质量管理培训第2讲(无损检测质量控制要点.ppt

无损检测质量控制要点 姓名 陈洪涛单位 中国化学工程第十四建设有限公司南京金鑫检测公司电话一 前言 大家好 感谢集团公司给我这个机会在此和大家一起探讨一下无损检测质量控制要点 我来自中国化学工程第十四建设有限公司下属的南京金鑫检测工程有限责任公司 主要从事无损检测 建材理化试验工作 很高兴能和大家一起交流 主要内容 无损检测基础知识常规无损检测方法及质量控制要点常规无损检测方法比较新技术介绍 二无损检测基础知识 1 无损检测的定语 无损检测就是在不损坏试件的前提下 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 2 无损检测目的 应用无损检测技术 通常是为了达到以下的目的 2 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的缺陷 在对试件表面质量进行检验时 通过无损检测方法可以探测许多肉眼很难看见的细小缺陷 由于无损检测技术对缺陷检测的应用范围广 灵敏度高 检测结果可靠性好 因此 在锅炉压力容器 压力管道制造 安装的过程检验和最终质量检验中普遍采用 应用无损检测技术的另一优点是可以进行百分之百检验 众所周知 采用破坏性检测 在检测完成的同时 试件也被破坏了 因此破坏性检测只能进行抽样检验 与破坏性检测不同 无损检测不需损坏试件就能完成检测过程 因此无损检测能够对产品进行百分之百检验或逐件检验 许多重要的材料 结构或产品 都必须保证万无一失 只有采用无损检测手段 才能为质量提供有效保证 2 2保障使用安全 即使设计和制造质量完全符合规范要求的锅炉压力容器 压力管道 在经过一段时间使用后 也有可能发生破坏事故 这是由于苛刻的运行条件使设备状态发生变化 例如由于高温和应力的作用导致材料蠕变 由于温度 压力的波动产生交变应力 使设备的应力集中部位产生疲劳 由于腐蚀作用是壁厚减薄或材质劣化等 上述因素有可能使设备中原来存在的 制造规范允许的小缺陷扩展开裂 或使设备中原来没有缺陷的地方产生这样或那样的新生缺陷 最终导致设备失效 为了保障使用安全 对在用锅炉压力容器 压力管道 必须定期进行检验 及时发现缺陷 避免事故发生 而无损检测就是在用锅炉压力容器 压力管道定期检验的主要内容和发现缺陷的最有效手段 2 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 在工艺试验中 经常对工艺试样进行无损检测 并根据检测结果改进制造工艺 最终确定理想的制造工艺 例如 为了确定焊接工艺规范 在焊接试验时对焊接试件进行射线照相 随后根据检测结果修正焊接参数 最终得到能够达到质量要求的焊接工艺 2 4降低生产成本 在产品制造过程中进行无损检测 往往被认为要增加检查费用 从而使制造成本增加 可是如果在制造过程中间的适当环节正确地进行无损检测 就能防止以后的工序浪费 减少返工 降低废品率 从而降低制造成本 例如 在厚板焊接时 如果在焊接全部完成后再无损检测 发现超标缺陷需要返修 要花许多工时或者很难修补 因此 可以在焊至一半时先进行一次无损检测 确认没有超标缺陷后在继续焊接 这样虽然无损检测费用有所增加 但总的制造成本降低了 三 常规无损检测方法介绍及质量控制要点 目前 在化学工程行业常用的无损检测方法主要有射线检测 超声波检测 磁粉检测 渗透检测四种 主要检测对象有压力管道 锅炉 压力容器的原材料及焊缝等 3 1射线检测射线检测是工业无损检测的一个重要专业门类 它是用X或 射线穿透试件 会发生吸收和散射这一特性 通过以胶片作为记录信息的器材测量材料中因缺陷存在影响射线的吸收来探测缺陷的 因次 射线检测对体积性缺陷比较敏感 目前 化工行业现场常用的射线检测设备主要有X射线机和 射线机两种 其中 射线机因射线源体积小 不需要电源 可在狭窄场地 高空工作 并可全景曝光等特点 已成为射线探伤重要组成部分 3 1 1 射线照相原理 射线在穿过物质时被物质吸收 散射 射线强度逐渐减弱 按指数规律衰减I I0 e ut I0 I2 T2 I1 I0 e uT1 I1 I2 I0 e uT2 T1 I I2 I1 D1 D2 D D2 D1 3 1 1 射线照相原理 工件中不同的厚度 如裂纹 或不同密度 如夹渣 对射线产生不同的衰减 透过后产生不同的强度差异 不同的射线强度在X胶片上产生不同的感光度 经暗室处理后在底片上形成不同的黑度差 即对比度 经观察发现工件中的缺陷 影响射线照相灵敏度的有黑度 对比度 清晰度 散射线 射线入射角等 3 1 1 