无损检测概论

无损检测概论主讲：周彰明无损检测的定义与分类：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。无损探伤在发展过程中的三个阶段：无损探伤〈N.D.I〉：它是早期的名称，其含义是探测和发现缺陷。无损检测〈N.D.T〉：它是当前的名称，其内容不仅涵盖检测缺陷，还包括探测试件的一些信息。例如结构、性质、状态等，并试图通过测试，掌握更多信息。无损评价〈N.D.E〉：则是即将进入或正在进入的新的发展阶段。它涵盖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、状态还要求获得更全面，更准确的综合信息。例如：有关缺陷的形状、尺寸、位置、取向、内含物、缺陷部位的组织、残余应力与信息。它要结合成像技术，自动化技术，计算机数据分析和处理等技术。与材料力学等领域知识，对试件或产品的质量和性能给出全面准确的评价。分类：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〉以上各项：RT，UT主要用于探测试件的内部缺陷。MT，PT主要用于探测试件的表面和近表面缺陷。平常我们讲的无损检测主要是前面的RT，UT，MT，PT。随着科技的发展，激光，红外线，微波液晶等技术都被应用于无损检测。目前使用较多的射线探伤就有x光射线照相，r射线照相，中子射线照相，高能射线照相，射线成像〈工业电视〉，层析照相，几何放大照相，移动照相，康普顿散射照相，硒板照相等十几种。无损检测的目的：保证产品质量：检出缺陷减少危害，不破坏材料产品保障安全使用：及时发现缺陷，避免事故的发生，使用安全。改进制造工艺：通过无损检测，进一步鉴定制造工艺的正确性及改进工艺要求。降低生产成本：通过无损检测，防止工艺过程的浪费，减少废品率。无损检测的应用特点它应该与破坏性检测相结合，可以相得益彰。正确选用实施无损检测的时机：这与我们进行阀体的无损检测有关系。锻件﹑铸件超探﹑射线时，一定要安排在钻孔，铣槽，转磨及坡口加工前进行，这种方法要求工件形状简单，平整，厚度均匀。这样才能反映内部质量的结果来。选用最适当的无损检测方法：由于每种无损检测方法都有它的优越性和局限性。为了达到最佳效果，选择最适当的无损检测方法是非常重要的，既要保证产品的安全性，又要保证产品的经济性。综合应用各种无损检测方法：由于任何一种检测方法都不是万能的，都有局限性。因此，只有最大限度发挥它的优点，克服或避免缺点各种方法配合应用，才能保证产品的质量。缺陷的种类及产生原因钢焊缝中常见缺陷及产生原因：外观缺陷：咬边，焊瘤，凹陷及焊接变形，还有表面气孔，表面裂纹，单面焊的根部未焊透。咬边：焊接电流过大，焊条运动速度过小，使焊缝边缘的母材被熔化成缺口，凹下去了。咬边易造成应力集中发展可能成裂纹。焊瘤：焊接规范过大引起。凹坑：（焊缝内凹）它使焊缝的有效截面积减少影响强度。表面气孔：工件表面锈蚀，焊条未烘干。气孔减少了焊缝的截面积，降低了强度。气孔，夹渣，裂纹（热裂纹，冷裂纹，再热裂纹，层状撕裂，未焊透，未熔合，白点）铸件中常见缺陷及原因:气孔，夹渣夹砂（由于砂模内壁的脱落混入铸件形成的）密集气孔：铸件凝固同时气体未析出而形成的气孔群.冷隔：由于浇铸温度太低，金属熔液在铸模中不能充分流动，两股熔液相遇未熔合在一起而形成的缺陷。缩孔和疏松:铸件在凝固过程中由于收缩以及补缩不足所产生的缺陷叫缩孔，而沿着铸件中心呈多孔状的组织分布叫中心疏松。裂纹：由于材质和铸件形状不适当，凝固时因收缩应力而产生裂纹。在高温下产生的叫热裂纹。低温下产生的叫冷裂纹。锻件中常见缺陷及其原因：缩孔和缩管：铸锭时，因冒口切除不当，模具设计不良，以及铸造条件不良，且锻造不充分，没有被锻合而被遗留下来的缺陷。疏松：铸件在凝固过程中由于收缩以及补缩不足，中心部位出现细密微孔性组织分布，且锻造不充分，缺陷被锻合而被遗留下来的缺陷。