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1无损检测与射线评片徐晓东2001年12月20日23本次课程内容一、无损检测概论1、无损检测概念2、无损检测方法及应用二、射线照相底片评定1、评片基础知识2、JB4730标准4第一部分无损检测概论5一、无损检测概念1、什么是无损检测？无损检测是在不破坏或损伤被检物体的条件下检查被被检测物体的状态的一种检测工艺方法。2、无损检测的目的①、改进制造工艺②、降低制造成本③、保证产品质量④、确保设备安全运行63、常规无损检测方法及代号①、射线检测（RT）②、超声波检测（UT）③、磁粉检测（MT）④、渗透检测（PT）⑤、电磁（涡流）检测（ET）除此之外，《特种设备无损检测人员考核与监督管理规则》还规定了以下两种方法的考核要求：⑥、声发射（AE）⑦、热像/红外（TIR）74、无损检测方法的应用特点①选择合理的检测方法工件材质加工工艺和缺陷类型质量要求②选择合理的检测时机缺陷出现时机工件表面状态③综合运用无损检测方法缺陷类型和特征检测方法的特点和适用性8二、无损检测方法及应用1、射线检测（RT）1）射线检测用的射线X射线γ射线中子射线92）X射线和γ射线的性质X射线和γ射线与可见光一样属于电磁波。主要性质：·不可见，以光速沿直线传播·能穿透可见光不能穿透的物质·穿透物质时能被物质吸收和散射而发生衰减。·能使气体电离·光化学效应，能使胶片感光·荧光效应，能使某些荧光物质发荧光·生物效应，能杀死有生命的细胞103）射线检测方法按记录方式不同分为－射线照相法－荧光屏成像法－气体电离法－电视成像法按射线源不同分为－X射线探伤法－高能X射线探伤法－γ射线探伤法114）射线照相法原理射线穿透物质时，其强度会由于物质的吸收和散射而发生衰减，衰减的程度取决于物质厚度和密度。当物体中存在缺陷时，由于缺陷部位的厚度和密度发生变化，穿过无缺陷完好部位和有缺陷部位的射线强度不同，因而使胶片的感光程度不同，胶片处理后，就形成了黑白不同的影像。125）射线检测主要设备器材射线源：X射线机、高能X射线机、γ射线机X射线胶片增感屏象质计铅标记胶片处理设备6）射线照相法适用范围适用于检查各种金属和非金属材料和工件的内部缺陷，常用于铸件和焊缝。137）射线照相法的特点和局限性优点：－不受材料及表面状态限制，适用广泛－检测结果直观－定性定量容易－底片可永久性保存局限性：－检测成本高，检测速度慢－检测灵敏度与材料厚度相关－对细微的密闭性裂纹和未熔合类面状缺陷可能漏检－射线对人体有害，需安全防护142、超声波检测（UT）1）声波、超声波和次声波机械振动在弹性介质中的传播叫机械波，机械波按振动频率分为声波、超声波和次声波。次声波：频率≤20Hz，人耳听不到声波：频率＞20—20000Hz，人耳能听到超声波：频率＞20000Hz，人耳听不到2）超声波的主要特性-具有良好的方向性，可定向发射-传播过程中会因扩散和介质吸收和散射而发生衰减-在异质界面上能产生反射、折射和波型转换-频率高能量高，在大多介质中传播能量损失小，穿透厚度大。153）超声波的类型按介质质点振动方向分类：①、纵波：介质质点振动方向与传播方向平行的波。在固、液、气中传播；②、横波：介质质点振动方向与传播方向垂直的波。只在固体中传播；③、表面波：沿固体表面传播的波（靠表面的质点椭圆振动）。④、板波：在板厚与波长相当的薄板中传播的波（两表面质点椭圆振动，中间层平行或垂直振动）。164）超声波检测方法按原理分类：穿透法共振法脉冲反射法17按波形分类纵波法（垂直法）横波法（斜角法）表面波法（瑞利波法）板波法（兰姆波法）18按接触方式分类直接接触法液浸法195）超声波检测主要设备器材超声波探伤仪超声波探头各种试块6）超声波检测的适用范围适用于检测各种金属材料、工件的内部缺陷，常用于管、板、棒材和焊缝。