工业安装-无损检测概述

1、无损检测 在不破坏试件的前提下，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。1 1. . 无损检测定义无损检测定义 1 1） 射线检测（简称射线检测（简称RTRT） 2 2） 超声检测（简称超声检测（简称UTUT） 3 3） 磁粉检测（简称磁粉检测（简称MTMT） 4 4） 渗透检测（简称渗透检测（简称PTPT） 5 5） 衍射时差法超声检测（简称衍射时差法超声检测（简称TOFDTOFD） 6 6） 涡流检测（简称涡流检测（简称ETET） 7 7） 声发射检测（简称声发射检测（简称AEAE） 2. 2. 无损检测的分类无损检测的分

2、类 常规的检测方法为常规的检测方法为RTRT、UTUT、MTMT、PTPT四种，这四种方法仍是承压类特四种，这四种方法仍是承压类特种设备制造、安装质量检测、检验最常用的无损检测方法。种设备制造、安装质量检测、检验最常用的无损检测方法。 其它用于承压类特种设备的无损检测的方法有：衍射时差法超声检其它用于承压类特种设备的无损检测的方法有：衍射时差法超声检测（简称测（简称TOFDTOFD）、涡流检测（简称）、涡流检测（简称ETET）、声发射检测（简称）、声发射检测（简称AEAE）等。）等。 随着科学技术的发展无损检测的方法及种类日益繁多，如：激光、随着科学技术的发展无损检测的方法及种类日益繁多，如：

3、激光、红外、微波、液晶等技术都被应用于无损检测。红外、微波、液晶等技术都被应用于无损检测。 2. 2. 无损检测的分类无损检测的分类 1) 保证产品质量 应用无损检测技术，可以探测到肉眼无法看到的试件内部缺陷，又不需要破坏试样，通过发现缺陷、并对超标缺陷进行处理、达到符合使用要求，保证产品质量； 2) 保障使用安全 一方面：在产品制造安装过程中，通过无损检测来消除制造安装过程中产生的超过国家标准的超标缺陷，符合设计技术要求，保障使用安全； 另一方面：各种管道、容器、锅炉在恶劣的工作环境下运行，出现材料结构变化、疲劳、腐蚀、材质劣化、缺陷扩大，当需要长周期运行时，通过无损检测，满足使用要求，保障

4、使用安全； 3. 3. 无损检测的目的无损检测的目的 3) 改进制造工艺 在产品生产中，为了了解制造工艺是否适宜，必须事先进行工艺试验。试验中根据无损检测结果，修正焊接参数或其它工艺参数，最终得到能够达到质量要求的焊接工艺或铸造工艺，如：焊接工艺评定； 4) 降低生产成本 在产品制造过程中进行无损检测，往往认为要增加检查费用，增加成本，若在制造过程中的适当环节正确地进行无损检测，就可以防止以后工序的浪费，减少返工，降低废品率，从而降低成本，如：厚板焊接、锻件加工，上海漕泾苯酚丙酮装置为了减少检修次数，对管道进行100%检测。3. 3. 无损检测的目的无损检测的目的4. 4. 无损检测的应用特点

5、无损检测的应用特点4.1. 无损检测要与破环性检测相结合 无损检测最大特点是能在不损伤材料、工件和结构的前提下来进行检测，产品的检查率可以达到100，但是，不是所有需要测试的项目和指标都能进行无损检测，具有一定的局限性，如：拉伸、弯曲、冲击、金相、光谱等理化检测。 根据无损检测的目的，选择实施的时间如： 1） 锻件的超声检测，一般安排在锻造完成且进行过粗加工后，钻孔、铣槽、精磨等之前； 2） 普通钢材的焊缝一般在焊后进行检测； 3）高强度钢焊缝由于可能产生延迟裂纹（Cr5Mo、SPV490Q等），应安排在焊接后24小时后进行，有再热裂纹的焊缝应在焊接后36小时后进行； 4）需要进行热处理的管道

6、焊缝，一般在热处理后进行检测。 只有正确选定实施无损检测的时机，检测才能顺利完成，才能发挥最大作用。 4.2. 4.2. 正确选用实施无损检测的时机正确选用实施无损检测的时机 每一种无损检测方法都有局限性，不能适用于所有工件和所用缺陷，为了提高检测结果的可靠性，在检测前，根据被检物的材质、结构、形状、尺寸、预计可能产生什么种类、什么形状的缺陷，在什么部位、什么方向产生，选择最佳检测方法。如： 钢板分层缺陷UT 工件表面细小裂纹MT、PT 体积状缺陷RT 面积状缺陷UT 4.3. 4.3. 正确选用最适当的无损检测方法正确选用最适当的无损检测方法 每种方法都用优缺点，因此，在无损检测的应用中，如

