无损检测综合知识介绍

1、（一）无损检测技术的内涵（一）无损检测技术的内涵 无损检测是指以不损及其将来使用和使用可靠性无损检测是指以不损及其将来使用和使用可靠性的方式，对材料或制件或此两者进行宏观缺陷检测，的方式，对材料或制件或此两者进行宏观缺陷检测，几何特性测量，化学成分、组织结构和力学性能变化几何特性测量，化学成分、组织结构和力学性能变化的评价，并进而就材料或制件对特定应用的适用性进的评价，并进而就材料或制件对特定应用的适用性进行评价的一门学科。行评价的一门学科。 具体地完成三方面的工作：具体地完成三方面的工作： (1)检验检验(检验，定位，测量，评定检验，定位，测量，评定)材料或工件中的材料或工件中的缺陷；缺陷；

2、 (2)评定材料或工件的完整性、性能和组成；评定材料或工件的完整性、性能和组成； (3)测定材料或工件的几何特性。测定材料或工件的几何特性。（二）无损检测技术体系（二）无损检测技术体系 1 、无损检测技术的发展阶段、无损检测技术的发展阶段20世纪二十年代世纪二十年代进入工业领域进入工业领域五十年代以前五十年代以前常规无损检测技术常规无损检测技术五十年代至七十年代五十年代至七十年代 完善、改进、研究完善、改进、研究七十年代以后七十年代以后 探索新无损检测技术探索新无损检测技术 九十年代以后九十年代以后 数字化技术时代数字化技术时代 2 、主要的无损检测技术、主要的无损检测技术 射线检测技术、超声

3、检测技术、电磁检测技术射线检测技术、超声检测技术、电磁检测技术（磁粉和涡流检验技术）、渗透检验技术、激光检测技（磁粉和涡流检验技术）、渗透检验技术、激光检测技术、红外检测技术、微波检测技术、声发射检测技术等。术、红外检测技术、微波检测技术、声发射检测技术等。 射线照相检验技术、超声探伤技术、磁粉探伤技射线照相检验技术、超声探伤技术、磁粉探伤技术、渗透探伤技术和涡流检验技术称为五大常规探伤技术、渗透探伤技术和涡流检验技术称为五大常规探伤技术。术。 通常设计在对产品提出需要进行检测时，笼统的通常设计在对产品提出需要进行检测时，笼统的说进行无损探伤，其实是不正确的！说进行无损探伤，其实是不正确的！3

4、、无损检测技术的特点无损检测技术的特点 （1）常规探伤技术中的射线照相检验技术、磁）常规探伤技术中的射线照相检验技术、磁粉探伤技术、渗透探伤技术、超声探伤技术，具有粉探伤技术、渗透探伤技术、超声探伤技术，具有的一个特殊性是，需要从检测结果对缺陷性质作出的一个特殊性是，需要从检测结果对缺陷性质作出正确的判断，而正确的判断，而这种判断与检验人员的主观因素这种判断与检验人员的主观因素（实际经验，理论水平等）密切相关。（实际经验，理论水平等）密切相关。 （2）无损检测技术的另外一些技术，不具有上述）无损检测技术的另外一些技术，不具有上述技术的特殊性。这类技术的结果是一个客观的指示值，技术的特殊性。这类

5、技术的结果是一个客观的指示值，质量结论从这个指示值判定，与检验人员的主观因素质量结论从这个指示值判定，与检验人员的主观因素不相关。不相关。 在评价某个无损检测结论的可靠性时，必须注意在评价某个无损检测结论的可靠性时，必须注意无损检测技术的上述特点！即，对某些无损检测技术无损检测技术的上述特点！即，对某些无损检测技术必须考虑检验人员的技术资格。必须考虑检验人员的技术资格。 （一）射线检测技术（一）射线检测技术 1、射线检测技术原理 当强度均匀的射线束透照物体时，如果物体的局部区域存在缺陷或结构存在差异，它将改变物体对射线的衰减，使得不同部位透射射线强度不同，采用一定的检测器（例如胶片）检测透射射

6、线强度，就可以判断物体内部的缺陷和物质分布。图1 射线检测的基本原理 X射射线线探探伤伤机机 2、射线检测技术应用及特点、射线检测技术应用及特点 射线检测技术在工业方面的主要应用可归纳为下射线检测技术在工业方面的主要应用可归纳为下列三个方面：列三个方面： （1）制造工艺缺陷与服役缺陷检验；）制造工艺缺陷与服役缺陷检验； （2）密度、尺寸、厚度等的测量；）密度、尺寸、厚度等的测量； （3）结构、装配质量检测。）结构、装配质量检测。 特点：特点： （1）检测结果有直接记录）检测结果有直接记录底片底片 由于底片上记录的信息十分丰富，且可以长期保存，从而使射线照由于底片上记录的信息十分丰富，且可以长期

