无损检测概论(第一).ppt

第一章无损检测概论 1 无损检测的定义和分类 定义 通俗的定义 无损检测指在不损坏试件的前提下 对试件进行检查和测试的方法 亦称非破坏性检验 现代无损检测的定义 在不破坏试件的前提下 以物理或化学方法为手段 借助现代的技术和设备器材 对试件内部及表面的结构 性质 状态进行检查和测试的方法 无损检测技术的产生和发展 借助于现代科学技术产生和发展 射线照相法 RT X射线的发现 1895年伦琴射线 超声波检测 UT 二次大战中迅速发展的声纳技术和雷达技术的基础上开发磁粉检测 MT 电磁学基础渗透检测 PT 物理化学的进展涡流检测 ET 电磁学 电磁感应 现代电子技术和计算机技术的发展和其它学科介入无损检测领域 使无损检测技术如虎添翼 得到质的飞跃 无损检测技术发展过程的三个阶段 无损探伤 Non distructiveInspection 简称NDI早期名称探测和发现缺陷 无损检测 Non distructiveTesting 简称NDT当前名称不仅要探测发现缺陷 还包括探测试件的其它信息 如结构 状态 性质 无损评价 Non distructivEvaluation 简称NDE新的发展阶段的名称不仅要求发现缺陷 探测试件的结构 状态 性质 还要求获取更全面 准确和综合的信息 辅以成象技术 自动化技术 计算机数据分析和处理技术等 与材料力学 断裂力学等学科综合应用 以期对试件和产品的质量和性能作出全面 准确的评价 特种设备行业制造质量检验和在用检验中常用的无损检测方法 四大常规无损探伤方法 射线检测 RadiographyTesting 简称RT超声波检测 UltrasonicTesting 简称UT 频率大于20000赫兹的声波 磁粉检测 MagnetigTesting 简称MT渗透检测 PenetrantTesting 简称PT 其它几种常用无损探伤方法涡流检测 EddycurrentTesting 简称ET声发射检测 AcousticEmission 简称AE目视检测 VisualandOpticalTesting 简称VT泄漏检测 LeakTesting 简称LT 其它无损检测技术随着现代科学技术的发展 激光 红外 微波 液晶等技术都被应用于无损检测领域 而传统的常规无损检测技术也因为现代科技的发展 大大丰富了应用方法 如射线照相就可细分为X射线 射线 中子射线 高能X射线 射线实时照相 层析照相 等多种方法 由于无损检测技术及其方法种类繁多 因此有必要对其进行分类 美国国家咨询委员会无损检测评价委员会的分类系统 它将无损检测技术划分为6大类 是其中的一种分类方法 可以从总体上了解各类方法的检测对象 适用范围 局限性等 2 无损检测的目的 1 保证产品质量借助仪器和器材 可以发现目视检查无法发现的内外部宏观缺陷 无损检测不需破坏试件就能完成检测过程 可以对产品进行100 检验和逐件检验 为产品质量提供有效保证 2 保障使用安全可以对在用设备和部件进行定期检验 保障使用安全 3 改进制造工艺在产品工艺试验中 对工艺试样进行无损检验 并根据检测结果改进制造工艺 确定理想的制造工艺 4 降低生产成本在产品制造过程中的适当环节正确地进行无损检测 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 3 无损检测的应用特点 1 要与破坏性检测相结合由于无损检测具有的局限性 不是所有的需要测试的项目和性能都能进行无损检测 这种局限性可能来自方法本身 也可能来自被测试对象的形状 位置等客观条件的不允许 