无损检测探伤及油液监测

无损检测探伤及油液监测第1页，共98页，2023年，2月20日，星期六1．无损检测的定义和分类2．无损检测的目的3．无损检测的应用特点4．缺陷的种类和产生原因附录：无损检测方法第2页，共98页，2023年，2月20日，星期六通俗的定义：无损检测指在不损坏试件的前提下，对试件进行检查和测试的方法。亦称非破坏性检验。现代无损检测的定义：在不破坏试件的前提下，以物理或化学方法为手段，借助现代的技术和设备器材，对试件内部及表面的结构、性质、状态进行检查和测试的方法。定义第3页，共98页，2023年，2月20日，星期六射线照相法（RT）——X射线发现（1895年伦琴射线）超声波检测（UT）——二次大战中迅速发展的声纳技术和雷达技术的基础上开发磁粉检测（MT）——电磁学基础渗透检测（PT）——物理化学的进展涡流检测（ET）——电磁学（电磁感应）…………

电子技术和计算机技术的发展和其它学科介入无损检测领域，使其如虎添翼，得到质的飞跃。无损检测技术的产生和发展第4页，共98页，2023年，2月20日，星期六

无损探伤：（Non-distructiveInspection）简称NDI探测和发现缺陷无损检测：（Non-distructiveTesting）简称NDT不仅要探测发现缺陷，还包括探测试件的其它信息，如结构、状态、性质无损评价：（Non-distructivEvaluation）简称NDE无损检测技术发展过程的三个阶段第5页，共98页，2023年，2月20日，星期六无损评价：（Non-distructivEvaluation）简称NDE不仅要求发现缺陷，探测试件的结构、状态、性质，还要求获取更全面、准确和综合的信息，辅以成象技术、自动化技术、计算机数据分析和处理技术等，与材料力学、断裂力学等学科综合应用，以期对试件和产品的质量和性能作出全面、准确的评价。第6页，共98页，2023年，2月20日，星期六射线检测（RadiographyTesting）简称RT超声波检测（UltrasonicTesting）简称UT(频率大于20000赫兹的声波)磁粉检测（MagnetigTesting）简称MT渗透检测（PenetrantTesting）简称PT常规无损探伤方法第7页，共98页，2023年，2月20日，星期六涡流检测（EddycurrentTesting）简称ET声发射检测（AcousticEmission）简称AE目视检测（VisualandOpticalTesting）VT泄漏检测（LeakTesting）简称LT第8页，共98页，2023年，2月20日，星期六其它无损检测技术随着现代科学技术的发展，激光、红外、微波、液晶等技术都被应用于无损检测领域，而传统的常规无损检测技术也因为现代科技的发展，大大丰富了应用方法，如射线照相就可细分为X射线、γ射线、中子射线、高能X射线、射线实时照相、层析照相……等多种方法。第9页，共98页，2023年，2月20日，星期六1）保证产品质量借助仪器和器材，可以发现目视检查无法发现的内外部宏观缺陷。无损检测不需破坏试件就能完成检测过程，可以对产品进行100%检验和逐件检验，为产品质量提供有效保证。