7）超声波检测方法的特点和局限性优点：—检测速度快，检测成本低—检测厚度大，灵敏度高—缺陷定位较准确20—对细微的密闭裂纹类缺陷灵敏度高局限性：—适用性受工件材质和表面状态限制—检测结果不直观，定性困难—定量有偏差—对人员的操作技能和经验要求较高—无永久性记录213、磁粉检测（MT）1）磁铁的磁极和磁场把一根磁铁棒在中心支持或悬挂起来，磁铁棒的两端总是指向南北方向，指向南方的一端称为南极（S），指向北方的一端称为北极（N）。如果把磁铁棒投入铁屑中，取出之后，发现其两极上吸引的铁屑特别多，即磁性特别强。22磁铁之所以能吸引铁屑，是因为磁铁在它周围一定区域的空间产生一种称为磁场的特殊物质，磁铁就是通过磁场对其周围的铁磁质发生吸引或排斥作用的。磁场的方向是由N到S，在磁铁的内外部都是这样。如果把一个条形磁铁折断成两段，则每一段磁铁都有两个磁极N和S。232）铁磁质的磁化任何物质都是由分子和原子组成的，而原子又是由原子核和绕核旋转的电子组成的。电子除了绕核旋转，同时还进行自旋，因此原子都有磁矩。由Fe、Co、Ni及其组成的合金和化合物、Cr及Mn的一些合金等，它们的原子磁矩在一个个小区域内是按同一方向排列的，这些小区域称为磁畴，由于磁畴的无序排列，磁性相互抵消，整个物体对外不显磁性。当铁磁体加上外加磁场时，磁畴通过磁矩转动和畴壁位移使磁矩方向与外加磁场一致，从而变成磁体，呈现出磁性。243）磁粉和磁悬液及其特性磁粉：磁粉是由具有高磁导率和低矫顽力的细微的铁磁性材料粉末组成的。正常情况下不显磁性，在微小的磁场作用下容易被磁化而被吸引。一般使用的磁粉有：黑磁粉：Fe3O4红磁粉：Fe2O3白磁粉：包敷白染料荧光磁粉：包敷荧光染料磁悬液：磁粉悬浮于载液中形成磁悬液。一般使用的载液有：轻质变压器油、煤油、水254）磁粉检测原理被检工件被磁化后，在工件表面均匀喷洒磁粉（磁悬液），若工件不存在缺陷，工件表面上磁粉均匀分布；若工件表面或近表面存在缺陷时，由于缺陷处磁阻变化，在缺陷处产生漏磁场，形成一对小的N、S磁极，磁粉被小磁极磁化并吸引，在缺陷处形成磁粉堆积，显示出肉眼可见的缺陷图像。5）磁化方法分类按磁化方向分类：周向磁化法—检测纵向缺陷。直接通电法中心导体法偏置芯棒法触头法感应电流法26纵向磁化法—检测横向缺陷。线圈法磁轭法永久磁铁法按电流类型分类：交流电单相半波整流电三相全波整流电直流电按通电时间分类：剩磁法连续法276）磁粉检测设备和器材磁粉探伤机（仪）灵敏度试片（A、B、C、D型）磁场指示器（八角试片）紫外灯磁强计照度计磁粉磁粉载液（变压器油、煤油、水）磁性称量仪梨形管（浓度测定）287）磁粉检测适用范围适用于检测各种铁磁性材料、工件的表面和近表面缺陷，常用于各种铁磁性材料工件半成品和成品的表面检测。8）磁粉检测的特点和局限性优点：—工艺简单，检测速度快，成本低—检测灵敏度高—检测结果直观，可显示缺陷形状、位置和尺寸局限性：—只能检测表面及近表面缺陷—只适用于铁磁性材料—易产生不相关显示—通电法可能灼伤工件表面294、渗透检测（PT）1）渗透检测的原理在工件表面施加含有固体染料的渗透液，在毛细管原理的作用下，渗透液渗入表面开口的缺陷中；去除表面多余的渗透液，在表面施加一层白色的显象剂；同样在毛细管原理作用下，缺陷中的渗透液被吸出，使显像剂染色，从而使缺陷显现出来。302）渗透检测方法的分类按渗透液中染料类型分类：着色法荧光法按渗透液去除方法分类：水洗型后乳化型溶剂去除型按显象剂类型分类：干式显象法湿式显象法313）渗透检测操作程序水洗型渗透法预清洗施加渗透剂水洗干燥水基湿式显象干粉显象干燥观察观察后清洗后清洗32溶剂去除型渗透法预清洗施加渗透剂溶剂去除干粉显象非水基湿式显象（快干）观察观察后清洗后清洗33后乳化型渗透法预清洗施加渗透剂乳化水洗干燥水基式湿显象干粉显象干燥观察观察后清洗后清洗343）渗透探伤材料渗透液—由染料、溶剂、乳化剂及多种改善渗透液性能的附加成份组成。染料：红色染料：苏丹（IV）红、128号烛红、223号烛红、荧光桃红、刚果红、丙基红等；荧光染料：YJP-15、YJP-1、YJN-68、YJN-43。