所以某些试验只能采用破坏性检验 2 正确选用无损检测的时机必须根据无损检测的目的 正确选择无损检测的时机 从而顺利地完成检测预定目的 正确评价产品质量 3 正确选用合理的无损检测方法每种无损检测方法均具有局限性 不能适用于所有工件和缺陷 为了提高检测结果的可靠性 必须根据被检件的特点 材料 结构 形状 尺寸 预计可能产生的缺陷种类 形状 所处部位 取向 选择适宜的检测方法 所谓适宜 即不是片面的追求最高的检测灵敏度 而是在保证充分安全性的同时兼顾产品的经济性 这样选择的检测方法才是正确 合理的 4 综合应用各种无损检测方法每种无损检测方法均有其自身的优缺点 不能适用于所有工件和缺陷 因此 在对某试件确定无损检测方案时 只要可能 应尽量采用多种无损检测方法 以保证方法间的互补 从而取得更多的产品和缺陷信息除应用无损检测方法获得产品信息外 还应充分利用其它有关产品的材料 焊接 加工工艺及产品结构等多方面的信息 综合判断 这点对于大型和重要工件的无损检验尤为重要 4 缺陷的种类和产生原因如前节所述 了解材料和焊缝中的缺陷种类和产生原因 有助于正确选择无损检测方法 制定合理的检测方案 从而取得正确的检测结果 缺陷的分类 按来源 类型和位置分类 生产工艺缺陷 几何形状 服役过程中的缺陷 疲劳 应力 腐蚀 蠕变 操作不当等 表面缺陷 内部缺陷 1 钢焊缝中常见宏观缺陷及其产生原因 外观缺陷略 焊接裂纹 热 高温 裂纹 在固相线附近的高温区形成的裂纹称热裂纹 热裂纹主要发生在晶界处 由于裂纹形成的温度较高 在与空气接触的开口部位表面有强烈的氧化特征 呈蓝色或天蓝色 这是区别于冷裂纹的重要特征 冷 低温 裂纹 焊接接头冷却到Ms 马氏体相变温度 温度以下时形成的裂纹 其特点是表面光亮 无氧化特征 再热裂纹 工件焊接后 若再次被加热 如消除应力热处理 多层焊或使用过程中被加热 到一定的温度而产生的裂纹称为再热裂纹 气孔 焊接金属冷却时 熔化金属中的气体析出 未能完全浮到表面金属就凝固 从而残留下来形成空穴 氢气孔 CO气孔 夹渣 非金属熔渣 焊剂 氧化物和金属钨 铜等 焊工技术不良 坡口形状不妥 未熔化的焊剂碎片 未熔合 焊缝金属和母材之间或者焊道金属与焊道金属之间 层间 未完全熔化结合的部分称为未熔合 原因是由于坡口角度太小 坡口不干净 焊缝表面附着熔渣和氧化物 焊接电流太小 焊条角度不当等 未焊透 焊接接头根部未完全熔透 原因是焊接电流过小 运条速度过快 坡口角度太小 根部间隙过小等形状缺陷 咬边 焊接参数选择不当或操作工艺不正确 焊瘤 烧穿或下塌 下垂 焊接电流过大 错边和角变形 焊缝尺寸及形状不符合要求 余高过高 焊脚尺寸不足等 其它缺陷 电弧擦伤 飞溅 2 铸件中常见宏观缺陷及其产生原因夹砂 冲砂 和夹渣 浇口设计不当容易出现 主要是铸件表面的砂粒和高温溶液接触 剥离后混入钢中 钢溶液中混入熔渣后又将钢水注入铸型中 超声波检测缩孔和疏松 凝固过程中溶液供给不足时产生 此外与铸件的材质也有关系 收缩率越大材料越容易出现缩孔 射线和超声波共同使用效果最好铸造裂纹 铸件各部分冷却速度不同 产生内应力 当内应力超过该温度下的承受能力时 便会造成铸件撕裂而形成裂纹 热裂纹 1300 晶间夹杂物是脆性的 在晶间拉伸应力的作用下产生热裂纹 缩孔性裂纹 不能完全承受其它部位的收缩力产生 冷裂纹 260 由奥氏体向马氏体转变温度范围内 组织应力造成穿晶断裂 超声波检测 大型铸件射线透照加高能加速器冷隔 同一铸件中一次浇铸或两次浇铸时 由于温度偏低 金属液体未能充分融合在一起 边界形成带有氧化层的隔层 超声波探伤 3 