射线照相原理 3 1 2 探伤工艺 检测准备 划线 安置射线源 贴片 对焦 曝光 暗室处理 评片 3 1 2 1 射线检测流程 3 1 2 2 透照方式 根据射线源 工件 胶片三者相对位置可以分为单壁外照 单壁内照 周向透照 双壁单影 双壁双影 环缝透照 3 1 2 2 透照方式 双壁透照 3 1 2 2 透照方式 小径管透照 3 1 2 2 透照方式 焦距的选择 3 1 2 3透照条件 A级 f 7 5d b2 3AB级 f 10d b2 3B级 f 15d b2 3 采用源在内中心透照方式周向曝光时 只要得到的底片质量符合灵敏度 黑度要求 f值可以减小 但减小值最多不应超过规定值的50 采用源在内单壁透照方式时 只要得到的底片质量符合灵敏度 黑度的要求 f值可以减小 但减小值最多不应超过规定值的20 焦距与透照范围的关系控制两侧射线穿过的工件厚度与中心射线穿过的工件厚度比值K K值的大小与工件表面的射线入射角有关如图 间接控制了横向裂纹检出角 过大 会导致横向裂纹漏检 3 1 2 3 透照条件 K值的大小还控制了一张底片上的黑度范围 不出现中间黑度达到要求而两端不能达到要求的情况 管电压的选取 原则上在能满足穿透工件的条件下尽可能选较低的管电压 为了提高工作效率可适当提高管电压 有时工件厚度差较大时如透照管子 为了增加检测范围也需提高管电压 但都不应该超过标准规定的允许最高管电压 管电流的选取 将管电流与曝光时间的乘积称为曝光量E 一般都选取X光机的额定管电流 常用便携式的为5min 工件厚度 管电压 曝光量 胶片类型 显影温度时间 底片黑度等关系都需经过实验作出的曝光曲线上获得 3 1 2 3 透照条件 暗室处理的及时性是底黑度保证的重要因素 防止透照潜影衰退 药水配方及浓度应与胶片要求一致 安全灯亮度必须保证胶片在暗室中不被感光 操作程序必须严格控制 保证胶片在处理过程中不被污染 3 1 2 4 暗室处理 底片灵敏度 利用像质计来检查透照技术和胶片处理质量的 衡量该质量的数质是像质计线径 它等于底片上能识别出的最细钢丝的线径 即用底片上所显示的最小钢丝直径或相应的像质计线径序数来表示该底片的照相灵敏度 它可分为绝对和相对灵敏度 3 1 2 5底片评定 a 绝对灵敏度 是指射线照相透照工件时能发现最小缺限的尺寸 b 相对灵敏度 是指射线透照方向上所发现缺陷的最小尺寸 T与该处穿透厚度T的百分比表示 即K T T 100 c 像质计线径序数与相对灵敏度的关系 像质计灵敏度其值大约控制在1 2 之间 3 1 2 5底片评定 合格底片底下标记齐全 主要有工件编号 焊缝编号 底片编号 中心标记及搭接标记 拍片日期等底片黑度 灵敏度满足要求 在评定区内无影响评定的伪缺陷 评片室评室内的光线应较暗 但不全黑 应在评片时底片上无反光 评片灯亮度要足够 人进入评片室应至少五分钟的暗适应 3 1 2 5底片评定 要保证射线检测质量 就要根据检测对象的特点 选用合适的射线机 胶片和曝光参数 对被检焊接接头进行射线检测 只有确保射线检测质量 才能得到符合要求的射线底片 也才有可能对焊接接头内在质量做出公正 可靠的评价 影响射线检测质量的因素很多 从技术上说 主要是探伤机 胶片 增感屏 透照参数等几方面因素 只有对这几方面因素进行优化组合 才能得到理想的射线底片 下面 就探伤机 器材 胶片 增感屏 透照参数几方面谈谈我的观点 3 1 3射线检测质量控制要点 3 1 3 1 探伤机 射线检测用探伤机主要有X射线机 射线探伤机等 选用时依检测对象的壁厚 材质 焊接接头的型式 位置等因素确定 一般来说 X射线底片的质量优于 射线底片 但 射线机穿透厚度大 设备轻巧 操作方便 尤其在空间较小无法采用X射线机时更能显示其优越性 通常情况下 随射线能量的减低 射线底片的对比度增加 因此 在曝光时间许可的情况下 应尽量采用较低的射线能量 表一不同射线源适用的材料透照厚度范围mm 注 采用内透法时 透照厚度可为表一下限值的一半 因此 在透照能量和透照空间允许的情况下 尽量采用X射线探伤机 在曝光时间许可的情况下 应尽量采用较低的射线能量 3 1 3 2 器材 3 1 3 2 胶片 工业胶片的类型见表二 号数较小的胶片 所得的射线底片质量较高 但所需的曝光时间较长 号数较大的胶片 所得的射线底片质量较差 但所需的曝光时间较短 表二工业射线透照胶片的类型 3 1 3 3 增感屏 在射线检测中 为保证射线检测质量 一般不允许使用荧光增感屏或金属荧光增感屏 钨箔 铜箔增感屏所获得的检测灵敏度比常用的铅箔增感屏高 但所需的曝光时间长 一般来说 金属增感屏厚度越大 滤光作用越大 