焊接检验整理

1、1 1、焊接检验的意义和作用、焊接检验的意义和作用 焊接检验的主要任务：焊接检验的主要任务： a) a)质量鉴定；质量鉴定；b)b)质量控制；质量控制；c)c)在役监控。在役监控。 焊接检验的主要作用：焊接检验的主要作用： p（1 1）确保焊接结构）确保焊接结构( (件件) )制造质量，保证其安全制造质量，保证其安全 p（2 2）改进焊接技术，提高产品质量）改进焊接技术，提高产品质量 p（3 3）降低产品成本，正确进行安全评定）降低产品成本，正确进行安全评定 p（4 4）焊接检验的可靠保证，可促使焊接技术更广泛应用）焊接检验的可靠保证，可促使焊接技术更广泛应用 1.2 焊接检验程序焊接检验程序

2、 v（一） 焊前检验 v（二）焊接过程检验 v（三）焊后成品检验 （一）焊前检验（一）焊前检验 v1.图样审查及技术条件分析 v2.材料检验 v3.焊接工艺评定审核 v4.焊工技能评定 v5.焊前准备工作检查 v6.审定检测手段及其人员资格 焊前检验：焊前准备检查，预防为主，最大限度避免或焊前检验：焊前准备检查，预防为主，最大限度避免或 减少焊接缺陷产生减少焊接缺陷产生 （三）焊后检验（三）焊后检验 v 1 1 外观检验外观检验 v 2 2 硬度检验硬度检验 v 3 3 致密性试验致密性试验 v 4 4 压力试验压力试验 v 5 5 焊接接头的无损检测焊接接头的无损检测 v 6 6 性能检测性

3、能检测 v 7 7 最终总体检验最终总体检验 一、无损检测概述一、无损检测概述 无损检测是采用不破坏产品原来的形状、不改变使用性能无损检测是采用不破坏产品原来的形状、不改变使用性能 的检测方法，对产品进行百分之百的检测的检测方法，对产品进行百分之百的检测( (或抽检或抽检) )，以确保产，以确保产 品的安全可靠性的检测技术品的安全可靠性的检测技术 确保材料或构件优异的质量确保材料或构件优异的质量 u 前提前提以不损害被检对象的使用性能以不损害被检对象的使用性能 u 应用基础应用基础物理原理和化学现象物理原理和化学现象 u 目的目的对材料、零部件、构件进行检验和测试，评价其连续对材料、零部件、构

4、件进行检验和测试，评价其连续 性、完整性、安全可靠性及某些物理性能性、完整性、安全可靠性及某些物理性能 u 信息信息探测材料或构件中是否有缺陷，并对缺陷的形状、大探测材料或构件中是否有缺陷，并对缺陷的形状、大 小、方位、取向、分布和内含物等情况进行判断；提供组织分小、方位、取向、分布和内含物等情况进行判断；提供组织分 布、应力状态以及机械和物理量等信息布、应力状态以及机械和物理量等信息 u 应用应用广泛应用于机械制造、石油化工、造船、汽车、航空广泛应用于机械制造、石油化工、造船、汽车、航空 航天和核能等工业，成为质量管理中的重要环节航天和核能等工业，成为质量管理中的重要环节 无损检测的目的无损

5、检测的目的 对原材料、零部件提供质量控制，如控制冶金对原材料、零部件提供质量控制，如控制冶金 质量、加工质量、组织状态、缺陷的大小、方质量、加工质量、组织状态、缺陷的大小、方 位与分布等。将信息反馈到设计与工艺部门，位与分布等。将信息反馈到设计与工艺部门， 促使其改进设计与制造工艺，从而降低成本、促使其改进设计与制造工艺，从而降低成本、 提高质量和生产效率。还可用于合理控制质量提高质量和生产效率。还可用于合理控制质量 对装置或构件在运行过程中进行监测或在检修对装置或构件在运行过程中进行监测或在检修 期定期检测，及时发现和确认危害装置安全运期定期检测，及时发现和确认危害装置安全运 行的隐患。更重

6、要的是根据所发现的早期缺陷行的隐患。更重要的是根据所发现的早期缺陷 及其发展程度，在确定方位、尺寸、形状、取及其发展程度，在确定方位、尺寸、形状、取 向和性质的基础上，对装置或构件能否继续使向和性质的基础上，对装置或构件能否继续使 用及其安全运行寿命进行评价。用及其安全运行寿命进行评价。 对成品对成品( (材料、零部件材料、零部件) )在组装或投入使用前在组装或投入使用前 进行最终检验。目的是确定被检对象是否达进行最终检验。目的是确定被检对象是否达 到设计性能，能否安全使用，即判断其是否到设计性能，能否安全使用，即判断其是否 合格。质量检查属此范畴。合格。质量检查属此范畴。 无损检测无损检测

