无损检测基本知识

无损检测基本知识质保部李海波一概述二目视检测VT–VisualTest三液体渗透检测PT–PenetrantTest四磁粉检测MT–MagneticTest五超声检测UT–UltrasonicTest六射线照射检测RT–RadiographicTest七衍射时差法TOFD-TimeofFlightDiffraction八公司的人员、设备和检测能力一概述无损检测:为了确定是否存在影响物体使用性能的条件或结构不连续，在不改变物体状态和性质的条件下所进行的各种检查、测试、评价方法。NDT-NondestructiveTestingNDE-NondestructiveExamination关于NDE错误观点：采用NDE后可以确保每个部件都不会失效或出故障原因：1.每种检验方法都有它的局限性2.规范和标准只规定了最低要求3.依赖于人的经验无损检测的意义无损检测的意义是多方面的：改进生产工艺提高产品质量降低成产成本保障设备的安全运行此外，无损检测与评估技术在农作物优种和病虫害防治、自然灾害监测与预防、文物保护、资源勘探、军事侦察、科学研究、新材料研究、新工艺开发、新产品研制等诸多方面都大有用武之地，“现代工业是建立在无损检测技术之上的”并非言过其实。NDE的历史最早应用的无损检测：上帝创造天和地（目视）我们今天所知的无损检测在20世纪40年代开始形成NDE包括：射线照相检验RT超声检验UT磁粉检验MT液体渗透检验PT目视检验VT声发射试验AE电磁检验ET泄漏试验LT中子照相检验NRT热/红外试验TIR振动分析试验VA显示评定：●指示indication：须对其作出解释的响应或痕迹●假显示falseindication:通过不适当的方法或处理所得到的指示，可能会被误解为不连续性或缺陷●非相关指示non-relevantindication：一些无法控制的试验条件所产生的真实显示，但与可能构成缺陷的不连续并无关系●相关指示relevantindication：来自需做评定的不连续性的显示●伤flaw:零件或材料中的一种不完善，可能是（也可能不是）有害的。●不连续discontinuity:零件正常组织结构或外型的任何间断，可能会也可能不会影响零件的使用性●缺陷defect：尺寸、形状、取向、位置或性质对零件的有效使用会造成损害或不满足规定验收要求的不连续性目视检测VT–VisualTest目视检测定义在电磁波的可见光范围内，用人的眼睛或借助于光学仪器（放大类装置）对工业产品和加工用材料的表面状况、工件几何尺寸、结构形状与完整性、零部件装配位置等进行观察评价或测量的一种无损检测方法。定义中包含了三个方面：（1）检测用具：人眼或放大类光学仪器;（2）检测对象：表面状况;（3）检测方式：观察评价和测量。目视检测方法分为：直接目视检测和间接目视检测。a直接目视检测：直接用人眼或使用6倍以下的放大镜，对试件表面状况进行检测。b间接目视检测：借助于普通放大类光学仪器观察或采用光学仪器对人眼无法直接观察到的试件表面状况进行目视观察的检测方法。例如：反光镜、望远镜、工业内窥镜、光纤内窥镜及其它合适的仪器。目视检测特点·原理简单，易于理解和掌握；·无须复杂的检测设备器材；·不受或很少受产品材质、结构、形状、位置、尺寸等因素的影响；·可以快速、方便、直观地进行检测，结果真实、可靠、重复性好。目视检测主要局限性·只能检测表面状况及缺陷；·因受到人眼分辨能力和仪器分辨率的限制，不能发现表面上非常细微的缺陷；·在观察过程中受到表面照度、颜色、环境条件等因素影响容易发生漏检现象；·有些缺陷（表面特征不明显的缺陷）不能够准确地判定；·必要时需对表面进行清理，增加了检测工作量和烦琐程度。目视检测应用a.原材料检查包括：铸件、锻件、板材、棒材、丝材、管材、粉末冶金、非金属材料等；b.产品的检查包括：焊接件、设备支撑、管形件、空腔件、螺栓、螺母、减震器、压力容器等。