质量检验、检测技术知识

无损检测的概念无损检测，即指不损伤产品又能发现缺陷的检测方法或技术，亦称为无损探伤，属于非破坏性检测方法的范畴。它与某些破坏性检测方法，如力学性能检验、化学分析试验、金相检验等具有很强的互补性。尤其适合成品检验和在役运行产品的检验。有缺陷是绝对的，没有缺陷则是相对的。材料无损检测的意义(1)质量、安全保证——即控制产品质量，保证设备安全运行。①生产高质量产品的需要生产高质量的产品，往往需要从原材料、试板，到零件、部件乃至最终产品，都进行较严格的质量把关，即实行全面质量管理。而无损探伤技术恰好是必不可少的技术手段。②设备在役安全运行期间跟踪监测的需要设备运行期间也可能产生新的缺陷。如：应力腐蚀裂纹、延迟裂纹、疲劳裂纹等等。需要定期或不定期地进行质量跟踪，以保证其运行的安全性。2）工艺、技术保证——即改进制造技术，优化制造工艺；在新产品研制、新工艺制定过程中，对于某些工艺参数、工艺措施的确定，有时需要进行严格的工艺评定，借助先进的无损检测技术可筛选出最佳规范，进而制定出新产品的工艺规程，最终制造出合格的产品或优质产品。3）效率、效益保证——及时发现缺陷，降低生产成本；在复杂产品的加工过程中往往经历：“零件制备——部件组成——结构总成”等较长生产周期。在重点工序适时进行合理、适度的检验，可及时消除该工序产生的缺陷、防止同类缺陷的重复出现。这样做比在产品加工完成后再来消除缺陷更节省时间、材料和工时。从而降低了生产成本。而且，及时返修在操作上也较为容易。4.信誉、实力的见证——积累技术资料，促进技术进步成功的检测数据、配套的原始底片、合格的检验报告、标准的检测试板等等，都是宝贵的技术资料。既可用于技术交流，又可长期存档。依托精干的检测队伍、先进的检测设备以及严密的管理措施所建立起来的质量保证体系，不但能够提高材料的潜能、促进企业的技术进步，还能提高企业的信誉和产品的国际竞争力。材料无损检测的特点材料无损检测技术主要用于未知工艺缺陷的检验。它是对破坏性检验的补充和完善。其特点是：①非破坏性——是指在获得检测结果的同时，除了剔除不合格品外，不损失零件。因此，检测规模不受零件多少的限制，既可抽样检验，又可在必要时采用普检。因而，更具有灵活性（普检、抽检均可）和可靠性。②互容性——即指检验方法的互容性，即：同一零件可同时或依次采用不同的检验方法；而且又可重复地进行同一检验。这也是非破坏性带来的好处。③动态性——这是说，无损探伤方法可对使用中的零件进行检验，而且能够适时考察产品运行期的累计影响。因而，可查明结构的失效机理。④严格性——是指无损检测技术的严格性。首先无损检测需要专用仪器、设备；同时也需要专门训练的检验人员，按照严格的规程和标准进行操作。⑤检验结果的分歧性——不同的检测人员对同一试件的检测结果可能有分歧。特别是在超声波检验时，同一检验项目要由两个检验人员来完成。需要“会诊”！概括起来,无损检测的特点是：非破坏性、互容性、动态性、严格性以及检测结果的分歧性等。实施无损检验的依据①产品图样图样是生产中使用的最基本的技术资料，也是加工、检验的依据。尤其在图样的技术要求中，往往规定了原材料、零件、产品的质量等级、具体要求以及是否需要作无损检验等等。②相关标准生产企业往往要贯彻相关标准，如：企业标准、行业标准、国家标准、国际标准等等。这些都是产品加工的指导性文件，自然也是实施无损检测的指导性文件。在具体标准中，往往详细规定了检验对象、检验方法、检验规模等等。③技术文件产品生产工艺部门下达的各种技术文件，如工艺规程、检验卡片、产品检验报告、返修单等等。有时还要追加或改变检验要求等等。④订货合同某些产品的特殊检验要求、质量控制的条款，有时可能较详细的强调在订货合同中，应引起特别注意。1.