锻件中常见宏观缺陷及其产生原因偏析 在钢锭浇铸过程中 未凝固部分将引起合金元素和杂质浓度的升高 此时在重力作用和钢水的对流现象就会导致偏析 偏析带上的主要元素 S P C Mn Mo等 残余缩孔 缩管和疏松 浇铸中未能及时补充钢水导致前两者 后者则是钢锭中的微细空隙形成 产生在晶粒结合较弱 锻造过程中又未能充分锻合的部位 由于熔炼不良 锻锭形状不适当 锻造比不适当造成 射线和渗透方法易实现 锻件中的缺陷及产生原因 夹杂物 内夹杂物 通常位于偏析带非金属夹杂物 但主要是硅酸盐 SiO2 Al2O3 FeO2等 外夹杂物 金属和非金属夹杂物 炼钢炉 钢水包等 金相分析 扫描电镜分析 X光能谱定量分析 X射线衍射结构分析等锻造裂纹 锻造温度不适当 加热温度不均匀 加热和冷却速度不适当及压力加工用力不当等导致金属局部破裂形成裂纹 内部裂纹 超声波探伤 表面或者表层裂纹 磁粉或者渗透探伤 4 钢管中常见宏观缺陷及其产生原因裂纹由于产生原因不同而分为纵裂纹和横裂纹表面划伤翘皮的折叠表面可见并呈一定角度夹杂和分层 5 钢棒和型材中常见宏观缺陷及其产生原因内部缺陷由于轧制作用 缺陷一般有延展性表面缺陷产生原因不同 形状不同 但均分布在表面和近表面 6 钢板中常见宏观缺陷及其产生原因与锻件和型材中的缺陷基本类似 按其严重程度可分为大 中 小三类缺陷 7 在用设备定检中常见宏观缺陷及其产生原因在用设备定检中 除常发现因制造方式不同导致的制造缺陷发展以致缺陷超标 还应注意设备因运行而发生的运行缺陷 疲劳裂纹设备或部件承受交变载荷而引起的裂纹 该类裂纹的断口一般有明显的呈同心圆状的疲劳源并伴有脆性断口 应力腐蚀裂纹处于特定腐蚀介质中且受拉应力作用下产生的裂纹氢损伤摩擦腐蚀空化腐蚀 1 8无损检测方法的应用选择小结锅炉压力容器制造过程中无损检测的应用 各种无损检测方法与检测对象的适应性如下 锅炉压力容器制造过程中无损检测方法的选择原材料检验板材UT锻件和棒材UT MT PT 管材UT RT MT PT 螺栓UT MT PT 焊接检验坡口UT PT MT 清根部位PT MT 对接焊缝RT UT MT PT 角焊缝和T型焊缝UT RT PT MT 工卡具焊疤MT PT 爆炸复合层VT坡焊复合层堆焊前MT PT 坡焊复合层堆焊后UT PT水压试验后MT 检测方法和检测对象的适应性 表一 注 很适用 适用 有附加条件适用 不适用 不相关 检测方法和检测对象的适应性 二 注 很适用 适用 有附加条件适用 不适用 不相关 5中国的无损检测 1 工业应用2 中心机构3 研究开发4 仪器设备5 资格鉴定6 学校教育7 国际交流 1 工业应用 主要应用于机械 冶金 航空 铁道 化工 电力 核工业等部门的材料 工件和设备的检测或监测 2 中心机构 各主要工业部门均有中心机构 但无实质的国家级中心主要工业部门 机械 冶金 航空 船舶 铁道 电力 化工 主要管理部门 劳动部 国家技术监督局 3 研究开发 主要分布在中科院的部分研究所 部分工业部门的主要研究院 部分高等学校中 资金有限 以应用研究为主 4 仪器设备 主要生产常规方法的中低档仪器 器材和成套设备批量少 成本高产地 汕头 上海 江浙 武汉 辽东 北京 5 资格鉴定 工业生产中的无损检测技术人员需持证上岗 分 初 中 高 三级 UT RT ET MT PT五类技术人员的培训和考试由各部门NDT中心负责各部门的资格证书一般互不承认 6 学校教育 17所高等学校设立无损检测专业课程相当数量的中专技校专业课程与专业名称 7 国际交流 1976年开始成为世界无损检测大会 WCNDT