的超声波能量，如工件内有缺陷，缺陷的声波的遮挡会减少穿透的超声波能量，根据此能量的减少的程度来判断缺陷的大小。在穿透法探伤中，根据此能量的减少的程度来判断缺陷的大小。在穿透法探伤中，可用连续波和脉冲波两种不同的方式。可用连续波和脉冲波两种不同的方式。 四、四、 应用应用例：检测管道管壁腐蚀。例：检测管道管壁腐蚀。管壁腐蚀严重时，内壁形状不规则，超声波回波信号变管壁腐蚀严重时，内壁形状不规则，超声波回波信号变宽，数目减少，往往第一个回波能清晰地分辨出来，用它可确宽，数目减少，往往第一个回波能清晰地分辨出来，用它可确定出壁厚，当

7、管壁进一步受腐蚀，第一个回波与发射脉冲波难定出壁厚，当管壁进一步受腐蚀，第一个回波与发射脉冲波难以区分。以区分。Anhui University of Technology.射线探伤法射线探伤法一、原理一、原理 容易穿透物质的射线有X、和中子三种，常用前两种。应用最多的灵敏度最高的是X射线照相法射线照相法 射线在穿透物体的过程中，由于物体的吸收和散射，其强度要减弱，减弱的程度取决于物体的厚度、材料的性质、射线的种类和缺陷的有无，当物体含有气孔时，气孔部分不吸收射线，容易通过；反之，若含有易吸收射线的异物时，射线就难以通过。 射线发生器物件感光片用强度均匀的射线照射被检测物体，使透过的射线在照相

8、底片上感光，显影后就得到与材料内部结构或缺陷相对应的黑底不同的图像，继之可检查缺陷的种类、大小和分布情况。Anhui University of Technology.射线探伤法射线探伤法二、特点 射线探伤是检测构件内部缺陷的一种有效的方法，对气孔、夹渣、缩孔等立体缺陷立体缺陷较敏感，但对裂纹的灵敏度低，仪器使用上有缺陷，速度慢，消耗大，射线对人体还有伤害。 三、方法之一：工业X射线电视装置检测透过工件的X射线，并将其转化为可见光，用电视摄像机摄像，通过观察监视器上的图像来探测缺陷，这就是X射线工业电视的工作过程。目前X射线荧光图像增强管性能有很大改进，提高了图像的分辨率和对比度。除此之外，用

9、自动判定式X射线工业电视，在自动生产线上可自动判断产品有无缺陷，进而筛选产品。 Anhui University of Technology.声发射检测技术声发射检测技术 一、基本原理一、基本原理 研究表明，材料受载，其表面会有热发射、电子发射、声发射现象，即应变能会变成热能、电能、声能发射出去。金属材料由于内部结构晶格的错位、晶界滑移，或由于裂纹的产生和发展，均要以释放弹性波的形式发出应变能，这种现象就是声发射。声发射。声发射产生的条件声发射产生的条件：1、外载；2、内部结构不均或缺陷，材料内部不稳定的应力分布，能量积蓄到一定程度时，会发生应力重新分布达到新的稳定状态，释放应变能一部分是以应

10、力波的形式发射出来即声发射。声发射往往在材料破坏之前就会出现（很早很早）。声发射的频率可以由声频到数兆赫。利用声发射的特点，检测并分析声发射信号，进而根据其特征推断声发射源的危险性，这就是声发射检测技术声发射检测技术。Anhui University of Technology.声发射检测技术声发射检测技术 二、 主要特点主要特点 声发射检测技术是一种快速、动态、整体性的无损检测手段，该方法与多数无损检测方法的区别区别在于：1、灵敏度很高灵敏度很高（能检测到微米级的裂纹变化）；采用多通道排列探头可在一次试验中检测到整个构件上的缺陷检测到整个构件上的缺陷分布和危害性，这是其他无损检测方法无法做到

11、的；2、声发射检测是动态检测声发射检测是动态检测，只有被测零件受到一定载荷并有开放性裂纹产生和发展才有声发射可接收；多数无损检测是信号按一定途径穿过试件，而声发射是试件本身发射的弹性波声发射是试件本身发射的弹性波。3、裂纹在萌动之初萌动之初就有声发射现象，而超声、X射线、磁粉探伤等检测手段往往要在裂纹发展到一定程度才能检测到。4、传感器不用移动，操作简便，且不受材料限制，使用面宽。Anhui University of Technology.声发射检测技术声发射检测技术 图a是理想模型理想模型，内部点声源以球面波等速发射，表面声源以球面波及表面波形式向各方向逸散 图b为实际模型实际模型，声源为