无损检测的作用：在不损伤材料或产品的条件下，发现缺陷、改进工艺、控制质量、降低成本、维持和保证设备的安全运行，为企业和产品创建较为完备而可靠的技术档案并提供法律依据。2.无损检测技术的采用：应贯彻适时、适度的原则，应用时，要参考相关标准！3.无损检测的特点是：非破坏性、互容性、动态性、严格性以及检测结果的分歧性等。（1）什么是工艺缺陷？在材料加工成型过程中，经常会出现某种或某些不合乎质量要求的外观缺陷、性能缺陷、组织缺陷和更为严重的内部几何不连续型缺陷（如裂纹、孔洞、夹杂等）。我们把这些“冶金因素、结构因素、工艺因素”导致的产品质量不符合相关标准要求的各类缺陷统称为工艺缺陷。（2）工艺缺陷的辨证分析①缺陷产生的绝对性——就是说，在实际生产中，要获得没有任何缺陷的产品，在技术上是相当困难的；要使成批生产的产品都没有任何缺陷，是不经济的，甚至是不可能的。②缺陷评定标准的相对性——即“判废标准”的相对性。就是说，不同的产品或同一产品，往往因使用条件工况不同，对其质量要求也不同，因而，对工艺缺陷的容限，即“判废标准”也不尽相同。判废标准的制定原则：一般地说，产品质量等级越高、失效后危害性越大，对缺陷控制也越严格。因此，必须注意贯彻和参照有关标准，不能随意判废。即合于使用的原则。④工艺缺陷的修复：轻微的缺陷，不影响使用，是可以容忍的；严重的缺陷，不符合使用要求，则必须给予处理：有些缺陷能够及时修复；而有些缺陷则可能无法修复，产品就得判废！工艺缺陷的分类1)按技术内涵大体分为：①加工、装配缺陷——如焊件坡口角度、装配间隙不均匀，错边量过大等；②形状、尺寸缺陷——如工件变形、焊缝宽窄不一致、焊缝余高过大、表面塌陷、满溢、焊瘤等等；③几何不连续型缺陷——如焊件中的裂纹、孔洞、夹杂、未熔合、未焊透，铸件中的缩孔、疏松、裂纹等等；④组织、性能缺陷——如机械性能不良、耐腐蚀性下降、过热组织、脆性组织、偏析等等；⑤其它工艺缺陷——如飞溅、表面划伤、电弧擦伤、凿痕、磨痕等等。（2）按工艺方法（工艺责任）分为：①焊接缺陷——因实施焊接工艺而引起的缺陷；②铸造缺陷——因实施铸造工艺而引起的缺陷；③锻压缺陷——因实施锻造、冲压工艺而引起的缺陷；④热处理缺陷（3）按缺陷性质不同分为：①裂纹——如冷裂纹、热裂纹、再热裂纹、层状撕裂等；②孔穴——如缩孔、气孔等；③固体夹杂——如夹渣、夹钨等；④未熔合——如坡口未熔合、层间未熔合；⑤未焊透——如根部未焊透、中部未焊透；⑥其它缺陷——未包含在以上5种缺陷中的缺陷，如咬边、烧穿、焊瘤、电弧划伤等。（4）按缺陷的埋藏深度分为：①表面缺陷——如表面气孔、表面裂纹、砂眼、咬边等；②近表面缺陷——如皮下气孔、夹杂等；③内部缺陷——如内部夹杂、气孔、缩孔、裂纹、未熔合、未焊透等；(5)按缺陷的几何特征不同分为：①体积型——如孔洞、夹杂等；②面积型——如裂纹、未熔合、夹层等6）按具体缺陷的位置特征又有不同的称谓：例如：裂纹可分为：HAZ裂纹、焊缝裂纹、火口裂纹、焊趾裂纹、焊根裂纹等；未熔合可分为：坡口未熔合、层间未熔合、根部未熔合。（7）其它分类：①按裂纹走向不同有：横向裂纹、纵向裂纹、人字形裂纹、辐射形裂纹等称谓；②按裂纹尺寸不同又有：宏观裂纹、微裂纹等称谓。③按具体缺陷产生机理又有不同的分类，例如：焊接接头中的裂纹因其产生机理不同有：热裂纹、冷裂纹、再热裂纹、层状撕裂等；焊件中的气孔又分为：氢气孔、氮气孔、CO气孔等等。工艺缺陷的危害性对于同一性质的缺陷高应力区的缺陷比低应力区的缺陷危害性大；应力特征②与主应力垂直的片状缺陷比平行主应力时危害性大；走向特征③应力集中区的缺陷比非应力集中区的缺陷危害性大；缺口效应④对疲劳强度的影响比静载强度的影响大载荷特征⑤未发现的缺陷比已发现的缺陷危害性大；掌控状态(2)不同性质的缺陷危害性排序（从大到小）：裂纹未熔合，未焊透咬边夹杂（条状）夹杂(圆形)气孔。