2．无损检测的目的第10页，共98页，2023年，2月20日，星期六2）保障使用安全可以对在用设备和部件进行定期检验，保障使用安全。3）改进制造工艺在产品工艺试验中，对工艺试样进行无损检验，并根据检测结果改进制造工艺，确定理想的制造工艺。4）降低生产成本在产品制造过程中的适当环节正确地进行无损检测，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。第11页，共98页，2023年，2月20日，星期六1）要与破坏性检测相结合由于无损检测具有的局限性，不是所有的需要测试的项目和性能都能进行无损检测，这种局限性可能来自方法本身，也可能来自被测试对象的形状、位置等客观条件的不允许，所以某些试验只能采用破坏性检验。3．无损检测的应用特点第12页，共98页，2023年，2月20日，星期六2）正确选用无损检测的时机必须根据无损检测的目的,正确选择无损检测的时机,从而顺利地完成检测预定目的,正确评价产品质量。第13页，共98页，2023年，2月20日，星期六3）正确选用合理的无损检测方法每种无损检测方法均具有局限性，不能适用于所有工件和缺陷。为了提高检测结果的可靠性，必须根据被检件的特点（材料、结构、形状、尺寸，预计可能产生的缺陷种类、形状、所处部位、取向……）选择适宜的检测方法。所谓适宜，即不是片面的追求最高的检测灵敏度，而是在保证充分安全性的同时兼顾产品的经济性，这样选择的检测方法才是正确、合理的。第14页，共98页，2023年，2月20日，星期六4）综合应用各种无损检测方法每种无损检测方法均有其自身的优缺点，不能适用于所有工件和缺陷。因此，在对某试件确定无损检测方案时，只要可能，应尽量采用多种无损检测方法，以保证方法间的互补，从而取得更多的产品和缺陷信息除应用无损检测方法获得产品信息外，还应充分利用其它有关产品的材料、焊接、加工工艺及产品结构等多方面的信息，综合判断。这点对于大型和重要工件的无损检验尤为重要第15页，共98页，2023年，2月20日，星期六1．钢焊缝中常见宏观缺陷及其产生原因气孔由形状和产生原因分为不同种类夹渣成份分为金属夹渣（夹杂）和非金属夹渣裂纹由产生温度分为热裂纹和冷裂纹；由产生原因分为再热裂纹、层状撕裂和应力腐蚀裂纹等。未焊透未熔合分为坡口未熔合和根部未熔合4．缺陷的种类和产生原因第16页，共98页，2023年，2月20日，星期六2．铸件中常见宏观缺陷及其产生原因气孔分为单个气孔和密集性气孔夹渣和夹沙冷隔缩孔和疏松裂纹由于形成温度不同分为热裂纹和冷裂纹第17页，共98页，2023年，2月20日，星期六3．锻件中常见宏观缺陷及其产生原因缩孔和缩管非金属夹杂物夹砂龟裂锻造裂纹产生原因较多，由于产生原因不同形状和发生的部位也不同。白点氢致裂纹第18页，共98页，2023年，2月20日，星期六4．钢管中常见宏观缺陷及其产生原因裂纹由于产生原因不同而分为纵裂纹和横裂纹表面划伤翘皮的折叠表面可见并呈一定角度夹杂和分层第19页，共98页，2023年，2月20日，星期六5．钢棒和型材中常见宏观缺陷及其产生原因内部缺陷由于轧制作用，缺陷一般有延展性表面缺陷产生原因不同，形状不同，但均分布在表面和近表面6．钢板中常见宏观缺陷及其产生原因与锻件和型材中的缺陷基本类似，按其严重程度可分为大、中、小三类缺陷第20页，共98页，2023年，2月20日，星期六7．在用设备定检中常见宏观缺陷及其产生原因疲劳裂纹设备或部件承受交变载荷而引起的裂纹，该类裂纹的断口一般有明显的呈同心圆状的疲劳源并伴有脆性断口。应力腐蚀裂纹处于特定腐蚀介质中且受拉应力作用下产生的裂纹氢损伤摩擦腐蚀空化腐蚀第21页，共98页，2023年，2月20日，星期六锅炉压力容器制造过程中无损检测方法的选择原材料检验板材UT锻件和棒材UT、MT（PT）管材UT（RT）、MT（PT）螺栓UT、MT（PT）8无损检测方法的应用选择小结第22页，共98页，2023年，2月20日，星期六焊接检验坡口UT、PT（MT）清根部位PT（MT）对接焊缝RT（UT）、MT（PT）角焊缝和T型焊缝UT（RT）、PT（MT）工卡具焊疤MT（PT）爆炸复合层VT坡焊复合层堆焊前MT（PT）坡焊复合层堆焊后UT、PT水压试验后MT第23页，共98页，2023年，2月20日，星期六检测方法和检测对象的适应性(表一)分类检测对象内部缺陷检测方法表面近表面缺陷检测方法RTUTMTPTET试件分类锻件※●●●△铸件●○●○△压延件（管、板、型材※●●○●焊缝●●●●※内部缺陷分类分层※●￣￣￣疏松※○￣￣￣气孔●○＿￣￣缩孔●○￣￣￣未焊透●●￣￣￣未熔合△●￣￣￣夹渣●○￣￣裂纹○○￣￣￣注:●很适用;○适用;△有附加条件适用;※不适用;￣不相关第24页，共98页，2023年，2月20日，星期六分类检测对象内部缺陷检测方法表面近表面缺陷检测方法RTUTMTPTET检测方法和检测对象的适应性(二)表面缺陷分类白点※○￣￣￣表面裂纹△△●●●表面针孔○※△●△折叠￣￣○○○断口白点※※●●￣注:●很适用;○适用;△有附加条件适用;※不适用;￣不相关第25页，共98页，2023年，2月20日，星期六渗透探伤磁粉探伤涡流探伤