增感作用越小 所需的曝光时间越长 底片质量越好 因此 在曝光时间允许的情况下 我们应选用号数较小的胶片 较厚的铅箔增感屏高 以便获得较好质量的射线底片 特别是在用号数较大的胶片时 我们可通过选用钨箔或铜箔增感屏 来弥补由于胶片粒度粗的影响 获得满足要求的射线底片 3 1 3 4 透照参数 3 1 4 1 透照厚度比K在射线照相中 为保证焊接接头中裂纹检出率和控制射线照相宽容度 在计算曝光次数和一次曝光长度时 必须考虑透照厚度比K值的要求 在AB级透照环缝时 透照厚度比K必须满足小于等于1 1 纵焊缝的K必须满足小于等于1 03 对100mm D0 400mm环向对接接头 AB级的K必须满足小于等于1 2 3 1 4 2 焦距焦距选择通常要满足两个要求 第一是与射线检测技术级别相应的射线源至工件表面的最小距离要求 第二是与射线检测技术级别相应的K值的要求 透照凹面焊缝时 应先射线源至工件表面的最小距离要求 透照凸面焊缝时 应先考虑满足K值和一次透照长度的要求 3 1 3 5 射线能量 对于常用的X射线机能量 管电压对灵敏度影响较大 管电压越大 射线能量越高 像质相对要差 而管电压过低 曝光时间太长 检测效率太低 管电压低到一定程度 射线不能穿透焊缝 不能获得射线底片 X射线机不同X射线管的性能也不一 随着X射线管的老化 同一台X射线机性能也在变化 因此 在实际工作中 对每一台X射线机 我们应定期作出曝光曲线 标准也要求 根据曝光曲线可求出在一定透照器材和暗室处理条件下 使射线底片获得一定黑度和灵敏度下所需X射线机的管电压 在被检厚度不均匀时 射线能量的选择就要考虑厚度宽容度 即根据所使用胶片的曝光宽容度选定一次曝光可以覆盖一定厚度范围的管电压 3 1 3 6 曝光量 曝光量E是射线强度I与曝光时间t的乘积 对X射线来说E it I为管电流 对便携式X射线机来说 管电流一定 一般为5mA 选择曝光量也就是选择曝光时间 一般来说 焦距为700mm时 一般要求曝光量不小于15mAmin 对 源来说 曝光量E At A为源活度 因此 操作时主要考虑曝光时间 一般情况下我们要通过复杂的计算或者采用曝光计算尺才能得到较精确的曝光时间参数 并且随着检测季节的差异准确度也不能完全可靠 往往要通过对比试验才能得出较为合理的结果 标准规定 总的曝光时间应不少于输送源往返所需时间的10倍 综上所述 影响射线照相的因素很多 且又是互相影响的 源使用方便 但底片质量稍差 胶片号数大 其颗粒粗 曝光时间短 但底片质量差 增感屏厚度大或选用钨箔 铜箔增感屏 底片质量好 但所需的曝光时间长 拍片效率低 我们在进行射线照相时 必须综合考虑以上因素 从而在保证射线透照质量的前提下 减轻探伤人员劳动强度 提高检测效率 减少探伤人员接受辐射时间 保障探伤人员的身体健康 另外 我们要经常对评 审片人员加强业务培训并进行工作责任心教育 杜绝错评 漏评现象 否则 再好的底片质量也不可能对焊接接头内在质量作出公正 可靠的评价 3 1 4 射线照相的特点 优缺点 1 可以获得缺陷的直观二维图像 定性准确 对长度 宽度尺寸的定量也比较准确 其沿射线方向的尺寸也可以用黑度的大小来表示 2 检测结果有直接记录 可以长期保存 3 对体积型缺陷 气孔 夹渣 检出率很高 对面积型缺陷 裂纹 未熔合等 如果照相入射角不适当 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 当厚度大于100mm工件照相是比较困难的 其照相绝对灵敏度随厚度增大而下降 5 适宜检测对接焊缝 不适宜角焊缝 板材 棒材 锻件等的检测 6 对缺陷在工件中厚度方向的位置 尺寸 自身高度 的确定不直观 比较困难 7 检测成本高 速度慢 8 射线对人体有伤害 3 1 4 射线照相的特点 优缺点 3 2 超声波检测 把1 5兆赫 1 5MHZ 高频超声波入射到被检物中 如遇到缺陷 界面 则一部分入射超声波被反射 并利用探头接收反射信号的性能 可不损坏工件检出缺陷大小 尺寸 和位置 这种方法叫UT检测 超声波检测能发现最小缺陷尺寸a 2 当a 2时 超声波会产生绕射 超声波在介质中的反射率 空气是100 夹渣为46 水为88 3 2 1 超声波检测的分类 探伤方法分类 按波型分 a纵波探伤 垂直探伤法b横波探伤 斜射探伤法c表面波探伤 按耦合方式分a直接耦合接触法 又称接触法 b水浸法 3 2 2 超声波探伤原理 1 纵波探伤示意图探头发射和接收超声波 发射的超声波是脉冲波 脉冲超声在工件中遇界面反射超声波 超声再在探头中换成电信号经放大后显示 显示屏上横座标表示超声波在工件中传播的时间 