无损检测技术复习题

无损检测技术复习题第一次课复习要点：1.什么是无损检测？常用的方法有哪些？无损检测目的是什么？检测方法怎样选择？无损检测的依据是什么？发展过程经历了几个阶段？定义：不损伤产品或材料又能发现缺陷的检测方法或技术，亦称为无损检测，属于非破坏性检测方法的范畴。常用方法：1.表面检测：有三类：MT—磁粉PT—渗透ET—涡流【VT—目视】2.内部检测：有两类：UT—超声RT—射线检测目的：1.质量管理2.在线检测3.质量鉴定方法选择：1.经济方面考虑。2.技术方面考虑依据：①产品图样②相关标准③技术文件④订货合同发展过程：1.无损检查（NDI)2.无损检测(NDT)3.无损评价（DNE）3.无损检测的基本特点有哪些?哪些检验属于破坏性检验?特点：①非破坏性②检验方法的互容性③动态性④无损检测技术的严格性⑤检验结果的分歧性破环性检验：力学性能检验、化学分析试验、金相检验等5.射线检测技术的特点和适应范围？特点：①对检测工件无特殊要求，检验结果显示直观②检验结果可以长期保存③检验技术和检验工作质量可以自我检测范围：(1)探伤：铸造、焊接工艺缺陷检验，复合材料检验等(2)测厚：厚度在线实时测量(3)检查：机场、车站、海关检查，结构与尺度测定等(4)研究：弹道、爆炸、核技术、铸造工艺等动态过程研究，考古研究，反馈工程等8.光子与透射物质原子的相互作用有4种？分别详细说明。1.光电效应：入射光子的能量大于原子对电子的结合能时，把能量全部传给轨道电子，使电子克服核的束缚成为自由电子，这一过程称为光电效应。(低能量射线占优势)2.康普顿效应：光子与电子发生弹性碰撞，一部分能量转移给电子,使它成为反冲电子,而散射光子的能量和运动方向发生变化的现象。轻金属、射线的能量大约在0.2～3MeV范围，康普顿效应显著。中等原子序数物质中，射线衰减主要由康普顿效应引起，在射线防护时主要侧重于康普顿效应。3.电子对效应：当光子从原子核旁经过时,在原子核的库仑场作用下,光子转化为1个正电子和1个负电子,这种过程称为电子对效应。(高能量射线占优势)产生电子对效应的条件：入射光子的能量。当入射光子的能量不小于2.04MeV时，可与电子作用产生电子对效应。产生电子对效应的可能性与。4.瑞利散射：入射光子与原子内层轨道电子作用的散射过程。束缚电子吸收入射光子后跃迁到更高能级，再释放一个约等于入射光子能量的光子。产生瑞利散射的可能性与：入射光子的能量成反比；物质的原子序数平方成正比。9.写出单色窄束射线的衰减规律，说明式中各量的物理意义。衰减规律：均匀物质，小厚度：无损检测技术复习题全文共1页，当前为第1页。即：为线衰减系数。无损检测技术复习题全文共1页，当前为第1页。则：式中各量的物理意义：为线衰减系数；I0入射射线强度；I透射线强度；T吸收体厚度。第二次课复习要点：1.简述X射线检测的基本原理。当射线通过被检物体时，有缺陷部位与无缺陷部位对射线的吸收能力不同，一般情况是通过有缺陷部位的射线强度高于无缺陷部位的射线强度，因此可以通过检测透过被检物体后射线强度的差异来判断被检物体中是否有缺陷存在。2.工业上X射线检测的主要方法有几种？分别详细说明。（1）照相法：Χ射线检测常用的方法是照相法，即利用射线感光材料(通常用射线胶片)，放在被透照试件的背面接受透过试件后的Χ射线。胶片曝光后经暗室处理，就会显示出物体的结构图像。