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无损检测基础知识

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一、无损检测基础知识

1.1无损检测概况

1.1.1无损检测的定义和分类

什么叫无损检测，从文字上面理解，无损检测就是指在不损坏试件的前提下，对试

件进行检查和测试的方法。

但是这并不是严格意义上的无损检测的定义，对现代无损检

测的定义是：

在不损坏试件的前提下，以物理或化学为手段，借助先进的技术和设备器

材，对试件的内部及表面的结构、性质、状态进行检查和测试的方法。

在无损检测技术

发展过程中出现三个名称，即：

无损探伤（Non-destructivelnspction），无损检测

（Non-destructiveTesting），无损评价（Non-destructiveEvaluation）。

一般认为，这三个名称

体现了无损检测技术发展的三个阶段，其中无损探伤是早期阶段的名称，其内涵是探测

和发现缺陷；无损检测是当前阶段的名称，其内涵不仅仅是探测缺陷，还包括探测试件

的一些其它信息。

而无损评价则是即将进入或正在进入的发展阶段，无损评价包涵更广

泛，更深刻的内容，它不仅要求发现缺陷，探测试件的结构、性质、状态，还要求获取

全面的、更准确的、综合的信息。

射线检测（RadiographyicTesting,,简称RT），超声波检测（UitrasonicTesting，简称

UT），磁粉检测（MagneticTesting简称MT）,渗透检测（PenetrantTesting,简称PT）是开

发较早，应用较广泛的探测缺陷的方法，称为四大常规检测方法，到目前为止，这四种

方法仍是锅炉压力容器制造质量检验和再用检验最常用的无损检测方法，其中RT和UT

主要用于检测试件内部缺陷。

PT主要用于检测试件表面缺陷，MT主要用于检测试件表

面及近表面缺陷。

其它用于锅炉压力容器的无损检测方法有涡流检测（Eddycurrent

Testing,简称ET）、声发射检测（AcousticEmission,简称AE）。

1.1.2无损检测的目的

用无损检测技术，通常是为了达到以下目的：

1、保证产品质量；

2、保障使用安全；

3、改进制造工艺；

4、降低生产成本。

1.1.3无损检测应用的特点

无损检测应用时，应掌握以下几个方面的特点：

1、无损检测要与破坏性检测配合；

2、正确选用实施无损检测的时机；

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3、正确选用最适当的无损检测方法；

4、综合应用各种无损检测方法。

1.2射线检测（RT）及特点

1.2.1射线检测（RT）原理：

射线检测的原理是应用射线可穿透物质的性质。

透过物质对射线

的吸收衰减效应及对胶片的光化特性实施的，是射线透过物质后的强度分布在底片的再现。

通过底片观察、分析、确定被检物体的完整性和均匀性，从而达到无损检测的目的。

1.2.2射线检测的特点（局限性和优点）

1、

可以获得缺陷的直观图像，定性准确，对长度、宽度的定量比较准确；

2、

结果可直接记录，记录媒介可长期保存；

3、

体积型缺陷捡出率很高，对面积型缺陷，若检测角度不适当，容易漏检；

4、

适宜检测厚度较薄的工件而不适宜较厚的工件，因为检测较厚工件需要高能

量的检测设备。

一般大于100mm的工件射线检测是比较困难的。

因此，板

厚增厚，射线检测绝对灵敏度是下降的，也是说对厚板射线检测，小尺寸缺

陷以及一些面积型缺陷漏检的可能性增大。

5、

