无损检测技术及其应用-张广远

无损检测技术及其应用主讲：张广远2017.10主要内容1、无损检测概述•无损检测的定义•无损检测的目的和任务•无损检测技术的分类•无损检测技术的技术现状及其发展•无损检测NDT（Non-destructivetesting）利用声、光、磁和电等特性，在不损害或不影响被检对象使用性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或结构异常，最终了解和评价被检测对象的性质、状态、质量或内部结构的技术。1、无损检测概述无损检测的目的和任务1．确保工件、设备或结构的质量，保障安全用无损检测来保证产品质量，使之在规定的使用条件下，在预期的使用寿命内，产品的部分或整体都不会发生破损，从而防止安全事故。这就是无损检测最重要的目的之一。2．改进生产工艺无损检测不仅要把被测件中的缺陷检测出来，而且应该帮助其改进制造工艺。3．降低生产成本通过无损检测可以达到降低制造成本的目的。例如，焊接某容器，不是把整个容器焊完后才无损检测，而是在焊接完工前的中间工序先进行无损检测，提前发现不合格的缺陷，及时进行修补。这样就可以避免在容器焊完后，由于出现缺陷而整个容器不合格，从而节约了原材料和工时费，达到降低制造成本的目的。51、无损检测概述1、无损检测概述（一）检测范围1．组合件的内部结构或内部组成情况的检查2．材料、构件和结构缺陷的检查(1)质量评定(2)寿命评定3．材料、设备和结构的计量检测通过定量的测定材料、设备和结构的变形量或腐蚀量来确定能不能继续使用。4．材质的无损检测无损检测可以用来验证材料品种是否正确，是否按规定进行处理。5．表面处理层的厚度测定确定各种表面层的深度和厚度。6．应变测试1、无损检测概述(二)应用特点1．无损检测要与破坏性检测相配合2．正确选用实施无损检测的时间3．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、无损检测概述(二)应用特点1．无损检测要与破坏性检测相配合2．正确选用实施无损检测的时间3．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无损检测方法分类检测原理无损检测声学方法检测电学方法检测射线检测磁学方法检测微波和介电方法检测光学方法检测热学方法检测渗透检测1、无损检测概述1、无损检测概述工程应用中，五大常规无损检测技术：涡流检测（EddycurrentTesting，ET）磁粉检测（MagneticparticleTesting，MT）渗透检验（PenetrateTesting，PT）超声检测（UltrasonicTesting，UT）射线检测（RadiographicTesting，RT）内部缺陷检测表面开口缺陷检测表面缺陷检检测近表面缺陷检测1、无损检测概述非常规无损检测技术有：声发射AcousticEmission(缩写AE)；泄漏检测LeakTesting（缩写LT）；衍射波时差法超声检测技术TimeofFlightDiffraction(缩写ToFD)；导波检测GuidedWaveTesting；光全息照相OpticalHolography；红外热成象InfraredThermography；微波检测MicrowaveTesting121314•无损检测技术现状及发展21世纪以来，伴随着科学技术特别是计算机技术、数字化与图像识别技术、人工神经网络技术和机电一体化技术的大发展，无损检测技术获得了迅速发展。在航空航天、核技术、武器系统、电站设备、铁道与造船、石油与化工、建筑、冶金、机械制造等领域中都有广泛应用。目前，我国拥有17万无损检测人员和2000多家无损检测机构，在国民经济建设与设备安全监测中发挥着重要作用。1、无损检测概述自动无损检测和定量无损检测微观缺陷检测、在线检测、在役检测新原理、新方法、新技术的探索研究无损检测技术发展方向1、无损检测概述2、常规无损检测技术及其应用射线检测(探伤)有X射线、γ射线和中子射线等检测方法。