根据胶片上影像的形状及其黑度的不均匀程度，就可以评定被检测试件中有（2）无缺陷及缺陷的性质、形状、大小和位置。（2）电离检测法：当射线通过气体时与气体分子撞击，有的气体分子失去电子成为正离子，有的气体分子得到电子成为负离子，此即气体的电离效应。电离效应将会产生电离电流，电离电流的大小与射线的强度有关。如果将透过试件的X射线通过电离室测量射线强度，就可以根据电离室内电离电流的大小来判断试件的完整性。（3）荧光屏直接观察法：将透过试件的射线投射到涂有荧光物质的荧光屏上时，在荧光屏上会激发出不同强度的荧光来，利用荧光屏上的可见影像直接辨认缺陷。这种方法成本低，适用于形状简单、要求不严格的产品的检测。（4）电视观察法：是荧光屏直接观察法的发展，将荧光屏上的可见影像通过光电倍增管增强图像，再通过电视设备显示。这种方法检测灵敏度比照相法低，对形状复杂的零件检测困难。6.r射线机的结构有几部分？（1）源容器：射线源的储存装置（2）源组件（3）输源管：包塑的不锈钢软管，一端与源容器连接，另一端与照射头连接（4）驱动机构：控制部件、控制导管及驱动部件构成（5）附件：照射头、照射架。7.简述射线胶片的结构？片基：透明塑料，厚0.175-0.30mm。结合层：一层胶质膜。感光乳剂：极细颗粒乳化银物质和明胶,厚10-20um。保护层：极薄的明胶层。厚1-2um。9.何为增感屏？共分几种？各有哪些作用。增感屏：为了增加胶片的感光速度，利用某些增感物质在射线作用下能激发出荧光或产生次级射线，从而加强对胶片的感光作用。在射线透视照相中，所用的增感物质称为增感屏。（1）荧光增感屏：荧光增感屏是利用荧光物质（常用钨酸钙CaWO4）被射线激发产生荧光实现增感作用的，其结构如图所示。它是将荧光物质均匀地涂布在质地均匀而光滑的支撑物(硬纸或塑料薄板等)上，再覆盖一层薄薄的透明保护层组合而成的。（2）金属增感屏：金属增感屏在受射线照射时产生二次射线对胶片起感光作用。其增感较小，一般只有2～7倍。无损检测技术复习题全文共2页，当前为第2页。（3）金属荧光增感屏：金属荧光增感屏是在铅箔上涂一层荧光物质组合而成的，其结构如图所示。它具有荧光增感的高增感系数，又有吸收散射线的作用。无损检测技术复习题全文共2页，当前为第2页。第三次课复习要点：1.铸件中常见缺陷种类和影像特征。1.气孔：因铸模通气性不良等原因，使铸件内部分气体排不出来而形成气孔。气孔大部分接近表面，在底片上的影像呈圆形或椭圆形，也有不规则形状的，一般中心部分较边缘稍黑，轮廓较清晰。2.疏松：浇铸时局部温差过大，在金属收缩过程中，邻近金属补缩不良，产生疏松。疏松多产生在铸件的冒口根部、厚大部位、厚薄交界处和具有大面积的薄壁处。在底片上的影像呈轻微疏散的浅黑条状（羽毛状）或疏散的云雾状（海绵状），严重的呈密集云雾状或树枝状。3.缩孔：铸件的缩孔在底片上呈树枝状、细丝或锯齿状的黑色影像。4.针孔：针孔是指直径小于或等于1mm5.熔剂夹渣：溶剂夹渣是在铸造过程中，镁合金特有的缺陷，在底片上呈白色斑点或雪花状，有的呈蘑菇云状。夹渣是金属熔化过程中的熔渣或氧化物，因来不及浮出表面而停留在铸件内形成的。在胶片上的影像有球状、块状或其他不规则形状。6.氧化夹渣：氧化夹渣是在铸造过程中，溶化了的氧化物在冷却时来不及浮出表面，停留在铸件内部而形成的。