7、果可能，不要只采用一种无损检测方法，以便保证各种检测方法取长补短，从而获得更多的信息。另外，应充分利用有关材料、焊接、加工工艺的知识及产品结构的知识，进行综合运用。如：超声波对裂纹缺陷探测灵敏度较高，但定性不准，而射线的有点是对缺陷定性比较准确，两者配合使用，就能保证检测结果既可靠又准确。如： 厚钢板焊缝： （大于46mm）RT 100%UT20% 厚钢板焊缝 ： (大于100mm)UT 100% RT 20% 高强度钢焊缝：100RT100%MT热处理后100MT4.3. 4.3. 综合应用各种无损检测方法综合应用各种无损检测方法5. 5. 钢焊缝中常见缺陷的种类钢焊缝中常见缺陷的种类缺陷分

8、为： 外观缺陷咬边、焊瘤、凹坑、未焊满 、烧穿、其它 表面缺陷（成形不良、错边、塌陷、表面气孔、弧坑、缩孔、 各种焊接变形） 内部缺陷气孔、夹渣、裂纹、未熔合、未焊透一。射线检测一。射线检测射线检测原理射线检测原理 射线通过检测工件时，由于工件内缺陷的存在，缺陷部位与无缺陷部位对射线的衰减不同，射线到达胶片的射线强度就不同，产生不同的感光效果，经暗室胶片处理，得到不同黑度的成像，根据形成的影像来判断缺陷的性质、大小，根据标准进行判断，对不符合要求的缺陷进行处理，最终满足使用要求。射线检测设备射线检测设备X射线机-一般适用240mm，最大可以透照至60mm（350kV）；2.硒-75 （Se-7

9、5) 射线机-一般适用1040mm，最小可透照 5mm（透照厚度）；3.铱-192（Ir-192)射线机-一般适用20100mm，最小可透照10mm（透照厚度）；4.钴-60（Co-60）射线机-一般适用30200mm5.铯-137、铥170等射线机射线透照方式射线透照方式1. 纵缝透照法 胶 片源2. 2. 环缝外透法环缝外透法3. 3. 环缝内透法环缝内透法4. 4. 双壁单影法双壁单影法5. 5. 双壁双影法双壁双影法射线底片本身质量验收射线底片本身质量验收底片本身质量的验收 评定区内无影响评定的伪缺陷。 划伤、水迹、折痕、压痕、静电感光、显影斑纹、霉点等。2. 底片黑度 X射线底片黑度

10、：2.04.0，小径管（89）底片黑度最低可以降至：1.5， 射线底片黑度新标准：2.04.0 当观片灯亮度足够时，底片黑度上限可以提高3. 3. 各种标识各种标识 标记齐全，摆放正确； 必须摆放的标记有：设备号（管线号）、焊缝号、底片号、中心标记、搭接标记等，标记应距焊缝边缘5mm； 需要时，应有焊工号、检测日期或其它证明工件信息的标记等。缺陷在底片上的形状缺陷在底片上的形状气孔 在底片上显示黑色圆点，边缘轮廓清晰，黑色均匀。2. 夹渣 在底片上显示黑色不均匀黑块，边缘轮廓不清晰，形状随着成型方法不同而不同。裂纹 在底片上显示长条状形影像，缺陷两端尖锐，黑度不均匀。未熔合 在底片上显示不均匀

11、的黑块，一面较直，一面锯齿状，靠熔合线方向一般较直。未焊透 在底片上显示较长的黑条，两边较直，黑度较均匀，一般出现在焊缝的中间。射线检测的优点和局限性射线检测的优点和局限性 1 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）体积型缺陷检出率高，而面积型缺陷的检出率受到多种因素影响；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；2.9 2.9 射线检测的优点和局限性射线检测的优点和局限性 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）

