无损探伤

2020/2/211无损探伤2020/2/212第三章无损探伤notdestructiveinspection§３－１磁粉探伤magneticpowderinspection1磁粉探伤的原理和特点１.原理：磁化。将铁磁性工件置于磁场中被磁化。漏磁。如果工件的表面或近表面存在有缺陷（气孔、裂纹、夹杂、疏松等）时，磁力线在此处会发生偏散现象，一部分磁力线绕过缺陷暴露在空气中，产生漏磁现象。局部磁场。这种漏磁就在工件表面形成一对N，S极的局部磁场，缺陷的位置、形状和大小。如果撒上磁铁粉，局部磁场的磁极便吸附磁铁粉而显示缺陷的位置、形状和大小。NS12341－零件；2－缺陷；3－磁力线；4－电磁铁；5－漏磁；6－磁铁粉562020/2/213NS12341－零件；2－缺陷；3－磁力线；4－电磁铁；5－漏磁；6－磁铁粉56２.特点：１）磁粉探伤只适用于铁磁性工件（铁、钴、镍及其合金）；２）磁粉探伤只能检查出工件的表面及近表面存在的缺陷；３）磁粉探伤只能检查出与磁力线垂直或成一定角度的缺陷。2020/2/2142各种磁化方法１.纵向磁化(longitudinalmagnetization)是指工件磁化后，所产生的磁力线方向与工件的轴线方向（或纤维方向）一致的磁化方法。12111－零件；2－铁轭铁轭磁化线圈开端磁化线圈闭端磁化2020/2/215２.周向磁化：(cyclemagnetization)是指工件磁化后，所产生的磁力线方向是圆周方向或与工件轴线方向垂直的磁化方法。周向磁化2020/2/216３.综合磁化：Synthesismagnetization纵向磁化和周向磁化同时存在称为综合磁化。综合磁化时，周向磁化一般用交流电；纵向磁化一般用直流电。一般固定式磁力探伤机都可以分别进行纵向磁化，周向磁化和综合磁化。1－零件；2－绝缘体2020/2/2173磁粉探伤的磁化电流(magneticparticletest)１.磁化电流的种类：１）交流电：有集肤效应，可探离表面１～1.5mm；２）直流电：无集肤效应，可探离表面３～４mm；为确保安全，一般用低压（24V）大电流。２、磁化方式：１）连续式：在探伤过程中，一直通以电流；２）冲击式：以大电流在短时间内将工件磁化，断电后利用剩磁探伤。又称剩磁式。适用于剩磁性强的材料和大的工件。2020/2/218３.磁化电流的大小：周向磁化电流的选择见表所列。纵向磁化电流一般为周向磁化电流的70%-85%。电流大小选择合适方能得出可靠的结果，过大或过小均不能得出正确的结果。规范名称适用工件通电方式电流强度（A）圆柱形板形较严规范高速运动、弯曲冲击、交变负荷及其它高负荷零件冲击（25-30）D20Ｓ连续（10-15）D10Ｓ较宽规范其它零件冲击（20-25）D15Ｓ连续（6-10）D7Ｓ注：１、表中Ｄ为圆柱形零件直径，mm；Ｓ为与电流方向垂直的板形零件宽度，mm；２、纵向磁化电流一般为周向磁化电流的70%~85%。2020/2/2194磁粉探伤应注意的问题１。工件的外形：直径均匀的长轴应分段磁化，∵纵向磁化时，两端比中间的磁感应大得多；外形不整齐，不规则的工件，如曲轴，磁化时磁力线分布不均，也应分段磁化。1－变压器；2－曲轴2020/2/2110２.磁粉质量：qualityofmagneticpowder应选择颗粒均匀（直径约为0.2－1μm左右）,颜色明显的黄褐色的四氧化三铁（Fe3O4），杂质少。３.零件的装夹：装夹接线牢固，用非工作面，垫以铅块，以免烧伤接触表面。４.退磁：demagnetization对不再热处理的工件应退磁。2020/2/2111§３－２荧光探伤fluorescenceflawdetection一、荧光探伤的原理及特点１、荧光探伤的原理：就是利用水银石英灯所发出的紫外线来激发发光物质，使发光物质产生一种荧光，而借助这种荧光检查出工件的缺陷。