无损检测第一次课-zy

1、1 材料无损检测 NDT (Non-destructive Testing) 金属材料系金属材料系 张洋张洋 Tel:87939084 Email： 2 材料无损检测材料无损检测课程说明课程说明 o课程设置及分工课程设置及分工：32学时学时，2学分；学分； 其中：其中：理论教学理论教学 28学时；学时； 实验教学实验教学 4 学时。学时。 o课程性质：本课程为必修课课程性质：本课程为必修课； 3 材料无损检测材料无损检测课程说明课程说明 o课程任务：课程任务： 通过学习本课程，初步掌握：通过学习本课程，初步掌握： o材料无损检测的基本原理、应用领域、基本操材料无损检测的基本原理、应用领域、基本

2、操 作技能要点；作技能要点； o学会正确选择无损检测方法、相关仪器，并能学会正确选择无损检测方法、相关仪器，并能 正确选定各种技术参数；正确选定各种技术参数； o初步了解材料和产品的缺陷量和相关评定的相初步了解材料和产品的缺陷量和相关评定的相 关标准；关标准； 4 材料无损检测课程说明 教学要求：教学要求： o重点掌握重点掌握各种无损检测方法的各种无损检测方法的基本原理基本原理、 适用范围适用范围和和技术要点技术要点； o了解了解探伤方法、仪器、设备探伤方法、仪器、设备，了解基本操，了解基本操 作；作； o积极积极参与课堂教学参与课堂教学，认真，认真记好笔记记好笔记。 5 无损检测无损检测课程

3、说明课程说明 o主要教学参考书：主要教学参考书： 1.刘贵民主编刘贵民主编. 无损检测技术无损检测技术. 北京：国防工业出版社，北京：国防工业出版社，2006 2.李喜孟主编李喜孟主编. 无损检测，无损检测， 北京：机械工业出版社，北京：机械工业出版社，2001 3.其他有关无损检测的参考书和其他有关无损检测的参考书和相关标准相关标准。 6 课程安排 1 1 绪绪 论论 2 2 超声检测（超声检测（UT- Ultrasonic Tes.UT- Ultrasonic Tes.） 3 3 射线检测射线检测 （Radiographic Tes.Radiographic Tes. ） 4 4 磁粉检测

4、（磁粉检测（Magnetic Particle Tes.Magnetic Particle Tes.） 5 5 涡流检测涡流检测(Eddy Current Tes.) (Eddy Current Tes.) 6 6 渗透检测（渗透检测（Penetrant Tes.Penetrant Tes.） 7 7 其他无损检测方法其他无损检测方法 8 8 课程试验课程试验 7 1.1 无损检测的意义无损检测的意义 1.1.1 无损检测：无损检测： o无损检测无损检测，在不破坏试件的前提下，对试件内部及，在不破坏试件的前提下，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或表面的结构、性质、状态进

5、行检查和测试的方法或 者技术，亦称为者技术，亦称为无损探伤无损探伤，属于，属于非破坏性检测方法非破坏性检测方法 的范畴。的范畴。 o它与某些它与某些破坏性检测破坏性检测方法，如力学性能检验、化学方法，如力学性能检验、化学 分析试验、金相检验、分析试验、金相检验、SEM、TEM等具有很强的互等具有很强的互 补性。尤其适合补性。尤其适合成品检验成品检验和和在役运行产品在役运行产品的的检验。检验。 8 p材料力学材料力学对于材料的认识是基于对于材料的认识是基于“均匀性均匀性、连续性连续性 和小变形假设和小变形假设”来讨论问题的。来讨论问题的。 而而实际工程材料及产品实际工程材料及产品往往会产生往往会

6、产生各种各样各种各样的的工工 艺缺陷艺缺陷。 总之，实际工程材料和构件并不那麽理想，总之，实际工程材料和构件并不那麽理想，有有 缺陷是绝对的缺陷是绝对的，没有缺陷则是相对的没有缺陷则是相对的。 p NDT主要是检测材料和构件中的宏观缺陷主要是检测材料和构件中的宏观缺陷 1.1.2 对实际工程材料的辨证认识对实际工程材料的辨证认识 9 工艺缺陷举例 o铸件铸件：可能有：可能有缩孔缩孔、疏松疏松、冷隔冷隔、裂纹裂纹等；等； o焊件：焊件：可能有可能有气孔气孔、夹杂夹杂、未熔合未熔合、未焊未焊 透透、裂纹裂纹等；等； o锻件锻件：往往有：往往有裂纹裂纹、褶皱褶皱、夹层、夹杂夹层、夹杂等；等； o热处