适宜检测对焊接缝，不适宜检测角接焊缝以及板材、棒材、锻件等。

6、

对缺陷在工件中厚度方向的位置、尺寸（高度）的确定比较困难。

7、

检测成本高、速度慢。

8、

射线对人体有害。

1.3超声波检测（UT）及特点

1.3.1超声波检测（UT）的原理：

超声波检测是利用超声波可穿透物质，并能在不同声阻抗的

界面上产生反射，折射，透射的特性。

通过换能器把各种波形显示在荧光屏上，观察、分析

荧光屏上的波形和位置，从而达到无损检测的目的。

1.3.2超声波检测的特点（优点及局限性）

1、面积型缺陷的检出率较高，而体积型缺陷的检出率较低；

2、适宜检验厚度较大的工件，例如直径达几米的锻件，厚度达几百毫米的焊缝，不适宜

检验厚度较薄的工件，例如对厚度小于8mm的焊缝和6mm的板材检验是困难的；

3、适用于各种试件，包括对接焊缝、角焊缝、板材、管材、棒材、锻件，以及复合材料

等；

4、检验成本低、速度快，检验仪器小、重量轻，现场使用较方便；

5、无法得到缺陷直观图像，定性困难，定量精度不高；

6、检验结果无直接见证记录；

..

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7、对缺陷在工件厚度方向上定位较准确；

8、材质、晶粒度对探伤有影响，例如铸钢材料和奥氏体不锈钢焊缝，因晶粒度大不适宜

超声波探伤。

1.4磁粉检测（MT）及特点

1.4.1磁粉检测（MT）原理：

铁磁性的元件磁化后，当表面或近表面存在缺陷且与磁场方向垂直或呈较大角度，由于缺陷内部介质是空气或非金属夹杂物，其磁导率比零件小得多，磁阻大，因此，磁感应线通过缺陷时发生弯曲，一部分磁感应线遵守折射定律，溢出零件表面产生N极、S极并形成可检测的漏磁场，此时当磁悬液或磁粉加到零件表面，在缺陷处的磁粉就会被漏磁场磁化，也形成N极、S极，并沿着漏磁场的磁感应线方向排列堆积起来，形成磁痕，从而显示缺陷的位置、形状和大小。

1.4.2磁粉检测法的特点（优点和局限性）

1、适宜铁磁性材料检测，不能用于非铁磁性材料检测；

2、适宜检测表面和近表面缺陷，不能用于检查内部缺陷，可检出的缺陷埋藏深度与工件

状态，缺陷状态以及工艺条件有关，一般为1——2mm，较深为3——5mm；3、检测灵敏度很高，可以发现极细小的裂纹以及其它缺陷；

4、检出成本很低，速度快；

5、工件的形状和尺寸有时对检出有影响，因其难于磁化而无法检测。

1.5渗透检测（PT）及特点

1.5.1渗透检测（PT）原理：

工件表面施涂含有荧光染料或着色染料的渗透液后，在毛细管作用下，经过一段时间，渗透液可以渗进表面开口的缺陷中，经去除零件表面多余的渗透液后，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保留的渗透液，渗透

液回渗到显象剂中，在一定的光源下（紫外线或白光），缺陷处的渗透液痕迹被显示（黄绿色荧光或鲜艳红色），从而检测出缺陷的外貌及分布状态。

1.5.2渗透检测方法的特点（优点及局限性）

1、除了疏松多孔性材料外任何种类的材料，例如钢铁材料、有色金属、陶瓷材料和塑料

等材料的表面开口缺陷都可以进行渗透检测；

2、复杂的部件也可用渗透检测，并一次操作就可大致做到全面检测；

3、同时存在几个方向的缺陷，用一次检测操作就可以完成全部检测，形状复杂的缺陷，

也很容易观察出显示痕迹；

4、不需要大型的设备，携带式喷罐着色检测，不需水、电，十分便于现场使用；

5、试件表面光洁度影响大，检测结果往往受操作人员技术水平的影响；

..

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6、可以检出表面张口的缺陷，但对埋藏缺陷或闭合型的表面缺陷无法检出；