12、检测成本高；9）射线照相检测速度慢；10）射线对人体有害。二。超声波检测二。超声波检测3.1 3.1 超声波的发生及性质超声波的发生及性质超声波 频率大于20千赫兹的声波叫超声波产生 通过压电晶片的振动发出超声波。3.2 3.2 超声波检测原理超声波检测原理 超声波探头发射超声波进入工件，遇到缺陷部位，反射回波，被探头接受，传至超声探伤仪，在荧光屏上显示回波。3.3 3.3 超声波的特点超声波的特点超声波指向性好，能形成窄的波束；波长短，小的缺陷也能够较好地反射；距离的分辨率好，缺陷的分辨率高；无法得到缺陷直观图像、定性困难、定量精度不高，定位准确；检测结果无直接见证记录，对检测操作人员要求高

13、；不宜对不锈钢焊道进行检测。3.4 3.4 超声波检测探头移动方法超声波检测探头移动方法锯齿型扫查锯齿型扫查 斜平行扫查斜平行扫查 平行扫查平行扫查 四种基扫查方法四种基扫查方法 3.5 3.5 超声波检测的有点和局限性超声波检测的有点和局限性1. 面积型缺陷的检出率较高，而体积型缺陷的检出率低；2. 适合检测厚度较大的工件，不适合检测较薄的工件；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. 检测结果无直接见证记录；3.7 3.7 超声波检测的有点和局限性超声波检测的有点和局限性7. 对缺

14、陷在工件厚度方向上的定位较准确；8. 材质、晶粒度对检测有影响；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。三。磁粉检测三。磁粉检测 铁磁性材料被磁化后，其内部产生很强的磁感应强度，磁力线密度增大几百倍到几千倍，如果材料中存在不连续性(包括缺陷造成的不连续性和结构、形状、材质等原因造成的不连续性)，磁力线会发生畸变，部分磁力线有可能逸出材料表面，从空间穿过，形成漏磁场，漏磁场的局部磁极能够吸引铁磁物质。 4.1 4.1 磁粉检测原理磁粉检测原理 缺陷漏磁场缺陷漏磁场 表面缺陷近表面缺陷 4.2 4.2 磁粉检测磁化方法磁粉检测磁

15、化方法线圈法2. 2. 磁轭法磁轭法4.2 4.2 磁粉检测磁化方法磁粉检测磁化方法3. 3. 轴向通电轴向通电法法4. 4. 触头法触头法4.2 4.2 磁粉检测磁化方法磁粉检测磁化方法5. 5. 中心导体法中心导体法6. 6. 交叉磁轭法交叉磁轭法4.3 4.3 磁粉检测的优点和局限性磁粉检测的优点和局限性适宜铁磁性材料检测，不能用于非铁磁性材料检测；可以检出表面和近表面缺陷，不能用于检测内部缺陷；3. 检测灵敏度很高，可以发现极细小的裂纹及其他缺陷；检测成本低，速度快；工件的形状对检测有影响，有时因其难以磁化而无法检测。四。渗透检测四。渗透检测 渗透检测的原理是：零件表面被施涂含有荧光染

16、料或着色染料的渗透液后，在毛细管作用下，经过一定时间，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；再在零件表面施涂显象剂，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(紫外线光或白光)，缺陷处的渗透液痕迹被显示，(黄绿色荧光或鲜艳红色)，从而探测出缺陷的形貌及分布状态。 4.1 4.1 渗透检测的基本原理渗透检测的基本原理 1 1根据渗透剂和显像剂种类不同进行分类根据渗透剂和显像剂种类不同进行分类4.2 4.2 渗透检测方法分类和选用渗透检测方法分类和选用 4.34.3渗透检测方法选用渗透检测方法选用1 1. 渗透检测方法的选用，

17、首先应满足检测缺陷类型和灵敏度的要求。在此基础上，可根据被检工件表面粗糙度、检测批量大小和检测现场的水源、电源等条件来决定。2. 对于表面光洁且检测灵敏度要求高的工件，宜采用后乳化型着色法或后乳化型荧光法，也可采用溶剂去除型荧光法。3. 对于表面粗糙且检测灵敏度要求低的工件宜采用水洗型着色法或水洗型荧光法。4 44 4渗透检测方法选用渗透检测方法选用4. 对现场无水源、电源的检测宜采用溶剂去除型着色法。5. 对于批量大的工件检测，宜采用水洗型着色法或水洗型荧光法。6. 对于大工件的局部检测，宜采用溶剂去除型着色法或溶剂去除型荧光法。7. 荧光法比着色法有较高的检测灵敏度。4.5 4.5 渗透检