7、保存，从而使射线照相法成为各种无损检测方法记录最真实、最直观、最全面、追踪性最好相法成为各种无损检测方法记录最真实、最直观、最全面、追踪性最好的检测方法。的检测方法。 （2）可以获得缺陷的投影图像，缺陷定性定量准确可以获得缺陷的投影图像，缺陷定性定量准确 各种无损检测方法中，射线照相相对缺陷定性定量是最准的。在定各种无损检测方法中，射线照相相对缺陷定性定量是最准的。在定量方面，对体积型缺陷（气孔、夹渣类）的长度、宽尺寸的确定也很准，量方面，对体积型缺陷（气孔、夹渣类）的长度、宽尺寸的确定也很准，其误差大致在零点几毫米。但对面积型缺陷（如裂纹、未熔合类），如其误差大致在零点几毫米。但对面积型缺陷

8、（如裂纹、未熔合类），如缺陷端部尺寸（高度和张口宽度）很小，则底片上影像尖端延伸可能辨缺陷端部尺寸（高度和张口宽度）很小，则底片上影像尖端延伸可能辨别不清，此时定量数据会偏小。别不清，此时定量数据会偏小。 （3）体积型缺陷检出率很高，而面积型缺陷的检出率受到多）体积型缺陷检出率很高，而面积型缺陷的检出率受到多种因素影响种因素影响 体积型缺陷一般情况下，直径在试件厚度的体积型缺陷一般情况下，直径在试件厚度的1%以上的体积型以上的体积型缺陷可以检出。在薄试件中，可检出缺陷的最小尺寸受人眼分辨缺陷可以检出。在薄试件中，可检出缺陷的最小尺寸受人眼分辨率的限制，可达率的限制，可达0.5mm或更小。面积型

9、缺陷其检出率的影响因素或更小。面积型缺陷其检出率的影响因素包括缺陷形态尺寸、透照厚度、透照角度、透照几何条件、源和包括缺陷形态尺寸、透照厚度、透照角度、透照几何条件、源和胶片种类、像质计灵敏度等。虽然如此，一般可以说厚试件中的胶片种类、像质计灵敏度等。虽然如此，一般可以说厚试件中的裂纹检出率较低，但对薄试件，除非裂纹或未熔合的高度和张口裂纹检出率较低，但对薄试件，除非裂纹或未熔合的高度和张口宽度极小，否则只要照相角度适当，底片灵敏度符合要求，裂纹宽度极小，否则只要照相角度适当，底片灵敏度符合要求，裂纹检出率还是足够高的。检出率还是足够高的。 （4）适宜检验厚度较薄的工件而不适宜检验较厚工件）适

10、宜检验厚度较薄的工件而不适宜检验较厚工件 因为检验厚工因为检验厚工件件需要高能量的射线探伤设备。需要高能量的射线探伤设备。300kV便携式便携式X射线机透照厚度一般小于射线机透照厚度一般小于42mm，420kV移动式移动式X射线机和射线机和Ir192 射线机透照厚度均小于射线机透照厚度均小于100mm，对厚度大于对厚度大于100mm的工的工件件照相照相需使用加速器或需使用加速器或Co60，因此是比较困难的。此外，板厚增大，射，因此是比较困难的。此外，板厚增大，射线照相绝对灵敏度是下降的，也就是说对厚工线照相绝对灵敏度是下降的，也就是说对厚工件件采用射线照相，采用射线照相，小尺寸缺陷以及一些面积

11、型缺陷漏检的可能性增大。小尺寸缺陷以及一些面积型缺陷漏检的可能性增大。 （5）适宜检测对接焊缝，检测角焊缝效果较差，不适宜检测板材、）适宜检测对接焊缝，检测角焊缝效果较差，不适宜检测板材、楱材、锻件楱材、锻件 检测角焊缝的布置比较困难，底片的黑度变化大，成像质量不够检测角焊缝的布置比较困难，底片的黑度变化大，成像质量不够好。不适宜检验板材、楱材、锻件的原因是板材、锻件中的大部分缺陷好。不适宜检验板材、楱材、锻件的原因是板材、锻件中的大部分缺陷与板平行，射线照相无法检出。此外楱材、锻件厚度较大，射线穿透比与板平行，射线照相无法检出。此外楱材、锻件厚度较大，射线穿透比较困难，效果也不好。较困难，效