目视检测可能发现的缺陷（1）原材料缺陷：a铸件：外观尺寸、粘砂、夹砂、裂纹、缩孔、疏松、气孔等；b锻件：缩孔残余、夹杂物、折叠、白点、裂纹等；c管件：铸造管：表面气孔、残余缩孔、裂纹；变形管：起皮、管端分层、折叠、划痕、鳞皮、裂纹等；焊接管：焊接件表面存在的缺陷在焊接管中都可能出现。（2）焊接件：气孔、裂纹、未焊合、未焊透、夹渣、形状缺陷等。（3）压力容器：主要是针对焊缝检查，因此焊接表面缺陷在压力容器中都可能出现；容器内、外表面质量检查与容器坯料的制造加工工艺有关。三液体渗透检测PT–PenetrantTest渗透探伤的定义：以毛细管作用原理为基础的检查表面开口缺陷的无损检测方法PT动画毛细现象的典型演示渗透探伤的优点1）适用范围广泛：不论是碳钢以及含有铬、镍、铜等元素的合金钢还是非铁磁性材料，例如不锈钢、铝合金、镁合金、锌合金等。只要是非疏孔性材料均适用。2）检测效率高:同磁粉探伤相比，即使是复杂形状的工件也只要进行一次检验，即可实现几乎全表面探伤。3）对缺陷的方向性不敏感：当多种方向缺陷共存时，仅一次操作就可检出。4）操作简单：其是无损检测方法中最适宜携带的方法。不受现场水电等限制。渗透探伤的缺点1）只能检查表面开口缺陷，受材料的致密性限制。2）这种方法只能知道有无缺陷与试件表面的缺陷形态，对缺陷深度、内部形状与大小无法掌握。3）同磁粉相比，图像逐渐溃散的同时颜色随之变浅。4）受表面光洁度的影响较大，光洁度越差就越难以进行正确的清洗处理，因此表面光洁度差的工件探伤有困难。5）渗透探伤一般采用手工操作，很大程度取决于检验人员技术水平高低。探伤技术不熟练时结果易变。6)相对来讲价格较高，且对环境有污染。灵敏度试片渗透典型缺陷显示特征渗透典型缺陷显示特征实际缺陷123四磁粉检测MT–MagneticTest1.磁粉探伤同涡流一样是电磁探伤方法，以电磁理论为基础。2.漏磁场原理工件表面磁化时，如果在其表面或近表面有能遮挡其磁力线的缺陷存在，则在这部分表面空间将产生漏磁场，而且在缺陷的两侧会出现磁极。此时如果在此处喷洒具有一定分散性的干磁粉或湿磁粉，磁粉颗粒在被空间磁场磁化后就变成了带有磁极的小磁铁。同极相斥、异极相吸，磁粉就会聚集在缺陷上(磁粉堆积)。磁粉检测优点可发现表面缺陷,如裂纹、夹杂、发纹、白点、折叠、冷隔和疏松等缺陷，缺陷形状、大小和位置显示直观一目了然；对于工件表面的细小缺陷也能检查出来，有较高检测灵敏度；采用合适磁化工艺，能检测到工件所有表面；同其它方法相比较，磁粉检测工艺简单，速度较快，检测费用也比较低廉。磁粉检测缺点只适用于铁磁性材料，而且只能检测出工件表面和近表面的缺陷，一般检测深度不超过1-3mm左右(直流电检测深度可能大一些）。马氏体不锈钢和沉淀不锈钢具有磁性，也可以进行磁粉检测；检测缺陷时的灵敏度与磁化方向有很大关系。平行或与表面夹角小于20度的缺陷难于显示；工件表面有覆盖层（油漆或镀铬层厚度＞0.08mm，铁磁性覆盖层如镀镍层厚度＞0.03mm）、喷丸层对检测灵敏度均有不良影响；磁化工件绝大多数是用电流产生的磁场进行的，因此，大的工件往往用很大电流。磁化后一些较大剩磁的工件还要进行退磁。磁粉检测方法纵向磁化（线圈法）纵向磁化（磁轭法）周向磁化（周向通电法）周向磁化（触头法）周向磁化（中心导体法）复合磁化包括交叉磁轭法（见下图)和交叉线圈法等多种方法。灵敏度试片A型试片磁场指示器八角试片磁粉类型磁粉按其带往试件所用的介质分类，介质可以是空气（干粉法），也可以是液体法（湿粉法).另外，根据其是否有荧光特性又可以分为非荧光磁粉和荧光磁粉。非荧光磁粉是指在白光下能观察到磁痕的磁粉。湿粉采用的是黑色的四氧化三铁（Fe3O4)和红褐色的γ-三氧二铁（γ-Fe2O3），以上两种磁粉即适用于干粉法也适用于湿粉法。干粉法也采用银灰色的铁粉。直径为10～130μm的空心球粉是铁、铬、铝的复合氧化物，可以在400摄氏度以下的温度范围内用于干粉法。