无损检测新技术的发展与应用

无损检测新技术的发展与应用刘建屏无损检测定义•现代无损检测的定义：•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仪器，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。一、5大常规无损检测方法：超声检测（UT）射线检测（RT）磁粉检测（MT）渗透检测（UT）涡流检测（ET）其他无损检测方法：•超声波导波检测技术•低频电磁检测•低频涡流（LFEC）检测•超声相控阵技术•超声波TOFD技术•数字射线照相技术•声发射超声检测基本原理超声检测基本原理在电厂中的应用•常规超声检测应用：•管道焊缝、管道弯头、容器、联箱、螺栓、转子轴颈、护环、轴瓦、钢结构等。超声波检测的优点和局限性包括如下：1.面积型缺陷的检出率较高，而体积型缺陷的检出率较低2.适合检验厚度较大的工件，不适合检验较薄的工件。如小于8mm的焊缝和6mm的板材。3.应用范围广，可用于各种试件。4.检测成本低、速度快，仪器体积小，重量轻，现场使用较方便。5.无法得到缺陷直观图像，定性困难，定量精度不高6.检测结果无直接见记录7.对缺陷在工件厚度方向上的定位较准确8.材质、晶粒度对探伤有影响9.工件不规则的外形和一些结构会影响检测10.不平或粗糙的表面会影响耦合和扫查，从而影响检测精度和可靠性。磁粉检测原理射线检测基本原理射线检测技术在电厂中的应用：小径管焊缝等。射线检测的优点和局限性：1.检测结果有直接记录-底片2.可以获得缺陷的投影图像，缺陷定性定量准确3.体积型缺陷的检出率很高。而面积型缺陷的检出率受多种因素的影响。4.适宜检验较薄的工件而不适宜较厚的工件5.适宜检测对接焊缝，检测角焊缝效果较差，不适宜检测板材、棒材、锻件6.有些试件结构和现场条件不适合射线照相7.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8.检测成本高9.射线照相检测速度慢10.射线对人体有伤害渗透检测原理•渗透检测技术在电厂中的应用：管道焊缝、管道弯头、压力容器、联箱、转子轴颈、叶片、护环、轴瓦、钢结构等。渗透检测的优点和局限性概括如下：1.渗透检测可用于除了疏松多孔材料外任何种类的材料。2.形状复杂的不见也可用渗透检测，并一次操作就可大致做到全面检测。3.同时存在几个方向的缺陷，用一次探伤操作尽可以完成检测。4.不需要大型的设备，可不用水、电。5.试件表面粗糙度影响大，探伤结果往往容易受操作人员水平的影响6.可以检出表面开口的缺陷，但对埋藏缺陷或闭合型的表面缺陷无法检出。7.检测工序多，速度慢。8.检测灵敏度比侧分探伤低9.材料较贵，成本较高10.渗透检测所用的检测剂大多易燃有毒，必须采取有效措施保证安全。涡流检测原理涡流检测涡流检测技术在电厂中的应用：铜管、钛管、换热器管。涡流检测的优点和局限性：1.适用于各种导电材质的试件探伤。2.可以检出表面和近表面缺陷3.检测结果以电信号输出，容易实现自动化检测4.由于采用非接触式检测，所以检测速度很快5.对形状复杂的试件很难应用。6.不能显示出缺陷图形，因此无法从显示信号、判断出缺陷性质7.检测干扰因素多，容易引起杂乱信号8.由于集肤效应，埋藏较深的缺陷无法检出9.不能用与不导电的材料。二、无损检测新技术简介：单个涡流探头与阵列涡流探头一次检测过程对比示意阵列涡流阵列涡流线圈之间的多路技术阵列涡流阵列涡流的应用：涡流阵列具有透过导电材料上的薄涂层进行检测的独特性能。与现有的检测方式相比，如：渗透、磁粉或磁光成像（MOI）检测，这个性能具有极大的优势，因为完全省去了检测前去除漆层或镀层，检测后再重新涂上漆层或镀层的步骤。随着时间的推移，这种检测方式可以为用户节省大量的成本，而且最重要的是不使用化学制剂进行检测。阵列涡流检验实例使用渗透检测工件使用阵列涡流检测工件，得到的C扫描图像，灵敏度可调含人工缺陷的管材试件阵列涡流的3D成像涡流阵列技术是近十年内出现的一项新的涡流检测技术，它将多个涡流检测线圈进行特殊设计封装，并借助计算机对激励次序快速控制和处理，从而实现对材料和零件快速、有效地检测，其主要优点表现为：★快速检测；★一次检测区域更大；★复杂工件检测时具有更好的稳定性；★更高的缺陷检测能力；★通过编码器记录可以对缺陷进行定位和测量；★计算机数据记录和报告，便于后续跟踪记录；★更简单的扫查模式可以降低扫查装置成本；★可以用于检测受限制部位；★无化学成分，不需要清理，绿色环保；★可以很好地与超声检测联合使用。TOFD技术的发展及应用P91、P92弧坑裂纹的监控TOFD检测的优点和局限性：a）一次扫查几乎能够覆盖整个焊缝区域（除上下表面盲区），可以实现非常高的检测速度；b）可靠性要好，对于焊缝中部缺陷检出率很高；c）能够发现各种类型的缺陷，对缺陷的走向不敏感；d）可以识别向表面延伸的缺陷；e）采用D-扫描成像，缺陷判读更加直观；f）对缺陷垂直方向的定量和定位非常准确，精度误差小于1mm；g）和脉冲反射法相结合时检测效果更好，覆盖率100%；h）不适合于T型焊缝检测TOFD技术局限性：a）近表面存在盲区，对该区域检测可靠性不够b）对缺陷定性比较困难c）对图像判读需要丰富经验d）横向缺陷检出比较困难e）对粗晶材料，检出比较困难f）对复杂几何形状的工件比较难测量相控阵检测技术线性阵的波束角度控制焊缝检测T型接头Y型接头纵树型叶根的检测隔板隔板主焊缝的检测：水电接头相控阵检测水电接头相控阵检测水电接头的检测：电磁导波检测技术电磁声传感器基本原理示意图板中的导波Lamb波形成机理受热面管纵向缺陷检测受热面管横向缺陷检测储罐检测在役容器检测•电磁导波检测的优点：•1）无需任何耦合剂。•2）灵活地产生各类波形。•3）对被探工件表面质量要求不高。•4）检测速度快。传统的压电超声的检测速度难以达到一个新的水平20米/分钟（国产设备），而EMAT可达到40米/分钟，甚至更快。•5）声波传播距离远。•6）所用通道与探头的数量少。在实现同样功能的前题下，EMAT探伤设备所选用的通道数和探头数少于压电超声。•局限性：•1）电磁导波检测需要通过实验选择最佳频率。•2）受焊缝余高（焊缝横截面）不均匀而影响评价的准确程度；•3）超声导波的有效检测距离除了与导波的频率、模式有关外，还于管道保温层以及管道本身的腐蚀情况与程度等相关；•4）超声导波一次检测距离段不宜有过多弯头（一般不宜超过2~3个弯头，且适合曲率半径大于管道直径3倍的弯头）；•5）对于有多种形貌特征的管段，例如在较短的区段有多个T字头，就不可能进行可靠的检验；•7）超声导波检测数据的解释要由训练有素、特别是对复杂几何形状的管道系统有丰富经验的技术人员来进行。