超声波探伤射线探伤

声发射探伤综合探伤法附录：无损检测方法第26页，共98页，2023年，2月20日，星期六1.渗透探伤原理: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。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，对表面裂纹有很高的检测灵敏度。但不能检测表面非开口性缺陷和皮下缺陷。按照渗透剂的不同有四种方法：煤油白粉法着色探伤荧光探伤渗透检漏探伤第27页，共98页，2023年，2月20日，星期六1）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油涂抹在零件待检表面上，依零件尺寸大小而定;15～30min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。第28页，共98页，2023年，2月20日，星期六2)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。第29页，共98页，2023年，2月20日，星期六3)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：白色氧化镁粉.第30页，共98页，2023年，2月20日，星期六4)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。第31页，共98页，2023年，2月20日，星期六2.磁粉探伤仅适用于铁磁性材料1)磁粉探伤

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。第32页，共98页，2023年，2月20日，星期六

2)磁粉探伤方法磁粉探伤方法主要有：按磁化电流性质分为:交流电磁化法和直流电磁化法:按显示介质状态和性质分为:干粉法、湿粉法、荧光磁粉法;按磁化方法分为：直接通电法、局部支杆法、心轴法、线圈法和铁轭法;按磁场方向分为:第33页，共98页，2023年，2月20日，星期六按磁场方向分:纵向磁化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的缺陷。采用直流电或交流电通过线圈或铁轭磁化。周向磁化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，可探测轴向缺陷，即平行或近于平行零件轴线的缺陷。复合磁化零件通电后同时产生纵向和周向磁力线,可以探测零件上任意方向上的缺陷。第34页，共98页，2023年，2月20日，星期六3）磁化电流用于探伤的磁化电流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。第35页，共98页，2023年，2月20日，星期六

4)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。第36页，共98页，2023年，2月20日，星期六4、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-2OkHz

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。第37页，共98页，2023年，2月20日，星期六

2）超声波探伤原理

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。第38页，共98页，2023年，2月20日，星期六换能器

换能器主要由压电晶体组成。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。第39页，共98页，2023年，2月20日，星期六3）超声波探伤的特点厚度:探测5~3000mm厚的金属或非金属材料的构件。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5~7mm。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。第40页，共98页，2023年，2月20日，星期六5．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、γ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)射线的特性

X射线和γ射线均为电磁波，波长范围均在0.001~lnm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。第41页，共98页，2023年，2月20日，星期六2)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。第42页，共98页，2023年，2月20日，星期六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。

第43页，共98页，2023年，2月20日，星期六7.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。对一个零件的表面探伤和内部缺陷探测方法的选用。

第44页，共98页，2023年，2月20日，星期六霍尔效应无损探伤方法

探伤原理是建立在铁磁性材料的高磁导率特性之上。采用霍尔元件检测该泄漏磁场B的信号变化，可以有效地检测出缺陷存在。钢丝绳作为起重、运输、提升及承载设备中的重要构件，被应用于矿山、运输等行业，在它表面会产生断丝、磨损等各种缺陷，及时对钢丝绳探伤检测显得尤为重要。国内外公认的最可靠、最实用的方法就是漏磁检测方法，如EMTC系列钢丝绳无损检测仪，其金属截面积测量精度为±0.2％，一个捻距内断丝有一根误判时准确率>90％，性能良好，在生产中有着广泛的用途。第45页，共98页，2023年，2月20日，星期六超声波在医学检查中的应用胎儿B超影像第46页，共98页，2023年，2月20日，星期六第47页，共98页，2023年，2月20日，星期六第48页，共98页，2023年，2月20日，星期六第49页，共98页，2023年，2月20日，星期六

油液监测技术及仪器

50第50页，共98页，2023年，2月20日，星期六二、油液监测技术介绍

1、什么是油液监测技术？

以机械润滑油样作为分析对象，借助现代分析仪器，通过分析被监测设备的油液的性质变化和携带的磨损微粒的情况，获得设备润滑和磨损状态的信息，评价设备的技术状态和预测故障部位，并确定故障原因、类型的技术。可以把设备诊断中的油液分析比如人体化验血来诊断疾病。油液监测是一门新型的综合性工程技术，是大型机械设备状态监测和故障诊断的有效手段，在各行业中发挥重要作用。设备监测诊断技术包括设备油液监测、性能参数监测、振动监测三大监测技术领域，早被国际机械故障预防组织和国际标准化组织承认。第51页，共98页，2023年，2月20日，星期六二、油液监测技术介绍2、油液监测技术的发展历史

1940年美国在液压系统和航空飞机润滑油回油管路安装了磁塞或过滤器，发现了润滑油中的金属颗粒，第一次以磨损产物的形式为机械零部件磨损提供了视觉证据。

1941年美国铁路部门采用原子发射光谱仪对机车柴油机润滑油进行分析，通过油中的磨损金属颗粒浓度变化，判断机车内燃机的工作状态，预估发动机零件的寿命。

1956年美国海军航空兵采用同样方法监测战机，随后迅速被其他军队和工厂使用，并传播到欧洲各国。从此以后，逐渐从军工企业发展到汽车和其他运输业，现在已广泛应用在有润滑的动力设备和传动装置，如柴油机。。。