溶剂：煤油、苯、二甲苯等；乳化剂（表面活性剂）Oп-7、OP-10、TX-10、乳百灵、MOA等；附加成份：邻苯二甲酸二丁酯、乙二醉单丁醚、二乙二酸丁醚等。35清洗剂（溶剂去除剂）：丙酮、乙醇、汽油、三氯乙烯等。显象剂：干式显象剂：氧化镁、氧化锌、氧化钛、碳酸钠等粉末。湿式显象剂：水悬浮湿式显象剂：干粉显象剂、水、润湿剂、分散剂、防锈剂。水溶性湿式显象剂：显象剂结晶、水、润湿剂、分散剂、防锈剂、限制剂。溶剂悬浮湿式显象剂：显象剂粉末、有机溶剂（丙酮、苯、二甲苯），喷罐用。364）渗透检测设备器材渗透探伤剂（渗透剂、清洗剂、显象剂）预清洗装置渗透液施加装置后乳化装置水洗装置干燥装置显象剂施加装置后清洗装置照明装置（白光灯、紫外灯）照度计黑光强度检测仪铝合金试块镀铬试块374）渗透检测的适用范围适用于检测各种非多孔性材料和工件的表面开口缺陷，常用于各种非铁磁性材料工件成品的表面缺陷检测。5）渗透检测特点和局限性优点：—操作简便，检测成本较低；—适用范围广，不受工件材质和结构限制；—检测灵敏度较高，检测结果直观；局限性：—只能检测表面开口的缺陷；—对表面状态和预清洗要求较高；—有毒，有污染。385、涡流检测（ET）1）涡流检测原理当一个线圈通交变电时，该线圈将产生一个垂直于电流方向（即平行于线圈轴线方向）的交变磁场，把这个线圈靠近导电体时，线圈产生的交变磁场会在导电体中感应出涡电流（简称涡流），其方向垂直于磁场并与线圈电流方向相反。导电体中的涡流本身也要产生交变磁场，该磁场与线圈的磁场发生作用，使通过线圈的磁通发生变化，这将使线圈的阻抗发生变化，从而使线圈中的电流发生变化。通过监测线圈中电流的变化（激励电流为恒定值），即可探知涡流的变化，从而获得有关试件材质、缺陷、几何尺寸、形状等变化的信息。392）涡流检测的基本方式涡流检测的方式分为三种类型：（1）穿过式线圈法：检测线圈套在试件上，其内径与试件外径接近，用于检测如棒材、管材、丝材等。（2）探头式线圈法：平面检测线圈直接置于试件平表面上进行局部检测扫查，为了提高检测的灵敏度，通常在线圈中加有磁芯以提高线圈的品质因数。（3）插入式（内探头）线圈法：将螺管式线圈插入管材或试件的孔内作内壁检测，线圈中也多装有磁芯以提高检测灵敏度。403）适用范围涡流检测适用于钢铁、有色金属、石墨等各种导电材料的制品，如管材、丝材、棒材、轴承、锻件等等，它能用于检测这些材料的表面和近表面的缺陷，根据电导率与合金成分及合金的显微组织相关的特点对金属材料进行分选，对热处理质量进行监控（例如时效质量、硬度、过热或过烧等），涡流检测还可用于工件壁厚或涂镀层厚度的测量，以及用于一些其他无损检测方法难以进行的特殊场合下的检测，例如深内孔表面与近表面缺陷的检测。414）涡流检测的特点和局限性优点：—检测速度高，检测成本低，操作简便；—探头与被检工件可以不接触，不需要耦合介质；—检测时可以同时得到电信号直接输出指示的结果，也可以实现屏幕显示；—能实现高速自动化检测，并可实现永久性记录。局限性：—只适用于导电材料，难以用于形状复杂的试件。—只能检测材料或工件的表面、近表面缺陷；—检测结果不直观，还难以判别缺陷的种类、性质以及形状、尺寸等。—检测时受干扰影响的因素较多，易产生伪显示。42第二部分射线照相底片评定43一、评片基础知识1、评片环境条件和器材要求1）评片室—评片室要单独设置，不受外界干扰；—室内光线柔和偏暗，但不全黑，一般与透过底片的亮度相当（30cd/m2)；—室内照明避免直对人射或经底片反射到人眼；—评片用器材工具如观片灯、黑订计、评片尺、底片、记录等放置有序。2）观片灯—有足够的光强度，能观察黑度最大4.0的底片;44—亮度可以调节，以适应观察看不同黑度需要；—有遮光装置，以适应不同尺寸的底片；—发出的光线是漫射的；—散热好，噪声小。3）黑度计—量程范围0-4.5D;—精度0.05D；—有经校准的标准黑度片。454）其它工具用品评片尺放大镜记号笔手套有关文件和记录表格2、观片基本操作1）底片通