在底片上呈形状不定而轮廓清晰的黑斑，有单个的，有密集的。7.夹砂：夹砂是在铸造过程中，部分砂型在烧铸时被破坏造成的。对镁、铝等轻金属合金铸件，在底片上呈进白色的斑点；对黑色金属呈黑色斑点，边界比较清晰，形状不规则，影像密度不均匀。8.金属夹杂物：铸件中的金属夹杂物比铸件金属密度大的呈明亮影像，反之呈黑色影像，轮廓一般较明晰，形状不一。9.冷隔：冷隔是由于浇铸温度偏低，两股金属液体虽流到一起但没有真正融合而形成，常出现在远离浇口的薄截面处，一般分布在较大平面的薄壁上或厚壁过渡区，铸件清理后有时肉眼可见，呈未能熔合的带有圆角或卷边的缝隙或凹痕。在底片上的影像呈明显的似断似续的黑色条纹，与裂纹相似，但有时可能中部细而两端较粗。形状不规则，边缘模糊不清。10.偏析：铸件中的偏析在底片上呈现为摄影密度变化的区域。按生成的原因分为比重偏析和共晶偏析两大类。11.裂纹：裂纹一般是在收缩时产生，沿晶界发展。多产生在铸件厚度变化的转接处或表面曲率变化大的地方。在底片上的影像是连续或断续曲折状黑色直线或曲线，一般两端较细，有时带有分叉。3.产生伪缺陷的原因？（1）胶片在生产过程与运输过程中产生的；（2）透照工作及暗室处理不慎造成的；（3）因X射线固有特性及工件几何形状所形成的。第四次课作业（超声波）：2.超声波有哪些特点？是怎样分类的，具体说明。特点：（1）方向性好：超声波具有像光波一样良好的方向性。无损检测技术复习题全文共3页，当前为第3页。（2）穿透能力强：对于大多数介质而言，它具有较强的穿透能力。例如在一些金属材料中，其穿透能力可达数米。无损检测技术复习题全文共3页，当前为第3页。（3）能量高：超声检测的工作频率远高于声波的频率，超声波的能量远大于声波的能量。（4）遇有界面时，将产生反射、折射和波型的转换。利用超声波在介质中传播时这些物理现象，经过巧妙的设计，使超声检测工作的灵活性、精确度得以大幅度提高。超声波的分类☞超声波的分类☞按质点的振动方向与声波传播方向之间的关系分类：纵波横波表面波板波S型A型☞按波的形状分类：平面波柱面波球面波☞按振动持续的时间分类：脉冲波连续波分类：如图。3.何谓超声场？描述超声场有哪些物理量，详细说明。定义：充满超声波的空间，或在介质中超声振动所波及的质点占据的范围叫超声场。（1）声压（p）：当介质中有超声波传播时，由于介质质点振动，使介质中压强交替变化。超声场中某一点在某一瞬时所具有的压强p1与没有超声波存在时同一点的静态压强P0之差称为该点的声压，用p表示，单位为帕Pa，即：（2）声强（I）：在超声场的传播方向上，单位时间内介质中单位截面上的声能叫声强，用I表示，单位W/cm2。（3）分贝的概念：以引起听觉的最弱声强I0=10-16W/cm2为声强标准，在声学上称为“闻阈”，即f=1000Hz时引起人耳听觉的声强最小值。5.纵波、横波和表面波的声速与哪些因素有关？在同一物体中传播时，三者的大小有什么关系。纵波、横波和表面波的声速主要是由介质的弹性性质、密度和泊松比决定的，而与频率无关，不同材料声速值有较大的差异。同一固体介质中，纵波声速cL大于横波声速cs，横波声速cs又大于表面波声速cr。对于钢材，cL≈1.8cs，cs≈1.1cr。6.声衰减有几种类型？在固体和液体中传播时哪种衰减是主要方式。（1）扩散衰减（2）散射衰减（3）吸收衰减：固体介质中，吸收衰减相对于散射衰减几乎可忽略不计，但对液体介质，吸收衰减是主要的衰减方式。