非金属夹杂物：炼钢时，由于熔炼不良以及铸锭不良，混进硫化物和氧化物等非金属夹杂物或耐火材料等造成的缺陷。夹砂：铸锭时熔渣，耐火材料或夹渣物以弥散态留在锻件中形成的缺陷。折叠：锻压操作不当，锻钢件表面的局部未结合缺陷。龟裂：锻钢件表面上出现的较浅的龟状表面缺陷叫龟裂。它是由于原材料成分不当，原材料表面情况不好，加热温度和加热时间不合适而产生的。锻造裂纹：由锻造引起的裂纹种类较多，在工件中位置也不同。实际生产中遇到的锻造裂纹有以下几类：缩孔残余引起的裂纹；皮下气泡引起的裂纹；柱状晶粒粗大引起的裂纹；轴芯晶间裂纹引起的锻造裂纹；非金属夹杂物引起的裂纹；锻造加热不当引起的裂纹；锻造变形不当引起的裂纹；以及终锻温度过低引起的裂纹。白点：白点是一种微细的裂纹，它是由于钢中含氢较高，在锻造过程中的残余应力，热加工后的相变应力和热应力等作用下产生的。由于缺陷在断口上呈银白色的圆点或椭圆形斑点，称白点。轧制件中常见及其产生原因:轧制材料包括有：管材，棒材，板材，钢轨，钢板等。管材：有纵裂纹，横裂纹，表面划伤和直道，翘皮和折叠，分层。棒材，型材缺陷：内部缺陷：有缩孔，芯部裂纹，严重的偏析，白点，非金属夹渣物等。表面缺陷：分为轧制的缺陷和材料本身的缺陷：有钢坯表面的气孔，非金属夹渣物等线状缺陷，因缺陷引起的小裂纹，翘皮，折叠或起皱。由于过烧而引起的鳞片状折叠。钢板缺陷：有裂纹，分层，线状缺陷，非金属夹渣物，白点等，呈片状分布。使用中常见的缺陷及其原因：疲劳裂纹：由于材料承受反复的交变应力载荷，局部高应变区内的峰值应力超过材料的屈服强度，晶粒之间发生滑移和错位，产生微裂纹并逐步扩展形成疲劳裂纹。氢损伤：在临氢工况条件下运行的设备，氢进入金属后使材料性能变坏，造成损伤，例如氢脆，氢腐蚀，氢鼓泡，氢致裂纹。应力腐蚀裂纹：特定腐蚀介质中的金属材料在拉应力作用下产生的裂纹称为应力腐蚀裂纹。晶间腐蚀：奥氏体不锈钢的晶间析出铬的碳化物导致晶间贫铬，在介质的作用下晶界发生腐蚀，产生连续性破坏。各种局部腐蚀:包括点蚀，缝隙腐蚀，腐蚀疲劳，磨损腐蚀，选择性腐蚀等。射线检测基础知识射线检测是工业无损检测的一个重要专业门类，射线检测最主要的应用是探测试件内部的宏观几何缺陷。射线照相法是指用X射线或r射线穿透试件以胶片作为记录信息器材的无损探伤检测方法。射线的种类很多，主要有X射线，r射线和中子射线三种，其中X射线，r射线最为广泛，（锅炉和压力容器，压力管道焊缝或其他工业产品，结构材料缺陷的检测。）射线照相法的原理：用三棱镜将可见光经过折射后形成了七色光。X射线和r射线都是波长极短的电磁波。它是一种能量极高的光子速流。X射线的发生：①阴极灯通电后，使之白炽电子在真空中放出。②由于阳极对阴极有高达几十千伏～几百千伏的电压差。③使电子高速向阳极耙运动，具有很高的动能。④当电子高速撞击阳极耙时，就会发出X射线来。X射线的连续谱：它是电子与阳极金属原子发生非弹性碰撞的结果。（叫韧致辐射）只有电子动能的一小部分转变为X射线，大部分能量转变为热能。受到电子撞击的地方叫焦点。连续谱的最短波长为：min=1.24/KVP（nm）管电压越高，射线的波长越短，强度越大，穿透能力越强。30KV的X射线：其波长范围是：0.04-0.10nm（中心：0.055）40KV的X射线：其波长范围是：0.025-0.10nm（中心：0.05）50KV的X射线：其波长范围是：0.02-0.10nm（中心：0.04）线状谱：r射线是从放射性同位素的原子核中放射出来的。常用放射性同位素性能参数：r射线源钴60（Co60）铱192（Ir192）硒75（Se75）半衰期5.3年74天120天焦点尺寸（mm）Φ3×3Φ3×3Φ3×3源活度（ci）10010080能量（MeV）1.250.3550.20适用厚度范围（钢mm）30-20020-10010-40射线通过物质后：①其强度逐渐减弱叫射线的衰减作用。②使底片感光（叫射线的照相作用）。