1－紫外线光源；2－透过紫外线和阻止可见光的滤光片；3－紫外线；4－工件2020/2/2112２.荧光探伤的特点：１）适用于表面裂纹，而且只能检查与零件表面相通的缺陷；２）不仅适用于金属，也适用于非金属；３）灵敏度高，可发现１µm大小的裂纹。2020/2/21132荧光探伤的步骤１.被检查零件的清洗：清除被检查零件表面的污垢和油迹。一般用四氯化碳水溶液清洗；２.零件表面涂荧光液：在零件表面涂上一层很薄的荧光液，搁置一段时间，使荧光液充分渗透到零件表面的缺陷中；３.去除零件表面的荧光液：用乳化剂涂于零件表面，再用细小的流水冲洗干净零件表面的乳化剂，并用布擦干净；2020/2/2114４.涂显像剂：developer在零件表面涂上一层显像剂，由于显像剂有吸附作用，它会把渗入零件缺陷中的荧光液吸附在显像剂表面；５.在水银石英灯下观察：打开水银石英灯，待15min左右，等水银石英灯点稳定后，将零件置于灯光下，由于荧光液在紫外线的激发下会发出荧光，便可在零件表面的缺陷处出现强烈的荧光。根据荧光的形状、位置及大小来判断零件的缺陷。2020/2/21153荧光物质和显象剂的选择１.荧光物质的选择：１）发光性好；２）渗透性强；３）要容易被洗净。一般为油类（煤油，矿物油）＋荧光物质组成。荧光物质成分发光颜色发光波长最大波段（nm）煤油浅蓝色400－240矿物油浅蓝色400－240航空油25%、石油25%、变压器油50%浅蓝色/航空油25%、石油25%、煤油50%浅蓝色约450变压器油或高级机油与煤油比为1:2或1:3，再加上鱼油5%鲜明天蓝色约500变压器油或高级机油与煤油比为1:3，再加上鱼油5%、蒽油5%玫瑰色约6002020/2/2116２.显像剂的选择：１）有良好的吸附能力：２）容易被洗净，对工件无腐蚀作用；３）非荧光物质；４）对人体无害。一般使用氧化镁粉(MgO)、碳酸镁粉(MgCO3)粉、石英粉等。以MgO粉最为普遍。2020/2/2117§3-3超声波探伤ultrasonicexamination1超声波探伤的原理、特点及方法１.超声波：人耳不能听闻的声波称为超声波。人能听闻的声波为20Hz~2万Hz，高于２万Hz的声波称为超声波，低于２万Hz的声波称为次声波。相控阵超声波无损检测设备2020/2/2118２、超声波产生的方法：机械法、热学法、电动力法、磁致伸缩法和压电法等。压电效应：在某些晶体（如石英、钛酸钡、锆钛酸铅等）的电轴方向加上交变电压，在交变电压的作用下，晶体会发生拉伸和压缩变形，即发生机械振动而产生超声波；当晶体在外来机械力的作用下而发生拉伸和压缩变形时，晶体表面产生异号电荷，在电轴方向形成交变电压，这种现象叫压电效应。由此可见压电效应是可逆的。由于这种压电效应造成了机械能和电能的相互转换，为超生波探伤提供了可能。2020/2/2119３.超声波探伤的原理：超声波通过两种介质的接触面时，要发生折射和反射现象，利用这种现象来发现工件的内部的缺陷。1－始波；2－缺陷波；3－底波；4－荧光灯；5－超声波；6－缺陷；7－零件；8－探头2020/2/2120４.超声波探伤的特点：１）可检查金属和非金属材料；２）可探零件的内部缺陷注：a、仪器的盲区：在使用某一种超声波探伤仪探伤时，临近探伤表面的一段距离内如有缺陷，其反射波和始波无法分辩出来，因此无法判断其有无缺陷，故此距离称为该仪器的盲区。1－始波；2－缺陷波；3－底波；4－荧光灯；5－超声波；6－缺陷；7－零件；8－探头2020/2/2121但使用产生表面波的探头，可以探测零件表面的缺陷，克服了纵、横波探伤所难以发现表面缺陷的缺点。表面波探伤时只能发现沿工件表面一个波长深度范围内的表面缺陷。b、仪器的分辩率：在使用某一种超声波探伤仪探伤时，对零件内部相邻近两个缺陷的区分能力称为该仪器的分辩率。