第五次课作业（超声波）：1.超声波入射到单一界面时，怎样传播？何为声压反射率和声压透射率？超声波垂直入射时，界面两侧必须满足的边界条件是什么？当超声波垂直入射到两种介质的界面时，一部分能量透过界面进入第二种介质，成为透射波(声强为It)，波的传播方向不变；另一部分能量则被界面反射回来，沿与入射波相反的方向传播，成为反射波(声强为Ir)。声波的这一性质是超声波检测缺陷的物理基础。当超声波垂直入射到足够大的光滑平界面时，将在第一介质中产生一个与入射波方向相反的反射波，在第二介质中产生一个与入射波方向相同的透射波。反射波声压Pr与入射波声压P0的比值称为声压反射率r，透射波声压Pt和P0的比值称为声压透射率t。无损检测技术复习题全文共4页，当前为第4页。在垂直入射时，界面两侧的声波必须满足两个边界条件：无损检测技术复习题全文共4页，当前为第4页。（1）一侧总声压等于另一侧总声压，否则界面会发生运动；（2）两侧质点速度振幅相等，以保持波的连续性。第六次课作业（超声波）：2.简述超声波探头的作用、基本形式的分类和各自的作用。超声波探头用于实现声能和电能的互相转换。它是利用压电晶体的正、逆压电效应进行换能的。探头是组成检测系统的最重要的组件，其性能的好坏直接影响超声检测的效果。基本形式是直探头和斜探头，直探头主要用于发射和接收纵波，斜探头常用的有横波探头、表面波探头、板波探头等。6.简述检测仪、探头和耦合剂的选择方法和要求。1）超声波检测仪的选择:（1）对于定位要求高的，应选择水平线性误差小的仪器。（2）对于定量要求高的，应选择垂直线性好、衰减器精度高的仪器。（3）对大型零件的检测，应选择灵敏度余量高、信噪比高、功率大的仪器。（4）为了有效的发现近表面缺陷和区分相邻缺陷，应选择盲区小、分辨率高的仪器。（5）室外现场检测时，应选择重量轻，荧光屏亮度好，抗干扰能力强的便携式超声波检测仪。2）探头的选择：（1）探头型式的选择：常用探头型式有纵波直探头和横波斜探头，表面波探头、双晶探头、聚焦探头等。（2）频率：对于小缺陷、近表面缺陷或薄件的检测，可以选择较高频率；对于大厚度试件、高衰减材料，应选择较低频率。在灵敏度满足要求的情况下，选择宽带探头可提高分辨力和信噪比。针对具体对象，适用的频率需在上述考虑当中取得一个最佳的平衡，既要保证所需尺寸缺陷的检出，并满足分辨力的要求，也要保证在整个检测范围内具有足够的灵敏度与信噪比。（3）晶片尺寸：探头晶片尺寸对检测的影响主要是通过其对声场特性的影响体现出来的。多数情况下，检测大厚度的试件时，采用大直径探头较为有利；检测厚度较小的试件时，则采用小直径探头较为合理。应根据具体情况，选择满足检测要求的探头。3）耦合剂的选择：（1）透声性能好。声阻抗尽量和被探测材料的声阻抗相近。（2）有足够的润湿性、适当的附着力和粘度。（3）对试件无腐蚀，对人体无损害，对环境无污染。（4）容易清除，不易变质，价格便宜，来源方便。第七次课作业（涡流检测）：1.何谓涡流检测？涡流检测的检测范围？利用电磁感应原理，通过检测被检工件内感生涡流的变化来无损地评定导电材料及其工件的某些性能，或发现缺陷的无损检测方法称为涡流检测。涡流检测的检测范围：必须是导电材料，只能检查材料的表面和近表面缺陷。2.简述涡流检测的基本原理。