第52页，共98页，2023年，2月20日，星期六二、油液监测技术介绍

20世纪50年代，红外光谱仪开始用于油液分析，标志着红外光谱分析技术进入油液监测领域。

20世纪60年代中期，颗粒计数器问世，用来测量油液中颗粒的数量和粒度分布。

20世纪70年代初，美国提出了铁谱技术的原理并研制了第一台分析式铁谱仪。铁谱技术的出现，为机械磨损监测诊断和磨损机理研究开辟了一个以磨粒为信息载体的研究、应用新领域。

20世纪80年代，开发了直读式铁谱仪、旋转式铁谱仪、在线磨粒监测仪，使磨粒分析技术的发展跨入了新的阶段。第53页，共98页，2023年，2月20日，星期六二、油液监测技术介绍3、为什么要做油液监测

设备失效中约80%是因为设备润滑故障导致部件异常磨损而引起；柴油机中约70%的故障是因为油品污染引起的，其中50%是磨损造成的；滚动轴承中约40%的失效与损坏是由于润滑不当而导致；齿轮箱中约50%的故障与齿轮的润滑不良和异常磨损有关；液压系统中约70%的故障来自于液压介质的污染，导致液压元件的失效。根据中国机械工程学会的数据：我国由于设备的摩擦磨损，润滑不良造成的损失，每年高达9600亿元。通过改进润滑和减少磨损，每年能减少损失3000多亿元。第54页，共98页，2023年，2月20日，星期六二、油液监测技术介绍第55页，共98页，2023年，2月20日，星期六二、油液监测技术介绍

我们知道，作为设备循环使用的润滑油，在使用过程中，润滑油的有效成分会不断被消耗，同时还会有一些外来物质如水分、燃油、沙尘杂质等混入，润滑油的使用性能会下降，其品质有一个由量变到质变的过程。不能以直观的润滑油变黑简单断定润滑油“脏了”，该换了，反而说明该润滑油的清洗性能很好。由于油品的氧化、污染等会使其自身的品质下降，逐渐失去润滑油原有的对设备良好的保护性能，所以油脂变坏有“拐点”，必须借助检测手段查找，拐点前换油最佳，再往前换油浪费，拐点后换油腐蚀设备，此时油不起好作用了。因为润滑油中所含的各种添加剂是在不停消耗的，在使用中不停地生成油泥、积炭、水分、酸性氧化物等，会使润滑油的使用性能不断的下降，延迟换油，会显著的降低机油对设备的抗磨性、抗腐蚀性等性能。因此通过检测能使设备用的润滑油实行按质换油的原则。

YPF-6快速油质分析仪第56页，共98页，2023年，2月20日，星期六二、油液监测技术介绍（3）设备磨损故障诊断：通过对设备在用油中磨损金属颗粒的定量、定性分析，监测诊断设备主要摩擦副的磨损失效状态，预测设备的磨损情况，诊断故障部位、原因和程度，指导企业及时采取视情维修措施，保证设备安全运行。5、润滑油的作用

润滑油是机械设备的“血液”，它在机械设备中起着重要作用。

1、润滑2、密封

3、冷却4、清洗

5、防腐第57页，共98页，2023年，2月20日，星期六二、油液监测技术介绍第58页，共98页，2023年，2月20日，星期六各种监测技术能否相互代替？红外光谱技术只反映分子结构的信息，对原子、溶解态离子和金属颗粒都不敏感，换言之在通过油液分析对设备状态进行监测时，红外光谱仪不能代替原子发射（吸收）光谱仪、铁谱仪、颗粒计数和理化性能分析。因此在以设备状态监测为目的的现代油液分析技术中，此五种技术－红外光谱分析技术、原子发射（吸收）光谱技术、铁谱技术以及颗粒计数技术和理化分析技术既各自独立存在又相互补充，成为用于油液监测的工业摩擦学实验室的基本配置。二、油液监测技术介绍定量形态分析成分分析适用粒度范围/μm

速度实验室条件投资成本理化分析准不可－－一般一般低光谱准不可可10-1-1快高高铁谱较准可可1－103直读式快分析一般一般一般红外光谱准不可可分子级较快一般高颗粒计数准不可不可1－103较快一般高第59页，共98页，2023年，2月20日，星期六三、油液取样技术为保证油液监测和设备诊断的周期性和可靠性，正确获取有代表性的油样是至关重要的环节，为此，根据有关规定和要求，特制定润滑油取样与送检规定如下：