7、的目的的目的 质量管理质量管理 在役检测在役检测 质量鉴定质量鉴定 无损检测的无损检测的3个阶段个阶段 无损探伤无损探伤 无损检测无损检测 无损评价无损评价 （ANDE、QNDE） 用于最终检验，在不破坏产品的前提下用于最终检验，在不破坏产品的前提下 ，发现缺陷，以满足设计中对部件强度，发现缺陷，以满足设计中对部件强度 的需要的需要 除最终检测外，测量过程工艺参数，除最终检测外，测量过程工艺参数， 如温度、压力、成分、密度、压力、如温度、压力、成分、密度、压力、 残余应力、组织结构、晶粒大小等残余应力、组织结构、晶粒大小等 包含以上两者，还要包含以上两者，还要 1、从整体上评价缺陷分散程度、从

8、整体上评价缺陷分散程度 2、在、在NDE的信息与材料的结构性能之间建立联的信息与材料的结构性能之间建立联 系系 3、对决定材料的性质、动态响应和服役性能指标、对决定材料的性质、动态响应和服役性能指标 的实测值等因素进行分析评价的实测值等因素进行分析评价 无损评价无损评价 无损检测无损检测 无损探伤无损探伤 NDI无损探伤无损探伤 NDT无损检测无损检测 NDE无损评价无损评价 缺陷类型通常可分为体积型和面积型两种缺陷类型通常可分为体积型和面积型两种 不同的体积型缺陷和不同的面积型缺陷应采用采不同的体积型缺陷和不同的面积型缺陷应采用采 用相应的无损检测方法用相应的无损检测方法 射线检测对体积型缺

9、陷比较敏感射线检测对体积型缺陷比较敏感 超声波检测对面状缺陷比较敏感超声波检测对面状缺陷比较敏感 磁粉检测只能用于铁磁性材料的检测磁粉检测只能用于铁磁性材料的检测 渗透检测则用于表面开口缺陷的检测渗透检测则用于表面开口缺陷的检测 涡流检测对开口或近表面缺陷、磁性和非磁性的导电材料涡流检测对开口或近表面缺陷、磁性和非磁性的导电材料 都具有很好的适用性都具有很好的适用性 缺陷类型及检测方法缺陷类型及检测方法 2-1 2-1 焊接缺陷的概念及分类焊接缺陷的概念及分类 一、焊接缺陷的概念一、焊接缺陷的概念 在焊接结构在焊接结构( (件件) )中要获得无缺陷的焊接接头，在技中要获得无缺陷的焊接接头，在技

10、 术上是相当困难的，也是不经济的术上是相当困难的，也是不经济的 为了满足焊接结构为了满足焊接结构( (件件) )的使用要求，应该把缺陷限的使用要求，应该把缺陷限 制在一定的范围之内，使其对焊接结构制在一定的范围之内，使其对焊接结构( (件件) )的运行的运行 不致产生危害不致产生危害 由于不同的焊接结构由于不同的焊接结构( (件件) )使用的场合不同，对其质使用的场合不同，对其质 量要求也不一样，因而对缺陷的容限范围也不相同量要求也不一样，因而对缺陷的容限范围也不相同 焊接过程中在焊接接头中产生的不符合标准要求的焊接过程中在焊接接头中产生的不符合标准要求的 缺陷称为焊接缺陷缺陷称为焊接缺陷 二

11、、焊接缺陷的分类二、焊接缺陷的分类 第一类第一类 裂纹裂纹 第二类第二类 孔穴孔穴 第三类第三类 固体夹杂固体夹杂 第四类第四类 未熔合和未焊透未熔合和未焊透 第五类第五类 形状缺陷形状缺陷 第六类第六类 其它缺陷其它缺陷 2-2 2-2 焊接缺陷的特征及分布焊接缺陷的特征及分布 一、焊接裂纹一、焊接裂纹 焊接裂纹是指金属在焊接应力及其它致脆焊接裂纹是指金属在焊接应力及其它致脆 因素共同作用下，焊接接头中局部地区金属原因素共同作用下，焊接接头中局部地区金属原 子结合力遭到破坏而形成的新界面所产生的缝子结合力遭到破坏而形成的新界面所产生的缝 隙。隙。具有尖锐的缺口和长宽比大的特征，是焊具有尖锐的

12、缺口和长宽比大的特征，是焊 接结构接结构( (件件) )中最危险的缺陷。中最危险的缺陷。 2 2按裂纹产生的温度范围来划分按裂纹产生的温度范围来划分 p(1)(1)热裂纹热裂纹 在固相线附近的高温区形成的裂纹称热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色，这是区别于冷裂纹的重要特征 根据裂纹形成的机理不同，根据裂纹形成的机理不同，热裂纹可分为结晶热裂纹可