7、检测灵敏度比磁粉检测低；

8、材料较贵，成本较高；

9、检测程序多，速度慢；

10、有些材料易燃、有毒。

1.6其它无损检测方法简介

1.6.1涡流检测（ET）：

是一种利用电磁感应原理为基础的无损检测方法，导电材料在交变磁

场作用下产生涡流，根据涡流的大小以及材料某些物理性能等，只要是导电材料均可进行涡

流检测。

1.6.2声发射检测（AE）：

声发射技术是一种动态无损检测方法，材料或结构受外力或内力作

用产生变形或断裂，以弹性波形式释放出应变能的现象称为声发射，也称为应力波发射，声

发射检测就是通过探测受力时材料内部发出的应力波判断容器内部结构损坏程度的一种新的

无损检测方法。

二、《容规》、GB150、GB151中对无损检测的有关规定

1.1《压力容器安全技术监察规程》（1999）有关无损检测的规定

2.1.1材料部分有关无损检测的规定

第14条用于制造压力容器壳体的碳素钢和低合金钢板，凡符合下列条件之一的，应逐张进行超声检测：

1、盛装介质毒性程度为极度，高度危害的压力容器。

2、盛装介质为液化油气且硫化氢含量大于100mg/1的压力容器。

3、最高工作压力大于等于10Mpa的压力容器。

4、GB150第4章和附录C、GB151《管壳式换热器》、GB12337《钢制球形储罐》及其它国家标准和行业标准中规定应逐张进行超声波检测。

5、移动式压力容器：

钢板的超声波检测应按JB4730-94《压力容器无损检测》的规定进行。

用于本条第

1、第2、第5款所述容器的钢板的合格等级应不低于Ⅱ级；用于本条第3款所述

容器的钢板的合格等级不低于III级，用于本条第4款所述容器的钢板，合格等级

应符合GB150、GB151或GB12337的规定。

第20条钛材（指钛合金、工业纯钛。

及其复合材料）的无损检测

1、对成型的钛钢复合板封头，应做超声检测。

2、钛材料压力容器的下列焊缝应进行渗透检测：

..

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（1）接管、法兰、补强圈与壳体或封头连接的角焊缝；

（2）换热器管板与管子连接的焊缝；

（3）钛钢复合板的复层焊缝及镶条盖板与复合板复层的搭接焊缝。

第21条镍材（指镍和镍基合金及其复合材料）的无损检测

1、对成型的镍钢复合板封头，应做超声检测

2、镍材压力热器的下列焊缝应进行磁粉或渗透检测；

（1）接管、法兰、补强圈与壳体或封头连接的角焊缝；

（2）换热器管板与管子连接的焊缝；

（3）镍钢复合板的复层焊接接头。

第25条主要受压元件复验对无损检测的要求

1、用于制造第三类压力容器的钢板必须复验。

当钢厂未提供钢板超声检测保证书时，

应按本规程第14条的要求进行超声检测复验。

2.1.2设计对无损检测的要求

第30条压力容器的设计总图上应注明无损检测。

第43条用焊接方法制造的压力容器，其焊接接头系数按表3-5选取。

按JB4732标

准设计时，焊接接头系数取1.0.

表3-5压力容器的焊接接头系数

注:

1、此表所指无损检测,对钢制压力容器以射线或超声检测为准,对有色金属压力容器原则上以射线为准。

2、表中所列有色金属制压力容器焊接接头系数上限值指熔化极惰性气体保护焊，下限值指非熔化极惰性气体保护焊。

3、相当于双面焊全焊透的对接焊缝指单面焊双面成型的焊缝，按双面焊评定（含焊接试板的评定），如氩弧焊打底的焊缝或带陶瓷、钢衬垫的焊缝等。

第47条不属于第46条所规定条件的压力容器，因特殊情况不能检查孔时，则应对每

..

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条纵、环焊缝做100％无损检测（射线或超声）。

2.1.3制造对无损检测的规定

第69条压力容器组焊时临时吊耳拉筋的垫板割除后留下的焊疤必须打磨平滑，并按图样规定进行渗透检测或磁粉检测，确保表面无裂纹等缺陷。

第71条压力试验后需返修的，返修部位必须按原要求经无损检测合格。

第76条4）焊缝咬边的要求：

（1）使用抗拉强度规定值下限大于等于540MPa的钢材及铬-钼低合金钢材制造的压力容器，奥氏体不锈钢、钛材和镍材制造的压力容器，低温压力容器，球形压力容器以及焊缝