工艺缺陷产生危害的本质(1)使工件的有效承载截面F受到削弱，因而使实际平均应力增大。(2)缺陷造成的几何不连续，导致局部应力集中①引起缺口尖端的局部三向拉应力，使材料性能变脆，即产生缺口效应；②可能引起裂纹失稳扩展，造成低应力破坏（脆断）；③结构的应力集中点又容易引发疲劳裂纹；成为疲劳裂纹源!④应力集中区也容易加剧引起应力腐蚀开裂。总之，材料强度越高、加工精度越高、对应力集中越敏感，工艺缺陷造成的危害越大。工艺缺陷的产生原因这个问题十分复杂，需要具体问题具体分析。从总体上说，主要来自：①冶金因素——如化学成分、碳当量、杂质含量、冷却速度等等；②结构（力学）因素——如壁厚、应力集中、截面突变、拘束应力等等；工艺因素——预热条件、烘干温度、清理、环境湿度、规范参数等等；焊接工艺规程定义是一种经试验评定合格的、有关焊接工艺方面的书面文件，用于指导相关人员按相应的制造法规要求制造合格的产品。指导施焊的正式工艺文件；检查产品焊接质量的主要技术文件之一。焊接工艺评定的目的定义：按照拟定的焊接工艺（包括接头形式、焊接材料、焊接方法、焊接参数等），依据相关规程和标准，试验测定和评定拟定的焊接接头是否具有所要求的性能。目的：验证焊接产品制造之前所拟定的焊接工艺是否正确。评定焊接结构生产单位是否能够制造出符合技术要求的焊接产品。焊接工艺评定应以可靠的焊接性能试验为依据，并在产品焊接之前完成。焊接工艺的评定过程：拟定焊接工艺指导书、根据相关标准的规定施焊试件、检验试件和试样、测定焊接接头是否具有所要求的使用性能、提出焊接工艺报告。影响因素重要因素：明显影响焊接接头抗拉强度和弯曲性能的焊接工艺因素。如焊接方法、母材金属的类别号、填充金属分类号、预热和焊后热处理等工艺参数的变化。补加因素：明显影响焊接接头冲击韧性的焊接工艺因素，如焊接方法、焊接位置、焊接热输入、预热温度和焊后热处理的变化。当规定进行冲击试验时，需增加补加因素。次要因素：对要求测定的力学性能无明显影响的焊接工艺因素，如接头的形式、背面清根或清理方法等。工艺评定试件检验项目1.对接焊缝：外观检查、无损探伤和力学性能试验。2.角焊缝试件的检验项目：外观检查、宏观金相检查。3.组合焊缝试件的检验项目：外观检查、宏观金相检查。4.堆焊试件的检验项目：渗透检验、弯曲试验和化学成分分析。射线探伤射线探伤是利用射线可穿透物质和在物质中具有衰减的特性来发现缺陷的检验方法。射线探伤的优点：1、适用于几乎所有的材料，对零件几何形状及表面粗糙度均无严格要求，目前射线探伤主要应用于对铸件和焊件的检测；2、射线探伤能直观地显示缺陷影像，便于对缺陷进行定性、定量和定位；3、射线底片能长期存档备查，便于分析事故原因。射线探伤的缺点：射线探伤对气孔、夹渣、疏松等体积型缺陷的检测灵敏度较高，对平面缺陷的检测灵敏度较低，如当射线方向与平面缺陷（如裂纹）垂直时很难检测出来，只有当裂纹与射线方向平行时才能够对其进行有效检测。另外，射线对人体有害，需要有保护措施。射线探伤（RT）是利用X射线或γ射线可以穿透物质和在物质中有衰减的性质来发现物质内部缺陷的一种无损探伤方法。按所使用的射线源种类，分为X射线探伤、γ射线探伤、高能X射线探伤等。X射线的性质（1）不可见，以光速直线传播。（2）不带电，不受电场和磁场的影响。（3）具有可穿透可见光不能穿透的物质如骨骼、金属等的能力，并且在物质中有衰减的特性。（4）可以使物质电离，能使胶片感光，亦能使某些物质产生荧光。（5）能起生物效应，伤害和杀死细胞。射线与物质的相互作用主要有三种过程：光电效应、康普顿效应和电子对的产生。这三种过程的共同点是都产生电子，然后电离或激发物质中的其他原子；此外，还有少量的汤姆逊效应。