无损检测基础知识 资料教程文件

1、无损检测基础知识,2012,资料,2,第一章,无损检测概论,一无损检测的定义及分类,1,定义,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,3,2,分类,射线检测,RT-Radiographic Testing,超声检测,UT-Ultrasonic Testing,磁粉检测,MT-Magnetic Testing,渗透检测,PT-Penetrant Testing,涡流检测,ET-Eddy Current Testing,RT,和,UT,主要用于探测试件内部缺陷,MT,PT,和,ET,主要用于探测试件表面

2、缺陷,4,3,发展,以现代科学技术的发展为基础的,RT,是在德国物理学家伦琴发现,X,射线后发展起来的,UT,是在声纳技术和雷达技术的基础上开发出来的,MT,ET,建立在电磁学理论的基础上,PT,得益于物理化学的进展,无损探伤,Non,distructive Inspection,无损检测,Non,distructive Testing,无损评价,Non,distructive Evaluation,无损探伤是早期阶段的名称，其涵义是探测和发现缺陷,无损检测是当前阶段的名称，其涵义不仅仅发现缺陷,还包括探测缺陷的一些信息，如位置、形状、尺寸、性质等,无损评价则是即将进入或正在进入的新的发展阶段

3、，包涵,更广泛，更深刻的内容，它不仅要求发现缺陷，探测缺陷的,详细数据，还要求获取更全面，更准确的，综合的信息，例,如缺陷的取向、内含物、准确形状尺寸、缺陷部位的组织,残余应力等，结合成像技术、自动化技术、计算机数据分析,和处理等技术，与材料力学、断裂力学等知识综合应用，对,试件或产品的质量和性能给出全面，准确的评价,5,二无损检测的目的,1,保证产品质量,2,保障使用安全,3,改进制造工艺,4,降低生产成本,三,无损检测的应用特点,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机,3,正确选用最适当的无损检测方法,4,综合运用各种无损检测方法,6,四承压类特种设备无损检测标准

4、,锅炉无损检测原标准,GB3323;JB1152;GB11345;SDJ67,2006,年,3,月,27,日，国家质检总局质检办特函,2006,144,号,关于锅炉压力容器安全监察工作有关问题的意见中规定：承,压设备无损检测执行,JB/T4730,2005,因此在承压设备领域,JB/T4730,实质上是强制性标准,JB4730-2005,承压设备无损检测,包括六部分,1,通用部分,2,射线检测,3,超声检测,4,磁粉检测,5,渗透检测,6,涡流检测,7,JB4730-2005,承压设备无损检测,标准规定了射线检测、超声波检测、磁粉检测、渗透检测和,涡流检测这五种无损检测方法及质量等级评定分类,

5、适用于,1,金属材料制锅炉、压力容器（固定式、移动式）及压力管,道原材料、零部件和设备的制造安装检测,2,在用金属材料制锅炉、压力容器（固定式、移动式）及压,力管道的检测,3,锅炉、压力容器（固定式、移动式）及压力管道有关的支,承件和结构件，如有要求也可参照该标准进行检测,8,1,由于焊缝交叉部位的应力较其他部位大，且焊,接时较其他部位易产生缺陷，故对焊缝交叉部位,应优先检测,2,由于高参数，大容量的锅炉制造工艺复杂，更,易产生缺陷，且发生事故的后果更为严重，所以,对高参数，大容量的锅炉的无损检测要求比低参,数，小容量的锅炉要求高一些，包括检测比例和,合格级别。另外，有机载体锅炉介质特殊，危险

6、,性较大，所以探伤要求高,第二章,锅炉的无损检测要求,9,3,由于焊接前已进行焊接工艺评定，且对焊工的,技能已进行考试，加之采取其他的管理措施，所,以锅炉的焊接质量一般都应该合格。所以对部分,危险性相对较小的设备焊缝采取按比例抽查的方,法进行检测，而不是对每条设备焊缝都进行,100,检测，以节省制造成本。如果抽查的部位均合格,则表示焊接质量稳定，其他未抽查到的部位质量,也应该认为合格。如果抽查的部位有不合格现象,说明焊接质量不稳定，则应扩大抽查比例，甚至,进行,100,检测,4,由于,RT,UT,检测各有其特点，为尽可能检出,焊缝内的各种缺陷，对中、高压锅炉采取,RT,和,UT,并用,10,5

7、,对于拼接焊缝（封头和下脚圈），由于拼接后还要,进行压制加工，因此加工过程中，原拼缝内的小缺陷,有可能发展成为超标缺陷，所以应在加工成型后进行,无损检测,6,锅炉中的重要角焊缝（如集中下降管、管板与锅壳,内胆），一般不采用射线检测，而采用超声检测，因,为对角焊缝进行射线检测难以实施且效果不够理想,11,7,需要进行热处理的焊接接头应在热处理后进行无损,检测，因为热处理会使焊接接头内的应力、组织发生,变化，且可能产生新的缺陷，只有热处理后，接头内,部的组织和缺陷才是稳定的，此时的检测结果才是准,确的,8,厚壁管,70mm,对接接头的检测，在焊到,20mm,左右应做,100,的射线检测，焊接完成后

8、再做,100,的,超声检测，因为先进行射线检测时，若发现缺陷，可,便于及时返修，否则返工量太大，因为管子直径小,无法从管内返修,12,9,锅炉定期检验时，若宏观检查未发现有明显的变形,则其焊缝内部一般不会产生新的缺陷，原有的小缺陷,一般也不会发展，所以可不进行,RT,和,UT,检测，但是对,重要的角焊缝和主体焊缝可以进行表面探伤检查。若,发现表面已产生裂纹时，则应进一步检查分析，必要,时进行,RT,或,UT,检测。另外，对于制造或安装时留下的,内部缺陷，在定检时可进行,RT,或,UT,抽查，以确认这些,缺陷是否发展，若未发现可继续使用，否则应进行分,析判断和处理,10,焊接接头的无损检测，当采

9、用超声波和射线两种,方法进行检测时，按各自标准均合格者，方可认为合,格,13,第三章,锅炉射线检测,射线照相法是指用,X,射线或射线穿透试件，以胶片作为记录,信息的器材的无损检测方法,射线检测最主要是探测试件内部的宏观几何缺陷,3.1,射线照相法原理,14,3. 2,锅炉射线检测的标准要求,一、执行标准,JB/T4730.2,承压设备无损检测第二部分：射线检测,二,JB/T4730.2,适用范围,承压设备金属材料板和管的全熔化焊对接接头的,X,射线和射线,检测技术和质量分级要求,适用于承压设备的制造、安装、在用检测中对接焊接接头的射,线检测。用于制作焊接接头的金属材料包括碳素钢、低合金钢,不锈

10、钢、铜及铜合金、铝及铝合金、钛及钛合金、镍及镍合金,规定的射线检测技术分为三级,A,级,低灵敏度技术,AB,级,中灵敏度技术,B,级,高灵敏度技术,15,三、射线检测工艺要点及,JB/T4730.2,的有关规定,1,X,射线的应用特点,X,射线,主要优点,X,射线能量可改变，因此对各种厚度的试件均可,获得高灵敏度图像,X,射线机可用开关切断，故较易实施射线防,护；曝光时间短，一般为几分钟,X,射线,局限性,需电源，有些设备还需有水源冷却。体积较大,现场使用不便成本和维修费用均较大,设备：便携式,160,320KV,穿透钢,45mm,移动式,200,450KV,穿透钢,100mm,高能,X,射线

11、加速器,4,32MeV,穿透钢,400mm,16,2,射线的应用特点,射线,主要优点,射源尺寸小，可用于,X,射线机无法接近的,现场；不需电源水源；运行费用低,射线,局限性,探伤灵敏度低，尤其对薄钢试件（如,5mm,以下,曝光时间长,射线的成像质量比,X,射线差得多,影响射线照相的三大要素：对比度、清晰度、颗粒度,射线均不如,X,射线,对裂纹倾向大的材料焊缝检测应慎用射线,17,3,胶片应用特点,胶片影响成像对比度和颗粒度进而影响灵敏度,依据成像特性，胶片分成四类,T1,T2,T3,T4,T1,为最高,类别,T4,为最低类别,标准规定,A,级和,AB,级射线检测技术应采用,T3,类或更高类别的

12、,胶片,B,级射线检测技术应采用,T2,类或更高类别的胶片,标准规定：采用射线对裂纹敏感性大的材料进行射线检测,时,应采用,T2,类或更高类别的胶片,T2,类胶片,AgfaD4,D5,天津；上海,GX-A5,T3,类胶片,AgfaD7,D8,天津；上海,GX-A7,采用射线对裂纹敏感性大的材料进行射线检测时,应采用天,津胶片,18,4,透照参数选择,焦距,影响几何不清晰度，选择焦距必须大于标准规定最小值,K,值,影响横向裂纹检出率，选择,K,值不得大于标准规定值,射线能量,影响底片对比度、固有不清晰度、颗粒度；选择射,线能量应在标准限定范围,曝光量,影响底片黑度，选择曝光量应在标准限定范围,1

13、9,5,透照方式选择,20,6,底片质量要求,底片上定位和识别标记,齐全、影像显示完整、位置正确,底片评定范围内的黑度,D,应符合下列规定,A,级：1.5,D,4.0,AB,级：2.0,D,4.0,B,级2.3,D,4.0,底片的像质计灵敏度满足标准要求,底片评定范围内不应存在干扰缺陷影像识别的水迹、划痕、斑,纹等伪缺陷影像,21,3.3,射线照相法的特点,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,对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,适于检测厚度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

14、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,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,检测成本高,9,射线照相检测速度慢,10,射线对人体有害,22,第四章,锅炉超声波检测,超声波检测常规方法,A,型脉冲反射超声波检测,4.1,超声波检测的原理,垂直探伤法,斜射探伤法,23,4. 2,锅炉超声检测的标准要求,一、执行标准,JB/T4730.3,承压设备无损检测第三部分：超声波检测,二,JB/T4730.3,适用范围,锅炉、压力容器及压力管道用原材料和零部件,钢板、锻件,铝及铝合金和钛及钛合金板材、复合板、无缝钢管,钢螺栓坯,件,奥氏体钢锻件,锅炉、压力

15、容器焊接接头,钢对接焊接接头,堆焊层,铝及,铝合金对接焊接接头,压力管道对接环向焊接接头,钢管道环向焊接接头,铝及铝,合金管道环向焊接接头,在用锅炉、压力容器及压力管道,4.3,JB/T4730.3-2005,标准对锅炉超声检测的基本要,求与规定,一、超声检测工艺要素,1,探伤方法的选择,纵波、横波、表面波、爬波、导波,2,仪器、探头的选择（种类、频率、晶片尺寸、折射角,3,试块的选择（标准试块，反射体种类：平底孔、横孔、槽；参考试,块：人工缺陷和自然缺陷,4,探伤灵敏度的选择（扫查，缺陷定量,5,耦合剂选择（水、油、浆糊,6,探伤方向（与缺陷尽量垂直）和扫查面的选择（焊缝,一面两侧和两,面四

16、侧,足够大的宽度,7,探伤时机的选择,焊缝,焊后,24,小时,锻件,粗加工后,4.3,JB/T4730.3-2005,标准对锅炉超声检测的基本要,求与规定,二、对接焊接接头的超声检测,1 JB/T4730.3-2005,标准适用的厚度范围,适用于母材厚度为,8mm,400mm,全熔化焊对接接头,2,超声检测技术等级,超声检测技术等级分为,A,B,C,三个技术等级,超声检测技术等级选择应符合制造、安装、在用等,有关规范、标准及设计图样规定,3,JB/T4730.3-2005,标准规定应采用的试块,采用的标准试块为,CSK,A,CSK,A,CSK,A,CSK,A,大于,120mm,4,检测频率,检

17、测频率一般为,2MHz-5MHz,5,探头,K,值的选择,斜探头的,K,值选择可参照表,1,表中的规定，应尽量采用较大,K,值探头,板厚,T,mm,K,值,6,25,3.0,2.0,72,60,25,46,2.5,1.5,68,56,46,120,2.0,1.0,60,45,120,400,2.0,1.0,60,45,6,检测面,1,检测区的宽度应是焊缝本身，再加上焊缝两侧各相当于母,材厚度,30,的一段区域。这个区域最小为,5mm,最大为,10mm,2,探头移动区,a,采用一次反射法探头移动区应大于或等于,1.25P,P=2KT,P,跨距,mm,K,探头,K,值,T,母材厚度,b,采用直射法

18、探头移动区大于或等于,0.75P,3,去除余高的焊缝，应将余高打磨到与邻近母材平齐，保留,余高的焊缝，如果焊缝表面有咬边、较大的隆起或凹陷也应,适当的修磨，并作圆滑过渡以免影响检测结果的评定,7,距离波幅曲线的绘制,距离波幅曲线应按所用探头和仪器在试块上实测的数据绘制,而成，该曲线由评定线、定量线和判废线组成，评定线与定,量线之间（包括评定线）为,区，定量线和判废线之间（定,量线）为,区，判废线及其以上区域为,区,8,距离波幅曲线的灵敏度选择,a,壁厚为,6mm,120mm,的焊接接头，其距离波幅曲线灵敏度,b,壁厚大于,120mm,至,400mm,的焊接接头，其距离波幅曲线灵敏度,c,检测横

19、向缺陷时，应将各线灵敏度均提高,6dB,d,扫查灵敏度不低于最大声程处的评定线灵敏度,试块型式,板厚,mm,评定线,定量线,判废线,CSK,A,6,46,2,40-18dB,2,40-12dB,2,40-4dB,46,120,2,40-14dB,2,40-8dB,2,40+2dB,CSK,A,8,15,1,6-12dB,1,6-6dB,1,6+2dB,15,46,1,6-9dB,1,6-3dB,1,6+5dB,46,120,1,6-6dB,1,6,6+10dB,试块型式,板厚,mm,评定线,定量线,判废线,CSK,A,120,400,d-16dB,d-10dB,d,注,d,为横孔直径，见表,1

20、7,9,探头的扫查方式,1,斜探头应垂直于焊缝中心线在探测面上，作锯齿型扫查,2,对电渣焊焊接接头还要增加于焊缝中心线成,45,0,的斜向扫查,3,为观察缺陷的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,四种基本扫查方式,三,管座角焊缝的检查,a,一般原则,在选择检测面和探头时应考虑到各种类型缺陷的可能性，并,使声速尽可能垂直于主要缺陷,b,检测方式：根据结构形式，管座角焊缝有五种检测方式,1,在接管内壁采用直探头检测,见左图位置,1,2,在容器内壁采用直探头检测，见右图位置,1,在容器内壁采用斜探头检测，见左图位置,4,3,在接管外壁采用斜

21、探头检测，见右图位置,2,4,在接管内壁采用斜探头检测,见左图位置,3,和右图位置,3,5,在容器外壁采用斜探头检测，见左图位置,2,四,T,型焊接接头的超声波检测,JB/T4730.3-2005,标准仅适用厚度为,6,50mm,的锅炉全熔化,焊,T,型角焊缝的超声检测,a,基本原则,在选择检测面和探头时应考虑到检测各类缺陷的可能性，并,使声速尽可能垂直于缺陷垂直,b,检测方式,根据焊接接头结构形式,T,型焊接接头的检测主要有三种方式,1,用斜探头从翼板外测用直射法,2,用斜探头在腹板一侧用直射法或一次反射法,3,用直探头或双晶直探头在翼板外测沿焊接接头进行探测,五、压力管道环向对接焊接接头的

22、超声检测,1,适用范围,本条适用于壁厚大于或等于,4mm,外径为,32,159mm,或壁厚为,4mm-6mm,外径大于,159,的承压设,备管子和压力管道环向对接焊接接头的超声检测,本条不适用于铸钢、奥氏体不锈钢承压设备管子和压,力管道环向对接焊接接头的超声检测,2.JB/T4730.3,标准对试块的要求,试块的曲率应被检管径相同或相近，其曲率半径之差不应大,于被检管径的,10,采用的试块型号为,GS-1,GS-2,GS-3,GS-4,GS-1,试块适用于曲率半径大于,16mm-24mm,的承压设备管子,和压力管道环向对接焊接接头的超声检测,GS-2,试块适用于曲率半径大于,24mm-35mm

23、,的承压设备管子,和压力管道环向对接焊接接头的超声检测,GS-3,试块适用于曲率半径大于,35mm-54mm,的承压设备管子,和压力管道环向对接焊接接头的超声检测,GS-4,试块适用于曲率半径大于,54mm-80mm,的承压设备管子,和压力管道环向对接焊接接头的超声检测,2.JB/T4730.3,标准对试块的要求,试块型号,试块圆弧曲率半径,R,1,R,2,GS-1,18,22,GS-2,26,32,GS-3,40,50,GS-4,60,72,3.JB/T4730.3,标准对探头的要求,推荐采用线聚焦斜探头和双晶斜探头,探头的频率一般采用,5MHz,当管壁厚度大于,15mm,时，采用,2.5M

24、Hz,的探头，探头主声束轴线水平偏离角不应大于,2,0,斜探头,K,值的选择,管壁厚度,mm,探头,K,值,探头前沿,mm,4.0,8,2.5,3.0,6,8,15,2.0,2.5,8,15,1.5,2.0,12,4,距离波幅曲线的绘制,一般按水平,1,1,调节扫描时基线,选择于实际工件相对应的对比试块,距离波幅曲线按所用探头和仪器在所选择的试块上实测的,数据绘制曲线，该曲线族由评定线、定量线、判废线组成,评定线与定量线之间为,区，定量线与判废线之间为,区,判废线以上为,区,5. JB/T4730.3,标准关于扫查灵敏度和扫查方法的规定,距离,波幅曲线的灵敏度,扫查灵敏度不得低于最大声程处的评

25、定线灵敏度,一般将探头从对接焊接接头两侧垂直于焊接接头作锯齿形,扫查，探头前后移动距离应符合要求，探头左右移动的距,离应小于探头晶片宽度的一半。为了观察缺陷的动态波形,或区分伪缺陷信号以确定缺陷的位置、方向、形状，可采,用前后、左右、转角等扫查方式,壁厚,mm,评,定,线,定,量,线,判,废,线,8,2,20-16dB,2,20-16dB,2,20-10dB,8,15,2,20-13dB,2,20-7dB,15,2,20-10dB,2,20-4dB,6,质量分级,JB/T4730.3,标准对管子焊接接头的质量分为三级，在,级,焊缝,区,区）和,级焊缝中,区,区）当缺陷,波所在的区域不同时对单个

26、缺陷的指示长度的要求是不同,的,另外在,10mm,焊缝范围内，同时存在条状缺陷和未焊透时,应评为,级,40,4.3,超声波检测的特点,1,面积型缺陷检出率高，体积型检测率低,2,适宜检测厚度较大的工件,3,适于检测各种试件,4,检验成本低，速度快，仪器体积小,5,无法得到缺陷的直观图像，定性困难，定量精度不高,6,检测结果无直接见证记录,7,对缺陷在工件厚度方向上定位准确,8,材质、晶粒度对探伤有影响,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,41,4.4,TOFD,超声波检测技术,TOFD,技术,Time of Flight

27、 Diffraction Technique,是一种基于,衍射信号实施检测的技术，中文名称为衍射时差法超声检测技,术,TOFD,技术与常规脉冲回波超声检测技术相比，最重要两点优,点,1,由于缺陷衍射信号受角度影响很小，检测可靠性和精度基,本不受缺陷与入射波之间角度的影响,2,根据衍射信号传播时差确定衍射点位置，缺陷定量定位不,依靠信号振幅,42,TOFD,超声波检测技术原理,Transmitter,Receiver,Lateral wave,Upper,tip,Lower tip,Back-wall reflection,43,典型,TOFD,成像,底面回波,直通波,44,表面裂纹,裂纹阻挡了

28、直通波，下尖端衍射信号显示在,A,扫描中,2,1,1,2,45,第五章,锅炉磁粉检测,5.1,磁粉检测的原理,试件中的裂纹造成的不连续性使得磁力线畸变，由于裂纹中空,气介质的磁导率远远低于试件的磁导率，使磁力线受阻，一部,分磁力线挤到缺陷的底部，一部分穿过裂纹，一部分排挤出工,件的表面后进入工件。如果这是在工件上撒上磁粉，漏磁场就,会吸附磁粉，形成与缺陷形状相近的磁粉堆积，从而显示缺陷,46,5. 2,锅炉磁粉检测的标准要求,一、执行标准,JB/T4730.4,承压设备无损检测第四部分：磁粉检测,二,JB/T4730.4,适用范围,本部分适用于铁磁性材料制承压设备的原材料、零部件和焊接,接头表

29、面、近表面缺陷的检测，不适用于奥氏体不锈钢和其它,非铁磁性材料的检测,与承压设备有关的支承件和结构件，如有要求也可参照本部分,进行磁粉检测,47,三、锅炉磁粉检测工艺要点及,JB/T4730.4,的有关规定,1,磁粉检测程序,磁粉检测程序如下,预处理,磁化,施加磁粉或磁悬液,磁痕的观察与记录,缺陷评级,退磁,后处理,48,2,磁化方法,线圈法、磁轭法、轴向通电法、触头法、中心导体法、旋转磁,场磁化法,49,3,磁粉探伤方法分类,按检验时机分为连续法和剩磁法,按使用的电流种类可分为交流法、直流法,按施加磁粉的方法分类可分为湿法和干法,承压设备焊接接头常用检测方法,磁,轭磁化,连续法，交流电,湿法

30、,承压设备焊接接头一般不采用的检测方法：剩磁法，直流电,干法,50,5.3,磁粉检测的特点,1,适宜铁磁材料探伤，不能用于非铁磁材料,2,可以检测出表面和近表面的缺陷，不能检测内部缺陷,3,灵敏度高，可以发现细小的裂纹,4,检测成本很低，速度快,5,工件的形状和尺寸有时对探伤有影响，难以磁化而无法探,伤,51,第六章,锅炉渗透检测,6.1,渗透检测的基本原理,零件表面被施涂含有荧光染料或着色染料的渗透液后，在毛,细管的作用下，经过一段时间，渗透液可渗透到表面开口的缺,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，同样在毛细管的作用下，显象剂将吸引缺陷中保留的渗,透液，渗透液回渗

31、到显象剂中；在一定光源下，缺陷处的渗透,液痕迹被显示，从而测出缺陷的形貌和分布状态,渗透操作的基本步骤有：渗透、清洗、显象、观察,52,渗透探伤基本操作过程：渗透、清洗、显象、观察,53,6. 2,锅炉渗透检测的标准要求,一、执行标准,JB/T4730.5,承压设备无损检测第四部分：磁粉检测,二,JB/T4730.5,适用范围,本部分适用于非多孔性金属材料或非金属材料制承压设备在制,造、安装及使用中产生的表面开口缺陷的检测,54,三、锅炉渗透检测工艺要点及,JB/T4730.5,的有关规定,1,渗透检测程序,渗透检测操作的基本步骤如下,a,预清洗,b,施加渗透剂,c,去除多余的渗透剂,d,干燥,e,施加显像剂,f,观察及评定,55,2,渗透检测的分类,1,根据渗透液所含染料成分分类（着色法、荧光法,2,渗透液去除方法分类（水洗型、后乳化型、溶剂去除型,3,显象法的种类,1,湿式显象法,2,快