法兰探伤2020/2/2122３）速度快，穿透力强（５～5000mm），灵敏度高，效果好。４）设备轻巧，操作方便，成本低，对人体无害。５.超声波探伤的方法：穿透法(penetrationmethod)共振法(resonancemethod)脉冲反射法(impulsereflectionmethod)常用脉冲反射法。现代超声波探已逐步向显像法及自动化方向发展。2020/2/21232超声波探伤结果的分析判断１.缺陷性质的分析判断：所谓缺陷性质即工件的缺陷是属于裂纹、夹渣、气泡还是疏松等等。１）据缺陷反射波型式判断：各种缺陷波形图2020/2/2124由于工件内部的各种缺陷其形成原因、性质、形状、大小等不同，超声波反射的波幅高度、波的形状、波的分布及反射波的次数等也不同。因此可以根据荧光屏上的波形来判断。有裂纹波、气孔波、夹渣缺陷波、白点缺陷波等等。２）根据被探工件材料的性质及加工工艺判断：铸件：气孔、砂眼、夹渣、疏松等较多。锻件：裂纹、夹渣、折叠｛隔层｝、白点等。焊接件：未焊透、夹渣、气孔、裂纹、白点等。2020/2/2125３）根据缺陷存在的位置判断：如裂纹大部分发生在工件的表面和应力集中的位置；疏松、缩孔多在铸件的浇冒口处等。总之要综合上面的几种情况才能正确确定缺陷的性质，光靠荧光屏上的波形的区别不是太明显的，也容易导致错误。２.缺陷位置的判断1）几何刻度法：2）电子刻度法：电子刻度缺陷定位示意图2020/2/2126３.缺陷大小的判断１）试块比较法：２）半波高度法：半波高度法2020/2/2127３）脉冲消失法（全波消失法）：L=d/2+xx=atgθM=Q－2L=Q－2(d/2+atgθ)式中：M—实际缺陷的尺寸，mm；Q—两探头中心尺寸，mm；L—晶片半径的尺寸与x之和，mm；a—缺陷埋藏深度，mm；θ—半扩散角，º。脉冲消失法2020/2/21283频率选择１.在同一材料中，频率越高，超声波衰减越大，∴工件厚度越大，选择频率越低。厚度越小，频率越高；２.同一频率，材料晶粒越粗，超声波衰减越大，同时易产生晶粒反射波。∴对晶粒粗和组织不致密的材料，选择频率应低。反之，选择频率应高。如铸铁，ｆ↓；钢，ｆ↑。３.频率高，波长短，发现小缺陷的能力强即探伤灵敏度高，∴需要探测的缺陷越小，选择频率应越高。反之相反。选择频率原则：穿透能力，发现缺陷的能力，工件所需发现缺陷的大小。∴在超声波衰减不大的情况下，频率尽可能选择高些。不同类型的工件选择的频率不同。一般选择如下：铸铁件：0.5-1兆赫（MC，百万兆赫）钢件：2-5兆赫铝及其合金：3-10兆赫铜合金：1-3兆赫非金属：20千赫-1兆赫2020/2/2129§３－４其它各种无损探伤方法1射线探伤raydetection１.原理：射线探伤是利用各种物质对射线的吸收或射线对各种物质的衰减作用不同的原理来实现的。２.射线探伤的特点：适用于内部探伤，能检查金属和非金属，灵敏度高；缺陷位置，形状，大小均可在软片上直接看出；穿透力强（可穿透300mm钢材）。但操作复杂，对人体有害。h1－射线源；2－限止射线追踢得光阑；3－射线束；4－零件；5－软片；落在软片上各处的射线强度2020/2/21302.听响法１.原理：是根据敲击工件发出的声音轻脆或沙哑来判断工件有无缺陷的。２.特点：方法简单，可靠性取决于检查者的实践经验；适用于小而薄的工件，如轴瓦等。但难以确定缺陷的类型、性质、位置、大小。2020/2/21313.渗油探伤和颜色探伤oilimpregnatingdetectionandcolordetection１.渗油探伤工件表面涂煤油→擦干表面→涂上一层白粉→适当加热→渗进裂纹中的煤油被吸附在白粉上→显现出缺陷。特点：适用于金属或非金属的与表面相通的表面裂纹；操作方便；方法简单；不要任何设备。但灵敏度低。2020/2/2132２.颜色探伤颜色探伤是在渗油探伤的基础上