纵座标表示反射的超声波声压 与反射面积大小对应 3 2 2 超声波探伤原理 2 横波探伤示意图 超声波横波探伤水平定位 超声波横波探伤深度定位 3 2 3 超声波探伤工艺 3 2 3 1 探伤准备 1 技术等级 检测区 工件表面准备 对接焊接接头检测 检测技术等级a技术等级分为A B C三级 C级 根据压力容器 压力管道产品的重要程度进行选用 b选用原则 A级检测适用于承压设备有关的支承件和结构件焊缝检测 B级检测适用于一般承压设备对接焊缝检测 C级检测适用于重要承压设备对接焊缝检测 3 2 3 超声波探伤工艺 c具体要求 A级要求 母材厚度为8 46 用一种K值探头在工件的单面单侧进行检测 一般不要求进行横向裂纹检测 B级要求 母材厚度为8 46 用一种K值探头在工件的单面双侧进行检测 母材厚度为46 120 采用一种K值在工件的双面双侧进行检测 条件不允许时可在工件的双面单侧或单面双侧采用两种K值的探头检测 母材厚度 120 用两种K值在工件的双面双侧检测 两种K值的探头折射角相差不小于100 应进行横向缺陷的检测 焊缝余高要磨平 3 2 3 超声波探伤工艺 C级要求 采用C级检测时应将焊缝余高磨平 探头扫查经过区要用直探头检测 母材厚度为8 46 一般用两种K值探头在在工件的单面双侧进行检测 两探头的折射角相差不小于100 其中一个为450母材厚度为46 400 一般用两种K值探头在在工件的双面双侧进行检测 两探头的折射角相差不小于100 对单侧坡口角度小于50的窄间隙焊缝 增加对与坡口表面平行缺陷的有效方法 应进行横向缺陷的检测 检测时将探头放在焊缝及热影响区上作两个方向的平行扫查 3 2 3 超声波探伤工艺 检测区检测区的宽度为焊缝本身 再加上焊缝两侧各相当于母材厚度的30 的区域 这个区域最小为5 最大为10 探头移动区宽度a一次反射法检测时探头移动应大于或等于1 25P P 2KT 检测面 位置1 位置2 检测区 3 2 3 超声波探伤工艺 b直射法检测时探头的移动区应大于或等于0 75PP 2KT 检测面 位置2 检测区 位置1 2 工件表面准备探头移动区应清除焊接飞溅 铁屑 油污及其他杂质 检测表面平整 便于探头的扫查其表面的粗糙度Ra小于6 3 m 3 2 3 超声波探伤工艺 3 仪器的调试 a 时间扫描线 深度 水平 仪器上时间扫描线可以按反射体的深度调试 这时显示的刻度值即为缺陷深度 也可按水平距离调试这时显示的值为探头入射点至缺陷的水平距离 3 2 3超声波探伤工艺 b 灵敏度调试 试块法 工件大平底法 当量计算法 按标准要求 选用一定形状 大小的规则反射体 深度与工件厚度相当 使反射体的波高到一定高度 如80 显示屏 当工件厚度大于三倍的近场区长度时 声波衰可按理论计算 计算工件底面与人工反射体的差异 调节灵敏度 利用通用的规一化处理过的曲线来调节灵敏度 3 2 3超声波探伤工艺 3 2 3 1 缺陷大小测量A当量法 比较 计算 探伤中发现缺陷后 测量其波高与试块上同声程的规则反射体波高相同 规则反射体的大小即为该缺陷的当量大小 如果声程大于三倍近场区长度可用公式计算缺陷当量大小 当量法一般用于缺陷小于声束截面时使用 大于声束截面时用测长法 3 2 3 超声波探伤工艺 B测长法 半波高度法端点半波高度法 当缺陷的尺寸大于声束截面时 探头移动 当缺陷波高降至一半时 认为声束中心是指向缺陷的边缘 当缺陷波不是一个最高点时 将缺陷波边缘某高度的的波下降一半时 探头位置为缺陷边缘 C底波高度法用缺陷波的高度与工件完好处的底波或与缺陷处底波进行比较 3 2 3 超声波探伤工艺 3 2 3 2 非缺陷信号的识别A工件侧壁回波纵波检测细长工件时 由于扩散波束在侧壁产生波型转换 由纵波转换为横波 此横波在另一面又转换为纵波 最后经底面反射回到探头 T 3 2 3 超声波探伤工艺 B三角回波纵波径向探测实心圆柱体时 探头平面与柱面接触面积小 使波束扩散角增加 扩散声束会在圆柱在上形成三角反射路径 B1 B2 d 1 3d 1 67d 2d 3 2 3超声波探伤工艺 C焊角回波焊缝余高过高时会在余高处反射和波型转换 有时呈山形回波 可以根据山形回波的出现判断焊缝中无大缺陷 3 2 3超声波探伤工艺 3 2 3 3 扫查方式A以规定的扫查灵敏度 基准灵敏度 先进行扫查粗探伤 再以定量灵敏度对缺陷进行定量 定级 定位 B为检测纵向缺陷 斜探头应垂直于焊缝中心线放置在检测面上 作锯齿型扫查 探头前后移动的范围应保证扫查到全部焊接接头截面 在保持探头垂直焊缝作前后移动的同时 还应作10 15 的左右转动 3 2 