系数取1.0的压力容器，其焊缝表面不得有咬边。

（2）上述

（1）款以外的压力容器的焊缝表面的咬边深度不得大于0.5mm，咬边的连续

长度不得大于100mm，焊缝两边咬边的总长不得超过该焊缝长度的10%。

2.1.4无损检测部分的要求

第81条无损检测人员应按照《锅炉压力容器无损检测人员资格考核规定》进行考试，取得资格证书，方能承担与资格证书的种类和技术等级相应的无损检测工作。

第82条压力容器的焊接接头，应先进行形状尺寸和外观质量的检查，合格后，才能进

行无损检测，有延迟裂纹倾向的材料应在焊接完成24小时后进行无损检测；有再热裂纹倾向的材料应在热处理后再增加一次无损检测。

第83条压力容器的无损检测方法包括射线、超声、磁粉、渗透和涡流检测等，压力容器制造单位应根据图样和有关标准的规定选择检测方法和检测长度。

第84条压力容器对焊接焊接接头的无损检测比例，一般分全部（100％）和局部（大于

等于20％）两种。

对铁素体钢制低温容器，局部无损检测的比例应大于等于

50％。

第85条符合下列情况之一的，压力容器的对接接头，必须进行全部射线或超声检测。

1、GB150及GB151等标准中规定进行全部射线或超声检测的压力容器。

2、第三类压力容器。

3、第二类压力容器中易燃介质的反应压力容器和储存压力容器。

4、设计压力大于5.0Mpa的压力容器。

5、设计压力大于等于6.0Mpa管壳式余热锅炉。

6、设计选用焊缝系数为1.0的压力容器（无缝管制壳体除外）

7、疲劳分析设计的压力容器。

8、采用电渣焊的压力容器。

9、使用后无法进行内外部检验或耐压试验的压力容器。

..

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10、合下列之一的铝、铜、镍、钛及其合金制压力容器：

（1）介质为易燃或毒性程度为极度、高度、中度危害的；

（2）采用气压试验的；

（3）设计压力大于等于1.6Mpa的；

第86条压力容器焊接接头检测方法的选择要求如下：

1、压力容器壁厚小于等于38mm时，其对接接头应采取射线检测，由于结构等原

因，不能采用射线检测时，允许采用可记录的超声检测。

2、压力容器壁厚大于38mm（或小于等于38mm，但大于20mm且使用材料抗拉强度规定值之下限大于等于540Mpa）时，其对接接头如采用射线检测，则每条焊缝还应附加局部超声检测，如采用超声检测，则每条焊缝还应附加局部射线

检测，无法进行射线检测或超声检测时，应采取其它检测方法进行附加局部无损检测，附加局部检测应包括所有的焊缝交叉部位，附加局部检查的比例为本规程第84条规定的原无损检测比例的20％。

3、对有无损检测要求的角接接头、T形接头，不能进行射线或超声检测时，应做

100％表面检测。

4、铁磁性材料压力容器的表面检测应优先选用磁粉检测。

5、有色金属制压力容器对接接头应尽量采用射线检测。

第87条除本规程第85条规定之外的其它压力容器，其对接接头应做局部无损检测，并应满足第84条、第86条的规定，局部无损检测的部位由制造单位检验部门根据实际情况指定，但对所有的焊缝交叉部位以及开孔区将被其它元件覆盖的焊缝部分必须进行

射线检测，拼接接头（不含先成形后组焊的拼接封头）、拼接管板的对接接头必须进行

100％无损检查（检测方法的选择按第86条规定），拼接补强圈的对接接头必须进行100％

超声或射线检测，其合格级别与压力容器壳体相应的对接接头一致。

拼接封头应在成形后进行无损检测，若成形前进行无损检测，则成形后应在圆弧过

渡区再做无损检测。

搪玻璃设备上、下接环与夹套组装焊接接头、公称直径小于250mm的搪玻璃设备接

管焊接接头可免做无损检测，但应按JB4708做焊接工艺评定，编制切实可行的焊接工艺

规程，经制造单位技术负责人或总工程师批准后严格执行，上、下接环与筒体连接的焊

接接头，应做渗透检测。

经过局部射线检测或超声检测的焊接接头，若在检测部位发现超标缺陷时，则应进

行不少于该条焊接接头长度的10％的补充局部检测，如仍不合格，则应对该条焊接接头

..