当载有交变电流的检测线圈靠近导电试件（相当于次级线圈）时，由电磁感应理论可知，工件表面产生涡流，该涡流产生一个与原磁场方向相反的磁场，并部分抵消部分原磁场，使线圈阻抗和电感分量变化。若工件有缺陷，就会改变涡流的场强和分布，使线圈阻抗和电感分量发生变化，通过检测这一变化就可发现缺陷。即为涡流检测的基本原理。无损检测技术复习题全文共5页，当前为第5页。3.涡流检测有哪些特点。无损检测技术复习题全文共5页，当前为第5页。（1）对导电材料表面和近表面缺陷的检测灵敏度较高；（2）应用范围广，对影响感生涡流特性的各种物理和工艺因素均能检测；（3）一定条件下，能反映有关裂纹深度的信息；（4）不需用耦合剂，检测时与工件不接触，所以检测速度很快，易于实现管、棒、线材高速、高效的自动化检测；（5）可在高温（耦合剂在高温下会流失）、薄壁管、细线、零件内孔表面等其他检测方法不适用的场合实施检测；（6）涡流检测不仅可以探伤，而且可以揭示工件尺寸变化和材料特性，例如电导率和磁导率的变化，利用这个特点可综合评价容器，消除应力热处理的效果，检测材料的质量以及测量尺寸。第八次课作业（涡流检测）：1.涡流检测时为什么要进行阻抗分析？在涡流检测过程中，检测线圈与被检对象之间的电磁关系可以用两个线圈的耦合（被检对象相当于次级线圈）来类比，为了了解涡流检测中被检对象的某些性质与检测线圈（相当于初级线圈）电参数之间的关系，需要对检测线圈进行阻抗分析。4.简述涡流检测相似定律。对于两个不同的试件，只要各对应的频率比f/fg相同，即只要：则有效磁导率、涡流密度及磁场强度的几何分布均相同。第九次课作业（涡流检测）：1.检测线圈分几类，分别说明。按照应用方式不同，检测线圈可分为穿过式线圈、内通过式线圈和探头式线圈。（1）穿过式线圈能检测管材、棒材、线材等可以从线圈内部通过的导电工件或材料（检测管件外表面的缺陷）。（2）内通过式线圈可以检测安装好的管件，或小直径的深钻孔、螺纹孔或厚壁管内壁的表面质量。（3）探头式线圈又称为放置式线圈。在应用过程中，外通过式线圈和内穿过式线圈的轴线平行于被检工件的表面，而放置式线圈的轴线垂直于被检工件的表面。这种线圈可以设计、制作得很小，而且线圈中可以附加磁芯，具有增强磁场强度和聚焦磁场的特性，因此具有较高的检测灵敏度，适用于各种板材、带材和大直径管材、棒材的表面检测。3.阐述涡流检测的一般步骤。（1）仪器预热；（一般30分钟）（2）选定仪器的平衡形式；（自动还是手动）（3）选定灵敏度；（4）相位调节；（使标准伤的信噪比最大）（5）根据探伤的速度选定滤波器的形式（高通、带通、低通)和频率；（6）调报警电瓶，使标准伤正好报警；（7）调好记录器灵敏度，使标准伤指示记录纸刻度50%左右；（8）调节标记装置的延迟时间，使标记最好打在标准伤上；（9）决定自动分选档级；(分两类还是三类）（10）预测标准伤，判断是否满足检测要求；（11）经过1-2h的生产检验并对标准伤进行一次复探，合格后可继续进行生产检验。发现问题及时调整，对先前检验试件应进行复查。4.涡流检测的频率范围一般是多少？简述涡流检测时频率的选择方法。涡流检测的频率范围一般在200Hz-6MHz或更大。无损检测技术复习题全文共6页，当前为第6页。一般非磁性材料检测频率较高，磁性材料检测频率较低。在实际检测中，频率的选定由被检测工件的厚度、希望的透射深度、要求达到的灵敏度等决定。