Iδ=I0·e－μδ式中，I0—射线的初始强度；Iδ—射线的透射强度；δ—工件的厚度；μ—线衰减系数。μ＝f(λ,ρ,z)，且与三者成正比。其中:λ—射线的波长；ρ—材料密度；z—原子序数；射线检测主要是利用它的指向性、穿透性、衰减性等几个基本性质。具体分析（参考下图）：δ=A+X+BX—缺陷厚度；A—缺陷上部厚度；B—缺陷下部厚度合格底片的评价指标①象质等级的规定：A级，AB级，B级。B级为最高级。适用结构：A级，适用一般结构；AB级，适用压力容器；B级，适用极重要的结构，如核设施。②与象质等级相关的两个重要技术指标：黑度——射线底片的黑化程度。定义式：D=lg(I0/I)式中：I0——原始入射光强；I——透射光强；D——底片黑度;最佳值D=2.0合格底片黑度范围:A级：1.2～3.5AB级：1.2～3.5B级：1.5～3.5灵敏度绝对灵敏度——射线底片上发现最小缺陷的能力。相对灵敏度——射线底片上发现的最小缺陷尺寸与工件的透照厚度之比(%).相对灵敏度表达式：K=(X/δ)×100%强调:K值越小,灵敏度越高!象质计/透度计——金属丝型象质计（GB5618-85）.作用：人工缺陷，理解为“卧底”象质指数Z值越高,灵敏度越高!射线探伤的基本操作程序总体上分为三个阶段，具体操作内容根据具体情况有所删减。(1)技术准备阶段：①了解被检对象——包括材质、壁厚、加工工艺、工件表面状态等；②设备选择——射线源类型、能量水平、可否移动等；③选择曝光条件——包括胶片、增感方式、焦距、曝光量、管电压等；④选择透照方式——定向、周向辐射、布片策略等；⑤其它准备——如标记带布置、象质计布置、屏蔽散射线的方法等。（2）实际透照①核对实物，布片贴标；②屏蔽散射，对位调焦；③设定参数，设备预热；④检查现场，开机透照。（3）技术处理①暗室处理——冲洗、干燥；②底片评定——黑度、象质指数、伪缺陷等；确认合格底片。③质量等级评定——根据缺陷类别、严重性，确定产品质量级别。④签发检验报告——资料归档，保存5～8年。检验报告有统一格式、规定的内容、质检人员要签字、提出返修建议等。防护措施：（1）屏蔽防护——如机体衬铅、射线发生器用遮光器、使用铅房等；探伤人员带铅围裙、铅眼镜等。⑵距离防护——射线剂量率与距离的平方成反比。⑶时间防护——探伤人员工作时间:t≤17.4/p,p为射线剂量率.实际工作中往往采用联合防护策略.定义：超声检测（UT）是利用其在物质中传播、界面反射、折射(产生波型转换)和衰减等物理性质来发现缺陷的一种无损检测方法，应用较为广泛。超声波探伤是利用超声波在物体中的传播、反射和衰减等物理特性来发现缺陷的一种无损检测方法。它主要用于检测金属材料和部分非金属材料的内部缺陷。按其工作原理不同分为：共振法、穿透法、脉冲反射法超声检测；按显示缺陷方式不同分为：A型、B型、C型、3D型超声检测；按选用超声波波型不同分为：纵波法、横波法、表面波法超声检测；优点：成本低、操作方便、检测厚度大、对人和环境无害。缺点：探伤不直观、难以确定缺陷的性质、评定结果在很大程度上受操作者技术水平和经验的影响、不能给出永久性记录。超声波的发射与接收①发射——在压电晶片制成的探头中，对压电晶片施以超声频率的交变电压，由于逆压电效应，晶片中就会产生超声频率的机械振动——产生超声波；若此机械振动与被检测的工件较好地耦合，超声波就会传入工件——这就是超声波的发射。②接收——若发射出去的超声波遇到界面被反射回来，又会对探头的压电晶片产生机械振动，由于正压电效应，在晶片的上下电极之间就会产生交变的电信号。将此电信号采集、检波、放大并显示出来，就完成了对超声波信号的接收。可见，探头是一种声电换能元件，是一种特殊的传感器，在探伤过程中发挥重要的作用。