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1、无损检测概论资料无损检测概论一无损检测基础知识1无损检测的定义与分类（1）定义：在不损坏试件的前提下，以物理或化学方法为手段，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，以“NDT”英文缩写表示。而用人的肉眼为手段称之为宏观检查，以英文“VT”表示。1无损探伤：是无损检测早期阶段的名称，其涵义是探测和发现缺陷；2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他信息，例如结构、性质、状态等，并试图通过测试，掌握更多的信息；3无损评价：是将进入或目前正在进入的新阶段的名称，其内涵不仅仅是探测缺陷、探测试件的结构、性质、状态，还要求

2、获取更全面、更深刻的、更准确的综合信息，例如缺陷的形状、尺寸、位置、取向、内含物、缺陷部位的金相组织、残余应力等，结合成像技术、自动化技术、计算机数据分析和处理等技术，与材料力学、断裂力学等知识综合应用，对试件或产品的质量和性能给出全面、准确的评价。（2）分类：目前无损检测方法可分为射线检测（RT）、超声波检测（UT）、磁粉检测（MT）、渗透检测（PT）、涡流检测（ET）、声发射检测（AE）。1、常用的无损检测方法：RT、UT、MT、PT是应用最广泛的探测缺陷的四大常规方法2、 RT、UT是用于探测试件内部缺陷的，RT是检测内部的体积壮缺陷，UT是检测内部的平面形缺陷。3、 MT和PT、ET主

3、要用于探测试件表面和近表面缺陷。4、声发射主要用于探测试件在承载状态下的缺陷张口位移（活动）情况。5、其他如激光、红外、微波、液晶等技术应用于无损检测。2无损检测的目的（1）保证产品质量：通过无损检测可以将原材料中的冶炼、轧制缺陷和制造中的工艺缺陷，如焊接缺陷等一些不允许存在的缺陷发现并予以消除而保证产品质量。（2）保障使用安全：通过无损检测可以发现设备试件在使用中产生的缺陷，并予以消除而提高了设备在规定的使用条件下工作时的可靠性。（3）改进制造工艺：如对焊接规范的改进、铸造工艺改进、加工工序的改进等。（4）降低生产成本：如原材料预检，制造工序预检防止不合格转入下道工序等。3无损检测的应用特点

4、（1）应用： 组合件的内部构成或内部组成情况的检查如：电子元件的线路、行李、货物内部物品的检查，工件内部构成及组成的检查 产品的质量评定和寿命评定的检查a、质量评定：制造加工过程中及产品出厂的质量控制（标准）界限评定，其控制标准是工艺过程的质量控制，能确保在规定的条件下安全使用（如在一定的压力、温度、介质及年限中）b、寿命评定：主要是指对使用设备定期检测时，推断评定在下一次检查前能否安全使用，即寿命评定。也就是通过定期检测，检查出在使用条件下所产生的缺陷，并依据所查出的缺陷的性质、形状、大小、部位、应力方向和应力水平等，预测在下次检测时会发展到什么程度，并确定是否返修或报废。 材料和设备的计量

5、检测：即对材料和零件的变形量或腐蚀量的测定来确定能否继续使用。如原子反应堆燃料棒的变形量RT测定和设备壁厚UT测定等。 材质检查：如采用磁感应检测来判别铝合金材料品种和判别热处理后的状态，以及钢号鉴别仪等。表面处理层的厚度测定：如对表面处理后测量其硬化深度或镀层厚度。使用电磁感应检测测定渗碳淬火层的深度和镀层的厚度等。 应变测试：通过应变测试达到应力分析的结果来评定。如通过负荷试验或压力试验测定受荷构件的应变来达到就力分析的结果。（2）应用特点 无损检测应与破坏性检测相配合，如材料力学和化学分析试验、爆破试验、缺陷性质分析（解剖等）、金相和断口检验等 正确选用实施无损检测的时机，只有正确的时机

