本文由萧c一郎贡献ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT,或下载源文件到本机查看。第6章生产装置安全检测第6章生产装置安全检测6.1超声检测技术6.2射线检测技术6.3磁粉检测技术6.4红外检测与红外诊断技术红外检测与红外诊断技术6.5设备故障专家诊断技术第6章生产装置安全检测6.1超声检测技术6.1.1超声检测技术概述1.超声检测的基础知识1)超声波的产生是把电能转变为超声能的过程,它利用的是压电材料的逆压电效应,目前在超声检测中普遍应用的产生超声波的方法是压电法。压电法利用压电材料施加交变电压,它将发生交替的压缩或拉伸,由此而产生振动,振动的频率与交变电压的频率相同。当施加在压电晶体上的交变电压频率在超声波频率范围内时,产生的振动就是超声波振动。如果把这种振动耦合到弹性介质中,那么在弹性介质中传播的波就是超声波。第6章生产装置安全检测2)超声波在介质中传播有不同的方式,波型不同,其振动方式不同,传播速度也不同。空气中传播的声波只有疏密波,声波的介质质点的振动方向与传播方向一致,叫做纵波。可在固体介质中传播的波除了纵波外还有剪切波,又叫横波。此外,还有在固体介质的表面传播的表面波和薄板中传播的板波。在超声检测中,直探头产生的是纵波,斜探头产生的是横波。第6章生产装置安全检测3)声波在介质中是以一定的速度传播的,在空气中的声速为340m/s,水中的声速为1500m/s,钢中纵波的声速为5900m/s,横波的声速为3230m/s,表面波的声速为3007m/s。声速是由传播介质的弹性系数、密度以及声波的种类决定的,它与频率和晶片没有关系。横波的声速大约是纵波声速的一半,而表面波声速大约是横波的0.9。第6章生产装置安全检测4)当超声波从一种介质传播到另一种介质时,若垂直入射,则只有反射和透射。反射波与透射波的比率取决于两种介质的声阻抗。例如当钢中的超声波传到底面遇到空气界面时,由于空气与钢的声速和密度相差很大,超声波在界面上接近100%的反射,几乎完全不会传到空气中(只传出来约0.002%),而钢同水接触时,则有88%的声能被反射,有12%的声能穿透进入水中。计算声压反射率R和声压透射率D的公式为Z2?Z1R=Z2+Z1(6-1)第6章生产装置安全检测2Z2D=Z2+Z1式中:Z1、Z2(6-2)当倾斜入射时,除反射外,投射波会发生折射现象,同时伴随有波形转换。假如介质为液体、气体时,反射波斜探头接触钢件时,因为两者都是固体,所以反射波和折射波都存在纵波和横波,如图6-1所示。第6章生产装置安全检测图6-1固体和固体间的折射和反射第6章生产装置安全检测图中:i——入射角;β——反射角;θ——折射角。此时,反射角和折射角的大小由两种介质中的声速决定。折射角的计算公式为sinαLsinγLsinγs==C1CL2CS2式中:C1——入射波声速;α——入射角;γ——反射角;L——S——横波。(6-3)第6章生产装置安全检测2.超声检测的优点(1)适应范围广。无论是金属、非金属,还是复合材料都(2)不会对工件造成损坏。施加给工件的超声强度低,最大作用应力远低于弹性极限,不会对工件使用造成任何影响。(3)仅需从一侧接近被检工件,便于复杂形状工件的检(4)穿透能力强、灵敏度高。能够检验极厚部件,不适宜检验较薄的工件,能够检出微小不连续性缺陷,对面积型缺陷的检出率较(5)对确定内部缺陷的大小、位置、取向、埋深、性质等参量较之其他无损检测方法有综合优势。第6章生产装置安全检测(6(7)检测仪器体积小,质量轻,现场使用较方便。(8)对人体及环境无害。第6章生产装置安全检测3.超声检测技术的局限性超声检测技术也有一定的局限性。检测条件会限制超声技术的应用,特别在涉及以下因素之一时:(1)试件的几何形状(尺寸、外形、表面粗糙度、复杂性及不连续性取向)不合适;(2)不良的内部组织(晶粒尺寸、结构孔隙、夹杂物含量或细小弥散的沉淀物)。