无损检测基础知识

1一、无损检测基础知识1.1无损检测概况1.1.1无损检测的定义和分类什么叫无损检测，从文字上面理解，无损检测就是指在不损坏试件的前提下，对试件进行检查和测试的方法。但是这并不是严格意义上的无损检测的定义，对现代无损检测的定义是：在不损坏试件的前提下，以物理或化学为手段，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。在无损检测技术发展过程中出现三个名称，即：无损探伤(Non-destructivelnspction)，无损检测(Non-destructiveTesting)，无损评价(Non-destructiveEvaluation)。一般认为，这三个名称体现了无损检测技术发展的三个阶段，其中无损探伤是早期阶段的名称，其内涵是探测和发现缺陷；无损检测是当前阶段的名称，其内涵不仅仅是探测缺陷，还包括探测试件的一些其它信息。而无损评价则是即将进入或正在进入的发展阶段，无损评价包涵更广泛，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，还要求获取全面的、更准确的、综合的信息。射线检测（RadiographyicTesting,,简称RT），超声波检测(UitrasonicTesting，简称UT)，磁粉检测（MagneticTesting简称MT）,渗透检测（PenetrantTesting,简称PT）是开发较早，应用较广泛的探测缺陷的方法，称为四大常规检测方法，到目前为止，这四种方法仍是锅炉压力容器制造质量检验和再用检验最常用的无损检测方法，其中RT和UT主要用于检测试件内部缺陷。PT主要用于检测试件表面缺陷，MT主要用于检测试件表面及近表面缺陷。其它用于锅炉压力容器的无损检测方法有涡流检测（EddycurrentTesting,简称ET）、声发射检测（AcousticEmission,简称AE）。1.1.2无损检测的目的用无损检测技术，通常是为了达到以下目的：1、保证产品质量；2、保障使用安全；3、改进制造工艺；4、降低生产成本。1.1.3无损检测应用的特点无损检测应用时，应掌握以下几个方面的特点：1、无损检测要与破坏性检测配合；2、正确选用实施无损检测的时机；23、正确选用最适当的无损检测方法；4、综合应用各种无损检测方法。1.2射线检测（RT）及特点1.2.1射线检测（RT）原理：射线检测的原理是应用射线可穿透物质的性质。透过物质对射线的吸收衰减效应及对胶片的光化特性实施的，是射线透过物质后的强度分布在底片的再现。通过底片观察、分析、确定被检物体的完整性和均匀性，从而达到无损检测的目的。1.2.2射线检测的特点（局限性和优点）1、可以获得缺陷的直观图像，定性准确，对长度、宽度的定量比较准确；2、结果可直接记录，记录媒介可长期保存；3、体积型缺陷捡出率很高，对面积型缺陷，若检测角度不适当，容易漏检；4、适宜检测厚度较薄的工件而不适宜较厚的工件，因为检测较厚工件需要高能量的检测设备。一般大于100mm的工件射线检测是比较困难的。因此，板厚增厚，射线检测绝对灵敏度是下降的，也是说对厚板射线检测，小尺寸缺陷以及一些面积型缺陷漏检的可能性增大。5、适宜检测对焊接缝，不适宜检测角接焊缝以及板材、棒材、锻件等。6、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。7、检测成本高、速度慢。8、射线对人体有害。1.3超声波检测（UT）及特点1.3.1超声波检测（UT）的原理：超声波检测是利用超声波可穿透物质，并能在不同声阻抗的界面上产生反射，折射，透射的特性。通过换能器把各种波形显示在荧光屏上，观察、分析荧光屏上的波形和位置，从而达到无损检测的目的。