18、测操作的基本步骤渗透检测操作的基本步骤1. 预清洗；2. 施加渗透剂；3. 去除多余的渗透剂；4. 干燥；5. 施加显像剂；6. 观察及评定。渗透检测可以用于除了疏松多孔性材料外任何种类的材料；形状复杂的部件也可渗透检测，一次操作就可完成检测；同时存在几个方向的缺陷，用一次检测操作就可完成检测；不需要大型设备，可不用水、电；试件表面粗糙度影响大，检测结果往往容易受操作人员水平的影响；可以检测表面开口缺陷，但对埋藏或闭合型的表面缺陷无法检出； 4.6 4.6 渗透检测的优点和局限性渗透检测的优点和局限性7.检测工序多，速度慢；8.检灵敏度比磁粉检测低；9.材料较贵，成本较高；10.检测所用的检测

19、剂大多易燃、有毒，必须采取有效措施保证安全。 4.64.6渗透检测的优点和局限性渗透检测的优点和局限性五。各种检测方法的区别五。各种检测方法的区别及选用及选用射线检测 适用于检测工件内部体积状缺陷，对于并行于射线束方向的面状缺陷不敏感，具有缺陷形状直观、大小能测量，但不能测定缺陷的深度位置。5.1 5.1 区别区别超声波检测 适用于检测面状缺陷，对于并行于超声束的面状缺陷不敏感，不能准确判定缺陷性质、形状、大小，但能直接探测缺陷的埋藏位置，缺陷当量大小。磁粉检测 磁粉检测只能检测铁磁性材料工件的表面及近表面缺陷（一般为12mm，最深可达34mm），能直观测量缺陷的形状、大小，但不能测量缺陷的深

20、度，对点状缺陷不敏感，对工件形状有要求。 渗透检测 检测非多孔性材料制成的产品，不受工件材料、形状的影响，只能检测开口缺陷。5.2 5.2 检测方法和检测对象的适应性检测方法和检测对象的适应性 检测对象检测对象内部缺陷检测方法内部缺陷检测方法表面缺陷检测方法表面缺陷检测方法RTRTUTUTMTMTRTRT内内部部缺缺陷陷分层分层疏松疏松气孔气孔缩孔缩孔未焊透未焊透未熔合未熔合夹渣夹渣裂纹裂纹 检测对象检测对象内部缺陷检测方法内部缺陷检测方法表面缺陷检测方法表面缺陷检测方法RTRTUTUTMTMTRTRT表表面面缺缺陷陷白点白点表面裂纹表面裂纹表面针孔表面针孔折叠折叠断口白点断口白点衍射时差法（

21、衍射时差法（TOFDTOFD）检测技术）检测技术TOFD技术概念TOFD技术,即Time of flight diffraction technique,超声波衍射时差检测技术概念：一种依靠超声波与缺陷端部相互作用发出的衍射波来检出缺陷并对缺陷进行定量的检测技术发展条件：因其原理与传统检测方式有很多不同，弥补了传统方法的不足之处TOFD原理1.1.波形衍射波形衍射当超声波作用于一条长裂纹缺陷时，在裂纹缝隙产生衍射，另外在裂纹表面还会产生反射。TOFD就是利用声束在裂纹两个端点或端角产生的衍射波来对缺陷进行定位定量。探头探头入射波入射波反射波反射波衍射波衍射波被测工件被测工件探头探头入射波入射波

22、反射波反射波衍射波衍射波被测工件被测工件t t 由于衍射波能量远远低于反射波能量,因此采用单探头作TOFD检测时衍射信号被反射波掩盖难以观察,因此单探头扫查方式,不适合高效的TOFD检测反射波反射波衍射波衍射波探头探头入射波入射波反射波反射波衍射波衍射波被测工件被测工件探头探头 双探头阵列,将接收探头置于焊缝另一侧,有效的保证了衍射波的接收,而反射信号,基本上是不被接收的,而衍射波没有明显的指向性，可以轻易的被接收探头接收，从而在屏幕上显示出比较纯粹的衍射信号. 为了使衍射信号更好的被接收到,两只探头的技术参数应尽量一致,如探头频率和角度等.2/3T2/3T探头间距的设定,基本遵循两探头主声轴