3 超声波探伤工艺 C基本扫查方式为观察缺陷动态波形和区分缺陷信号或伪缺陷信号 确定缺陷的位置 方向和形状 可采用前后 左右 转角 环绕等四种探头基本扫查方式 D扫查覆盖率为确保检测时超声声束能扫查到工件的整个被检区域 探头的每次扫查覆盖率应大于探头直径的15 E探头的移动速度探头的扫查速度不应超过150mm s 当采用自动报警装置扫查时 不受此限 3 2 4 超声检测的质量控制要点 超声波检测可以分为超声波探伤和超声波测厚 在超声波探伤中 有根据缺陷的回波和底面的回波进行判断的脉冲反射法 有根据缺陷的阴影来判断缺陷情况的穿透法等 目前 用得最多的是脉冲反射法 超声波检测对面积型缺陷比较敏感 超声波检测质量控制要点 我们研究探索并掌握各种焊缝产生缺陷 特别是危害性缺陷的规律性或者倾向性 是为了改进和完善检测工艺 防止危害性缺陷的漏检 以及在为检测后作出比较客观的评价提供可靠的依据 因此对焊缝超声检测应该重点注意以下几个方面的问题 3 2 4 1 选择合适的检测时机 高强钢焊接接头内产生的裂纹 一般属于延迟裂纹 又称冷裂纹 它是焊后在较低温度的条件下产生的 具有延迟现象 即不是焊后立即产生 通常在构件焊后数小时或更长时间后才产生 毫无疑问 我们检测必须在延迟裂纹产生后进行 因此 把握好焊后的检测时间对防止延迟裂纹的漏检是十分重要的根据实践以及有关资料介绍 对一般碳钢焊接 检测时间应在焊完24小时后进行 对一般高强钢焊接构件 检测必须在焊完二至三天以后进行 对强度级很高的高强钢焊接构件 或者刚度和焊接应力极大的焊接构件 检测时间一般规定在焊完七天以后进行 上述规定也适合于焊缝返修以后的复查检测 对于含有一定数量的铬 钼 钒以及钛等合金元素的高强钢焊接构件 如焊接结构的高压容器等 需要进行消除应力热处理或者进行调质处理 为防止再热裂纹的漏检 应在上述热处理后进行复查检测 3 2 4 2 根据裂缝产生的倾向性或其规律性 制定合理的检测规程 要了解焊接构件的材质 厚度 分析构件的刚度和焊接应力的大小 并了解产品在施焊过程中的细节 特别是其产生何种缺陷以及返修情况 根据裂纹产生的倾向性或规律性 制定合理的检测规程 对高强钢焊接构件的刚度和焊接应力很大的部位 要充分估计到它有形成危害性缺陷的可能性 尤其是在严寒季节施工 更要注意 充分发挥超声检测的优点 确保产品检测质量 3 2 4 2 1高强钢焊接结构件纵向焊缝 若选用射线或超声抽查检测 它的起弧端和熄弧端 特别是后者 必须进行超声检测 3 2 4 2 2结构庞大的高强钢环向焊缝 特别是在气温较低的情况下在野外或露天作业的刚度和焊接应力很大的环向焊缝 若选用射线透照法检测 还必须用超声进行百分之百的检测加以配合 3 2 4 2 3高强钢焊接结构压力器 若选用射线检测 如果其厚度大于14mm时 应对它的环向焊缝用超声进行百分之百的检测加以配合 3 2 4 2 4对难以透照的角型 T型或十字型焊缝 特别是当其材质为高强钢时 焊缝内部结合得很紧密的裂纹等缺陷 射线透照是无能为力的 因此 必须采用超声进行检测 确保其质量 3 2 4 2 5焊缝若在同一部位进行多次返修 等于反复进行恶劣的热处理 晶粒粗大 其韧性必然会大大下降 有很大可能成为裂纹源 为此 焊缝 尤其是高强钢焊缝 射线透照发现超标缺陷需要返修时 在难以确定其深度的情况下 尤其是在大厚度焊缝 应以超声检测准确确定位置 达到一次返修合格的目的 3 2 4 2 6高强钢大型结构件的环向焊缝 尤其是手工多层焊 如果只进行超声检测 则必须制定严格的检测工艺规程 除进行纵向检测外 还必须认真地进行横向检测 防止横向裂纹的漏检 3 2 4 2 7对大型球罐或其它焊接构件的焊缝表面进行百分之百的磁粉检测 可以发现焊缝边缘或热影响区的各种表面裂纹 这对确保焊缝质量是一项重要的措施 但笔者认为 从构件的刚度 焊接应力对焊缝边缘焊趾裂纹或热影响区裂纹的形成而方 应该重点检验环向焊缝以及T型焊缝 即纵 环焊缝交接处 部位 实际上对于上述裂纹 超声检测是十分灵敏的 因此应让超声在检测上述缺陷中发挥重要作用 3 2 4 2 8考虑到高强钢冷裂纹形成的倾向性或其规律性 在用射线透照后评片时 应要特别加强对焊缝边缘和热影响区 特别是环向焊缝边缘或热影响以及纵向焊缝熄弧端的观察 在难以下结论时 应用超声检测配合验证 3 2 4 2 9大型结构件焊缝 特别是大厚度焊缝 试验其焊接规范时 除可选择射线透照检测外 还必须进行超声检测 用以发现微小的危害性缺陷 从而确定最佳的焊接规范 3 2 4 2 10深入实际调查研究 从检测的角度分析和探索缺陷产生的原因及其规律性 