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全部检测，

第88条压力容器的无损检测按JB4730《压力容器无损检测》执行

对压力容器对接接头进行全部（100％）或局部（20％）无损检测：

当采取射线检测

时，其透照质量不应低于AB级，其合格级别为Ⅲ级，且不允许有未焊透，当采用超声检测时，其合格级别为Ⅱ级。

对GB150、GB151等标准中规定进行全部（100％）无损检测的压力容器、第三类压力容器、焊接系数取1.0的压力容器以及无法进行内外部检验或耐压试验的压力容器，其对接接头进行全部（100％）无损检测：

当采用射线检测时，其透照质量不应低于AB级，其合格级别为Ⅱ级。

当采用超声检测时，其合格级别为Ⅰ级。

公称直径大于等于250mm（或公称直径小于250mm，其壁厚大于28mm）的压力容器接管对接接头的无损检测比例及合格级别应与压力容器壳体主体焊缝要求相同；公称

直径小于250mm，其壁厚小于等于28mm时仅做表面无损检测，其合格级别为JB4730规定的Ⅰ级。

有色金属制压力容器焊接接头的无损检测级别、射线透照质量按相应标准或由设计图样规定。

第89条压力容器的对接接头进行全部或局部无损检测，采用射线或超声两种方法进行时，均应合格，其质量要求和合格级别，应按各自合格标准。

第90条进行局部无损检测的压力容器，制造单位也应对未检测部位的质量负责。

第90条压力容器表面无损检测要求如下：

1、钢制压力容器的坡口表面、对接、角接和T形接头，符合本规程第69条第2款条件且

使用材料抗拉强度规定值下限大于等于540Mpa的，应按GB150、GB151、GB12337等标准

的有关规定进行磁粉或渗透检测。

检查结果不得有任何裂纹、成排气孔、分层、并应符合

JB4730标准中磁粉或透照检测的缺陷显示痕迹等评定的I级要求。

2、有色金属制压力容器应按相应的标准或设计图样规定进行。

第92条现场组装焊接的压力容器，在耐压试验前，应按标准规定对现场焊接的焊接接头进行表面无损检测，在耐压试验后，应按有关标准规定进行局部表面无损检测，若发现裂纹

等超标缺陷，则应按标准规定进行补充检测，若仍不合格，则应对该焊接接头做全部表面无损检测。

第93条制造单位必须认真做好无损检测的原始记录，检测部位图

应清晰、准确地反映实际检测的方位（如：

射线照相位置、编号、方向等），正确填发报告，妥善保管好无损检测档案和底片（包括原缺陷

..

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的底片）或超声自动记录资料，保存期限不应少于七年，七年后若用户需要可转交用户保管。