（1）取样应由专人负责，取样人员应有强烈的事业心和对取样工作高度认真、负责的工作态度和工作作风。舰艇设备取样指定为班长负责。

（2）取样最好应为无色透明的清洁玻璃瓶,但考虑玻璃瓶易破碎、泄漏，现采用干燥的塑料瓶。取样后，应立即贴好标签，并认真填好标签上的有关内容，如海军舰艇取样要求写明舰艇舷号、油液牌号、取样日期等，其中“设备名称”填写前（后）机舱左（中、右）主机(副机或停泊电机),“设备使用时数”填写最近一次进厂修理后至今设备工作时数，“滑油使用时数”填写现用滑油换油至今工作时数。

（３）取样周期：每隔一定时间（例如一月或工作时数）对设备油液进行取样。

（4）取样量：每次取样150-300ml，做粘度水分的取样500ml，一般取样量是配发取样瓶的四分之三。第60页，共98页，2023年，2月20日，星期六三、油液取样技术

（5）取样应在机械设备运行状态下进行取样，特殊情况下应在机械设备停止30分钟内取样。

（6）取样部位：对中、高速柴油机,每次取一个系统油样即可；对单缸独立润滑系统的柴油机应分缸取样。取样部位一般定在回油管放油阀、滤器前、曲轴箱等部位。当送检油样仅测理化指标时，也可在进机前位置取样。关键是确保所取油样应具有代表性，能正确反映所监测设备的磨损情况。取样部位一经确定，每次取样应在同一个部位进行。

一个典型的润滑系统简图第61页，共98页，2023年，2月20日，星期六三、油液取样技术（7）取样时，必须保证取样口周围清洁，无污染杂质。应先从取样口放掉一部分油后，再接取拟送检的油样，保证送检油样的均匀性与代表性。

（8）取样后应立即盖紧取样瓶盖，防止泄漏（在盖取样瓶盖之前，禁止用任何物品擦拭取样瓶！）然后将样品瓶外表擦干净，贴牢标签(取样卡)，防止脱落，并保持标签清洁、字迹清楚，尽量避免油渍污染。

（9）凡首次对某一设备进行油液监测取样送检时，还应提供一个与该设备所取油品牌号完全相同的新油作比较用，当该设备更换不同牌号的油品时，应重新送该牌号新油，以确保监测结果的连续性与准确性。（10）设备取油样后，及时送监测中心检测。第62页，共98页，2023年，2月20日，星期六四、油液监测方法油液监测主要包括：油品理化性监测、磁赛监测、铁谱监测、光谱监测、红外光谱监测、污染度监测。

（一）油品理化监测理化指标分析是用标准的方法测的数据，以分析结果作为依据，对照石油产品技术规格和使用控制指标所规定的数据，用来评价油品质量的优劣和获取油品变化状况。润滑油的主要理化指标通常包括：水分、粘度、闪点、酸值、不容物等。

（1）水分水分是指油品中的含水量，以重量百分数表示。在石油产品分析标准中有好几种水分测定方法，一般都是以%表示。润滑油中混入水分后易产泡沫，堵塞油道，还会提高润滑油的凝点，不利于低温流动性能，同时也会减弱油膜的饿强度，降低润滑功能，导致机件磨损；水分会与落入润滑油中的铁屑作用生成铁皂，铁皂与润滑油中的尘土、机渍和第63页，共98页，2023年，2月20日，星期六四、油液监测方法胶质等污染物混合而生成油泥，聚积在润滑油系统油道以及各种滤清器的滤网内，造成各摩擦表面供油不足，加速机件的磨损；润滑油中的水分还会吸收燃烧室废气中的含硫氧化物和低分子有机酸，加剧对金属的腐蚀。

检测方法：按照GB／T260《石油产品水分测定法》的规定，使用水分测定器，将100mL试样和100mL无水溶剂（汽油）装进烧瓶，混合均匀后加热蒸馏，按规定的蒸馏速度加热对混合物进行蒸馏，水及汽油蒸汽冷凝后流入接受器，从接受器底部水分的体积算出其在油内的百分含量。

