常用无损探伤及使用原则

工业无损探伤的方法很多,目前国内外最常用的探伤方法有五种,即人们常称的五大常规探伤方法.本文将首先介绍五大常规探伤方法及其特点,并结合电厂管道焊接的特定条件和需求,选出适合探伤方法。除以上五大常规方法外,近年来又有了红外,声发射等一些新的探伤方法.五大常规方法是指：1、射线探伤法RT：检测内部有气孔,夹渣、未焊透等体积型缺陷，不易发现裂纹等面积型缺陷。2、超声波探伤法UT：纵波,横波适用于探测内部缺陷,表面波适宜于探测表面缺陷,但对表面的条件要求高.3、磁粉探伤法MT：能探查气孔,夹杂,未焊透等体积型缺陷,但更适于检查因淬火,轧制,锻造,铸造,焊接,电镀,磨削,疲劳等引起的裂纹。4、涡流探伤法ET：能确定表面及近表面缺陷的位置和相对尺寸5、渗透探伤法PT。能确定表面开口缺陷的位置、尺寸和形状。一、射线探伤方法：射线探伤是利用射线的穿透性和直线性来探伤的方法.这些射线虽然不会像可见光那样凭肉眼就能直接察知,但它可使照相底片感光,也可用特殊的接收器来接收.常用于探伤的射线有x光和同位素发出的γ射线,分别称为x光探伤和γ射线探伤.当这些射线穿过(照射)物质时,该物质的密度越大,射线强度减弱得越多,即射线能穿透过该物质的强度就越小.此时,若用照相底片接收,则底片的感光量就小;若用仪器来接收,获得的信号就弱。因此,用射线来照射待探伤的零部件时,若其内部有气孔,夹渣等缺陷,射线穿过有缺陷的路径比没有缺陷的路径所透过的物质密度要小得多,其强度就减弱得少些,即透过的强度就大些,若用底片接收,则感光量就大些,就可以从底片上反映出缺陷垂直于射线方向的平面投影;若用其它接收器也同样可以用仪表来反映缺陷垂直于射线方向的平面投影和射线的透过量。由此可见,一般情况下,射线探伤是不易发现裂纹的,或者说,射线探伤对裂纹是不敏感的.因此,射线探伤对气孔,夹渣,未焊透等体积型缺陷最敏感.即射线探伤适宜用于体积型缺陷探伤,而不适宜面积型缺陷探伤。二、超声波探伤方法：人们的耳朵能直接接收到的声波的频率范围通常是20Hz到20kHz,(声)即音频.频率低于20Hz的称为次声波,高于20kHz的称为超声波.工业上常用数兆赫兹超声波来探伤.超声波频率高,则传播的直线性强,又易于在固体中传播,并且遇到两种不同介质形成的界面时易于反射,这样就可以用它来探伤.通常用超声波探头与待探工件表面良好的接触,探头则可有效地向工件发射超声波,并能接收(缺陷)界面反射来的超声波,同时转换成电信号,再传输给仪器进行处理.根据超声波在介质中传播的速度(常称声速)和传播的时间,就可知道缺陷的位置.当缺陷越大,反射面则越大,其反射的能量也就越大,故可根据反射能量的大小来查知各缺陷(当量)的大小。常用的探伤波形有纵波,横波,表面波等,前二者适用于探测内部缺陷,后者适宜于探测表面缺陷,但对表面的条件要求高.三、磁粉探伤方法磁粉探伤是建立在漏磁原理基础上的一种磁力探伤方法。当磁力线穿过铁磁材料及其制品时,在其(磁性)不连续处将产生漏磁场,形成磁极.此时撒上干磁粉或浇上磁悬液,磁极就会吸附磁粉,产生用肉眼能直接观察的明显磁痕.因此,可借助于该磁痕来显示铁磁材料及其制品的缺陷情况.磁粉探伤法可探测露出表面,用肉眼或借助于放大镜也不能直接观察到的微小缺陷,也可探测未露出表面,而是埋藏在表面下几毫米的近表面缺陷。用这种方法虽然也能探查气孔,夹杂,未焊透等体积型缺陷,但对面积型缺陷更灵敏,更适于检查因淬火,轧制,锻造,铸造,焊接,电镀,磨削,疲劳等引起的裂纹。