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《无损检测技术》讲课郑建光（仰北201）手机：13857102861计量测试工程学院《无损检测》课程介绍•课程内容：本课程重点讲授射线检测、超声波探伤检测、涡流检测、渗透检测和磁粉检测等技术。对其它正在试用的新方法作为自学参考，课堂不作介绍。《无损检测》课程说明•实践性——对材料、试样、产品的无损检测，主要是检测其中的缺陷，了解各类缺陷的性质、位置、尺寸、形状、分布规律等等。因此，对材料及工件内部缺陷的理解、分布规律和特点的认识，熟悉它们在每种检测方法中的显像规律并做出正确的评价等方面，均与检验人员的实践经验密切相关。此外，要想取得无损检验人员的资格证，更需经过一段较严格的培训和通过相关的考试；要真正成为名副其实的质检师，往往要经过较长期的严格实践砺炼！《无损检测》课程说明•教学要求：•重点掌握各种无损检测方法的基本原理、适用范围和技术要点；•能够正确选择探伤方法、仪器、设备，熟悉基本操作要领；•初步掌握拟订检验工艺、缺陷识别、质量等级评定等相关技能；•积极参与课堂教学，认真记好笔记，主动参加答疑活动。《无损检测》课程说明•主要教学参考书：1.李喜孟主编.无损检测，北京：机械工业出版社，2001；2.赵熹华主编.焊接检验，北京：机械工业出版社，1992；3.梁启涵主编.焊接检验，北京：机械工业出版社，1980；4.其他有关无损检测的参考书和相关标准。绪论（1）1.1无损检测的意义1.1.1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。•无损检测的英文缩写为：NDT（non－destructivetest）。1.1.2对实际工程材料的辨证认识材料力学对于材料的认识是基于“均匀性、连续性和小变形假设”来讨论问题的。而实际工程材料及产品在制造过程中，往往因冶金、结构、工艺因素的复杂性及操作人员技术水平的差异，即使按照同一工艺规程操作，也往往会产生各种各样的工艺缺陷。总之，实际工程材料和构件并不那麽理想，有缺陷是绝对的，没有缺陷则是相对的。常见工艺缺陷举例•铸件：可能有缩孔、疏松、冷隔、裂纹等；•焊件：可能有气孔、夹杂、未熔合、未焊透以及焊接裂纹等；•锻件：往往有裂纹、褶皱、夹层等；•热处理件：也可能出现裂纹、偏析、组织粗大等等。1.1.3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。如核反应堆中的压力容器。（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。•特别值得注意的是：在商品经济时代，时间就是效益，时间就是生命！•若由于产品质量问题成堆，工艺难度增大，因而拖延工期，最终造成合同违约，还会引起进一步的经济纠纷，甚至因产品报废，还会带来更大的经济损失。•所以，严密的组织管理，高效的检测手段，精干的检验队伍，是现代工业产品质量控制的法宝。（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。•特别是在出现产品质量纠纷时，上述检验资料的法律价值就会凸现出来！1.1.4区别适度检验和过度检验——无损检测技术的两面性事物总是一分为二的，都具有二重性。•在产品制造和在役运行过程中，及时、适度地采用无损检测技术，是优质高产的重要保证。但是，过分地采用该项技术，也会延误工期，同时无端提高生产成本。因此，应参考有关标准，合理选择检测工艺。•这就是强调经济性原则，正确处理好质量检测与降低生产成本和生产周期的关系！1.2无损检测的特点及检测依据1.2.1无损检测的特点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。应注意扬长避短，科学利用！1.2.2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。绪论（1）小结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。应注意扬长避短，科学利用！•本章思考题：1.无损检测有哪些实际意义？2.如何处理好适度检验问题？3.无损检测的基本特点有哪些?4.哪些检验属于破坏性检验?绪论（2）缺陷分析•本节提要：•缺陷分析是无损检测的技术基础。•主要解决两方面的问题：一是弄清缺陷的:分类、性质、危害性；二是分析缺陷的:产生原因，以便有效地识别缺陷、消除缺陷，提高工艺质量。•本节重点讲授缺陷分类、危害性。•缺陷的产生原因应结合《材料成型原理》课程内容深入理解与总结。最后，对常用检测方法作简要介绍。绪论（2）工艺缺陷的概念及分类2.1.1工艺缺陷的概念（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（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。③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！举例说明•比如：焊缝余高过大，属于焊缝形状不良，严重时可以修磨；必要时甚至可以磨平。•再如：铸件的表面砂眼，可以通过焊补来修复。•特别指出，考虑到焊接接头组织和性能的恶化，某些产品的焊接修复不允许超过2次！所以，应该注意制定严格的修复工艺，否则就会造成经济损失！2.1.2工艺缺陷的分类工艺缺陷种类繁多，产生原因也很复杂。为了便于分析和处理工艺缺陷、制定检验工艺、方便技术交流，有必要对其进行分类。(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——（略）（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、火口裂纹等；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。2.2工艺缺陷的危害及其对产品质量的影响2.2.1工艺缺陷的危害性（定性分析）应该指出，处在同一位置上的不同性质的缺陷、或处在不同位置的同一性质的缺陷，其危害性是不尽相同的：(1)对于同一性质的缺陷（即使数量、大小相同）有：①表面缺陷比内部缺陷危害性大;位置特征②高应力区的缺陷比低应力区的缺陷危害性大；应力特征③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④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⑤对疲劳强度的影响比静载强度的影