6、才会作出正确的评定结果； 正确选用最适当的无损检测方法：只有正确的方法才会提高检测结果的可靠性；各种无损检测方法应用的局限性：每种方法都有自己的特点和局限性的一面；无损检测结果是用来评定设备质量和寿命的依据之一，而不应根据它来作片面的结论，更不应为了把质量提高到没有意义的程度。4无损检测可发现缺陷的类型（常规的6种方法）（1）缺陷的分类 按加各阶段分：原材料缺陷：如 裂纹、夹杂物等；制造过程缺陷：又称工艺缺陷。如裂纹、夹渣、气孔、未焊透等；使用过程中缺陷：如裂纹、减薄、氢损伤（氢鼓泡、氢致裂纹）、腐蚀等。按检测对象分：钢板：夹杂物、折叠、分层等；锻件：夹渣、折叠、裂纹、白点等；铸件：疏松、缩孔

7、、裂缝等；焊缝：气孔、夹渣、未焊透、未熔合、裂纹等。（2）各种检测方法易检出的缺陷 MT：表面、近表面裂纹、剖口分层、夹杂物等； PT：表面开口性裂纹、针孔等； ET：表面和近表面裂纹、夹杂物等； RT：体积状缺陷和和与射线入射方向一致（平行）的面型缺陷； UT：垂直于声束的平面状缺陷（裂纹、未焊透、未熔合）及大的体积状缺陷； AE：检测在负载状态下裂纹等缺陷的张口位移（发展）情况。（3）缺陷和强度的关系 缺陷类型 缺陷所处应力条件和环境 缺陷所处位置和方向 有缺陷部位的材料厚度 原材料和焊缝的力学性能 有缺陷部位的残余应力情况 使用条件的性质如静态强度、蠕变断裂强度、疲劳强度、抗脆性断裂性能

8、，耐腐蚀性（含 应力腐蚀）、耐泄漏性等。5、无损检测技术人员的任务总体任务是预防设备及构件在使用中由于损坏而影响人身安全的大事故。因此：（1）必须不断地努力学习、钻研技术，为提高自己职责范围内的检测和判断正确性能努力。（2）熟悉标准规范，能正确理解和应用，确保在同一标准规范取得一致的评定结果，能重复再现。（3）能编制检测工艺，正确选择检测方法，并有熟练的操作技术。（4）认真贯彻执行质量管理体系规范的岗位职责和国家对NDT人员资格的规定，保持高度的责任和敬业精神。二、各种无损检测方法的一般原理和使用范围（一）射检测（RT）1、射线检测方法和分类：常用方法有X射线和射线检测及中子射线检测2、X射线

9、的产生：（1）X射线，真空中高速电子撞击阳极，其能量消失并转换热量（大部）和连续谱X射线，其强度大致与管电压的平方、管电流、靶的原子序数大小成正比。（2）射线，是放射性物质原子核在自然裂变时放射出来的电磁波。3、射线的特点： 能穿透金属能被穿透物质吸收和衰减能使胶片感光能使荧光物质产生荧光能使金属物质产生表面电子(二次电子)X射线都是电磁波，以光速作直线传播，其能量（E）可用电子伏单位表示，其波长（入）用埃表示，它们之间关系是E=1024/（千电子伏）。3、射线照相原理利用射线具有的特点进行照相的方法。4、射线检测常用设备（1）X射线探伤机（2）高能射线探伤设备：如直线加速器，电子回旋加速器等

10、。（3）射线探伤机：常用有CO60 CS137 IS192 SE75等5、射线照相工艺要点（1）操作步骤对受检部位编号布片射线对焦及曝光暗室处理底片干燥及评定（底片像质合格）（2）透照规范的选择，应满足对比度，清晰度，黑度和灵敏度。 选择的一般原则a 胶片与增屏：应选用非增感型具有高分辨的胶片和金属增感屏（除非要求低的例外）b 射线质（硬度）：在保证穿透的前提下，是越低（KV越低）越好c曝光量、管电流（mA）：在满黑度的前提下，管电流愈大愈好，曝光时间越短越好。d透照焦距：透照焦距虽然是越大越好，但是在满足几何不清晰度时，应是越小越好。 如何提高照相对比度（又称反差或衬度）从公式D =-0.4