第6章生产装置安全检测6.1.2超声检测的方法1.超声检测的基本方法1)脉冲反脉冲反射法是目前应用最为广泛的一种超声波检测法。它的探伤原理是:将具有一定持续时间和一定频率间隔的超声脉冲发射到被测工件上,当超声波在工件内部遇到缺陷时,就会产生反射,根据反射信号的时差变化及在显示器上的位置就可以判断缺陷的大小及深度。图6-2为脉冲反射法原理图。第6章生产装置安全检测图6-2脉冲反射法原理图第6章生产装置安全检测2)共振法若某一频率可调的声波在被测工件内传播,当工件的厚度是超声波的半波长的整数倍时,将引起共振,检测仪器会显示出共振频率。利用相邻的两个共振频率之差,按下式可计算出被测工件的厚度:ccδ===22f02(fm?fm?1)式中:f0——工件的固有频率;fm、fm-1——相临两共振频率;c——被检工件λ——波长;δ——工件厚度。λ第6章生产装置安全检测3穿透法又叫透射法,它是根据脉冲波穿透工件后的能量变化来判断工件缺陷情况的。穿透法检测可以用连续波,也可以用脉冲波,常使用两个探头,分别用于发射和接收超声波,这两个探头被放置在工件两侧。若工件内无缺陷,超声波穿透工件后衰减较小,接收到的超声波较强;若超声波在传播的路径中存在缺陷,则超声波在缺陷处就会发生反射或折射,并部分或完全阻止超声波到达接收探头。这样,根据接收到超声波能量的大小就可以判断缺陷位置及大小。第6章生产装置安全检测穿透法的优点是适于探测较薄工件的缺陷和检测超声衰减大的匀质材料工件;设备简单,操作容易,检测速度快;对形状简单、批量较大的工件容易实现连续自动检测。穿透法的缺点是不能探测缺陷的深度;不能检测小缺陷,探伤灵敏度较低;对发射探头和接收探头的位置要求较高。穿透检测法灵敏度低,也不能对缺陷定位。第6章生产装置安全检测4接触法就是利用探头与工件表面之间的一层薄的耦合剂直接接触进行探伤的方法。耦合剂主要起传递超声波能量的作用。耦合剂要求具有较高的声阻抗且透声性能好,一般为油类,如硅油、甘油、机油。图6-3为接触法探伤原第6章生产装置安全检测图6-3接触法探伤原理图第6章生产装置安全检测5液浸法就是将探头与工件全部浸入液体,或将探头与工件之间局部充以液体进行探伤的方法。液体一般用水,故又称水浸法。用液浸法纵波探伤时,当超声束达到液体与工件的界面时会产生界面波,如图6-4所示。由于水中声速是钢中声速的1/4,声波从水中入射钢件时,产生折射后波束变宽。为了提高检测灵敏度,常用聚焦探头。第6章生产装置安全检测图6-4液浸法探伤第6章生产装置安全检测2.超声波探伤仪1A型显示探伤仪可使用一个探头兼作收发,也可使用两个探头,一发一收,使用的波型可以是纵波、横波、表面波和板波。多功能的A型显示探伤仪还有一系列附加电路系统,如时间标距电路、自动报警电路、闸门选择电路、延迟电路第6章生产装置安全检测2)B在A型显示探伤中,横轴为时间轴,纵轴为信号强度。若将探头移动距离作横轴,探伤深度作纵轴,可绘制出探伤体的纵截面图形,这种方式称为B型显示方式。在B型显示中,显示的是与扫描声束相平行的缺陷截面。B型显示不能描述缺陷在深度方向的扩展。当缺陷较大时,大缺陷后面的小缺陷的底面若将一系列小的晶片排列成阵,并依次通过电子切换来代替探头的移动,即为移相控制式或相控阵式探头,它们被广泛用于B型扫描显示和一些其他扫描方法中。近年来,B型扫描显示已经在电脑式探伤仪中通过B型扫描程序得以实现。第6章生产装置安全检测3)CC型显示探伤仪使探头在工件上纵横交替扫查,把在探伤距离特定范围内的反射作为辉度变化并连续显示,可绘制出工件内部缺陷的横截面图形。这个截面与扫描声束相垂直。示波管荧光屏上的纵、横坐标,分别代表工件表面的纵、横若将B型和C型显示两者结合起来,便可同时显示被检测部位的侧面图和顶视图,此种方法被称为复二维显示方式。在复二维显示中,常用多笔放电式记录仪描绘图形。第6章生产装置安全检测4对时间而言,连续波探伤仪发射的是连续的且频率不变(或在小范围内周期性频率微调)的超声波。