射线照相原理：材料中如有缺陷存在会影响射线的吸收，使透过射线发生变化，用胶片可测量出这一变化，把曝光过的胶片在暗室中经过显影，定影，水洗和干燥，在将底片放在观片灯观察，根据底片上的黑度变化所形成的图像就可以判断出有关的缺陷，以及缺陷的种类，数量，大小等。一般由于射线的贴片紧贴在工件，缺陷的大小与实际的差别不大。射线检测的设备：X射线探伤机高能射线探伤设备（直线加速器，电子回旋加速器）r射线探伤机：用不锈钢外壳严密封装在铅罐内。源与导线连接，用电动机构导索进退。.射线照相工艺：①照线操作步骤：一般把被检物安放在X射线源或r源装置0.5m-1m处。把胶片紧贴在工件背后，按一定的时间对胶片曝光。把经曝光的胶片进行暗室处理。在观灯片上对被照相部位进行评片，观察，评级。②射线照相的透照方法：纵缝透照法.环缝透照法.环缝内透法.双壁单影法.双壁双影法照相规范的确定：要得到一张高质量的射线照相底片，必须选择好照相的透照规范，其内容有：对比度（指软片上的黑度差）；清晰度（指影像的清晰的程度）；曝光量（指射线强度与曝光时间的乘积。象质计（透度计）的应用：为了评价底片的灵敏度，需要采用象质计，它是用来检查透照技术和胶片处理质量的。衡量该质量的数值叫象质指数。它等于底片上能识别出的最细钢丝的编号。我国的标准规定使用粗细不同的几根金属丝等距离排列做成的。所谓射线照相的灵敏度是射线照相发现最小缺陷的能力。绝对灵敏度：是指射线透照某一工件时发现最小缺陷的尺寸。例如：JB/T4730.2中规定AB级照相公称厚度t=2.0-3.5㎜时，应能辨认出Φ0.1㎜的钢丝。相对灵敏度：用透照方向上所能发现缺陷的最小厚度尺寸D与该处穿透厚度d的百分比表示。如：目前标准规定象质指数换算成相对灵敏度，其值大约在1﹪-2﹪之间。00100dDK底片评定：评片时射线照相最后一道工序，也是最重要的一道工序。包括以下内容：底片的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（即能识别规定的象质指数）标记齐全，摆放正确，其中有：设备编号，焊缝号，底片号，中心标记和边缘标记等。标记应距焊缝边缘为5㎜。评定区内无影响评定的伪缺陷，底片上产生的伪缺陷有：划伤，水迹，折痕，压痕，静电感光，显影斑纹，霉点等。射线的安全防护：射线的危害：它是具有生物效应，超辐射剂量可能引起放射性损伤，破坏人体的正常组织出现病理反应，并且辐射具有累积作用。如果超剂量照射是致癌因素之一。可能会殃及下一代，造成婴儿的畸形或发育不全等。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。它包括有：照射量，吸收剂量和剂量当量。我国对职业放射工作人员剂量当量限值为50mSv。射线的防护方法：有屏蔽防护，距离防护和时间防护。关于射线照相法特点的概括：优点：检测结果有直接的记录—底片，可对产品进行跟踪。可以获得缺陷的投影图像，对缺陷的定性，定量准确。对体积状缺陷的检出率高，而面积状缺陷的检出率要受到多种因素的影响。（体积状缺陷是指气孔，夹渣类缺陷，能检出缺陷直径为试件厚度为1﹪的体积状缺陷。面积状缺陷是指裂纹，未熔合类缺陷。其检出率受到缺陷形态尺寸，透照厚度，透照角度，透照几何条件，射线源及胶片种类，像质计灵敏度等因素的影响。）适宜检测较簿工件，而不适宜检测较厚工件。适宜检测对接焊缝，对角焊缝的检测效果较差。不适宜检测板材，棒材，锻件。（厚度较大，缺陷方向不利于检测）有些试件结构和现场条件不适合射线照相。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。检测成本高，设备投资巨大，防护要求高，照相成本很高。射线照相检测速度慢。射线对人体有害超声波检测基础知识超声波的发生及其性质：声波：频率f=20HZ-20000HZ（赫兹）。次声波：频率低于20HZ的叫次声波（可利用作军事武器叫次声波武器）。超声波：频率