12、果也不好。 （6）有些试件结构和现场条件不适合射线照相）有些试件结构和现场条件不适合射线照相 由于是穿透法检验，检测时需要接近工由于是穿透法检验，检测时需要接近工件件的两面，因此结构和现的两面，因此结构和现场条件有时会限制检测的进行。例如有内件的容器场条件有时会限制检测的进行。例如有内件的容器、有厚保温层的容器有厚保温层的容器、内部液态或内部液态或液液态介质未排空的容器等均无法检测。此外态介质未排空的容器等均无法检测。此外一些搭接在厚度一些搭接在厚度较大的端框上面的锁底电子束焊缝或者插接焊缝均无法检测较大的端框上面的锁底电子束焊缝或者插接焊缝均无法检测。 （7）对缺陷在工作中厚度方向的位置、尺

13、寸（高度）的确定）对缺陷在工作中厚度方向的位置、尺寸（高度）的确定比较困难比较困难 除了一些根部缺陷可结合焊接知识和规律来确定其在工作中除了一些根部缺陷可结合焊接知识和规律来确定其在工作中厚度方向的位置，很多缺陷无法用底片提供的信息定位。缺陷高厚度方向的位置，很多缺陷无法用底片提供的信息定位。缺陷高度可通过黑度对比的方法作出判断，但精确度不高，尤其是对影度可通过黑度对比的方法作出判断，但精确度不高，尤其是对影像细小的裂纹类缺陷，其黑度测不准，测定缺陷高度的误差较大。像细小的裂纹类缺陷，其黑度测不准，测定缺陷高度的误差较大。 （8）检测成本高）检测成本高 设备成本高、人员成本高、辅助耗材成本高。

14、设备成本高、人员成本高、辅助耗材成本高。 （9）射线照相检测速度慢）射线照相检测速度慢 一般情况下定向一般情况下定向X射线机一次透照长度不超过射线机一次透照长度不超过300mm，拍一，拍一张片子需张片子需10min，射线源的曝光时间一般更长。射线照相从透照射线源的曝光时间一般更长。射线照相从透照开始到评定出结果需数小时。与其他无损检测方法相比，射线照开始到评定出结果需数小时。与其他无损检测方法相比，射线照相的检测速度很慢，效率低很。相的检测速度很慢，效率低很。 （10）射线对人体有伤害）射线对人体有伤害 射线会对人体组织造成多种操作，因此对职业放射性工作人射线会对人体组织造成多种操作，因此对职

15、业放射性工作人员剂量当量规定了限值。要求在保证完成射线探伤任务的同时，员剂量当量规定了限值。要求在保证完成射线探伤任务的同时，使操作人员接受的剂量当量不超过限值，并且应尽可能的降低操使操作人员接受的剂量当量不超过限值，并且应尽可能的降低操作人员和其他人员的吸收剂量。防护的主要措施有屏蔽防护、距作人员和其他人员的吸收剂量。防护的主要措施有屏蔽防护、距离防护和时间防护。离防护和时间防护。 （二）超声检测技术（二）超声检测技术 1、超声检测技术原理、超声检测技术原理 超声检测的基本原理是基于超声波传播到声阻抗不超声检测的基本原理是基于超声波传播到声阻抗不 同的界面时，将按一定规律发生反射与折射。由于

16、在声同的界面时，将按一定规律发生反射与折射。由于在声阻抗不同的界面发生的反射与折射，将形成界面的反射阻抗不同的界面发生的反射与折射，将形成界面的反射波，从而使透射的超声波强度发生衰减。波，从而使透射的超声波强度发生衰减。 图图2 超声检测原理超声检测原理超声检测设备超声检测设备 2、超声检测技术应用与特点、超声检测技术应用与特点 超声检测技术是锻件、型材（板材、管材、棒材）的基本检验技超声检测技术是锻件、型材（板材、管材、棒材）的基本检验技术，是焊接件、胶接质量、蜂窝夹层结构、大型铸件常用的检验技术。术，是焊接件、胶接质量、蜂窝夹层结构、大型铸件常用的检验技术。 超声检测的优点：超声检测的优点