其结构比脉冲波探伤仪简单,主要由振荡器、放大器、指示器和探头组成。检测灵敏度较低,可用于某些非金属材料检测。第6章生产装置安全检测5对时间而言,调频波探伤仪周期性地发射连续的频率可调的超声波,其工作原理与调频雷达类似,主要由调频器、振荡器、混频器、低频放大器和探头组成,由电表、耳机、喇叭或频率计指示。当调频波进入工件并由缺陷返回后,其反射波与发射波的频率不同,经过混频器输出二者的差频,由指示器显示。此类仪器现在已很少使用。第6章生产装置安全检测3.采用超声波检测技术时应注意的事项1在进行超声波检测之前,应了解被检工件的材料特性、外形结构和检测技术要求;熟悉工件在加工的各个过程中可能产生的缺陷和部位,以作为分析缺陷性质的依据。第6章生产装置安全检测2超声波检测仪是超声波检测的主要设备。目前国内外检测仪种类繁多,性能也各不相同。使用时应优先选用性能稳定、重复性好、可靠性高的仪器。此外,检测前也应根据探(1)对于定位要求高的情况,应选择水平线性误差小(2)对于定量要求高的情况,应选择垂直线性好、衰第6章生产装置安全检测(3)对于大型零件的检测,应选择灵敏余量低、信噪比高、(4)为了有效地发现表面缺陷和区分相邻缺陷,应选择盲区小、分辨率(5)对于室外现场检测,应选择重量轻、荧光屏亮度好、抗干扰能力强的便携式检测仪。第6章生产装置安全检测3根据检测目的和技术条件选择合适的探头,从探头的在选择探头频率时应注意:对同种材料而言,频率愈高,超声衰减愈大;对同一频率而言,晶粒愈粗,衰减愈大。对于细晶粒材料,选用较高频率可提高检测灵敏度,因为频率高,波长短,检测小缺陷的能力强,同时频率愈高,指向性愈好,可提高分辨力,并能提高缺陷的定位精度。但是,提高频率会降低穿透能力和增大衰减,因此,对粗晶和不致密材料及厚度大的工件,应选用较低的探测频率。第6章生产装置安全检测4)应针对工件的具体情况选择合适的检测方法,常用的检测方法有:脉冲反射法、共振法、穿透法、接触法和液浸法。探头与试件的耦合方式有:液体耦合、空气耦合等。另外,在一些特殊条件(如高温)下,还需要选择特殊的耦合对于应用最多的液体耦合,影响声耦合的主要因素有:(1)(2(3(4)工件表面形状等。第6章生产装置安全检测6.1.3生产装置的超声检测1.钢壳和模具的超声波检测大型结构部件钢壳和各种不同尺寸的模具均为锻件。锻件探伤采用脉冲反射法,除奥氏体钢外,一般晶粒较细,探测频率多为2~5MHz,质量要求高的可用10MHz。锻件通常采用接触法探伤,用机油作耦合剂,也可采用水浸法。在锻件中缺陷的方向一般与锻压方向垂直,因此,应以锻压面作主要探测面。锻件中的缺陷主要有折叠、夹层、中心疏松、缩孔和锻造裂纹等。钢壳和模具探伤以直探头纵波检测为主,以横波斜探头作辅助探测。但对于筒头模具的圆柱面和球面壳体,应以斜探头为主。为了获得良好的声耦合,斜探头楔块应磨制成与工件相同曲率。钢壳的腰部带有异型法兰环,当用直探头探测时,在正常情况下不出现底波,若有裂纹等缺陷存在,便会有缺陷波出现。其探伤情况如图6-5所示。第6章生产装置安全检测图6-5异型法兰探伤第6章生产装置安全检测2.小型压力容器壳体的超声波检测小型压力容器壳体是由低碳不锈钢锻造成型的,经机械加工后成半球壳状。对此类锻件进行超声波探伤,通常以斜探头横波探伤为主,辅以表面波探头检测表面缺陷。对于壁厚3mm以下的薄壁壳体可只用表面波法检测。探伤前必须将斜探头楔块磨制成与工件相同曲率的球面,以利于声耦合,但磨制后的超声波束不能带有杂波。通常使用易于磨制的塑料外壳环氧树脂小型K值斜探头,K值可选,范围为1.5~2,频率为2.5~5MHz。探伤时采用接触法,用机油耦合。图6-6为探伤操作情况。探头一方面沿经线上下移动,一方面沿纬线绕周长水平移动一周,使声束扫描线覆盖整个球壳。在扫查过程中通常没有底波,但遇到裂纹时会出现缺陷波。可以制作带有人工缺陷、与工件相同的模拟件调试灵敏度。第6章生产装置安全检测图6-6小型球壳的探伤第6章生产装置安