1.3.2超声波检测的特点（优点及局限性）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、适宜检验厚度较大的工件，例如直径达几米的锻件，厚度达几百毫米的焊缝，不适宜检验厚度较薄的工件，例如对厚度小于8mm的焊缝和6mm的板材检验是困难的；3、适用于各种试件，包括对接焊缝、角焊缝、板材、管材、棒材、锻件，以及复合材料等；4、检验成本低、速度快，检验仪器小、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、检验结果无直接见证记录；37、对缺陷在工件厚度方向上定位较准确；8、材质、晶粒度对探伤有影响，例如铸钢材料和奥氏体不锈钢焊缝，因晶粒度大不适宜超声波探伤。1.4磁粉检测（MT）及特点1.4.1磁粉检测（MT）原理：铁磁性的元件磁化后，当表面或近表面存在缺陷且与磁场方向垂直或呈较大角度，由于缺陷内部介质是空气或非金属夹杂物，其磁导率比零件小得多，磁阻大，因此，磁感应线通过缺陷时发生弯曲，一部分磁感应线遵守折射定律，溢出零件表面产生N极、S极并形成可检测的漏磁场，此时当磁悬液或磁粉加到零件表面，在缺陷处的磁粉就会被漏磁场磁化，也形成N极、S极，并沿着漏磁场的磁感应线方向排列堆积起来，形成磁痕，从而显示缺陷的位置、形状和大小。1.4.2磁粉检测法的特点（优点和局限性）1、适宜铁磁性材料检测，不能用于非铁磁性材料检测；2、适宜检测表面和近表面缺陷，不能用于检查内部缺陷，可检出的缺陷埋藏深度与工件状态，缺陷状态以及工艺条件有关，一般为1——2mm，较深为3——5mm；3、检测灵敏度很高，可以发现极细小的裂纹以及其它缺陷；4、检出成本很低，速度快；5、工件的形状和尺寸有时对检出有影响，因其难于磁化而无法检测。1.5渗透检测（PT）及特点1.5.1渗透检测（PT）原理：工件表面施涂含有荧光染料或着色染料的渗透液后，在毛细管作用下，经过一段时间，渗透液可以渗进表面开口的缺陷中，经去除零件表面多余的渗透液后，再在零件表面施加显象剂，同样在毛细管作用下，显象剂将吸引缺陷中保留的渗透液，渗透液回渗到显象剂中，在一定的光源下（紫外线或白光），缺陷处的渗透液痕迹被显示（黄绿色荧光或鲜艳红色），从而检测出缺陷的外貌及分布状态。1.5.2渗透检测方法的特点（优点及局限性）1、除了疏松多孔性材料外任何种类的材料，例如钢铁材料、有色金属、陶瓷材料和塑料等材料的表面开口缺陷都可以进行渗透检测；2、复杂的部件也可用渗透检测，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，用一次检测操作就可以完成全部检测，形状复杂的缺陷，也很容易观察出显示痕迹；4、不需要大型的设备，携带式喷罐着色检测，不需水、电，十分便于现场使用；5、试件表面光洁度影响大，检测结果往往受操作人员技术水平的影响；46、可以检出表面张口的缺陷，但对埋藏缺陷或闭合型的表面缺陷无法检出；7、检测灵敏度比磁粉检测低；8、材料较贵，成本较高；9、检测程序多，速度慢；10、有些材料易燃、有毒。1.6其它无损检测方法简介1.6.1涡流检测（ET）：是一种利用电磁感应原理为基础的无损检测方法，导电材料在交变磁场作用下产生涡流，根据涡流的大小以及材料某些物理性能等，只要是导电材料均可进行涡流检测。1.6.2声发射检测（AE）：声发射技术是一种动态无损检测方法，材料或结构受外力或内力作用产生变形或断裂，以弹性波形式释放出应变能的现象称为声发射，也称为应力波发射，声发射检测就是通过探测受力时材料内部发出的应力波判断容器内部结构损坏程度的一种新的无损检测方法。二、《容规》、GB150、GB151中对无损检测的有关规定1.1《压力容器安全技术监察规程》（1999）有关无损检测的规定2.1.1材料部分有关无损检测的规定第14条用于制造压力容器壳体的碳素钢和低合金钢板，凡符合下列条件之一的，应逐张进行超声检测：1、盛装介质毒性程度为极度，高度危害的压力容器。2、盛装介质为液化油气且硫化氢含量大于100mg/1的压力容器。3、最高工作压力大于等于10Mpa的压力容器。4、GB150第4章和附录C、GB151《管壳式换热器》、GB12337《钢制球形储罐》及其它国家标准和行业标准中规定应逐张进行超声波检测。