2.2GB150—1998《钢制压力容器》有关无损检测的规定

2.2.1总论中对无损检测的规定

（3.7）焊接接头系数：

焊接接头系数根据受压元件的焊接接头型式及无损检测的长度比例

确定。

双面焊接接头和相当于双面焊的全焊透对接接头：

100％无损检测ф=1.00

局部无损检测ф=0.85

单面焊对接接头（沿焊缝根部全长有紧贴基础金属的垫板）

100％无损检测ф=0.9

局部无损检测ф=0.8

2.2.3材料中对无损检测的规定

（4.2.9）用于壳体的下列碳素钢和低合金钢板，应逐张进行超声检测，钢板超声检测方法和质量标准按JB4730的规定。

a）厚度大于30mm的20R和16MnR，质量等级不低于III级。

b）厚度大于25mm的15MnNbR、18MnMoNbR、13MnNiMoNbR和Cr-Mo钢板、质量等级

不低于III级。

c）厚度低于20mm的16MnDR、15MnNiDR和09MnNiDR，质量等级不低于III级。

d）多层包扎压力容器的内筒钢板质量等级不低于Ⅱ级。

e）调质状态供货的钢板，质量等级不低于Ⅱ级。

（4.2.12）不锈钢复合钢板应符合以下规定：

b）不锈钢的结合率指标及超声检测范围，应在图样或相应技术文件中注明。

2.2.3法兰对无损检测的要求：

（9.1.4）必要时采用钢板制造带颈法兰时a）钢板应经超声检测，无分层缺陷；

b）圆环对接接头应经后热处理及100％射线或超声检测，合格标准按JB4700规定。

2.2.4制造、检验与验收对无损检测的规定：

（10.1.5）容器的无损检测应由持有相应方法的“锅炉压力容器无损检测人员资格证”的人员担任。

（10.2.2）坡口表面要求

b）标准抗拉强度下限值ab＞540Mpa的钢材及Cr-Mo低合金钢材经火焰切割的坡口表

..

.

面，应进行磁粉或渗透检测，当无法进行磁粉或渗透检测时，应由切割工艺保证坡口质量。

（10.2.6）螺栓、螺柱和螺母

（10.2.6.3）

c）公称直径大于M48的螺柱和螺母，应进行磁粉检测，不得存在裂纹。

（10.6.3.4）层板包扎

标准抗拉强度下限值ab＞540Mpa层板的C类接头在修磨后，应进行磁粉或渗透检测，

不得存在裂纹、咬边和密集气孔。

2.2.5无损检测部分的规定

（10.8.1）容器的焊接接头，经形状尺寸及外观检查合格后，再进行本规程的无损检查。

（10.8.2）射线和超声的检测范围

（10.8.2.1）凡符合下列条件之一的容器及受压元件，须采用图样规定的方法，对其A类和

B类焊接接头，进行100％射线和超声检测

a）钢板厚度δs＞30mm的碳素钢、16MnR；

b）钢板厚度δs＞25mm的15MnV、20MnMo和奥式体不锈钢；

c）标准抗拉强度下限值σb＞540Mpa的钢材（σ6-8mm的15MnVR除外）

d）钢板厚度δs＞16mm的12CrMo、15CrMoR、15CrMo；其他任意厚度的Cr-Mo低合金钢。

e）进行气压试验的容器；

f）图样注明盛装毒性为极度危害或高度危害的容器；

g）图样规定须100％检测的容器；

h）多层包扎压力容器内筒的A类焊接接头；

i）热套压力容器各单层圆筒的A类焊接接头；

j）对于上述进行100％射线或超声检测的焊接接头，是否须采取超声或射线检测进行复查，以及复查的长度，由设计者在图样上予以规定；

（10.8.2.2）除10.8.2.1和10.8.2.3规定以外的容器,允许对其A类和B类焊接接头进行局部射线或超声检测,检测方法按图样规定,检测长度不得少于各条焊接接头长度的20％且不小于250mm,焊缝交叉部位及以下部位应全部检测,其检测长度可记入局部检测长度之内.

a）先拼板后成型凸形封头上的所有拼接接头；

b）凡被补強圈、支座、垫板、内件等覆盖的焊接接头；

c）以开孔直径为圆心，1.5倍开孔直径为半径的园中所包括的焊接接头；

d）嵌入式接管与圆筒或封头对接连接的焊接接头；

e）公称直径不小于250mm的接管与长颈法兰、接管与接管对接连接的焊接接头。

（注：

按本

..

.

条规定检测后，制造部门对未检查的质量仍须负责，但是，若作进一步检查可能发现气孔等

不危及容器安全的超标缺陷，如果这也不允许时，就应选择100％射线或超声检测）。

（10.8.2.3）对容器直径不超过800mm的圆筒与封头的最后一道环向封闭焊接，当采用不带垫板的单面焊对接接头，且无法进行射线或超声检测时，允许不进行检测，但需采用气体保护焊打底，

（10.8.2.4）公称直径小于250mm的接管与长颈法兰、接管与接管的B类焊接接头可不进行射线或超声检测。

（10.8.3）凡符合下列之一的焊接接头，需按图样规定的方法，对其表面进行磁粉或渗透检测。

a）凡属10.8.2.1中c）、d）条容器上的C类和D类焊接接头；