为保证灵敏度，尽量使频率高一些；检测深度较大时，灵敏度下降，不能检测细节。无损检测技术复习题全文共6页，当前为第6页。第十次课作业（渗透检测）：2.简述渗透检测原理、操作过程和适应范围。渗透检测原理：零件表面被施加含有荧光染料或着色染料的渗透液后，在毛细管作用下，经过一定时间的渗透，渗透液可以渗进表面开口缺陷中；经去除零件表面多余的渗透液和干燥后；再在零件表面施加显象剂；同样，在毛细管作用下，显象剂将吸引缺陷中的渗透液，即渗透液回渗到显象剂中；在一定的光源下（黑光或白光），缺陷处的渗透液痕迹被显示（黄绿色荧光或红色），从而探测出缺陷的形貌及分布状态。操作过程：渗透，去除，显像，观察适用范围：渗透检测可以检查金属、非金属零件或材料的表面开口缺陷，例如裂纹、疏松、气孔、夹渣、冷隔、折叠等。不适用于检查表面是吸收性的零件或材料，例如粉末冶金零件。3.阐述渗透检测的分类方法。（1）根据染料分类：着色法，荧光法，荧光着色法（2）根据去除方式分类：水洗型，后乳化型，溶剂去除型（3）根据显象方式分类：分干式显像、水基湿显像法、非水基湿显像法、特殊显像法、自显像法。4.什么是表面张力？表面张力系数的大小与什么有关。表面张力：由于表面层分子受到内部分子的吸引，都趋向于挤入液体内部，以使液体表面层尽量减小，结果在表面的切线方向上便有一种缩小表面积的力。表面张力系数的大小与什么有关：一定成分的液体，在一定压力和温度下有一定的表面张力系数α值。不同的液体，α值是不同的。一般液体的α值随温度上升而下降；少数金属熔融液体（铜、镉）的表面张力系数随温度上升而增高。容易挥发的液体，其表面张力系数更小，含有杂质的α值也小。5.接触角是怎样定义的？用接触角怎样判断润湿与否。接触角：固、液、气三相接触达到平衡时，从三相接触的公共点沿液—气界面作切线，与固—液界面的夹角。判断润湿与否方法：习惯上将等于90o是作为判断润湿与否的标准。当时称为润湿，越小，润湿性越好。当时称为不润湿，越大，润湿性越不好。6.叙述毛细管现象，上升高度与什么有关？写出渗透液在缺陷中的渗入深度公式。毛细管现象：润湿液体在毛细管中呈凹面并且上升，不润湿液体在毛细管中呈凸面并且下降的现象，称为毛细管现象。液体上升的高度，与表面张力系数和接触角的余弦成正比，与毛细管的内径和液体的密度成反比。毛细管曲率半径越小，管子越细，则上升高度越高。第十一次课作业（渗透检测）：1.可见光、紫外线、荧光的波长范围是多少？无损检测技术复习题全文共7页，当前为第7页。可见光波长范围为400-760nm；紫外线波长范围为330-390nm，中心波长365nm；无损检测技术复习题全文共7页，当前为第7页。荧光波长约为510-550nm，其中心波长为550nm5.阐述渗透液的理想性能应具备哪些？a渗透力强，容易渗入零件的表面缺陷中。b荧光液应具有鲜明的荧光，着色液应具有鲜艳的色泽。c清洗性好，容易从零件表面清洗掉。d润湿显象剂的性能好，容易从缺陷中被吸附到显象剂表面，而将缺陷显示出来。e无腐蚀，对零件和设备无腐蚀性。f稳定性好，在光与热的作用下，材料成份和荧光亮度或色泽能维持较长时间。g毒性小，或无毒，不污染环境。h其它：检查钛合金与奥氏体不锈钢材料时，要求渗透液低氟低氯，检查镍合金材料时，要求渗透液低硫；检查与氧、液氧接触的工件时，要求渗透液与氧不发