11、34x/1+n 可知a、与kv成反比，KV则，即Db、与胶片感光度成反比，与黑度成正比，故采用感光度低、大黑度底片，则Dc、与透照焦距有关，成正比，与L1/L2成反比，L1，则，即Dd、n与kv成正比关系，与胶片贴合情况有关，与透照部位几何形状（尺寸）有关，所以kv， n，片贴紧n，几何形状（尺寸）变化小，成园滑状，n 即De、X与射线束夹角有关，平行射线束，X为最大，即D，X垂直射线束，X，则D 如何提高清晰度(ug)即要求F，d(焦点尺寸)，胶片紧贴工件(b) ，n见公式ug=b.d/F-b(式中F-焦距,d-源焦点尺寸，b-胶片至工件表面距离)(3)透照方式的选择和k值的控制 选择的一般

12、原则a 尽量采用单壁透照b 环焊缝尽量采用中心内透照法或偏心内照法(当ug限制或源能量限制时)c 检测在用设备时，当介质有应力腐蚀或晶间腐蚀时，采用外照法。 K值的控制：在选用透照方式时,透照厚度比(K=T/T,=COS-11/K)必须满足标准规定，限制透照厚度比K，也就是间接控制了横向裂纹检出角,过大,会导致横向裂纹漏检。（4） 暗室处理的控制 暗室处理的及时性先底黑度保证的重要因素,防止透照潜影衰退， 药水配方及浓度应与胶片要求一致， 安全灯亮度必须保证胶片在暗室中不被感光， 操作程序必须严格控制，保证胶片在处理过程中不被污染。（5）底片灵敏度的控制 底片灵敏度：利用像质计来检查透照技术和

13、胶片处理质量的，衡量该质量的数质是像质计线径，它等于底片上能识别出的最细钢丝的线径，即用底片上所显示的最小钢丝直径或相应的像质计线径序数来表示该底片的照相灵敏度。它可分为绝对和相对灵敏度。a、绝对灵敏度：是指射线照相透照工件时能发现最小缺限的尺寸，b、相对灵敏度：是指射线透照方向上所发现缺陷的最小尺寸T与该处穿透厚度T的百分比表示，即K=T/T100%，c、像质计线径序数与相对灵敏度的关系，像质计灵敏度其值大约控制在1%-2%之间。（6）、底片评定底片质量应符合要求a、黑度应在规定范围内，影像清晰，反差适中，灵敏度符合标准要求，b、标记应齐全，摆放正确。c、在评定区内应无影响评定的伪缺陷。 观

14、片灯亮度应符合要求，保证底片最大黑度（标准允许的上限值）内的最小缺陷被识别。 底片上缺陷的辩认和评定，保证缺陷四定，不发生漏评，错评。7、射线的安全防护（1）射线的危害 射线的生物效应：超过剂量可能会引起放射性损伤，破坏人体正常组织出现病理反应。 射线的积累作用：超剂量是致癌因素之一，射线有积累作用，可能会殃及下一代发育不良。（2）辐射剂量及单位 辐射剂量：是指材料或生物组织所吸收的电离辐射量，如照射剂量（伦琴）、吸收剂量（戈瑞拉德）剂量当量（希沃特雷姆）。 国家规定：从事放射性的人员年剂当量限值为50希沃特。（3）射线的防护方法 屏蔽防护：即在人与射线源之间加上有效的合理的屏蔽物来降低辐射的

15、方法。 距离防护：是用增大人与射线源之间距离来防止射线伤害的方法，即利用射线强度与距离平方成反比的关系（2=1R12/R22），常用在野外作业的一种简便易行方法。 时间防护：减少操作人员与射线接触时间，达到减少射线损伤的防护方法。8、射线照相的特点（优缺点）（1）可以获得缺陷的直观二维图像，定性准确，对长度、宽度尺寸的定量也比较准确。其沿射线方向的尺寸也可以用黑度的大小来表示。（2）检测结果有直接记录，可以长期保存。（3）对体积型缺陷（气孔、夹渣）检出率很高，对面型缺陷（裂纹、未熔合等），如果照相入射角不适当，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，当厚度大于100mm工件照