YPW-32水份仪第64页，共98页，2023年，2月20日，星期六四、油液监测方法YPW-32库仑法水份测定仪

1、库仑法KF测定原理

KF库仑滴定法是KarlFischer发明的经典的水分测定方法。含水份的样品滴定中，有多个反应进行，可归纳为以下方程：

H2O+I2+[RNH]SO3CH3+2RN⇔[RNH]SO4CH3+2[RNH]I

根据以上方程，I2与定量的H2O发生反应。该化学关系是水份测定的基础。

KF库仑滴定法中，卡氏反应中的碘直接由发生电极电解产生，电解质电化学法直接电生所需的碘(“电子滴管”)。高精度配加碘利用电荷与电生碘之间严格的定量关系，也就是利用电解碘所需的电量与碘之间的定量关系计算出样品的含水量。利用双Pt电极施加稳定的交流，电位法指示终点。当有很少量的游离碘时，Pt指示电极两端的电压差急剧降低。利用这一变化确定滴定终点。第65页，共98页，2023年，2月20日，星期六四、油液监测方法（2）.粘度液体流动时内磨擦力的量度叫粘度。粘度反映油品的内摩擦力，是评价油品流动性的最基本指标，是各种润滑油分类分级、质量鉴别和确定用途的重要指标。运动粘度：表示液体在重力作用下流动时内磨擦力的量度，其值为相同温度下液体的动力粘度与其密度之比，在我国法定计量单位中以m2/s为单位。工业润滑油以40℃的运动粘度来划分，内燃机油以100℃运动粘度来划分。必须正确选用粘度，过大，启动困难，消耗动力。过小，降低油沫支撑能力，增加磨损。检测方法：按照GB／T265《石油产品运动粘度测定法和动力粘度计算法》的规定。

YPV-4半自动运动粘度计第66页，共98页，2023年，2月20日，星期六四、油液监测方法（3）闪点指石油产品在规定条件下，加热到它的蒸汽与火焰接触发生瞬间闪火时的最低温度。油品越轻，闪点越低。油品的危险等级是根据闪点来划分的。从闪点可判断油品组成的轻重，鉴定油品发生火灾的危险性。用闭口闪点测定器测定的闪点称闭口闪点，一般用以测定轻质油品。闪点越高越安全。闪点是表示石油产品蒸发倾向和安全性质的项目。检测方法：按照GB／T3536《石油产品闪点和燃点测定法（克利夫兰开口杯法）》的规定。把试样装入试样杯至规定的刻度，先迅速升高试样的温度，然后缓慢升温。当接近闪点时，恒速升温，在规定的温度间隔，以一个小的试验火焰横着越过试验杯，测量试样表面上的蒸汽闪火的最低温度。YPF-3闪点测量仪第67页，共98页，2023年，2月20日，星期六四、油液监测方法（4）.酸值通常所说的"酸值"，实际上是指"总酸值（TAN）"。指中和1克油品试样中所有酸物质所需氢氧化甲的毫克数。该性能指标通常用于表示被污染和被氧化的程度。单位是mgKOH/g。

YBTS-1全自动酸值测定仪是按国家标准GB/T264规定设计制造的，主要用于绝缘油、汽轮机等石油产品的酸值测量。仪器集光学、电子、机电、化学等为一体的高新技术产品，具有测量速度快、准确、可靠、重复性好的特点。YBTS-1全自动酸值测定仪第68页，共98页，2023年，2月20日，星期六四、油液监测方法（5）不溶物的检测不溶物主要指油中磨损金属颗粒、粉尘杂质、积炭等固体杂质，以及油品裂解、降解产生的树脂状物质，这些杂质都会加速机械设备的异常磨损，同时还会堵塞油路及过滤器，导致设备产生润滑故障，不溶物是判断设备是否需要换油的指标之一。检测方法：按照GB/T8926《用过的润滑油不溶物测定法》的规定。把1份用过的润滑油试样与正戊烷－凝聚剂溶液混合，并离心。用正戊烷洗涤沉淀物2次，干燥，再称重，得到加凝聚剂的正戊烷不溶物。YPB-1润滑油不溶物分析仪第69页，共98页，2023年，2月20日，星期六四、油液监测方法（二）、磁塞检测法磁塞检测法是最早出现的一种检查机器磨损状态的简便方法。它是在机器的润滑油路系统中插入磁性探头（磁塞）用已搜集悬浮在润滑油中的铁磁性磨粒，并定期观察所搜集到的磨粒大小、数量和形态以判断机器的磨损状态的一种检测方法。缺点：只能用于铁磁性磨粒的检测；当出现大于50以上的大磨粒时，才能显示其较高的检测效率。观察方法：肉眼；放大镜（10－40）；铁谱显微镜。磁塞的构造原理图