17、： （1）适用于金属、非金属、复合材料等多种材料制件的无损评价；）适用于金属、非金属、复合材料等多种材料制件的无损评价； （2）穿透力强，可对较大厚度范围的试件内部缺陷进行检测，可）穿透力强，可对较大厚度范围的试件内部缺陷进行检测，可以检测几米厚的钢锻件，适合于检测方向性强的缺陷；以检测几米厚的钢锻件，适合于检测方向性强的缺陷； （3）可较准确的测定缺陷的深度位置；）可较准确的测定缺陷的深度位置； （4）对大多数超声技术的应用来说，仅需从一侧接近试件；）对大多数超声技术的应用来说，仅需从一侧接近试件； （5）设备轻便，对人体无伤害。）设备轻便，对人体无伤害。 超声检测技术的主要局限性：超声检测

18、技术的主要局限性： （1）由于纵波脉冲反射法存在盲区，和缺陷取向对检测灵）由于纵波脉冲反射法存在盲区，和缺陷取向对检测灵敏度的影响，对位于表面和非常接近表面的某些缺陷很难检测；敏度的影响，对位于表面和非常接近表面的某些缺陷很难检测； （2）试件形状的复杂性对超声检测的可实施性有较大影响；）试件形状的复杂性对超声检测的可实施性有较大影响； （3）材料的某些内部结构，如晶粒度、相组成、非均匀性、）材料的某些内部结构，如晶粒度、相组成、非均匀性、非致密性等，对超声检测的可实施性有较大影响；非致密性等，对超声检测的可实施性有较大影响； （4）很难对材料及制件中的缺陷作定性和定量表征；）很难对材料及制件

19、中的缺陷作定性和定量表征； （5）为使超声波有效的进入试件，一般需要耦合剂。）为使超声波有效的进入试件，一般需要耦合剂。（三）磁粉检测技术（三）磁粉检测技术1、磁粉检测技术原理、磁粉检测技术原理 磁粉检测的基础是缺陷处磁粉检测的基础是缺陷处漏磁场和磁粉漏磁场和磁粉间的相互作用。间的相互作用。在在铁磁性工件铁磁性工件被磁化后，由于材料不连续性的存在，使工件被磁化后，由于材料不连续性的存在，使工件表面和近表面的表面和近表面的磁力线在材料不连续性处发生局部畸变而产磁力线在材料不连续性处发生局部畸变而产生漏磁场生漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，吸附施加在工件表面的磁粉，形成了在合适光照形成了在合适光

20、照下目视可见的磁痕下目视可见的磁痕，从而显示出材料不连续性的位置、形状，从而显示出材料不连续性的位置、形状和大小，通过对这些磁痕的观察和分析，就能得出对影响制和大小，通过对这些磁痕的观察和分析，就能得出对影响制品使用性能的缺陷的评价。品使用性能的缺陷的评价。 磁粉检测有三个必要步骤：磁粉检测有三个必要步骤： （1）被检验的工件必须得到磁化；）被检验的工件必须得到磁化； （2）必须在磁化的工件上施加合适的磁粉；）必须在磁化的工件上施加合适的磁粉； （3）对任何磁粉的堆积必须加以观察和解释。）对任何磁粉的堆积必须加以观察和解释。图图3 磁粉检测原理磁粉检测原理 磁磁粉粉探探伤伤机机 2、磁粉检测技

21、术特点、磁粉检测技术特点 磁粉检测技术具有如下优点：磁粉检测技术具有如下优点： （1）是一种表面和近表面缺陷检验技术，主要是用于）是一种表面和近表面缺陷检验技术，主要是用于检验表面和近表面区的裂纹、发纹、白点、折迭、夹杂、冷检验表面和近表面区的裂纹、发纹、白点、折迭、夹杂、冷隔和疏松等缺陷；隔和疏松等缺陷； （2）具有很高的检验灵敏度；）具有很高的检验灵敏度； （3） 能直观地显示缺陷的位置、形状和尺寸，从显示能直观地显示缺陷的位置、形状和尺寸，从显示的磁粉痕迹能对缺陷性质作出判断的磁粉痕迹能对缺陷性质作出判断 ； （4）检验几乎不受工件的大小和形状的限制。）检验几乎不受工件的大小和形状的限制