协助施焊者改进焊接工艺 提高和稳定产品质量 3 2 4 3 最佳检测面的选择根据各种构件产生缺陷的规律性或倾向性 应选择最佳的探测面 将各种缺陷特别是危害性缺陷 最易产生缺陷的焊缝截面或部位 置于最容易检测的半波程扫查范围以内 避免漏检现象的发生 3 2 4 4 对检测者进行强化训练由于焊缝超声检测技术比较复杂 掌握难度大 因此 有超声波II级资格证 并不能代表什么活都能干 应更加重视他们在技术上的再学习 再提高 对他们进行强化训练 事实上有些资历较浅的II级检测人员缺乏实际操作经验 他们对各种厚度 各种不同的焊接接头型式和复杂的焊接构件检测还远不适应 要其准确地作出检测结论是相当困难的 还有不少单位的超声波II级检测人员取得了资格证以后的一 二年时间不探一次 当然与客观条件有关 学了一点东西早就忘了 再要他们检测较为复杂的焊缝怎么会不出问题呢 现在有的重点项目 要求对检测人员进行现场技能考试 就是这个原因 所谓 强化训练 就是根据本单位的特点 设计制作一套试块 无论厚薄 焊接工艺 结构型式 焊接方法等都应和实际产品焊缝完全相同 可以利用边角余量加工 在焊缝部位 焊缝边缘和热影响区的不同深度 制作各种人工缺陷 按正规要求经常进行实际操作训练 并和实际解剖或射线透照配合验证结合起来 通过苦练 能对各种超声回波做到比较准确的解释 做到准确的定量 对各种缺陷形状做到比较客观的推断 使他们的技术水平产生一个飞跃 这一工作只有主管质量的领导或无损检测责任工程师亲自抓 才能收到预期的效果 3 2 4 5 建立二人检测和复查制度 两人检测和复查制度是便于检测和防止漏检的一个重要措施 二人检测制度人员的组合一般分下述几种情况 由一名资历较老的II级检测人员和一名资历较浅II级或初级检测人员组成 担任重要的产品或产品的重要部位的检测任务 在此种情况下 具有在实践方面由前者辅导后者的意思 这样的组合要求前者必须具有丰富的实践经验和完全独立的工作能力 因为在此种情况下实践操作和判定主要由前者承担 由二名资历相差不太大的II级检测人员组成 担任一般产品或重要产品的一般部位的检测任务 这种组合也应分主次 即一名负责检测 另一名配合 若发现疑难问题 要相互检测共同分析研究 以便取得较为一致的意见 作出比较客观的结论 但在工作一段时间以后 应互换位置以便使二名检测人员在技术水平和经验积累方面都能得到相应的提高 对极为重要的高强钢焊接构件 或者新试制的重要产品 根据分析认为焊接应力和刚度较大的焊接部位 应先由具有丰富理论和实践经验的无损检测责任工程师 无损检测工程师亲自操作 经过一段时间的实践和摸索 掌握了焊接质量的基本情况或缺陷产生的规律性等 然后制订详细的检测规程 再逐步由II级检测人员担任检测 这样做就较为稳妥 事实上作为无损检测责任工程师或工程师 必须对各种主要的焊接构件的材质 厚度 坡口型式 焊接方法 焊接应力 刚度 缺陷产生的规律性等 有个较为全面的了解 根据焊接构件的重要程度 检测的难易程度和各检测者的技术水平 确定合适的检测者承担相应的检测任务 必要时需要无损检测责任工程师亲自参与 这样认真对待 就会少出或不出问题 所谓复查制度 就是自检 互检和抽查制度 在检测过程中产生怀疑时 可以采用不同角度的探头 不同的检测面或不同的方法进行反复的检测 直到消除怀疑作出较为客观的结论为止 此称自检或者自我监督 如果自己解决不了 可请别人进行复检 分析研究 弄清问题 此称互检或为互相监督 如果碰到特殊的情况难以作出一致的结论 应将此情况反馈给无损检测责任工程师处理 或由其组织有关人员进行 会诊 互相交流经验 共同提高 对重要产品的关键部位或难以检测的部位要特别重视自检和互检 甚至需要射线透照法等其他无损检测方法配合检测 做到万无一失 无损检测责任工程师有权随时抽查II级人员担当检测的产品 对其检测的结果进行抽查考核 实践证明 此举可引起II级检测人员对检测质量的高度重视 对防止漏检极为有利 3 3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 如果材料中不存在不连续性 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性物质而形成可见的磁痕 因此 磁粉检测只适用于铁磁性材料的表面及近表面缺陷的检测 在化工行业 常用的是湿法连续法磁粉探伤 3 3 1 磁粉检测原理 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至几千倍 如果材料中存在不连续 包括缺陷造成的不连续性的结构 