13、分为结晶 裂纹、液化裂纹和高温失塑裂纹裂纹、液化裂纹和高温失塑裂纹 p(2)(2)冷裂纹冷裂纹 焊接接头冷却到焊接接头冷却到MsMs温度以下时形成的裂纹为冷裂纹温度以下时形成的裂纹为冷裂纹 其特点是表面光亮，无氧化特征其特点是表面光亮，无氧化特征 冷裂纹主要发生在焊接热影响区，对某些合金成分冷裂纹主要发生在焊接热影响区，对某些合金成分 多的高强度钢来说，也可能发生在焊缝金属中多的高强度钢来说，也可能发生在焊缝金属中 常见的冷裂纹可分为氢致裂纹、淬火裂纹和层状撕常见的冷裂纹可分为氢致裂纹、淬火裂纹和层状撕 裂裂 冷裂纹冷裂纹 p(3)(3)再热裂纹再热裂纹 工件焊接后，若再次被加热工件焊接后，若

14、再次被加热( (如消除应力热处理、如消除应力热处理、 多层焊或使用过程中被加热多层焊或使用过程中被加热) )到一定的温度而产到一定的温度而产 生的裂纹称为再热裂纹生的裂纹称为再热裂纹 再热裂纹多发生在含再热裂纹多发生在含CrCr、MoMo、V V的低合金结构钢，的低合金结构钢， 含含NbNb的奥氏体不锈钢以及析出硬化显著的的奥氏体不锈钢以及析出硬化显著的NiNi基耐基耐 热合金材料中。热合金材料中。 常出现在粗晶区，并沿粗大奥氏体晶粒边界扩展，常出现在粗晶区，并沿粗大奥氏体晶粒边界扩展， 且多半发生在咬边等应力集中处。可形成沿熔合且多半发生在咬边等应力集中处。可形成沿熔合 线的纵向裂纹，亦可形

15、成粗晶区中垂直于熔合线线的纵向裂纹，亦可形成粗晶区中垂直于熔合线 的网状裂纹。其断口有校被氧化的颜色的网状裂纹。其断口有校被氧化的颜色 再热裂纹再热裂纹 5 5焊缝形状缺陷焊缝形状缺陷 焊缝形状缺陷是指焊缝外观质量粗糙、鱼鳞波高低、焊缝形状缺陷是指焊缝外观质量粗糙、鱼鳞波高低、 宽窄发生突变，焊缝与母材非圆滑过渡等。宽窄发生突变，焊缝与母材非圆滑过渡等。 2-3 2-3 产生焊接缺陷的主要因素产生焊接缺陷的主要因素 产生焊接缺陷的因素是多方面的，不同的缺陷影响因产生焊接缺陷的因素是多方面的，不同的缺陷影响因 素也不同。主要包括材料、结构、工艺等方面的影响。素也不同。主要包括材料、结构、工艺等方

16、面的影响。 实际上，焊接缺陷的产生过程是十分复杂的，既有冶实际上，焊接缺陷的产生过程是十分复杂的，既有冶 金的原因，又有应力和变形的作用。通常焊接缺陷容易金的原因，又有应力和变形的作用。通常焊接缺陷容易 出现在焊缝及其附近区域，而那些区域正是结构中拉伸出现在焊缝及其附近区域，而那些区域正是结构中拉伸 残余应力最大的地方。残余应力最大的地方。 焊接缺陷之所以会降低焊接结构的强度，其主要原因焊接缺陷之所以会降低焊接结构的强度，其主要原因 是缺陷减小了结构承载截面的有效面积，并且在缺陷周是缺陷减小了结构承载截面的有效面积，并且在缺陷周 围产生了严重的应力集中。围产生了严重的应力集中。 焊接缺陷对质量

17、的影响，主要是对结构负载强 度和耐腐蚀性能的影响。由于缺陷的存在减小了结 构承载的有效截面积，更主要的是在缺陷周围产生 了应力集中。因此，焊接缺陷对结构的静载强度、 疲劳强度、脆性断裂以及抗应力腐蚀开裂都有重大 的影响。由于各类缺陷的形态不同，所产生的应力 集中程度也不同，因而对结构的危害程度也各不 样。 二、焊接缺陷对质量的影响二、焊接缺陷对质量的影响 射线检测对气孔、夹渣、疏松等体积型缺陷的检测灵敏射线检测对气孔、夹渣、疏松等体积型缺陷的检测灵敏 度较高，对平面缺陷的检测灵敏度较低：度较高，对平面缺陷的检测灵敏度较低： p当射线方向与平面缺陷（如裂纹）垂直时很难检测出来；当射线方向与平面缺