它是利用各种射线源对材料的透射性能及不同材料的射线的衰减程度的不同，使底片感光成黑度不同的图像来观察的。射线检测用来检测产品的气孔、夹渣、铸造孔洞等。当裂纹方向与射线平行时就能被检查出来182、常规无损检测技术及其应用2.1射线检测•利用射线通过物质时的衰减规律，即当射线通过物质时，由于射线与物质的相互作用发生吸收和散射而衰减。其衰减程度，则根据其被通过部位的材质、厚度和存在缺陷的性质不同而异。192、常规无损检测技术及其应用2.1射线检测•射线检测的优点是检测结果可作为档案资料长期保存，检测图像较直观，对缺陷尺寸和性质判断比较容易。•射线检测的缺点是当裂纹面与射线近于垂直时就很难检查出来，对工件中平面型缺陷(裂纹未熔合等缺陷)也具有一定的检测灵敏度，但与其它常用的无损检测技术相比，对微小裂纹的检测灵敏度较低，并且生产成本高于其它无损检测技术，其检验周期也较其它无损检测技术长，并且射线对人体有害，需要有防护设备。202、常规无损检测技术及其应用2.1射线检测•照相法•电离检测法•荧光屏直接观察法•工业射线CT技术212、常规无损检测技术及其应用2.1射线检测照相法22电离检测法23荧光屏直接观测法24工业射线CT技术•CT技术是断层照相技术，又称计算机层析照相技术，它根据物体横断面的一组投影数据，经过计算机处理后，得到物体横断面的图像。所以，它是一种由数据到图像的重建技术。•射线照相一般仅能提供定性信息，不能实用于测定结构尺寸、缺陷方向和大小。它还存在三维物体二维成像、前后缺陷重叠的缺点。射线CT技术提出了全新的影像形成概念，它比射线照相法能更快、更精确地检测出材料和构件内部的细微变化，消除了照相法可能导致的检查失真和图像重叠，并且大大提高了空间分辨力和密度分辨力。25射线CT装置26射线CT的工业应用航空航天工业核工业钢铁工业机械工业：常用于检测和评价铸件和焊接结构的质量陶瓷工业电子工业27射线CT的工业应用28射线CT的工业应用29•液体渗透检测的基本原理–利用黄绿色的荧光渗透液或红色的着色渗透液对窄狭缝隙良好的渗透性，经过渗透清洗、显示处理以后显示放大了的探伤显示痕迹，用目视法来观察，对缺陷的性质和尺寸做出适当的评价。–是—种检查工件或材料表面缺陷的—种方法，它不受材料磁性的限制，比磁粉探伤的应用范围更加广泛。302、常规无损检测技术及其应用2.2液体渗透检测•液体渗透检测应用于各种金属、非金属、磁性、非磁性材料及零件的表面缺陷的检查。可以说，除表面多孔性材料以外，几乎一切材料的表面开口缺陷都可以应用此方法获得满意的检测结果。312、常规无损检测技术及其应用2.2液体渗透检测优点应用广泛，原理简明易懂，检查经济，设备简单，显示缺陷直观，并可以同时显示各个不同方向的各类缺陷。对大型工件和不规则零件的检查以及现场机件的抢修检查，更能显示其特殊的优点。但渗透探伤对埋藏于表皮层以下的缺陷是无能为力的。缺点它只能检查开口暴露于表面的缺陷，另外还有操作工序繁杂等。322、常规无损检测技术及其应用2.2液体渗透检测•步骤–将被探工件浸涂具有高度渗透能力的渗透液，由于液体的润湿作用和毛细现象，渗透液便渗入工件表面缺陷中–将工件缺陷以外的多余渗透液清洗干净–涂一层亲和吸附力很强的白色显像剂，将渗入裂缝中的渗透液吸出来–在白色涂层上显示出缺陷的形状和位置的鲜明图案，从而达到了无损检疵的目的。332、常规无损检测技术及其应用2.2液体渗透检测342、常规无损检测技术及其应用2.2液体渗透检测•分类–荧光渗透探伤–着色渗透探伤352、常规无损检测技术及其应用2.2液体渗透检测•磁粉检测的基本原理如下：当材料或工件被磁化后，若在工件表面或近表面存在裂纹、冷隔等缺陷，便会在该处形成一漏磁场。此漏磁场将吸引、聚集检测过程中施加的磁粉，而形成缺陷显示。•因此，磁粉检测首先是对被检工件加外磁场进行磁化.