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 磁粉 形成与不连续 如缺陷 形状相近的磁粉堆积即磁痕 3 3 2 磁粉检测工艺要点 1 磁化方法 应根据工件的情况选择适当的磁化方法 纵向磁化 如线圈法 磁轭法 周向磁化 如触头法 轴向通电法 中心导体法 复合磁化法 交叉磁轭磁化 2 磁粉探伤方法分类 按施加磁粉时机可分为连续法和剩磁法 按磁化方法分为轴向通电法 触头法 线圈法 磁轭法 中心导体法 交叉磁轭法 按磁粉的载体可分为湿法和干法 3 3 2 磁粉检测工艺要点 3 磁粉探伤的一般程序 予处理 将试件表面进行处理 满足检测要求 磁化 选定磁化方法和磁化电流 对试件进行磁化操作 施加磁粉 喷洒时间按连续法和剩磁法不同而不同 连续法的喷洒应与磁化同步进行 应在断电前1秒停止喷洒 剩磁法是在磁化后进行喷洒 3 3 2 磁粉检测工艺要点 磁痕观察与判断a非荧光磁粉 应在停止磁粉施加后进行观察 应保证有足够亮度 荧光磁探应在较暗处用紫外线灯 黑光灯 进行观察 b磁痕判断 应严格区分缺陷磁痕 相关磁痕 和伪磁痕 非相关磁痕 c磁痕记录 图示法 照相法 复膜法 透照胶带复贴 后处理 应擦洗去除磁粉 须退磁的 应进行退磁处理 编制检测报告 应由 级人员编制报告 级人员审核批准 3 3 3 磁粉检测质量控制要点 3 3 3 1磁化方法的选择常用的磁化方法按磁力线方向分类纵向磁化 周向磁化 复合磁化等 选择原则是让磁力线方向尽量与可能产生的缺陷方向垂直 3 3 3 2磁悬液浓度 根据试件表面状况 通过灵敏度试片试验选择合适的磁悬液浓度 浓度太大 不利于磁粉的流动 浓度太小 形成不了可见的磁痕 两者都容易使缺陷漏检 3 3 3 3磁悬液施加方法 要注意磁化一直连续到磁粉施加完成为止 同时注意磁悬液施加不要冲了已形成的磁痕 3 3 3 4磁痕的观察和判断 并不是所有的磁痕都是缺陷 形成磁痕的原因很多 所有对磁痕必须进行分析判断 把假磁痕排除了 有时还需要用其他探伤方法重新探伤进行验证 3 3 4 磁粉检测的特点 1 适宜铁磁性材料探伤 不能用于非铁磁性材料检测 2 可以检出表面和近表面缺陷 不能用于检查内部缺陷 3 检测灵敏度高 可以发现极细小的裂纹以及其他缺陷 4 检测成本低 速度快 5 工件形状和尺寸有时对探伤有影响 因难实现磁化而无法探伤 3 4渗透检测 试件表面被施涂含有夜光染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 经去除试件表面多余的渗透液后 再在试件表面施涂显像剂 同样 在毛细管作用下 显像剂将吸引缺陷中保留的渗透剂 渗透剂回渗到显像剂中 在一定的光源下 缺陷处的渗透液痕迹被显示 从而探出缺陷的形貌及分布状态 因此 渗透探伤只适用于致密性材料的表面开口性缺陷的检测 目前 在化工行业常用的渗透检测方法为溶剂清洗型 或水洗型 着色探伤法 3 4 1渗透检测的基本原理 1 什么是渗透探伤 基本原理 用黄绿色的荧光渗透液或者红色着色渗透液 通过对试件表面开口缺陷的渗透 毛细现象 来显示放大缺陷图像的迹痕 用紫外线灯或肉眼来观察缺陷的方法叫渗透探伤 生活中的现象 如纸放入水中时会吸水至一定高度洒精灯 煤油灯中的棉纱会吸洒精 煤油 3 4 2 渗透工艺要点 1 操作程序A水洗型 图11 2水洗型渗透检测法操作步骤 B后乳化型渗透检测法 图11 2后乳化型渗透检测法操作步骤 3 4 2 渗透工艺要点 C溶剂去除型 图11 4溶剂去除型渗透检测法操作步骤 3 4 2 渗透工艺要点 2 对比试块 铝合金 和灵敏度试块 镀铬试块 的应用和质量控制 3 渗透检测应用选择 3 4 2 渗透工艺要点 a着色法 水洗型 不用电 操作简便 成本低 灵敏度不高 适用于检测表面粗糙 要求不高的工件 后乳化型 不用电 乳化控制要求高 灵敏度高 适合于较精密工件 表面光滑 检测 溶剂去除型 不用电 操作简便 特别是喷罐 适用于大型工件局部检测 3 4 2 渗透工艺要点 b荧光法 水洗型 成本低 检查速度快 灵敏度低 适用于表面粗糙 要求不高的工件检测 后乳化型 成本高 清洗困难 乳化控制要求高 检测灵敏度高 用于检测表面光滑要求高的工件 溶剂去除型 操作简单 不用水 灵敏度高 成本高 适用于局部检测 3 4 2 渗透工艺要点 3 4 3 渗透检测质量控制要点 3 4 3 1预处理时 要在试件表面形成充分的润湿条件 以便形成渗透液的薄膜 要充分除去试件表面油渍 涂料 锈蚀和水等影响渗透液渗透的障阻物 3 4 3 2要根据渗透液的种类 试件的材质 