磁力探伤中对缺陷的显示方法有多种,有用磁粉显示的,也有不用磁粉显示的。用磁粉显示的称为磁粉探伤,因它显示直观,操作简单,人们乐于使用,故它是最常用的方法之一。不用磁粉显示的,习惯上称为漏磁探伤,它常借助于感应线圈,磁敏管,霍尔元件等来反映缺陷,它比磁粉探伤更卫生,但不如前者直观.由于目前磁力探伤主要用磁粉来显示缺陷,因此,人们有时把磁粉探伤直接称为磁力探伤,其设备称为磁力探伤设备.四、涡流探伤方法涡流探伤是由交流电流产生的交变磁场作用于待探伤的导电材料,感应出电涡流.如果材料中有缺陷,它将干扰所产生的电涡流,即形成干扰信号.用涡流探伤仪检测出其干扰信号,就可知道缺陷的状况.影响涡流的因素很多,即是说涡流中载有丰富的信号,这些信号与材料的很多因素有关,如何将其中有用的信号从诸多的信号中一一分离出来,是目前涡流研究工作者的难题,多年来已经取得了一些进展,在一定条件下可解决一些问题,但还远不能满足现场的要求,有待于大力发展.涡流探伤的显著特点是对导电材料就能起作用,而不一定是铁磁材料,但对铁磁材料的效果较差.其次,待探工件表面的光洁度,平整度,边介等对涡流探伤都有较大影响,因此常将涡流探伤用于形状较规则,表面较光洁的铜管等非铁磁性工件探伤.五、渗透探伤方法渗透探伤是利用毛细现象来进行探伤的方法.对于表面光滑而清洁的零部件,用一种带色(常为红色)或带有荧光的,渗透性很强的液体,涂覆于待探零部件的表面.若表面有肉眼不能直接察知的微裂纹,由于该液体的渗透性很强,它将沿着裂纹渗透到其根部.然后将表面的渗透液洗去,再涂上对比度较大的显示液(常为白色).放置片刻后,由于裂纹很窄,毛细现象作用显著,原渗透到裂纹内的渗透液将上升到表面并扩散,在白色的衬底上显出较粗的红线,从而显示出裂纹露于表面的形状,因此,常称为着色探伤。若渗透液采用的是带荧光的液体,由毛细现象上升到表面的液体,则会在紫外灯照射下发出荧光,从而更能显示出裂纹露于表面的形状,故常常又将此时的渗透探伤直接称为荧光探伤.此探伤方法也可用于金属和非金属表面探伤.其使用的探伤液剂有较大气味,常有一定毒性.无损检测方法的使用原则4.1概述4.1.1应根据受检承压设备的材质、结构、制造方法、工作介质、使用条件和失效模式，预计可能产生的缺陷种类、形状、部位和方向，选择适宜的无损检测方法。4.1.2射线和超声检测主要用于承压设备的内部缺陷的检测；磁粉检测主要用于铁磁性材料制承压设备的表面和近表面缺陷的检测；渗透检测主要用于金属材料和非金属材料制承压设备的表面开口缺陷的检测；涡流检测主要用于导电金属材料制承压设备表面和近表面缺陷的检测。4.1.3铁磁性材料表面检测时，宜采用磁粉检测。4.1.4当采用两种或两种以上的检测方法对承压设备的同一部位进行检测时，应按各自的方法评定级别。4.1.5采用同种检测方法按不同检测工艺进行检测时，如果检测结果不一致，应以危险度大的评定级别为准。4.2射线检测4.2.1射线检测能确定缺陷平面投影的位置、大小，可获得缺陷平面图像并能据此判定缺陷的性质。4.2.2射线检测适用于承压设备金属材料板和管的熔化焊对接焊接接头的检测，用于制作对接焊接接头的金属材料包括碳素钢、低合金钢、不锈钢、铜及铜合金、铝及铝合金、钛及钛合金、镍及镍合金。射线检测不适用于锻件、管材、棒材的检测。T型焊接接头、角焊缝以及堆焊层的检测一般也不采用射线检测。4.2.3射线检测的穿透厚度，主要由射线能量确定，参见表1。4.2.4当应用γ射线照相时，宜采用高梯度噪声比(T1或T2)胶片；当应用高能X射线照相时，应采用高梯度噪声比的胶片；对于Rm≥540MPa的高强度材料对接焊接接头射线检测，也应采用高梯度噪声比的胶片。