5、移动式压力容器：钢板的超声波检测应按JB4730-94《压力容器无损检测》的规定进行。用于本条第1、第2、第5款所述容器的钢板的合格等级应不低于Ⅱ级；用于本条第3款所述容器的钢板的合格等级不低于III级，用于本条第4款所述容器的钢板，合格等级应符合GB150、GB151或GB12337的规定。第20条钛材（指钛合金、工业纯钛。及其复合材料）的无损检测1、对成型的钛钢复合板封头，应做超声检测。2、钛材料压力容器的下列焊缝应进行渗透检测：5（1）接管、法兰、补强圈与壳体或封头连接的角焊缝；（2）换热器管板与管子连接的焊缝；（3）钛钢复合板的复层焊缝及镶条盖板与复合板复层的搭接焊缝。第21条镍材（指镍和镍基合金及其复合材料）的无损检测1、对成型的镍钢复合板封头，应做超声检测2、镍材压力热器的下列焊缝应进行磁粉或渗透检测；（1）接管、法兰、补强圈与壳体或封头连接的角焊缝；（2）换热器管板与管子连接的焊缝；（3）镍钢复合板的复层焊接接头。第25条主要受压元件复验对无损检测的要求1、用于制造第三类压力容器的钢板必须复验。当钢厂未提供钢板超声检测保证书时，应按本规程第14条的要求进行超声检测复验。2.1.2设计对无损检测的要求第30条压力容器的设计总图上应注明无损检测。第43条用焊接方法制造的压力容器，其焊接接头系数按表3-5选取。按JB4732标准设计时，焊接接头系数取1.0.表3-5压力容器的焊接接头系数注:1、此表所指无损检测,对钢制压力容器以射线或超声检测为准,对有色金属压力容器原则上以射线为准。2、表中所列有色金属制压力容器焊接接头系数上限值指熔化极惰性气体保护焊，下限值指非熔化极惰性气体保护焊。3、相当于双面焊全焊透的对接焊缝指单面焊双面成型的焊缝，按双面焊评定（含焊接试板的评定），如氩弧焊打底的焊缝或带陶瓷、钢衬垫的焊缝等。第47条不属于第46条所规定条件的压力容器，因特殊情况不能检查孔时，则应对每6条纵、环焊缝做100％无损检测（射线或超声）。2.1.3制造对无损检测的规定第69条压力容器组焊时临时吊耳拉筋的垫板割除后留下的焊疤必须打磨平滑，并按图样规定进行渗透检测或磁粉检测，确保表面无裂纹等缺陷。第71条压力试验后需返修的，返修部位必须按原要求经无损检测合格。第76条4）焊缝咬边的要求：（1）使用抗拉强度规定值下限大于等于540MPa的钢材及铬-钼低合金钢材制造的压力容器，奥氏体不锈钢、钛材和镍材制造的压力容器，低温压力容器，球形压力容器以及焊缝系数取1.0的压力容器，其焊缝表面不得有咬边。（2）上述（1）款以外的压力容器的焊缝表面的咬边深度不得大于0.5mm，咬边的连续长度不得大于100mm，焊缝两边咬边的总长不得超过该焊缝长度的10%。2.1.4无损检测部分的要求第81条无损检测人员应按照《锅炉压力容器无损检测人员资格考核规定》进行考试，取得资格证书，方能承担与资格证书的种类和技术等级相应的无损检测工作。第82条压力容器的焊接接头，应先进行形状尺寸和外观质量的检查，合格后，才能进行无损检测，有延迟裂纹倾向的材料应在焊接完成24小时后进行无损检测；有再热裂纹倾向的材料应在热处理后再增加一次无损检测。第83条压力容器的无损检测方法包括射线、超声、磁粉、渗透和涡流检测等，压力容器制造单位应根据图样和有关标准的规定选择检测方法和检测长度。第84条压力容器对焊接焊接接头的无损检测比例，一般分全部（100％）和局部（大于等于20％）两种。对铁素体钢制低温容器，局部无损检测的比例应大于等于50％。第85条符合下列情况之一的，压力容器的对接接头，必须进行全部射线或超声检测。1、GB150及GB151等标准中规定进行全部射线或超声检测的压力容器。2、第三类压力容器。3、第二类压力容器中易燃介质的反应压力容器和储存压力容器。4、设计压力大于5.0Mpa的压力容器。5、设计压力大于等于6.0Mpa管壳式余热锅炉。6、设计选用焊缝系数为1.0的压力容器（无缝管制壳体除外）7、疲劳分析设计的压力容器。8、采用电渣焊的压力容器。9、使用后无法进行内外部检验或耐压试验的压力容器。710、合下列