预计缺陷种类和大小以及渗透时的温度等来考虑确定适当的渗透时间 正常的渗透温度范围为15 50 渗透时间不得少于10分钟 3 4 3 3清洗时 只需除去试件表面的渗透液 不要过度清洗 不要使在缺陷中的渗透液流出 而要使其保留下来 采用溶剂清洗时 只能用蘸有溶剂的布或纸擦洗 而且应沿一个方向擦拭 不得反复擦拭 更不能用清洗剂直接冲洗 3 4 3 渗透检测质量控制要点 3 3 3 4在镍基材料焊接清根检查时 应特别注意后处理 否则 残留的渗透液会导致新缺陷如裂纹的产生 失去了清根的目的 3 4 4 渗透探伤优点与局限性 1 可以检测除疏松性多孔材料外任何材料2 形状复杂的部件也只需要一次操作便可大致完成全面检测3 任意方向的缺陷或形状复杂的缺陷也只需用一次操作便可完成检测4 不需要大型设备 携带方便 十分便于现场使用 缺陷痕迹观察容易 5 检测结果受试件表面粗糙度影响 也容易受操作人员技术影响6 可检表面开口缺陷 对埋藏或闭合形表面缺陷无法检测7 检测工序多速度慢8 检测灵敏度较磁粉探伤低9 成本高10 检测剂有毒易燃 3 4 4 渗透探伤优点与局限性 渗透检测的优点图示汇总 渗透检测的局限性汇总 四 常规无损检测方法比较 常规四种无损检测方法检测对象不同 射线检测 超声波检测主要是检测试件内部缺陷 磁粉检测 渗透检测主要是检测试件表面缺陷 射线检测对体积型缺陷比较敏感 超声波检测对面积型缺陷比较敏感 磁粉检测仅适用于检测铁磁性材料的表面及近表面缺陷 而渗透检测适用于检测致密性材料的表面开口性缺陷 无损检测行业标准JB T4730 1 2005中4 1 3条明文规定 对铁磁性材料的表面探伤 宜采用磁粉探伤 一般工业管道内部缺陷检测常采用射线检测 GB50235 97中7 4 4条规定 经建设单位同意 可采用超声波探伤代替射线探伤 其检验数量与射线探伤相同 检测方法和检测对象的适应性见下表 2 检测方法和检测对像的适应性 注 很适用 适用 有附加条件适用 不适用 不相关 五 新技术介绍 TSGR0004 2009明文规定 焊缝内部缺陷检测方法增加了衍射时差法超声检测 TOFD 已把它提高到代替射线检测的地位 标准也已颁布JB T4730 10 2010 2010年12月15日开始执行 TOFD是TimeofFlightDiffraction的第一个英文字母的缩写 中文简称衍射时差法 是上世纪七十年代由英国哈威尔无损检测中心根据超声波衍射现象首先提出来的 检测时使用一对或多对宽声束探头 每对探头相对焊缝对称布置 一发一收 声束覆盖检测区域 遇到缺陷时产生反射波和衍射波 探头同时接收反射波和衍射波 通过测量衍射波传播时间 利用三角方程来确定出缺陷的尺寸和位置 超声波衍射时差 ToFD 技术原理 两个探头相对排列在焊缝两边 一发一收工作方式 由发射探头发射的超声纵波在焊缝截面较大的范围内扩散 一部分通过沿表面的路径到达接收探头 边波 该路径是两探头间最短路径 所以是第一个接收到的脉冲 直通波 另一部分到达焊缝底部 被底面反射回来 到达接收探头位置形成底部脉冲 底波 超声纵波在焊缝内部若遇到缺陷 在缺陷的入射正面产生反射波 在缺陷的边缘产生衍射波 其中衍射波基本上是没有指向性的 通常能被接收探头接收到 超声波传输的路径在边波和底波之间 超声波衍射时差 ToFD 技术原理 超声波衍射时差 ToFD 技术原理 H2 S2 A2 超声波衍射时差 ToFD 技术原理 H C 2 SQRT T T T A B Ttd 2 D C A Ttd Ttd Tb Tb T0 T0 Tb T0 B Tb Tb T0 Tb T0 T0 Ttd Ttd T0 Tb T0 超声波衍射时差 ToFD 技术原理 假设衍射波的子源近似在接收 发射探头对称中心线上 边波时间T0 底波时间Tb 焊缝厚度D 材料纵波声速C 则根据衍射波渡越时间T计算出该衍射波的子源的埋藏深度H 精度可达到1毫米以下 超声波衍射时差 ToFD 技术原理 随着探头沿焊缝方向扫查 ToFD检测波形被记录下来 积累成ToFD图象 在计算机显示屏上显示出来 灰度代表波形数据 横向位置代表渡越时间 也就是缺陷端点的深度位置 纵向位置代表沿焊缝的扫查位置 操作人员能够很方便地识别缺陷和测量缺陷大小 超声波衍射时差 ToFD 技术原理 超声波衍射时差 ToFD 技术原理 缺陷内部声阻抗小于工件材料的声阻抗 超声波到达缺陷上端点时产生的衍射波要使端点界面上正应力和的绝对值小于入射前入射波的应力绝对值或近似为零 Pi Pd Pd Pi 和透射波反相位的衍射波来自缺陷上端点子源 超声波衍射时差 ToFD 技术原理 超声波到达缺陷下端点时产生的衍射