23、交叉于被测区域厚度的2/3处,计算公式如下:PCS=(4/3)T tanPCS-探头中心间距 T被检区域厚度 -探头折射角探头角度与频率的选择探头角度与频率的选择 由上表可知再进行TOFD检测时，薄壁工件应选择高频小晶片大角度探头，而厚壁工件应选用低频大晶片小角度探头发射探头发射探头接收探头接收探头被测工件被测工件TOFDTOFD扫查焊缝扫查焊缝形成的形成的A A扫脉冲图像扫脉冲图像直通波直通波上端点上端点下端点下端点底波底波3. 3. 波形的相位关系波形的相位关系当超声波束由一个高阻抗的介质传播到一个低阻抗介质中时，在界面经过反射后波束相位发生改变，如果波束在遇到界面前是负向周期则在界面反射

24、后转变为正向周期。发射探头发射探头接收探头接收探头如下图，波束经过上端点和底面时，在异质界面反射和相位发如下图，波束经过上端点和底面时，在异质界面反射和相位发生转变，因此波形相位相似。而波束经过下端点时相当于波束生转变，因此波形相位相似。而波束经过下端点时相当于波束在底缺陷底部环绕，相位不发生转变与直通波相位相似。在底缺陷底部环绕，相位不发生转变与直通波相位相似。根据理论和实验证明，如果两个衍射信号的相位相反，则在两个信号间一根据理论和实验证明，如果两个衍射信号的相位相反，则在两个信号间一定存在一个连续不间断的缺陷。因此识别相位变化对于评定缺陷尺寸非常定存在一个连续不间断的缺陷。因此识别相位变

25、化对于评定缺陷尺寸非常重要。利用上、下端点的时间差来计算缺陷深度和自身高度是重要。利用上、下端点的时间差来计算缺陷深度和自身高度是TOFDTOFD探伤最探伤最重要的部分重要的部分* *注在一些特殊情况下，例如气孔，小夹渣之类的缺陷注在一些特殊情况下，例如气孔，小夹渣之类的缺陷由于几何尺寸太小不会产生两个分离的端点信号由于几何尺寸太小不会产生两个分离的端点信号+ +_ _+ +_ _TOFDTOFD扫描成像扫描成像发射探头发射探头接收探头接收探头TOFD的成像并非是缺陷的实际图像显示，而是通过扫查时探头所接收到的A扫图形转换为黑白两色的灰度图，为了能有更清晰的图像因些要求至少256级的灰度分辨率

26、100%100%0%0%100%100%利用灰阶度来表示振幅，当回波处于利用灰阶度来表示振幅，当回波处于0 0位位时用中间灰色表示，当波形向正半周变化时用中间灰色表示，当波形向正半周变化时向时向100%100%灰度（白色）渐变，当波形向负灰度（白色）渐变，当波形向负正半周变化时向正半周变化时向-100%-100%灰度（黑色）渐变灰度（黑色）渐变A A扫图像扫图像D D扫图像扫图像直通波直通波上端点上端点下端点下端点底波底波+ +_ _+ +_ _TOFD扫查模式有缺陷时扫描图像有缺陷时扫描图像A A扫图像扫图像D D扫图像扫图像上端点上端点下端点下端点特殊缺陷的特征特殊缺陷的特征直通波被阻断直

27、通波被阻断下端点下端点底波底波特征：特征：没有直通波没有直通波和上端点的和上端点的信号信号1.1.上表面开口裂纹上表面开口裂纹当缺陷沿扫查方向有一定长度时，连续扫查得下如下当缺陷沿扫查方向有一定长度时，连续扫查得下如下D D扫图像扫图像直通波被阻断直通波被阻断下端点下端点底波底波直通波断开直通波断开只有下端点信号只有下端点信号底波被阻断底波被阻断上端点上端点底波底波2.2.下表面开口裂纹下表面开口裂纹特征：没有下端点和底波特征：没有下端点和底波底波断开底波断开上端点上端点底波被阻断底波被阻断上端点上端点底波底波2.2.下表面开口裂纹下表面开口裂纹由于开口深度较小，无法完全阻当直通波，由于开口深度较小，无法完全阻当直通波，因此底波并未消失，但明显滞后因此底波并未消失，但明显滞后没有下端点和底波没有下端点和底波上端点上端点底波滞后底波滞后底波底波3.3.短小缺陷短小缺陷在焊缝中出现短小缺陷，上下端点距离很小，在焊缝中出现短小缺陷，上下端点距离很小，因此没有明显区分的上下端点衍射，因此没有明显区分的上下端点衍射，