7、理件：热处理件：可能出现可能出现裂纹裂纹、变形、脱碳、过烧、变形、脱碳、过烧、 过热、偏析、组织粗大过热、偏析、组织粗大等等。等等。 o混凝土：蜂窝、孔洞、裂缝、露筋等混凝土：蜂窝、孔洞、裂缝、露筋等 o陶瓷：变形、开裂、夹层、裂纹等陶瓷：变形、开裂、夹层、裂纹等 o高分子及其他产品中缺陷高分子及其他产品中缺陷 10 常见的焊接缺陷常见的焊接缺陷 11 a) T型接头的宏观裂纹 b) 对接接头的焊接裂纹 c) 焊缝收弧处的弧坑裂纹 1焊缝中纵向裂纹 2焊缝中横向裂纹 3熔合区裂纹 4焊缝根部裂纹 5热影响区根部裂纹 6，7焊趾裂纹 8焊道下裂纹 9层状撕裂 10弧坑纵向裂纹 11弧坑横向裂纹

8、12弧坑星形裂纹 焊接裂纹的宏观形态及分布焊接裂纹的宏观形态及分布 12 (1)(1) 质量管理质量管理即控制产品质量，保证设备安全运行。即控制产品质量，保证设备安全运行。 生产生产高质量产品高质量产品的需要的需要 设备设备在役安全运行在役安全运行期间跟踪监测的需要期间跟踪监测的需要 （2）工艺改进工艺改进即改进制造技术，优化制造工艺；即改进制造技术，优化制造工艺； 1.1.3 无损检测的意义无损检测的意义 13 （3）效率、效益保证效率、效益保证及时发现缺陷，降低及时发现缺陷，降低 生产成本；生产成本； 在复杂产品的加工过程中往往经历：在复杂产品的加工过程中往往经历： “零件制备零件制备部件

9、组成部件组成结构总成结构总成”等较长等较长 生产周期。在生产周期。在重点工序重点工序适时进行合理适时进行合理、适度适度的检的检 验，可验，可及时消除及时消除该工序产生的缺陷、防止同类缺该工序产生的缺陷、防止同类缺 陷的重复出现。这样做比在产品加工完成后再来陷的重复出现。这样做比在产品加工完成后再来 消除缺陷更消除缺陷更节省时间节省时间、材料和工时。从而、材料和工时。从而降低了降低了 生产成本生产成本。而且，。而且，及时返修及时返修在在操作上也较为容易操作上也较为容易。 14 （4）信誉、实力的见证信誉、实力的见证积累技术资料，促进积累技术资料，促进 技术进步技术进步 o成功的检测数据成功的检测

10、数据、配套的原始底片配套的原始底片、合格的检验报合格的检验报 告告、标准的检测试板标准的检测试板等等，都是宝贵的技术资料。等等，都是宝贵的技术资料。 既可用于技术交流，又可长期存档。既可用于技术交流，又可长期存档。 o特别是在出现特别是在出现产品质量纠纷产品质量纠纷时，上述时，上述检验资料检验资料的的法法 律价值律价值就会就会凸现出来凸现出来！ o参与国际认证国际认证的企业有无无损检测设备无损检测设备也是一项重也是一项重 要的认证指标。要的认证指标。 15 无损检测技术的无损检测技术的两面性两面性 事物总是一分为二的，都具有事物总是一分为二的，都具有二重性二重性。 o强调强调经济性原则经济性原

11、则，要正确处理好，要正确处理好质量检测质量检测与降低与降低 生产成本生产成本和和生产周期生产周期的关系！的关系！ 1.1.4 区别区别适度检验适度检验和和过度检验过度检验 16 1.2.1 无损检测的特点无损检测的特点 与破坏性检验相比，其特点是：与破坏性检验相比，其特点是： (1)非破坏性非破坏性是指在获得检测结果的同时，是指在获得检测结果的同时， 除了剔除不合格品外，除了剔除不合格品外，不损失零件不损失零件。因此，。因此，检检 测规模测规模不受零件多少的限制不受零件多少的限制，既可抽样检验，既可抽样检验， 又可在必要时采用普检。因而，更具有又可在必要时采用普检。因而，更具有灵活性灵活性 （

12、普检、抽检均可普检、抽检均可）和）和可靠性可靠性。 1.2 无损检测的特点及检测依据无损检测的特点及检测依据 17 (2)互容性互容性即指检验方法的互容性。即指检验方法的互容性。 (3)动态性动态性这是说，无损探伤方法可对这是说，无损探伤方法可对使用使用 中的零件中的零件进行检验，而且能够适时进行检验，而且能够适时考察产品运行考察产品运行 期的期的累计影响累计影响。因而，可查明结构的。因而，可查明结构的失效机理失效机理。 (4)严格性严格性是指无损检测技术的严格性。是指无损检测技术的严格性。 (5)检验结果的分歧性检验结果的分歧性不同的检测人员不同的检测人员对对同同 一试件的检测结果一试件的检

13、测结果可能有分歧可能有分歧。 (6)可靠性问题可靠性问题 1.2.1 无损检测的特点无损检测的特点 18 (1)(1)产品图样产品图样 图样是生产中使用的最基本的技术资料，图样是生产中使用的最基本的技术资料， 也是加工、检验的依据。也是加工、检验的依据。 (2)(2)相关标准相关标准 生产企业往往要贯彻相关标准，如：生产企业往往要贯彻相关标准，如：企企 业标准业标准、行业标准行业标准、国家标准国家标准、国际标准国际标准等等。等等。 (3)(3)技术文件技术文件 产品生产工艺部门下达的各种技术文件，产品生产工艺部门下达的各种技术文件， 如如工艺规程工艺规程、检验卡片检验卡片、产品检验报告产品检验

14、报告、返修单返修单等等。等等。 (4)(4)订货合同订货合同 某些产品的某些产品的特殊检验要求特殊检验要求、质量控制的条质量控制的条 款款，有时可能较详细的强调在，有时可能较详细的强调在订货合同中订货合同中，应引起，应引起特别特别 注意注意。 1.2.2 实施无损检验的依据实施无损检验的依据 19 1.3 无损检测技术的发展及现状无损检测技术的发展及现状 1.3.1 三个阶段三个阶段 (1).无损检查：无损检查：（Non-distructive Inspection）简称）简称NDI o探测和发现缺陷 (2). 无损检测：无损检测：（Non- distructive Testing） 简称简称

15、NDT o不仅要探测发现缺陷，还要测量过程工艺参数， 如温度、压力、组织结构、残余应力等 20 (3).无损评价：（无损评价：（Non- distructiv Evaluation） 简称简称NDE o 新的发展阶段的名称 o不仅要进行产品的最终检验和过程工艺参数的测量， 且当认为材料中不存在致命的裂纹或者大的缺陷时， 还要： oi .从整体上评价材料中缺陷的分散程度； oii .在NDE的信息与材料的结构/性能(如强度、韧性)之间建 立联系； oiii .对决定材料的性质、动态响应和服役性能指标的实测值 （如断裂韧性、高温持久强度）等因素进行分析和评价。 21 1.3.2 我国无损检测技术发

16、展我国无损检测技术发展 o上个世纪70年代至90年代是国际无损检测技术 发展的兴旺期，随着计算机技术、数据和图像 处理、信息电子以及自动化技术发展，有力促 进NDT的发展 o在我国，非常重视NDT发展和应用，不仅成立 了专门的学术组织，还设立了专门从事NDT的 研究机构 22 摘引无损检测网数据 o开展无损检测技术应用 的企业单位超过3万家， 工业NDT设备器材制造 的厂家570 o开展NDT研究的教学单 位超过100家，每年大 概1000NDT毕业生 23 1.4 无损检测的主要技术及其各自特点无损检测的主要技术及其各自特点 o1、超声波检测（Ultrasonic Testing）简 称UT

17、 o基本原理：利用超声波在不同物质的界面处 反射、折射、波型转变以及在介质中传播过 程中的衰减，由发射探头向被检件发射超声 波，由接收探头接收信号 24 UT工作示意图 o特点:灵敏度高，即可检测表面缺陷，又可以检 测内部缺陷，尤其对平面型缺陷具有很高的检 测能力 plate crack 0246810 initial pulse crack echo back surface echo 显示屏显示屏样样 品品 UT 25 2、射线检测（Radiography Testing）简称RT o 利用各种射线对材料 的透射性能及不同材料 对射线的吸收、衰减程 度不同，使底片感光获 得图像。 High

18、 Electrical Potential Electrons -+ X-ray Generator or Radioactive Source Creates Radiation Exposure Recording Device Radiation Penetrate the Sample 26 X射线图像 27 3、磁粉检测（Magnetig Testing）简称MT o钢制（Fe、Co、Ni及其合金）的工件放在 磁场中就会被磁化，如果工件表层存在缺陷， 例如裂缝、夹杂物等，磁力线只能绕过缺陷， 形成局部磁极。如果在工件表面撒上导磁性 良好的磁粉，它就会受局部磁极的吸引而堆 积，于是显出

19、了缺陷的位置和形状 28 o检测铁磁性材料表面和近表面缺陷，设备简 单，操作方便，观察直观 29 4、渗透检测（Penetrant Testing）简称PT o基本原理：由于渗漏液的润湿和毛细管效应 而进入表面开口的缺陷，随后被吸附和显像。 30 5、涡流检测（Eddy current Tes.）简称ET o基本原理：是利用涡流的集肤效应及其在缺 陷处的畸变行为来发现和检测缺陷的。 Conductive material Coil Coils magnetic field Eddy currents Eddy currents magnetic field 31 6 6、声发射检测、声发射检测

20、 (Acoustic Emission)(Acoustic Emission) o材料或构件因受力产生变形或断裂，以弹性波 的形式释放出应变能称为声发射。利用接收声 发射信号研究材料、动态评价结构的完整性称 为声发射检测技术。 声发射检测示意图 32 7 7、红外检测、红外检测 (Infra-red Tes.)(Infra-red Tes.) 33 8、其他检测技术、其他检测技术 o激光全息无损检测 o声振检测 o微波检测 34 射线探伤射线探伤：适用于适用于材料内部材料内部体积型缺陷体积型缺陷：孔洞、：孔洞、 夹杂、未焊透等；夹杂、未焊透等；对于面积缺陷对于面积缺陷（如裂纹等）（如裂纹等）

21、有选择性有选择性：即缺陷平面与射线透照方向平行或：即缺陷平面与射线透照方向平行或 接近平行时非常适用；而接近平行时非常适用；而当缺陷平面当缺陷平面与与射线透射线透 照方向照方向垂直时垂直时极不敏感极不敏感！易出现！易出现漏检漏检! 超声波探伤超声波探伤：适用于适用于大多数缺陷大多数缺陷的检测，但检的检测，但检 出容易，出容易，定量难定量难。不易发现细小裂纹。另外，。不易发现细小裂纹。另外， 由于检测系统由于检测系统存在盲区存在盲区，故，故不适合不适合薄板薄板的检测的检测 9、五种常用无损探伤法的适用性、五种常用无损探伤法的适用性 35 磁力探伤磁力探伤：适合铁磁性材料适合铁磁性材料的的表面表面

22、缺陷及缺陷及近表近表 面面缺陷的探伤；缺陷的探伤；不适用不适用于非铁磁性材料，如于非铁磁性材料，如铜铜、 铝铝、奥氏体钢等等；、奥氏体钢等等； (4) 渗透探伤渗透探伤：适用适用于各种材料于各种材料表面的表面的开口型开口型缺陷缺陷 的检测（如裂纹、针孔等）；但的检测（如裂纹、针孔等）；但不适用不适用多孔型材多孔型材 料料； (5) 涡流探伤涡流探伤：适用于各种导电材料的：适用于各种导电材料的表面表面及及近表近表 面面缺陷的探测。缺陷的探测。不适于不适于非导电材料非导电材料的缺陷检测。的缺陷检测。 9、五种常用无损探伤法的适用性、五种常用无损探伤法的适用性 36 1.5 NDT的应用的应用 oI

23、nspection of Raw Products oInspection Following Secondary Processing oIn-Services Damage Inspection 37 Inspection of Raw Products oForgings, oCastings, oExtrusions, oetc. 38 Inspection Following Secondary Processing oMachining oWelding oHeat treating oPlating oetc. 39 Inspection For In-Service Damage oCracking oCorrosion oErosion/Wear oHeat Damage oetc. 40 Power Plant Inspection Probe Signals produced by various amounts o