16、相是比较困难的，其照相绝对灵敏度随厚度增大而下降。（5）适宜检测对接焊缝，不适宜角焊缝、板材、棒材、锻件等的检测。（6）对缺陷在工件中厚度方向的位置、尺寸（自身高度）的确定不直观，比较困难。（7）检测成本高，速度慢。（8）射线对人体有伤害。（二）、超声波检测1、什么是超声波检测，把1-5光赫高频超声波入射被检物，如遇到缺陷（界面）则一部分入射声波被反射，并利用探头接收反射信号的性能，可不损坏工件检出缺陷大小（尺寸）和位置，这种方法叫UT检测。超声波检测能发现最小缺陷尺寸a/2，当a/2时，超声波会产生绕射，超声波在介质中的反射率：空气是100%，夹渣为46%，水为88%。2、超声波的发生及性质

17、（1）发生和接收原理：利用探头晶片的压电效应，将电振动转换成机械振动，产生超声波在工件中传播，遇到界面则反射，遇到晶片又将机械振动转换成电振动被接收（电脉冲信号）。（2）超声波的种类 纵波（L）：介质粒子运动（振动）方向与波的传递方向一致，称为纵波。 横波（S）：介质粒子运动（振动）方向与波的传递方向互相垂直称为横波。 表面波（R）：沿介质表面传播的波称为表面波，它是纵波、横波的合成波。（3）声速、波长与频率 声速（）：指声波在介质中的传播速度，它取决于传播介质的弹性系数、密度以及波的种类，它与频率和晶片没有关系，如纵波在钢中速度为5900 m/s，在水中为1500m/s，横波在钢中为3230

18、m/s，表面波为3007 m/s（钢中），可见横波声速大约是纵波的声速的一半，表面波是横波的0.9倍。 波长：指波在一个周期内或者说质点完成一次振动所经过的路程称为波长，用表示，波长与频率、声速C之间三者有右式关系：即C=f。 频率：指单位时间内声波在介质传播振动周期的次数，即f=c/。3、超声场及其特征量 超声场：充满超声波的空间叫作超声场，描述超声场的特征量有声压，声强和声阻抗。 声压：指超声场中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压强P。之差称为声压P，即P=P1-P。（巴）。 压强：在垂直于超声波传播方向上单位面积、单位时间内通过的超声波能量称为声强，用I表示，声压P、

19、声强I之间的关系如下式：I=1/2Pm2/C 式中Pm声压最大振幅，介质密度，C声速可见：声强与声压最大振幅平方成正比，与C成反比，而声压与频率成正比。可知超声波探伤，缺陷大小是根据缺陷返回的超声波信号的声压和声强来判断的，声压越高，示波屏上显示的回波也越高，缺陷的“当量”值也越大。 声阻坑：由公式P=C可知，在同一声压P情况下，C值越大，质点振动速度越小，反之C越小，越大，C值称为介质的声阻抗，以Z表示，声阻抗能直接表示介质的声学性质。 分贝（dB）：在超声波探伤中，通常是采用比较两个信号的声压值的方法来描述缺陷的大小，即分贝值的计算公式（分贝是计量声强和声压的单位）。=20Lg（P2/P1

20、）（dB） 当P2比P1大一倍时=6dB或=20Lg（H2/H1）（dB） 当H2比H1大一倍时=6dB H波高%4、界面的反射和透射（1）垂直入射的反射和透射：其比率取决于界面的两种介质的密度和声速（声阻抗）。 反射率（R）：R=Z2-Z1/Z2+Z1 式中Z2、Z1为两种介质的声阻抗 透射率（D）：D=2Z2/Z2+Z1如超声波在钢/空气界面，R100% D0%，在钢/水界面 R88%，D12%（2）斜射时的反射和折射 条件：当超声波斜入射到界面上时，在界面上会产生反射和折射，在液体、气体介质中只存在反射纵波和折射纵波，当两者都为固体时，才会存在反射波和折射波都会为纵波或横波。 折射角的计

21、算：SmiI/C1=SinL/CL2=Sins/Cs2 式中i-入射角 CL2-第二介质纵波声速C1-入射波声速 CS2-第二介质横波声速 L-纵波折射角 S-横波折射角 第一临界角：就是使纵波全部反射而不进入第二介质，使被检物中只有横波入射。 第二临界角：当入射声波在第二介质中的折射横波也不存在，入射波沿工件表面传播。如钢的第一临界角为2736第二临界角为5748，实用的折射角为3880。5、指向性（1）定义：即声束集中向一个方向辐射的性质，叫做波的指向性。用指向角表示。（2）指向角：超声波探头的声场中，在一定角度中包含了大部分的超声波能量，这个角度就叫做指向角（或称半扩散角）。指向角0与超