1－封油阀2－磁塞

3－凹轮槽第70页，共98页，2023年，2月20日，星期六四、油液监测方法（三）铁谱监测技术

铁谱分析技术是利用高梯度的磁场，将油内磨屑颗粒与油液及杂质分离，并使其按一定规律，沉积在置于磁场上方的玻璃片上，形成谱片，再利用铁谱显微镜对谱片上的磨屑进行大小、形状、色泽、表面纹理等的观察、磨损类型的识别的技术。可与光谱联合应用于柴油机的工况监测和故障诊断分析。分析式铁谱铁谱显微镜辅助仪器直读铁谱仪铁谱分析系统第71页，共98页，2023年，2月20日，星期六四、油液监测方法（1）铁谱分析原理在高梯度的强磁场作用下，将在用润滑剂或工作介质中的铁磁性颗粒按尺寸大小依次沉积在透明载体上以进行测量、观察和分析的技术。

1）直读式铁谱仪原理－由永久磁铁、虹吸泵、光电传感器、玻璃沉淀管和信号放大、显示装置组成。这种仪器可获取2个反映样品磨粒浓度的数值，操作简单，分析速度快，适用于对设备作初步诊断。玻璃沉淀管装在倾斜的永久磁铁上方，利用虹吸泵使试样经过毛细管，然后流至废液杯。当试样在沉淀管内流动时，在永久磁铁的磁场力的作用下，试样中的磨粒沉淀在管的内壁，两束相距5mm的光线穿过磁铁照射到沉淀管上，第1道光束的位置接近沉淀管的入口端，大磨粒（大于5µm）和部分小磨粒沉积在这个位置。第2道光束的位置是小磨粒（1~2µm）沉淀处。在沉淀管的光线照射的上方，设置了2个光电传感器，其接受的光强率减量反映出这2个位置处的磨粒数量。光电传感器的信号经过放大和转换，然后用数字显示出来。

第72页，共98页，2023年，2月20日，星期六四、油液监测方法大磨粒读数值用“Dl”表示，小磨粒读数值用“Ds”表示。直读铁谱仪的读数显示范围为0~190。当读数值在100以下时，磨粒数量与读数值呈线性关系；当读数值大于100时，沉淀管中的磨粒已经出现重叠，二者之间呈非线性关系。1－样品油试管，2—沉积管，3—光纤，4—光源，5—玻璃管，6—磁铁，

7—光电传感器，8—切换阀壳体，

9—切换阀柱塞，10—切换阀盖，

11—行程开关，12—缓冲容器，

13—微量真空泵14—排气管，

15—废液杯，16—按钮

第73页，共98页，2023年，2月20日，星期六四、油液监测方法

YTZ-5型直读式铁谱仪

该仪器配有32K的EEROM存储器，可存储数百个油样读数，并且掉电不丢失，该仪器还配有RS232和USB接口，数据可导人U盘，方便携带和转移，也可以上传至电脑，本仪器有配套光盘，可以对采集过来的数据进行进一步数据分析和处理，绘制成曲线和打印成报表等。

YTZ-6：配有网络接口，可实现远程控制，不必亲临现场也可控制仪器完成数据采集第74页，共98页，2023年，2月20日，星期六四、油液监测方法2）.PQ铁量仪TTL-3铁量仪采用国际尖端技术，提供一种针对油液中磨损铁磁性颗粒的快捷定量分析方法。在油液检测程序中常常包含有PQ检测技术，其在大型颗粒检测方面具有其他检测方法无法比拟的优势

PQ指数使用灵敏的磁力计来检测油中铁磁性颗粒的浓度，设计上是一种极其快速简单的检测方法，这也是其最大优点。第75页，共98页，2023年，2月20日，星期六四、油液监测方法

3）分析式铁谱仪原理－由磁铁（电磁铁或永久磁铁）、蠕动泵（亦称微量泵）或气压泵、输油导管、回油管及玻璃基片等组成。这一仪器用于制备铁谱片，实现磨粒从试样中分离。其工作原理为：在磁铁上倾斜地安放一张玻璃基片（倾斜角度为1°～2°左右）蠕动泵的滚轮外缘装有输油导管,输油导管的一端置于玻璃基片的上方,另一端插入盛有试样的试管中,启动蠕动泵(或气压泵),使试样以15～30mL/h的流速吸入输油导管并流至玻璃基片，然后从与玻璃的下方搭接的回油管流入废油瓶。玻璃基片上划有U形憎油糟，使试样在玻璃基片上沿垂直于磁铁磁力线的方向由上向下流动，在磁场力、重力和粘滞阻力等力的共同作用下，试样中的磨粒便牢固地粘附在玻璃基片上，再用四氯乙烯溶剂冲洗，去除基片上的残液，磨粒便牢固地粘附在玻璃基片上，制成了铁谱片。对于铁磁性磨粒，按尺寸大小依次有序沉积，紧靠入口处下方沉积尺寸大于5µm的磨粒；在距铁谱片出口端50mm处沉积的磨粒，其尺寸多为1～2µm；在靠近铁谱片出口端，磨粒尺寸更小，甚至不以连续的链线状沉积，有色金属磨粒和非金属微粒不按这种规律沉积，具有随机性。第76页，共98页，2023年，2月20日，星期六四、油液监测方法