12、不同形状，传递介质各向异性，所以弹性波在传输中伴有衍射、散射、干涉和折射等复杂物理现象 两种记数方法两种记数方法（1）计数率，即在单位时间内声发射次数；（2）记数，即声发射累计脉冲数。 常用多通道声发射仪来测。三个传感器位置已知，利用声发射源发出的声波到传感器的时间差及传感器的位置坐标可近似计算出声源位置。声源位置。三、检测工作原理三、检测工作原理 Anhui University of Technology.声发射检测技术声发射检测技术 四、发射检测系统的基本构成基本构成 单端谐振式高灵敏度探头 声发射系统主要有探头和声发射仪器两部分构成。 声发射仪器有两类：单通道声发射仪单通道声发射仪，其

13、中整幅整形器设置固定或可变的阀值电平门槛，超过此值的信号形成振铃脉冲或事故脉冲；多通道声发射源定位分析仪多通道声发射源定位分析仪，在多个单通道基础上，加上时差记数单元，可测各信号到达时差，可实时检测振源及其危害。 1壳体 2高频插座 3压电元件 4粘结部分Anhui University of Technology.声发射检测技术声发射检测技术五、应用举例五、应用举例1、检测疲劳裂纹、检测疲劳裂纹可以检测早期裂纹，与断裂力学结合，可预测构件的寿命。疲劳试验中可用声发射代替目测，不需中断试验，可连续观察出微小裂纹。日本某钢厂对轧机牌坊裂纹做声发射检测，维持了生产的正常进行。2、评价构件结构完整性

14、、评价构件结构完整性如焊接质量，最大特点是在焊接过程中进行，以往X射线及超声等方法都是在焊后检测，查出缺陷了也成废品了。现场应用中有排噪问题，正逐步完善。又如：承受巨大压力的容器，其安全性很重要。用声发射检测技术检测有无裂纹。对核电站关键设备出厂前检验、定期检查、维修时检查、运行中监视相结合会更有效。Anhui University of Technology.其它无损检测方法简介其它无损检测方法简介一、渗透探伤法一、渗透探伤法渗透探伤按显示方式不同分类分类：荧光显示的荧光法和颜色显示的着色法。操作过程中注意注意：零件表面必须清洗干净，提高灵敏度；清洗干净残液，又要防止过洗影响灵敏度；探伤结束

15、需清洗残存显像剂防止腐蚀零件。用于检测零件表面，检测极限裂纹长1mm宽0.1mm深0.1mm，应用材料不限，不受材料形状影响，对不规则大型零件不规则大型零件现场检测有优点，但工序繁杂。Anhui University of Technology.其它无损检测方法简介其它无损检测方法简介 二、磁粉探伤法二、磁粉探伤法将钢、铁等铁磁性构件磁化，把磁性粉末撒在磁化表面上，由于磁场作用，磁粉会吸附在磁极附近。如果有缺陷（如裂纹），则缺陷处会出现漏磁磁场。其强度分布取决于缺陷的形状、尺寸、位置和被测表面的磁化强度。在此处吸附的磁粉的多少和形状与缺陷形状有关，由此可判断检测缺陷。当然最后需退磁。需退磁。当

16、缺陷取向与磁化方向相互垂直时，检测灵敏度最高，相互平行时，则无磁粉痕迹显示。磁粉探伤法可检测典型的裂纹、重叠、发纹、冷隔和分层等缺陷。该法多用于表面探伤。发展方向是检测自动化、标准化。Anhui University of Technology.其它无损检测方法简介其它无损检测方法简介三、三、 涡流探伤法涡流探伤法利用电磁感应原理电磁感应原理，使导电试件表面产生电涡流，通过测量涡流量的变化进行试件探伤。激励线圈电源恒定，结构固定，且与导件间距一定，由于交流电流的电磁感应作用，试件内产生的电涡流的强弱与激励电流的相位关系决定于导体表面缺陷的形状与大小。电涡流产生的感生电动势及感生电流相位差带着缺陷状态的信息以电信号形式输出。由于缺陷的存在，涡流的大小和分布会发生变化由于缺陷的存在，涡流的大小和分布会发生变化，为使涡流绕过裂纹或在裂纹下方通过，根据所测得的涡流变化量可判断缺陷情况。涡流探伤为非接触式探伤非接触式探伤，检测速度快，但信号复杂，易受干扰，不易判断缺陷类型不易判断缺陷类型，便于实