22、声波波长，晶片直径D的关系为0=Sin-1（1.12/D）,频率愈高(波长愈短),晶片直径愈大,则指向角就愈小,即探头指向性愈好。（3）应用：探头指向性越好即表示探头超声波能量愈集中,能形成窄的波束.波长短,小缺陷也能发现,分辨率高，确定缺陷位置准确。6、近场区与远场区（1）近场区：声束轴线上声强的纵向或横向强度强区和弱区总是交替改变的区段（即强弱无规律的）称为声束的近场，其长度（N）与晶片直径平方成正比，与波长成反比。即ND2f/4D2f/4C（2）远场区：在近场区以外由于声束的扩散，声强随声程距离的增加而逐渐减弱的区段称为远场区。（3）应用：近场探伤，缺陷定量误差大，故昼避免在近场区探测7

23、、小物体上的超声波反射（1）超声波检测缺陷的极限最小尺寸（a）：a/2，即极限尺寸应大于声波波长的一半。当a/2时,由于衍射,波就会绕过缺陷传播,缺陷尺寸越大,愈容易反射.(2)缺陷形状和方向不同,其反射的方式也不同,超声波与光波十分相似,具有直线前进的性质,其反射的方式如下图:7、超声波检测的原理（1）超声波检测方法的分类（按原理分）a 超声波探伤：脉冲反射法，穿透法、共振法。b 超声波测厚c 超声波测晶粒度d 超声波测应力。（2）原理界面反射压电效应8、探伤方法（1）分类： 按波型分：a 纵波探伤：垂直探伤法b 横波探伤，斜射探伤法c 表面波探伤 按耦合方式分a 直接耦合接触法，又称接触法

24、。b 水浸法（2）方法 纵波法（垂直探伤法）使用直探头发射纵波，并以不变的波型和方向透入试件进行探伤的方法称为纵波法。主要由于钢板、锻件，铸件及轧材等探伤，检测与探测面平行且近场以外的缺陷。a 缺陷位置确定：x/t=lf/lb x=lf/lb.tb 缺陷大小确定：当FD晶时，用回波高度正比缺陷面积关系，采用当量法或分贝法来计算。当FD晶时，用半波高度法（6db）法测定缺陷面积。 横波法（斜角探伤法）即是将纵波通过楔块，水等介质，倾斜入射到工件探测面，利用波型转换得到横波进行探伤的方法称为横波法，由于横波波束与探测面成锐角，故又称斜射法，主要用于焊缝及管材及锻件、板材等工件的辅助探伤，检测垂直探

25、伤不易发现的缺陷。 a 缺陷位置：水平距离L=s.sin 或L=Htg 深度距离H=S.COS 或H=L.tgb 缺陷大小确定长度测定:半波高度法(6db法)测长线法。当量测定:用16孔db 或用定量线db标定自身高度测定:半波高度法(6db法)端点回波半波高度法,端点衍射波测定法等。c 仪器扫描线调整.按水平距离调整扫描线,使时基线刻度按一定比例代表反射的水平距离,探伤时,荧光屏上可直接多出缺陷距探头入射点的水平距离,常用薄板焊缝探伤。.按深度调整扫描线,使时基线刻度按一定比例代表反射点的深度,探伤时,荧光屏上可直接读出缺陷距探测面的距离,常用于厚板焊缝探伤。.按声程调整扫描线,使时基线刻度

26、按一定比例代表反射点的声程,探伤时荧光屏上可直接读出缺陷距探头入射点的声程距离,常用于形状复杂的工件探伤。 表面波探伤,即使用表面波进行探伤的方法称之,主要用于表面光滑的试件表面和近表面缺陷的探伤。a 缺陷定位:用手粘油在声速传播方向上进行触摸来观察缺陷回波高度变化来定位。b 定量：表面波探伤定量较困难，一般采用人工缺陷比较法来定量。9、灵敏度调整（1）灵敏度调整试块 种类a 调节仪器及测试探头的试块，如CSK-IA试块b 纵波探伤用试块：如人孔缺陷为平底孔试块（CS2）c 横波探伤用试缺：如CSK-A CSK-A 用途a 确定合适的探伤方法b 确定探伤灵敏度和评价缺陷大小c 校检仪器和测试探