制谱仪示意图

玻璃基片第77页，共98页，2023年，2月20日，星期六四、油液监测方法

分析目的对磨损颗粒形状的分析，判断设备磨损的类型对磨损颗粒大小和数量的分析，判断设备磨损的程度对磨损颗粒成分的分析，判断设备磨损的部位YTF-5分析式铁谱仪第78页，共98页，2023年，2月20日，星期六四、油液监测方法4）铁谱显微镜（国产）用途：谱片的定性分析利用双光显微镜（或称铁谱显微镜）对谱片上的磨屑进行大小、形状、色泽、表面纹理等的观察、磨损类型的识别，称之定性铁谱，还可以测量磨粒尺寸，鉴别其成分和测定表征磨粒数量的光密度值以及对磨粒进行显微摄影。该法的本质是根据个别异常磨屑的特征判断设备的磨损部件曾发生过的摩擦磨损过程。第79页，共98页，2023年，2月20日，星期六四、油液监测方法

5）辅助设备取样设备加热恒温箱谱片加热器油液振荡器等第80页，共98页，2023年，2月20日，星期六四、油液监测方法6）、铁谱分析程序第1步油液取样取样技术是油液分析技术成败的关键一步。取样注意事项：取样位置取样时间取样周期取样记录取样器具（包括油样瓶、取样管、取样器等）要清洁干净，防止污染。第81页，共98页，2023年，2月20日，星期六四、油液监测方法设备名称取样周期（h）飞机燃气轮机50大型传动系统/齿轮200重载燃气轮机200－500大直径往复发动机250－500船舶柴油机100－200港口柴油机50－100取样记录：包括静态数据和动态数据两部分。静态数据：取样机械名称、使用单位、型号、功率、转速、润滑油的容量和牌号等。动态数据：取样机械的各类特征数，如油样编号、机械使用时数、润滑油使用时数、油温、水温、水压、故障征兆、分析重点及建议等。取样记录表应与油样瓶一起送往铁谱实验室。第82页，共98页，2023年，2月20日，星期六四、油液监测方法第3步：制谱第83页，共98页，2023年，2月20日，星期六四、油液监测方法第4步观察分析1）定量分析直读式铁谱仪可以直接读出大磨粒读数Dl和小磨粒读数Ds。Dl－大磨粒读数值用“Dl”表示，主要代表大磨粒（大于5µm）和部分小磨粒的相对浓度；Ds－小磨粒读数值用“Ds”表示，主要代表小磨粒（1－2µm）的相对浓度；Dl+Ds－总磨损量Q=Dl+Ds，它反映相对的磨损总量；Dl-Ds－磨损严重度，在总磨损量中，严重磨损的大颗粒所占比重的大小，它是不正常磨损的一个重要标志。Is－磨损严重度指数，为总磨损量与磨损严重度的乘积，

Is＝（Dl+Ds）×（Dl－Ds）；WPC－磨粒浓度WPC＝Dl+Ds/油样量，它表示每毫升未稀释油样的总磨损量，WPC的急剧增加标志非正常磨损的出现，它是目前常用的定量参数之一。第84页，共98页，2023年，2月20日，星期六四、油液监测方法2）谱片的定性分析利用双光显微镜（或称铁谱显微镜）对谱片上的磨屑进行大小、形状、色泽、表面纹理等的观察、磨损类型的识别，称之定性铁谱，还可以测量磨粒尺寸，鉴别其成分和测定表征磨粒数量的光密度值以及对磨粒进行显微摄影。该法的本质是根据个别异常磨屑的特征判断设备的磨损部件曾发生过的摩擦磨损过程。第85页，共98页，2023年，2月20日，星期六四、油液监测方法

7）、分析式铁谱分析技术的特点

（1）铁谱分析技术的特点

A．基本属于离线分析方法；

B．不仅可以观察到磨粒的大小，还可以观察到磨粒的形貌和颜色；

C．可以监测摩擦副工况和研究磨损机理；

D．每一个样品分析时间较长；

E．要完整监测磨损工况，还需要与其它监测方法配合。

（2）铁谱分析技术的最新进展◆制谱仪已经实现自动化；◆磨粒识别