4.2.5射线检测的具体要求应按照JB4730.2的规定执行。4.3超声检测4.3.1超声检测通常能确定缺陷的位置和相对尺寸。4.3.2超声检测适用于板材、复合板材、碳钢和低合金钢锻件、管材、棒材、奥氏体不锈钢锻件等承压设备原材料和零部件的检测；也适用于承压设备对接焊接接头、T型焊接接头、角焊缝以及堆焊层等的检测。表1不同射线源检测的厚度范围射线源透照厚度W(AB级)，mm射线源透照厚度W(AB级)，mmX射线(300kV)≤40Co-6040～200X射线(420kV)≤80X射线(1MeV～4MeV)30～200Se-7510～40X射线(4MeV～12MeV)50～400Ir-19220～100X射线(12MeV)≥804.3.3采用超声直(斜)射法检测内部缺陷。不同检测对象相应的超声厚度检测范围见表2。表2不同检测对象相应的超声厚度检测范围超声检测对象适用于厚度范围，mm碳素钢、低合金钢、镍及镍基合金板材母材6～250铝及铝合金和钛及钛合金板材厚度大于或等于6碳钢、低合金钢钢锻件厚度小于等于1000不锈钢、钛及钛合金、铝及铝合金、镍及镍基合金复合板基板厚度大于或等于6碳钢、低合金钢无缝钢管外径为12～660、壁厚≥2奥氏体不锈无缝钢管外径为12～400、壁厚为2～35碳钢、低合金钢螺栓件直径＞M36全熔化焊钢对接焊接接头母材厚度为6～400铝及铝合金制压力容器对接焊接接头母材厚度大于或等于8钛及钛合金制压力容器对接焊接接头母材厚度大于或等于8碳钢、低合金钢压力管道环焊缝壁厚大于或等于4.0，外径为32～159，或壁厚为4.0～6，外径大于或等于159铝及铝合金接管环焊缝壁厚大于或等于5，外径为80～159，或壁厚为5.0～8，外径大于或等于159奥氏体不锈钢对接焊接接头母材厚度10～504.3.4超声检测的具体技术要求应符合JB4730.3的规定。4.4磁粉检测4.4.1磁粉检测通常能确定表面和近表面缺陷的位置、大小和形状。4.4.2磁粉检测适用于铁磁性材料制板材、复合板材、管材以及锻件等表面和近表面缺陷的检测；也适用于铁磁性材料对接焊接接头、T型焊接接头以及角焊缝等表面和近表面缺陷的检测。磁粉检测不适用非铁磁性材料的检测。4.4.3磁粉检测的具体技术要求应符合JB4730.4的规定。4.5渗透检测4.5.1渗透检测通常能确定表面开口缺陷的位置、尺寸和形状。4.5.2渗透检测适用于金属材料和非金属材料板材、复合板材、锻件、管材和焊接接头表面开口缺陷的检测。渗透检测不适用多孔性材料的检测。4.5.3渗透检测的具体技术要求应符合JB4730.5的规定。4.6涡流检测4.6.1涡流检测通常能确定表面及近表面缺陷的位置和相对尺寸。4.6.2涡流检测适用于导电金属材料和焊接接头表面和近表面缺陷的检测。4.6.3涡流检测的具体技术要求应符合JB4730.6的规定。4.7声发射检测4.7.1声发射检测通常用于确定内部或表面存在的活性缺陷的大致位置。4.7.2声发射检测适用于对承压设备在加载过程中进行的局部或整体检测也可用于在线监测。4.7.3声发射检测的具体要求应符合GB/T18182的有关规定。4.8X射线实时成像检测4.8.1X射线实时成像检测通常用于实时确定缺陷平面投影的位置、大小以及缺陷的性质。4.8.2X射线实时成像检测适用于承压设备对接焊接接头的实时快速检测。4.8.3X射线实时成像检测的具体要求应符合GB/T19293或GB17925的有关规定。