22、。 磁粉检测的局限性是：磁粉检测的局限性是： （1）只能适用于铁磁性材料，而且只能检查出工）只能适用于铁磁性材料，而且只能检查出工件表面和近表面的缺陷，一般深度不超过件表面和近表面的缺陷，一般深度不超过12mm； （2）如果工件表面有覆盖层、涂层、喷丸层等，）如果工件表面有覆盖层、涂层、喷丸层等，将对磁粉检测灵敏度起不良影响。覆盖层越厚，这将对磁粉检测灵敏度起不良影响。覆盖层越厚，这种影响越大；种影响越大； （3）磁化后一些具有较大剩磁的工件还要进行）磁化后一些具有较大剩磁的工件还要进行退磁。退磁。（四）（四） 渗透检测技术渗透检测技术 1、渗透检测技术原理、渗透检测技术原理 渗透检测是一种以

23、渗透检测是一种以毛细作用毛细作用原理为基础用于检测非疏孔性金属和原理为基础用于检测非疏孔性金属和非金属试件非金属试件表面开口缺陷表面开口缺陷的无损检测技术。将溶有荧光染料或着色染的无损检测技术。将溶有荧光染料或着色染料的渗透液施加于试件表面，由于毛细现象的作用，渗透液渗入到各料的渗透液施加于试件表面，由于毛细现象的作用，渗透液渗入到各类开口于表面的细小缺陷中，清除附着于试件表面上多余的渗透液，类开口于表面的细小缺陷中，清除附着于试件表面上多余的渗透液，经干燥后再施加显像剂，缺陷中的渗透液在毛细现象的作用下被重新经干燥后再施加显像剂，缺陷中的渗透液在毛细现象的作用下被重新回渗到零件表面上，形成放

24、大了的缺陷显示，在黑光（荧光检验法）回渗到零件表面上，形成放大了的缺陷显示，在黑光（荧光检验法）或白光（着色检测法）观察，缺陷处可分别对应的发出黄绿色的荧光或白光（着色检测法）观察，缺陷处可分别对应的发出黄绿色的荧光或呈现红色显示。用目视检验，即可检测出缺陷的形貌和分布状态。或呈现红色显示。用目视检验，即可检测出缺陷的形貌和分布状态。图图4 渗透检测工艺过程渗透检测工艺过程 2、渗透检测技术应用与特点、渗透检测技术应用与特点 液体渗透检测法可用于检验各种类型的裂纹、气孔、分层、缩孔、液体渗透检测法可用于检验各种类型的裂纹、气孔、分层、缩孔、疏松、冷隔、折叠及其他开口于表面的缺陷；广泛用于检验有

25、色金属疏松、冷隔、折叠及其他开口于表面的缺陷；广泛用于检验有色金属和黑色金属的铸件、锻件、粉末冶金件、焊接件以及各种陶瓷、塑料和黑色金属的铸件、锻件、粉末冶金件、焊接件以及各种陶瓷、塑料及玻璃制品。及玻璃制品。 液体渗透检测法的优点有：液体渗透检测法的优点有： （1）不受被检试件几何形状、尺寸大小、化学成分和内部组织）不受被检试件几何形状、尺寸大小、化学成分和内部组织结构的限制，也不受缺陷方位的限制，一次操作可同时检验开口于结构的限制，也不受缺陷方位的限制，一次操作可同时检验开口于表面的所有缺陷；表面的所有缺陷； （2）检验的速度快，操作比较简便，大量的零件可以同时进行）检验的速度快，操作比较

26、简便，大量的零件可以同时进行批量检验；批量检验； （3）缺陷显示直观，检测灵敏度高。）缺陷显示直观，检测灵敏度高。 渗透检验的主要局限性有：渗透检验的主要局限性有： （1）最主要的局限性是只能检出试件开口于表）最主要的局限性是只能检出试件开口于表面的缺陷，不能显示缺陷的深度及缺陷内部的形状面的缺陷，不能显示缺陷的深度及缺陷内部的形状和大小；和大小； （2）无法或难于检查多孔的材料，表面粗糙时，）无法或难于检查多孔的材料，表面粗糙时，也会使试件表面的本底颜色或荧光底色增大，掩盖也会使试件表面的本底颜色或荧光底色增大，掩盖了细小的、分散的缺陷；了细小的、分散的缺陷； （3）检测结果受操作者的影响较大。）检测结果受操作者的影响较大。（一）射线检测（一）射线检测 1、送交射线检验的工件应经表面检验合格；、送交射线检验的工件应经表面检验合格； 2、送检前，应清除妨碍检验和影响底片上缺陷影、送检前，应清除妨碍检验和影响底片上