超声波具有以下几方面的性质：一）有良好的指向性1、直线性超声波的波长很短（毫米数量级），因此它在弹性介质中能象光波一样沿直线传播，并符合几何光学规律。2、束射性声源发生的超声波能集中在一定区域（称为超声场）定向辐射。二）异质界面上的透射、反射、折射和波型转换1、垂直入射异质介面时的透射、反射和绕射固-气界面的异质界面反射系数K≈100%，因此探伤中良好的耦合是一个必要条件。2、倾斜入射异质界面时的反射、折射、波型转换第一临界角(α1m)：纵波折射角βL=90°时，第二介质内只有横波存在。第二临界角(α2m)：横波折射角βs=90°时，在第I介质和第II介质界面上产生表面波的传播。引起超声波衰减的原因主要有以下三个方面：1．散射引起的衰减2．介质吸收性引起的衰减3．声束扩散引起的衰减标准试块(standardtestblock)指材质、形状和尺寸均经主管机关或权威机构鉴定的试块。也叫校准试块。用于对超声检测装置或系统的性能测试及灵敏度调整。对比试块（referenceblock）用于调整超声检测系统灵敏度或比较缺陷大小的试块。也叫参考试块。一般采用与被检材料特性相似的材料制成。缺陷的评定一、缺陷位置的测定测定缺陷在工件或焊接接头中的位置称之为缺陷定位。1．垂直入射法时缺陷定位缺陷定位只需测定沿工件Z轴的坐标，即缺陷在工件中的深度即可。2．斜角探伤时的缺陷定位用斜探头探伤时，其位置可用入射点至缺陷的水平距离与缺陷到探伤面的垂直距离两个参数来描述。二、缺陷大小的测定测定工件或焊接接头中缺陷的大小和数量称为缺陷定量。1.当量法2.探头移动法三、缺陷性质的估判判定工件或焊接接头中缺陷的性质称之为缺陷定性。（DAC曲线）距离—波幅曲线是缺陷评定与检验结果分级的依据。磁粉探伤原理定义：磁粉探伤是通过铁磁性材料进行磁化所产生的漏磁场，来发现其表面或近表面缺陷的一种无损检验方法。原理：铁磁性材料工件被磁化后，由于不连续性的缺陷存在，使工件表面和近表面的磁感应线发生局部畸变而产生漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，在合适的光照下形成目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、大小、形状和严重程度。不连续性处漏磁场分布如图所示。磁粉检验的优点：1.可检测出铁磁性材料表面和近表面(开口和不开口)的缺陷。2.能直观地显示出缺陷的位置、形状、大小和严重程度。3.具有很高的检测灵敏度，可检测微米级宽度的缺陷。4.单个工件检测速度快，工艺简单，成本低廉，污染少。5.采用合适的磁化方法，几乎可以检测到工作表面的各个部位，基本上不受工件大小和几何形状的限制。6.缺陷检测重复性好。7.可检测受腐蚀的表面。磁粉检验的缺点：1.只适用于铁磁性材料，不能检测奥氏体不锈钢材料和奥氏体不锈钢焊缝及其他非铁磁性材料。2.只能检测表面和近表面缺陷，交流电可探测的深度一般在1~2mm。3.检测时的灵敏度与磁化方向有很大关系，若缺陷方向与磁化方向近似平行或缺陷与工件表面夹角小于20°，缺陷就难以发现。另外，表面浅而宽的划伤、锻造皱折也不易发现。4.若工件表面有覆盖层，将对磁粉检测有不良影响。5.用通电法和触头法磁化时易产生电弧，烧伤工件。因此电接触部位的非导电覆盖层必须打磨掉。6.部分磁化后具有较大剩磁的工件需进行退磁处理。检测原理利用磁化材料或工件表面的漏磁场吸引磁粉颗粒或磁悬液中的磁粉颗粒，使其在具有较强漏磁场的位置集聚，从而形成磁痕达到显示缺陷的效果。检测工艺预处理励磁喷洒磁粉颗粒或磁悬液观察磁痕拍照或记录退磁后处理磁粉检测方法的分类(1)依据施加磁粉颗粒的方法不同,分为:干法和湿法两类。(2)根据外加磁场的作用情况分为: