绪论-无损检测

无损检测NDT(Non-destructiveTesting)课程说明课程性质：本课程为专业选修课，考查；课程设置及分工：32学时，2学分；其中：理论教学28学时(2学时考试）；

实验教学4

学时。《无损检测》课程说明课程任务：

通过学习本课程，初步掌握：材料常规无损检测的基本原理、应用领域、基本操作技能要点；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；初步了解材料和产品的缺陷和评定的相关标准；《无损检测》课程说明课程特点：多科性——本课程学时虽然不多，可知识内涵却十分丰富。这门技术的理论基础是以近代物理学、化学、电子学、材料学为支撑的；从工程角度来说，它又是以全面质量管理科学与无损评定技术紧密结合的一个崭新领域；在具体检测方法和相关原理上，又涉及到磁、电、声、光、热、力等各个领域；在取得准确的检测结果方面，有时尚需多种检测方法的有机配合、运用获得的多种信息对材料（包括试样和产品）的物理性能和变异以及各类缺陷做出准确的评价。《无损检测》课程说明实践性——对材料、试样、产品的无损检测，主要是探测其中的缺陷，了解各类缺陷的性质、位置、尺寸、形状、分布规律等等。因此，对材料及工件内部缺陷的理解、分布规律和特点认识，熟悉它们在每种检测方法中的显像规律并做出正确的评价。此外，要想取得无损检验人员的资格证，更需经过一段较严格的培训和通过相关的考试。《无损检测》课程说明实用性——无损检测技术具有较为广泛的应用领域。它不仅用于工业生产中，在医疗、生物技术、电子技术、地质科学等诸多领域均可得到有效的运用。尤其在金属材料制造领域，如锅炉压力容器、化工机械、造船、海洋构造、航空航天以及核反应堆等生产制造领域更是不可缺少的质量保证手段。《无损检测》课程说明教学要求：重点掌握各种无损检测方法的基本原理、适用范围和技术要点；了解探伤方法、仪器、设备，了解基本操作；积极参与课堂教学，认真记好笔记。

《无损检测》课程说明主要教学参考书：1.李喜孟主编.无损检测，北京：机械工业出版社，2008；2.李国华、吴淼.现代无损检测与评价.北京：化学工业出版社，2009；3.美国无损检测手册4.其他有关无损检测的参考书和相关标准。课程安排1绪论（2学时）2超声检测（UT-UltrasonicTes.）（6）3射线检测（RadiographicTes.

）（4）4磁粉检测（MagneticParticleTes.）（2）5涡流检测(EddyCurrentTes.)(3)6渗漏检测（Penetrant

Tes.）(3)7其他无损检测方法(6)8实验（4）9

考试(2)绪论1.1

无损检测的意义1.1.1无损检测的英文缩写为：

Non-DestructiveTesting

(无损检测)，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或者技术，亦称为无损探伤，属于非破坏性检测方法的范畴。它与某些破坏性检测方法，如力学性能检验、化学分析试验、金相检验、SEM、TEM等具有很强的互补性。尤其适合成品检验和在役运行产品的检验。1.1.2对实际工程材料的辨证认识材料力学对于材料的认识是基于“均匀性、连续性和小变形假设”来讨论问题的。而实际工程材料及产品在制造过程中，往往因冶金、结构、工艺因素的复杂性及操作人员技术水平的差异，即使按照同一工艺规程操作，也往往会产生各种各样的工艺缺陷。总之，实际工程材料和构件并不那么理想，有缺陷是绝对的，没有缺陷则是相对的。

NDT主要是检测材料和构件中的宏观缺陷工艺缺陷举例工艺缺陷举例(参考教材表0-7)铸件：可能有缩孔、疏松、冷隔、裂纹等；焊件：可能有气孔、夹杂、未熔合、未焊透、

裂纹等；锻件：往往有裂纹、褶皱、夹层、夹杂等；热处理件：可能出现裂纹、变形、脱碳、过烧、过热、偏析、组织粗大等等。混凝土：蜂窝、孔洞、裂缝、露筋等陶瓷：变形、开裂、夹层、裂纹等高分子及其他产品中缺陷1.1.3无损检测的意义

(1)

质量管理——即控制产品质量，保证设备安全运行。①生产高质量产品的需要

生产高质量的产品，往往需要从原材料、试板，到零件、部件乃至最终产品，都进行较严格的质量控制，即实行全面质量管理。而无损探伤技术恰好是必不可少的技术手段。②设备在役安全运行期间跟踪监测的需要设备运行期间也可能产生新的缺陷。如：应力腐蚀裂纹、延迟裂纹、疲劳裂纹等等。需要定期或不定期地进行质量跟踪，以保证其运行的安全性。如核反应堆中的压力容器。

（2）工艺改进—即改进制造技术，优化制造工艺；

在新产品研制、新工艺制定过程中，对于某些工艺参数、工艺措施的确定，有时需要进行严格的工艺评定，借助先进的无损检测技术可筛选出最佳规范，进而制定出新产品的工艺规程，最终制造出合格的产品或优质产品。

（3）效率、效益保证——及时发现缺陷，降低生产成本；在复杂产品的加工过程中往往经历：“零件制备——部件组成——结构组成”等较长生产周期。在重点工序适时进行合理、适度的检验，可及时消除该工序产生的缺陷、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消除缺陷更节省时间、材料和工时。从而降低了生产成本。而且，及时返修在操作上也较为容易。特别值得注意的是：在商品经济时代，时间就是效益，时间就是生命！

若由于产品质量问题成堆，工艺难度增大，因而拖延工期，最终造成合同违约，还会引起进一步的经济纠纷，甚至因产品报废，还会带来更大的经济损失。所以，严密的组织管理，高效的检测手段，精干的检验队伍，是现代工业产品质量控制的法宝。无损检测队伍有“工业卫士”美誉

（4）信誉、实力的见证—积累技术资料，促进技术进步成功的检测数据、配套的原始底片、合格的检验报告、标准的检测试板等等，都是宝贵的技术资料。既可用于技术交流，又可长期存档。依托精干的检测队伍、先进的检测设备以及严密的管理措施所建立起来的质量保证体系，不但能够提高材料的潜能、促进企业的技术进步，还能提高企业的信誉和产品的国际竞争力。特别是在出现产品质量纠纷时，上述检验资料的法律价值就会凸现出来！参与国际认证的企业有无无损检测设备也是一项重要的认证指标。1.1.4

区别适度检验和过度检验

——无损检测技术的两面性事物总是一分为二的，都具有二重性。在产品制造和在役运行过程中，及时、适度地采用无损检测技术，是优质高产的重要保证。但是，过分地采用该项技术，也会延误工期，同时无端提高生产成本。因此，应参考有关标准，合理选择检测工艺。

这就是强调经济性原则，要正确处理好质量检测与降低生产成本和生产周期的关系！经济方面考虑1.2.1无损检测的特点材料无损检测技术主要用于未知工艺缺陷的检验。它是对破坏性检验的补充和完善。与破坏性检验相比,其特点是：

(1)非破坏性——是指在获得检测结果的同时，除了剔除不合格品外，不损失零件。因此，检测规模不受零件多少的限制，既可抽样检验，又可在必要时采用普检。因而，更具有灵活性和可靠性。1.2无损检测的特点及检测依据

(2)互容性——即指检验方法的互容性，即：同一零件可同时或依次采用不同的检验方法；而且又可重复地进行同一检验。这也是非破坏性带来的好处。(3)动态性——这是说，无损探伤方法可对使用中的零件进行检验，而且能够适时考察产品运行期的累计影响。因而，可查明结构的失效机理。(4)严格性——是指无损检测技术的严格性。首先无损检测需要专用仪器、设备；同时也需要专门训练的检验人员，按照严格的规程和标准进行操作。

(5)检验结果的分歧性——不同的检测人员对同一试件的检测结果可能有分歧。特别是在超声波检验时，同一检验项目要由两个检验人员来完成。需要“会诊”！(6)可靠性问题目前还没有一种对所有材料或者缺陷都可靠的无损检测方法，无损检测的结论的正确与否还有待于其他手段检验，可靠性有待提高概括起来,无损检测的特点是：非破坏性、互容性、动态性、严格性以及检测结果的分歧性等。1.2.2

实施无损检验的依据

(1)产品图样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。尤其在图样的技术要求中，往往规定了原材料、零件、产品的质量等级、具体要求以及是否需要作无损检验等等。

(2)相关标准生产企业往往要贯彻相关标准，如：企业标准、行业标准、国家标准、国际标准等等。这些都是产品加工的指导性文件，自然也是实施无损检测的指导性文件。在具体标准中，往往详细规定了检验对象、检验方法、检验规模等等。