18、陷（如裂纹）垂直时很难检测出来； p当裂纹与射线方向平行时才能够对其进行有效检测。当裂纹与射线方向平行时才能够对其进行有效检测。 射线对人体有害，需有特殊保护措施。射线对人体有害，需有特殊保护措施。 射线检测常用的有射线检测常用的有X射线、射线、射线和中子射线等检测方法。射线和中子射线等检测方法。 重点讲重点讲X射线检测，对射线检测，对射线和中子射线检测制作简单介绍。射线和中子射线检测制作简单介绍。 4 4 射线检测的安全控制射线检测的安全控制 （1 1）距离防护：增加辐射源与人体之间的距离）距离防护：增加辐射源与人体之间的距离 （2 2）屏蔽防护：在辐射源与人体之间放置屏蔽材料；）屏蔽防护：

19、在辐射源与人体之间放置屏蔽材料； （3 3）时间防护：缩短受照射的时间；）时间防护：缩短受照射的时间； 一、检测原理一、检测原理 原理：射线通过被检物体时，有缺陷部位原理：射线通过被检物体时，有缺陷部位( (如气孔、如气孔、 非金属夹杂非金属夹杂) )与无缺陷部位对射线吸收能力不同，与无缺陷部位对射线吸收能力不同， 透过有缺陷部位的射线强度高于无缺陷部位的射线透过有缺陷部位的射线强度高于无缺陷部位的射线 强度，因而可通过检测透过被检物体的射线强度的强度，因而可通过检测透过被检物体的射线强度的 差异，来判断被检物体中是否有缺陷存在。差异，来判断被检物体中是否有缺陷存在。 即强度均匀的射线照射物体

20、、会产生能量的衰减，即强度均匀的射线照射物体、会产生能量的衰减， 其哀减程度与射线的能量其哀减程度与射线的能量( (波长波长) )、被穿透物质的质、被穿透物质的质 量、厚度及密度有关量、厚度及密度有关, ,如果被照物体是均匀的，射如果被照物体是均匀的，射 线穿过物体衰减后的能量只与其厚度有关。线穿过物体衰减后的能量只与其厚度有关。 1-1-射线源射线源 2-2-铅光澜铅光澜 3-3-滤板滤板 4-4-象质计象质计 5-5-铅遮板铅遮板 6-6-工件工件 7-7-滤板滤板 8-8-底部铅板底部铅板 9-9-暗盒、胶片、暗盒、胶片、增感屏增感屏 10-10-铅罩铅罩 l系统基本组成示意图系统基本组

21、成示意图 一、一、 射线检测系统基本组成射线检测系统基本组成 4 4 像质计像质计 像质计：像质计：一种根据其在射线底片上的显示特征一种根据其在射线底片上的显示特征, ,来评定射线来评定射线 拍摄质量的标志器件。通过它在拍摄质量的标志器件。通过它在X-X-光底片上的显示影像来评光底片上的显示影像来评 定射线底片的拍摄质量和灵敏度。定射线底片的拍摄质量和灵敏度。 （1 1）类型：线状、槽型、）类型：线状、槽型、 （2 2）放置：放置于被检材质表面被检区两侧的）放置：放置于被检材质表面被检区两侧的1/41/4处。细丝处。细丝 朝外。朝外。 （3 3）作用：根据像质计在）作用：根据像质计在X-X-光

22、底片上所显示的最小尺寸与光底片上所显示的最小尺寸与 被检材质透照厚度的百分比，即，被检材质透照厚度的百分比，即，K =K =（d dmin min / T / T）100% 100% ， K K值为射线透照灵敏度，值为射线透照灵敏度，K K值小表明射线透照灵敏度高，一般值小表明射线透照灵敏度高，一般 K=2%K=2%。 相对灵敏度相对灵敏度 指在射线底片上能发现被检工件中与射线平行方向的指在射线底片上能发现被检工件中与射线平行方向的 最小缺陷尺寸占缺陷处试件厚度的百分数，用最小缺陷尺寸占缺陷处试件厚度的百分数，用K表示：表示： 式中，式中，X-X-平行射线方向的最小缺陷尺寸，平行射线方向的最小

23、缺陷尺寸，d-d-缺陷处工件厚度缺陷处工件厚度 一般所说的射线照相灵敏度都是指相对灵敏度。一般所说的射线照相灵敏度都是指相对灵敏度。 实际上，射线照相中，被检工件中所发现的最小缺陷尺寸是实际上，射线照相中，被检工件中所发现的最小缺陷尺寸是 无法知道的，所以一般采用带有人工缺陷的无法知道的，所以一般采用带有人工缺陷的试块试块，并用透度计，并用透度计 ( (或像质计或像质计) )来确定透照的灵敏度。来确定透照的灵敏度。 方向性好，几乎沿直线传播方向性好，几乎沿直线传播 穿透能力强，能穿透许多电磁波不能穿透的物质穿透能力强，能穿透许多电磁波不能穿透的物质 能量高能量高 遇有界面时，产生反射、折射和波

24、型转换遇有界面时，产生反射、折射和波型转换 对人体无害对人体无害 特特 点点 纵波纵波 L L 横波横波 S(T)S(T) 1 2 3表面波表面波 4 板波板波 p介质中质点的振动方向与波的传播方向相同的波叫纵波介质中质点的振动方向与波的传播方向相同的波叫纵波，用，用L L表示表示 p介质质点在交变拉压应力的作用下，质点之间产生相应的伸缩变形介质质点在交变拉压应力的作用下，质点之间产生相应的伸缩变形 ，从而形成了纵波，从而形成了纵波 p纵波传播时，介质的质点疏密相间，所以纵波有时又被称为压缩波纵波传播时，介质的质点疏密相间，所以纵波有时又被称为压缩波 或疏密波或疏密波 p固体介质可以承受拉压应

25、力的作用，可以传播纵波，液体和气体不固体介质可以承受拉压应力的作用，可以传播纵波，液体和气体不 能承受拉应力，但在压应力的作用下产生容积变化，因此也可以传播能承受拉应力，但在压应力的作用下产生容积变化，因此也可以传播 纵波纵波 返回返回 介质中质点的振动方向垂直于波的传播方向的波叫横波介质中质点的振动方向垂直于波的传播方向的波叫横波，用，用S S 或或T T来表示来表示 横波的形成是由于介质质点受到交变切应力作用时，产生了切横波的形成是由于介质质点受到交变切应力作用时，产生了切 变形变，所以横波又叫作切变波变形变，所以横波又叫作切变波 液体和气体介质不能承受切应力，只有固体介质能够承受切应液体

26、和气体介质不能承受切应力，只有固体介质能够承受切应 力，因而横波只能在固体介质中传播，不能在液体和气体介质力，因而横波只能在固体介质中传播，不能在液体和气体介质 中传播中传播 返回返回 l 超声波在无限大的媒质中传播仅在理论上是可能的，实超声波在无限大的媒质中传播仅在理论上是可能的，实 际上，任何媒质总有一个边界，超声波在非均匀性组织际上，任何媒质总有一个边界，超声波在非均匀性组织 内传播或从一种组织传播到另一种组织，由于组织内传播或从一种组织传播到另一种组织，由于组织声阻声阻 抗抗不同，在声阻抗改变的分界面上便产生了反射、折射不同，在声阻抗改变的分界面上便产生了反射、折射 和透射现象。和透射

27、现象。 l 在原媒质中的声波称为入射波；在分界面处，入射波的在原媒质中的声波称为入射波；在分界面处，入射波的 能量一部分产生反射，另一部分能量通过界面继续传播，能量一部分产生反射，另一部分能量通过界面继续传播， 这就是透射。透射后声束的波速与波长可能发生变化，这就是透射。透射后声束的波速与波长可能发生变化， 但声束的频率是不变的。但声束的频率是不变的。 超声波传播中的反射、折射和透射超声波传播中的反射、折射和透射 n 在垂直入射时，介质两侧的声波必须满足两个边界条件：在垂直入射时，介质两侧的声波必须满足两个边界条件： (1)(1)一侧总声压等于另一侧总声压。否则界面两侧受力不等，一侧总声压等于

28、另一侧总声压。否则界面两侧受力不等， 将会发生界面运动将会发生界面运动 (2)(2)两侧质点速度振幅相等，以保持波的连续性两侧质点速度振幅相等，以保持波的连续性 n 实际检测过程中，在实际检测过程中，在Z Z2 2Z Z1 1、Z Z2 2Z Z1 1、Z Z1 1Z Z2 2或或Z Z2 2ZZl l的情况的情况 下各不相同下各不相同 （如图如图） n 上述超声波纵波垂直入射到单一平界面上的声压、声强与其上述超声波纵波垂直入射到单一平界面上的声压、声强与其 反射率、透射率的计算公式，同样适用于横波入射的情况反射率、透射率的计算公式，同样适用于横波入射的情况 n 但在固液、固气界面上，横波将发

29、生全反射，这是因为但在固液、固气界面上，横波将发生全反射，这是因为 横波不能在液体和气体中传播横波不能在液体和气体中传播 ( (一一) )斯涅耳定律斯涅耳定律 式中，式中，-入射角，入射角，-折射角，折射角，-反射角反射角L-L-纵波，纵波，S-S-横波横波 斯涅耳定律：折射光线跟入射光线和法线在同一平面内，斯涅耳定律：折射光线跟入射光线和法线在同一平面内， 折射光线与入射光线分别位于法线两侧，入射角的正弦跟折射光线与入射光线分别位于法线两侧，入射角的正弦跟 折射角的正弦成正比。折射角的正弦成正比。 ( (二二) )临界角临界角( (专指入射角专指入射角) ) 1 1反射波反射波 超声波入射时

30、，凹曲面的反射波聚焦，凸曲面的反射波超声波入射时，凹曲面的反射波聚焦，凸曲面的反射波 发散。反射波波阵面的形状取决于曲界面的形状发散。反射波波阵面的形状取决于曲界面的形状 平面波在曲界面上的反射和透射平面波在曲界面上的反射和透射 2 2透射波透射波 超声平面波入射到超声平面波入射到C1C1C2C2的凹曲的凹曲 面和面和C1C1C2C2的凸曲面上时，其透的凸曲面上时，其透 射波将聚焦射波将聚焦 超声平面波入射到超声平面波入射到ClClC2C2的凸曲的凸曲 面和面和C1C1C2C2的凹曲面上时，其透的凹曲面上时，其透 射波将发散射波将发散 超声平面波入射到曲界面时，其超声平面波入射到曲界面时，其

31、透射波同样会聚焦或发散，与曲透射波同样会聚焦或发散，与曲 界面的曲率和介质的声速有关界面的曲率和介质的声速有关 3 3水浸聚焦探头的设计水浸聚焦探头的设计 水浸聚焦探头是根据平面波入射到水浸聚焦探头是根据平面波入射到C1C1C2C2的凸曲面的凸曲面 上时，透射波将产生聚焦的原理设计制作上时，透射波将产生聚焦的原理设计制作 返回 磁力检测分类磁力检测分类 磁力检测是通过对铁磁材料进行磁化所产生的漏磁场来发磁力检测是通过对铁磁材料进行磁化所产生的漏磁场来发 现其表面或近表面缺陷的无损检测方法。现其表面或近表面缺陷的无损检测方法。 磁力检测分类磁力检测分类 （1 1）磁粉检测法磁粉检测法：利用磁粉的

32、聚集显示铁磁性材料及其利用磁粉的聚集显示铁磁性材料及其 工件表面和近表面缺陷的无损检测方法称为磁粉检测法。工件表面和近表面缺陷的无损检测方法称为磁粉检测法。 在磁化后的工件表面撒上磁粉，磁粉粒子便会吸附在缺在磁化后的工件表面撒上磁粉，磁粉粒子便会吸附在缺 陷区域，显示出缺陷的位置、磁痕的形状和大小。陷区域，显示出缺陷的位置、磁痕的形状和大小。 磁粉有干式粉末和悬乳液类型的湿式粉末。磁粉有干式粉末和悬乳液类型的湿式粉末。 磁粉法可用于任何形状的被检测件，但不能测出缺陷沿磁粉法可用于任何形状的被检测件，但不能测出缺陷沿 板厚方向的尺寸。板厚方向的尺寸。 磁粉法提供的缺陷分布和数量是直观的，并且可以

33、用光磁粉法提供的缺陷分布和数量是直观的，并且可以用光 电式照相法将其摄制下来。应用广泛。电式照相法将其摄制下来。应用广泛。 漏磁场漏磁场 所谓漏磁场是指被磁化物体内部的磁力线在缺陷或磁路所谓漏磁场是指被磁化物体内部的磁力线在缺陷或磁路 截面发生突变的部位离开或进入物体表面所形成的磁场。截面发生突变的部位离开或进入物体表面所形成的磁场。 由于介质磁导率的变化而使磁通泄漏到缺陷附近的空气由于介质磁导率的变化而使磁通泄漏到缺陷附近的空气 中所形成的磁场，称为漏磁场。中所形成的磁场，称为漏磁场。 当磁通量从一种介质进入另一种介质时，若两种介质的当磁通量从一种介质进入另一种介质时，若两种介质的 磁导率不

34、同，在界面上磁力线的方向会发生突变。若工件表磁导率不同，在界面上磁力线的方向会发生突变。若工件表 面或近表面存在缺陷，经磁化后，缺陷内含的物质（包括空面或近表面存在缺陷，经磁化后，缺陷内含的物质（包括空 气，其磁导率为气，其磁导率为1 1）远远低于铁磁材料的磁导率（钢）远远低于铁磁材料的磁导率（钢30003000），）， 因而造成缺陷附近磁力线的方向发生突变（弯曲和压缩），因而造成缺陷附近磁力线的方向发生突变（弯曲和压缩）， 如果该缺陷位于工件的表面或近表面，则部分磁力线就会在如果该缺陷位于工件的表面或近表面，则部分磁力线就会在 缺陷处逸出工件表面进入空气，绕过缺陷后再折回工件，由缺陷处逸出工

35、件表面进入空气，绕过缺陷后再折回工件，由 此形成了缺陷的漏磁场。此形成了缺陷的漏磁场。 磁力检测灵敏度的高低取决于漏磁场强度的大小。影响漏磁场强度磁力检测灵敏度的高低取决于漏磁场强度的大小。影响漏磁场强度 的因素主要有：的因素主要有： （1 1）外加磁场强度：缺陷漏磁场强度的大小与工件被磁化的程度有关。）外加磁场强度：缺陷漏磁场强度的大小与工件被磁化的程度有关。 缺陷漏磁通密度随着外加磁场磁通密度的增加呈线性增加；当外加磁场缺陷漏磁通密度随着外加磁场磁通密度的增加呈线性增加；当外加磁场 使被检材料的磁感应强度达到其饱和值的使被检材料的磁感应强度达到其饱和值的8080左右时，缺陷漏磁场的强左右时

36、，缺陷漏磁场的强 度会急剧上升。度会急剧上升。当磁化磁场的磁力线与缺陷断面垂直时，能在缺陷处获当磁化磁场的磁力线与缺陷断面垂直时，能在缺陷处获 得最大的漏磁场。得最大的漏磁场。 （2 2）工件材料及状态：铁磁性材料的磁化曲线随合金成分、含碳量、加）工件材料及状态：铁磁性材料的磁化曲线随合金成分、含碳量、加 工状态及热处理状态而变化。因此，材料的磁特性不同，缺陷处形成的工状态及热处理状态而变化。因此，材料的磁特性不同，缺陷处形成的 漏磁场也不同。如漏磁场也不同。如工件表面有覆盖层，则漏磁场下降工件表面有覆盖层，则漏磁场下降。 （3 3）缺陷位置和形状：同样的缺陷，位于表面时漏磁通增多；若位于距）

37、缺陷位置和形状：同样的缺陷，位于表面时漏磁通增多；若位于距 表面很深的地方，则几乎没有漏磁通泄漏于空间。表面很深的地方，则几乎没有漏磁通泄漏于空间。缺陷的深宽比愈大，缺陷的深宽比愈大， 漏磁场愈强。缺陷垂直于工件表面时，漏磁场最强，若与工件表面平行，漏磁场愈强。缺陷垂直于工件表面时，漏磁场最强，若与工件表面平行， 则几乎不产生漏磁场。位于表面且垂直于工件表面的缺陷漏磁场最大。则几乎不产生漏磁场。位于表面且垂直于工件表面的缺陷漏磁场最大。 影响漏磁场的因素影响漏磁场的因素 在被检工件上直接通电，或让电流通过平行于工件轴向放置的导体在被检工件上直接通电，或让电流通过平行于工件轴向放置的导体 的磁化

38、方法称为周向磁化。的磁化方法称为周向磁化。 目的是目的是建立环绕工件周向并垂直于工件轴向的闭合周向磁场，建立环绕工件周向并垂直于工件轴向的闭合周向磁场， 以发现取向基本与电流方向平行的缺陷以发现取向基本与电流方向平行的缺陷 对小型零部件，可以采用直接通电或中心导体通电法对被检工对小型零部件，可以采用直接通电或中心导体通电法对被检工 件作整体周向磁化件作整体周向磁化( (如图如图) )。大型结构检测中，可以采用。大型结构检测中，可以采用触头法触头法和和平平 行电缆法行电缆法作局部周向磁化作局部周向磁化 直接通电法直接通电法中心导体法中心导体法 （一）周向磁化（一）周向磁化 （二）纵向磁化（二）纵

39、向磁化 纵向磁化的目的是纵向磁化的目的是用环绕被检工件或磁轭铁心的用环绕被检工件或磁轭铁心的 励磁线圈在工件中建立起沿其轴向分布的纵向磁励磁线圈在工件中建立起沿其轴向分布的纵向磁 场，以发现取向基本与工件轴向垂直的缺陷场，以发现取向基本与工件轴向垂直的缺陷 对被检工件作纵向磁化的方法有多种，较常用的对被检工件作纵向磁化的方法有多种，较常用的 是是磁轭法磁轭法和和线圈法线圈法。 利用电磁感应原理，通过测定被检工件内部利用电磁感应原理，通过测定被检工件内部感生涡流感生涡流的的 变化来无损地评定变化来无损地评定导电材料导电材料及其工件的某些性能，或发现缺及其工件的某些性能，或发现缺 陷的无损检测方法

40、称为涡流检测。陷的无损检测方法称为涡流检测。 涡流检测是控制各种金属材料及少数非金属导电材料涡流检测是控制各种金属材料及少数非金属导电材料 （如石墨、碳纤维复合材料等）及其产品品质的主要手段之（如石墨、碳纤维复合材料等）及其产品品质的主要手段之 一。一。 与其他无损检测方法相比，涡流检测更容易实现自动化，与其他无损检测方法相比，涡流检测更容易实现自动化， 特别是对管材、棒材和线材等型材有着很高的检测效率。特别是对管材、棒材和线材等型材有着很高的检测效率。 二、涡流的趋肤效应和渗透强度二、涡流的趋肤效应和渗透强度 当直流电通过一圆柱导体时，导体截面上的电流密度均相同，而当直流电通过一圆柱导体时，

41、导体截面上的电流密度均相同，而 交变电流通过导体时，分布在导体横截面上的电流密度不均匀，交变电流通过导体时，分布在导体横截面上的电流密度不均匀， 表层电流密度最大，越靠近截面的中心电流密度越小，这一现象表层电流密度最大，越靠近截面的中心电流密度越小，这一现象 就是交变电流分布的趋肤效应（集肤效应）就是交变电流分布的趋肤效应（集肤效应） 趋肤效应使交变电流激励磁场的强度以及感生涡流的密度从被检趋肤效应使交变电流激励磁场的强度以及感生涡流的密度从被检 材料或工件的表面到其内部按指数分布规律递减材料或工件的表面到其内部按指数分布规律递减 在涡流检测中，将涡流密度衰减为其表面密度的在涡流检测中，将涡流

42、密度衰减为其表面密度的1 1e(36.8e(36.8) )时时 对应的深度定义为渗透深度，表达式为：对应的深度定义为渗透深度，表达式为： 式中，式中，h-h-渗透深度渗透深度(m)(m)，f-f-电流频率电流频率(Hz)(Hz)，r r- -相对磁导率，相对磁导率，-电导率电导率(S/m)(S/m) 涡流检测的应用涡流检测的应用 检测目的检测目的影响涡流特性的因素影响涡流特性的因素用途用途 探探 伤伤 材质分选材质分选 测测 厚厚 尺寸检测尺寸检测 缺陷的形状、尺寸和位置缺陷的形状、尺寸和位置 电导率电导率 检测距离和薄板厚度检测距离和薄板厚度 工件尺寸和形状工件尺寸和形状 导电材料的缺陷检测

43、导电材料的缺陷检测 混料分选和非磁材料电导率测定混料分选和非磁材料电导率测定 覆膜和薄板厚度的测量覆膜和薄板厚度的测量 工件尺寸和形状控制工件尺寸和形状控制 径向振幅、轴线位移径向振幅、轴线位移 及运动轨迹测量及运动轨迹测量 工件和检测线圈间的距离工件和检测线圈间的距离物理量测量物理量测量 渗透深度是反应涡流密度分布与被检渗透深度是反应涡流密度分布与被检 材料的电导率、磁导率以及激励频率材料的电导率、磁导率以及激励频率 间基本关系的特征值。间基本关系的特征值。对给定的被检对给定的被检 材料，应根据检测深度的要求合理选材料，应根据检测深度的要求合理选 择检测频率。择检测频率。 由于被检工件表面以

44、下由于被检工件表面以下3h3h处的涡流密处的涡流密 度仅约为其表面密度的度仅约为其表面密度的5 5，因此通常，因此通常 将将3h3h作为实际涡流探伤能够达到的极作为实际涡流探伤能够达到的极 限深度。限深度。 由于由于涡流是交流，同样具有趋肤效应，涡流是交流，同样具有趋肤效应， 所以金属内涡流的渗透深度与激励电所以金属内涡流的渗透深度与激励电 流的频率、金属的电导率和磁导率有流的频率、金属的电导率和磁导率有 直接的关系。表明涡流检测只能在金直接的关系。表明涡流检测只能在金 属的表面或近表面处进行，而对内部属的表面或近表面处进行，而对内部 缺陷的检测则灵敏度太低。缺陷的检测则灵敏度太低。 第一节第一节 渗透检测的基本原理渗透检测的基本原理 一、渗透检测的基本原理一、渗透检测的基本原理 液体渗透检测的基本原理是由于渗透液的润湿作用液体渗透检测的基本原理是由于渗透液的润湿作用 和毛细