•外加磁场的获得一般有两种方法：–一种是由可以产生大电流(几百安培至上万安培)的磁力探伤机直接给被检工件通大电流而产生磁场；–另一种是把被检工件放在螺旋管线圈产生的磁场中，或是放在电磁铁产生的磁场中使工件磁化。工件被磁化后，在工件表面上均匀喷洒微颗粒的磁粉(磁粉平均粒度为5～10μm)，一般用四氧化三铁或三氧化二铁作为磁粉。362、常规无损检测技术及其应用2.3磁粉检测•如果被检工件没有缺陷，则磁粉在工件表面均匀分布。当工件上有缺陷时，由于缺陷(如裂纹、气孔、非金属夹杂物等)内含有空气或非金属，其磁导率远远小于工件的磁导率；由于磁阻的变化，位于工件表面或近表面的缺陷处产生漏磁场，形成一个小磁极。•磁粉将被小磁极所吸引，缺陷处由于堆积比较多的磁粉而被显示出来，形成肉眼可以看到的缺陷图像。•为了使磁粉图像便于观察，可以采用与被检工件表面有较大反衬颜色的磁粉。常用的磁粉有黑色、红色和白色。为了提高检测灵敏度，还可以采用荧光磁粉，在紫外线照射下使之更容易观察到工件中缺陷的存在。372、常规无损检测技术及其应用2.3磁粉检测382、常规无损检测技术及其应用2.3磁粉检测磁粉检测原理•用于检测铁磁性材料和工件(包括铁、镍、钻等)表面上或近表面的裂纹以及其它缺陷。•对表面缺陷最灵敏，对表面以下的缺陷随埋藏深度的增加检测灵敏度迅速下降。•采用磁粉检测方法检测磁性材料的表面缺陷，比采用超声波或射线检测的灵敏度高，而且操作简便、结果可靠、价格便宜。因此它被广泛用于磁性材料表面和近表面缺陷的检测。•对于非磁性材料如有色金属、奥氏体不锈钢、非金属材料等不能采用磁粉检测方法。但当铁磁性材料上的非磁性涂层厚度不超过50μm时，对磁粉检测的灵敏度影响很小。392、常规无损检测技术及其应用2.3磁粉检测磁粉检测应用磁粉检测方法•湿法–磁悬液应采用软管浇淋或浸渍法施加于试件，使整个被检表面被完全覆盖。–采用连续法时，磁化电流应在施加磁悬液之前或从磁悬液中取出之前接通(如果检测采用浸渍法)，并保持1/5～1/2s，直至试件被磁悬液覆盖，磁悬液覆盖膜足以产生良好的磁痕。–采用剩磁法时，试件应通过施加电流至少1/5s的方法来磁化。此后，切断磁化电流，采用软管浇淋或浸渍法施加磁悬液。–对于浸渍法，试件应仔细地从磁悬液中取出，以免冲掉磁痕。对于剩磁荧光磁粉检验法，如觉得有必要保证缺陷的磁痕有效，则试件可放在用于制备磁悬液的载液中仔细清洗。402、常规无损检测技术及其应用2.3磁粉检测•干法–磁粉应直接喷撒在被检区域，并除去过量的磁粉。轻轻地振动试件，使其获得较为均匀的磁粉分布。应注意避免使用过量的磁粉，不然会影响缺陷的有效显示。–对于连续法，磁化电流应恰好在施加磁粉前接通，并应在其后的吹风、轻敲或振动中，保持接通。–对于剩磁法，试件应先磁化，在切断磁化电流之后，再按上述方法施加磁粉。412、常规无损检测技术及其应用2.3磁粉检测磁粉检测方法•检测近表面缺陷(如轧钢制品和锻件中的非金属夹杂)时，应采用湿粉连续法，因为非金属夹杂物引起的漏磁通值最小；•检测大型铸件或焊接件中近表面的缺陷时，可采用干粉连续法。42磁粉检测方法2、常规无损检测技术及其应用2.3磁粉检测磁粉探伤过程•预清洗•缺陷估计：使磁力线在切实可行的范围内横穿过可能存在于试件内的任何缺陷。•选择探伤方法–进行周向和纵向磁化–对伪磁痕进行分析判断•退磁•后清洗•标记：酸蚀法、印记、着色等。•记录432、常规无损检测技术及其应用2.3磁粉检测44磁粉喷射2、常规无损检测技术及其应用2.3磁粉检测•超声波是超声振动在介质中的传播，它的实质是以波动形式在弹性介质中传播的机械振动，其频率高于20kHz以上。•超声波被用于无损检测，主要是因为有以下几个特性：–①超声波在介质中传播时，遇到界面会发生反射；–②超声波指向性好，频率愈高，指向性愈好；–③超声波传播能量大，对各种材料的穿透力较强。•近年来的研究表明，超声波的声速、衰减、阻抗和散射等特性，为超声波的应用提供了丰富的信息，并且成为超声波广泛应用的条件。452、常规无损检测技术及其应用2.4超声波检测超声波检测的原理和类型•超声波探伤主要是通