27、头性能（2）方法： 对比试块法 AVG曲线法 大平底法10、超声波检测工艺要点（A显示分操作要点）（1）探伤时机的选择：应根据要得到的目的，来选择适当的探伤时机。（2）探伤方法的选择：应根据工件情况来选择探伤方法。（3）探伤仪器的选择：应根据探伤方法和工件情况来选择。（4）探测方向和扫查面的选定，应与能发现危险性大的缺陷为准。 应由缺陷的种类和方向来决定，应根据焊缝坡口型式和厚度选择扫查面。（5）频率选择：应根据工件的厚度和材料的晶粒度来合理选择。（6）晶注直经，折射角的选定，应根据探伤对像和目的合理选择。（7）探伤面修整，应保证探头扫查时不受阻挡，能平整的有效移动。（8）耦合剂和耦合方法的选

28、择，应根据工件扫查面状况及要求来选择。（9）确定探伤灵敏度，应根据工件所遵循的标准来确定并用试块进行调整。（10）进行粗探伤和精探伤，粗探是以较高的灵敏度进行全面扫查，目的是比较快的速度大概了解缺陷的有无和分部情况，精探是对粗探发现的缺陷进行四定。（11）填写记录，编写检测报告，应根据标准对探伤结果分级，评定、编写报告。11、超声波检测的特点（A显示）（1）对平面型缺陷的检的出率较高，对体积型缺陷的检出率低。（2）适宜检测厚度较大的工件，不适宜检测较薄的工件，。（3）适用于各种试件，包括对接焊缝、角接焊缝、板材、管材、棒材、锻件、铸件及复合材料等。（4）检测成本低，速度快，检测仪器小，轻，现场

29、使用方便。（5）无法得到缺陷直观图象，定性困难，定量精度不高。（6）检测结果无直接见证记录。（7）对缺陷在工件厚度方向上定位准确 （8）材质，晶粒度对探伤有影响，如铸钢件、A不锈钢焊缝，因晶粒度大不宜用UT。（三）磁粉检测1、什么是磁粉检测：利用工件被磁化后，缺陷部位因切割磁力线而产生漏磁磁场并吸附磁粉形成磁痕来判定工件表面和近表面缺陷的方法称为磁粉探伤，磁粉堆积现象又称为磁粉迹痕或叫磁痕。2、磁力线与磁场a 磁场：磁体周围受磁力作用的空间称为磁场。b 磁力线：用来描述磁场磁感应强度大小的，磁力线密度大，表示磁场磁感应强度大。磁力线的方向表示磁场的方向，磁力线永远不会相交，始终是由N极出发经外

30、部空间到达S极，再由S及经磁体内部回到N极，形成闭合曲线。3、通电导体产生的磁场：当电流通过导体时，会在导体的周围产生磁场，可用右手定则测定电流方向与磁场方向的关系，即右手握住导体，大姆指表示电流方向，则四指弯曲方向即为磁场方向，若导体是一个螺管线圈，用右手握住线圈，弯曲四指方向为电流方向，则姆指为磁场方向。4、描述磁场的几个物理量（1）磁场强度H：表证磁化强度的物理量，其数值大小取决于电流I，电流越大， H值也越大。单位：安培/米（A/m）（2）磁感应强度B：表证磁化了的磁介质中磁场强度大小的物理量，单位为特斯拉（3）磁导率：表示介质磁特性的物理量。=0 。其中.为真空中的磁导率，0=410-7 安培/米，为相对磁导率，不同介质的值 不同，其中非铁磁材料值约等于1，铁磁性材料的 值在几十到几千之间。磁应强度B、磁导率 、磁场度H三个之间的关系是B=H=0 -H 由此式可见，在磁场强度H（电流I）一定的情况下，不同介质中感生的磁感应强度各不相同。（4）铁磁材料的磁化曲线通过B-H曲线来描述铁磁性材料的磁化过程B-H曲线又称为磁化曲线。0