****焊缝清根荧光磁粉是以磁性氧化铁粉、工业纯铁粉、或羰基铁粉等为核心，外面包覆一层荧光染料所致成的，可明显提高磁痕的可见度和对比度。缺陷状况的影响缺陷性质的影响缺陷种类很多，如裂纹、白点、气孔、重皮、夹渣等，这些缺陷由于其介质磁导率不同，进而缺陷产生的漏磁场也不同，这就造成了缺陷磁痕的显示能力不同。缺陷形状和大小的影响与磁场方向垂直的线、面状缺陷比气孔等圆形缺陷产生的漏磁场强，易形成磁痕显示，检测灵敏度高。同等宽度的表面缺陷，在一定范围内漏磁场强度与缺陷的高度成正比，即高度越大，漏磁场越强，检测灵敏度越高。缺陷方位的影响缺陷的断面形状、方向及与表面的距离等都影响磁粉探伤的结果。工件状况的影响工件材质及热处理状态的影响工件的化学成分及组织状态影响钢铁的磁性。铁含量越高工件的磁导率越高，易被磁化。主要组织状态是铁素体、珠光体、渗碳体以及高温淬火残留下来的少量奥氏体。除奥氏体钢外，其余各种组织都具有一定磁性，均可进行磁粉检验。热处理影响工件材料的组织成分及结构。一般淬火时材料磁导率下降，矫顽力提高，剩磁增加。而退火和回火，尤其是高温退火和回火，降低材料的矫顽力，减小剩磁，使工件更易磁化。工件形状和尺寸的影响工件形状规则均与，易选择和制定磁化规范。而对于形状不规则的工件，磁化产生的磁场也不均匀，灵敏度也不一样，检测效果也不一致。比较粗大的部分应选择较高的磁化规范；工件表面状态的影响工件表面粗糙度及机械损伤以及表面附着物包括镀层、涂层、氧化皮、锈蚀、污垢等对探伤结果均有影响。表面粗糙不平尤其是附着物和机械损伤影响磁场强度及分布。当附着物较厚时，能掩盖缺陷，增大缺陷与被检表面的距离，降低漏磁场强度，减小对磁粉的吸引力，影响磁粉流动，妨碍显示，降低探伤灵敏度，容易造成漏检。非相关显示工件形状突变引起的伪磁痕显示：孔、键槽、螺纹、尺根等工件形状突变处，磁通量急剧变化，磁化后磁场不均匀，这些部位易形成漏磁场，吸引磁粉产生清晰或粗浅的磁痕显示。工件材质、组织结构不均匀及分界面处伪缺陷磁痕显示。工件加工引起的伪缺陷磁痕显示：工件表面粗糙度大、加工刀痕、划伤处，磁化时也可能产生漏磁通，形成漏磁场吸引磁粉，形成松散模糊且较宽粗的伪缺陷磁痕显示。电极或磁极处伪缺陷磁痕显示，这种显示特征是分散的沿金属流线方向分布的粗壮密集而又清晰的显示。操作不当引起的伪缺陷磁痕显示:如工件表面清理不良，残留油污或粘附纤维以及多余的磁粉或磁悬液滞留工件表面，易形成显示。*****认真清理表面，重做可消失。磁悬液浓度过大施加方式不当，多余磁粉吹除不当等，也能形成伪缺陷磁痕显示。应力集中处产生的伪缺陷磁痕显示:工件在加工以及使用过程中由于温度、载荷等原因产生局部应力过大，磁化时这些部位也能产生漏磁通，形成多而松散的不清晰的伪缺陷磁痕显示。缺陷磁痕的分类线形缺陷磁痕：长度与宽度之比大于3的缺陷。如裂纹、折叠、分层等缺陷。圆形缺陷磁痕：长度与宽度之比等于和小于3的缺陷。纵向缺陷磁痕：缺陷的长轴方向与工件轴线或母线夹角小于30度的缺陷。横向缺陷磁痕：缺陷的长轴方向与工件轴线或母线夹角大于或等于30度的缺陷。分散缺陷磁痕：在一定区域内同时存在几个缺陷磁痕。五超声检测UT–UltrasonicTest超声波检测成为对较小而不致密不连续的一种理想定位方法，需要满足一下假设：声能的发射角将对反射体的方位产生良好的效应；不连续尺寸和材料晶粒结构之间的关系允许获得一个可接受的信噪比；表面条件适合扫查。不良的扫查表面不仅需要更粘的耦合剂，而且还可能要采用较低的频率。这样就可能达不到所需的必要分辨率。超声检测的优点如下：检测可以从一个表面上完成。能够检测到较小的不连续。可充分的控制检测变量。采用不同的波型可获得不同的方法。对于适合的设备可以进行高温检测。可检测较厚或较长的工件。埋藏构件的检测（如轴承箱内的主轴等）。对表面和内部不连续可精确定位。可提供不连续的深度信息。可检测表面和近表面的不连续。采用信号电子门和