(3)技术文件产品生产工艺部门下达的各种技术文件，如工艺规程、检验卡片、产品检验报告、返修单等等。有时还要追加或改变检验要求等等。

(4)订货合同某些产品的特殊检验要求、质量控制的条款，有时可能较详细的强调在订货合同中，应引起特别注意。1.3无损检测技术的发展及现状1.3.1三个阶段(1)无损探伤：（Non-distructiveInspection）简称NDI探测和发现缺陷(2)无损检测：（Non-distructiveTesting）简称NDT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(3)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。1.3.2我国无损检测技术发展上个世纪70年代至90年代是国际无损检测计算发展的兴旺期，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。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。——摘引无损检测网数据开展无损检测技术应用的企业单位超过3万家，涉及到冶金、机械装备制造业、航空航天、兵器、核工业、电力、船舶、铁路、汽车、压力容器、石油化工、建造、家电以及医疗工业NDT设备器材制造的厂家570开展NDT研究的教学单位超过100家，每年大概1000NDT毕业生1.4无损检测的主要技术及其各自特点1.4无损检测的主要技术及其各自特点超声波检测（UltrasonicTesting）简称UT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，由接收探头接收回波信号，通过分析回波信号，来分析工件中的缺陷。UT工作示意图特点: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platecrack0246810initialpulsecrackechobacksurfaceecho显示屏样品UT射线检测（RadiographyTesting）简称RT

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，检验试件中的缺陷。射线的种类很多，其中易于穿透物质的有X射线、γ射线、中子射线三种。这三种射线都被用于无损检测，其中X射线和γ射线广泛用于锅炉压力容器焊缝和其他工业产品、结构材料的缺陷检测，而中子射线仅用于一些特殊场合。X射线物理基础特点：对体积型缺陷比较灵敏，而对二维缺陷不敏感HighElectricalPotentialElectrons-+X-rayGeneratororRadioactiveSourceCreatesRadiationExposureRecordingDeviceRadiationPenetratetheSampleX射线图像磁粉检测（MagnetigTesting）简称MT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，于是磁力线的分布显出了缺陷的位置和形状。检测铁磁性材料表面和近表面缺陷，设备简单，操作方便，观察直观渗透检测（PenetrantTesting）简称PT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。涡流检测（EddycurrentTes.）简称ET基本原理：电磁感应，交变电流在导体表面形成涡状流动的电流，简称涡流。Conductive

materialCoilCoil'smagneticfieldEddycurrentsEddycurrent'smagneticfield涡流检测的特点特点：测试效率高，表面不需要清洗等程序对磁性和非磁性导电材料有效表面和近表面检测声发射检测(AcousticEmission)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。材料的范性形变、马氏体相变、裂纹扩展、应力腐蚀以及焊接过程产生裂纹和飞溅等，都有声发射现象，检测到声发射信号，就可以连续监视材料内部变化的整个过程。因此，声发射检测是一种动态无损检测方法。

声发射检测示意图红外检测(Infra-redTes.)基本原理：热传导和红外辐射。

利用红外线的物理性质来进行测量的传感器。红外线又称红外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。任何物质，只要它本身具有一定的温度（高于绝对零度），都能辐射红外线。红外线传感器测量时不与被测物体直接接触，因而不存在摩擦，并且有灵敏度高，响应快等优点。

IT示意图其他检测技术激光全息无损检测声振检测微波检测1.5NDT的应用InspectionofRawProductsInspectionFollowingSecondaryProcessingIn-ServicesDamageInspectionInspectionofRawProductsForgings,Castings,Extrusions,etc.MachiningWeldingGrindingHeattreatingPlatingetc.InspectionFollowing

SecondaryProcessingCrackingCorrosionErosion/WearHeatDamageetc.InspectionForIn-ServiceDamagePowerPlantInspectionProbeSignalsproducedbyvariousamountsofcorrosionthinning.Periodically,powerplantsareshutdownforinspection.Inspectorsfeededdycurrentprobesintoheatexchangertubestocheckforcorrosiondamage.PipewithdamageWireRopeInspectionElectromagneticdevicesandvisualinspectionsareusedtofindbrokenwiresandotherdamagetothewireropethatisusedinchairlifts,cranesandotherliftingdevices.StorageTankInspectionRoboticcrawlersuseultrasoundtoinspectthewallsoflargeabovegroundtanksforsignsofthinningduetocorrosion.Camerasonlongarticulatingarmsareusedtoinspectundergroundstoragetanksfordamage.AircraftInspectionNondestructivetestingisusedextensivelyduringthemanufacturingofaircraft.NDTisalsousedtofindcracksandcorrosiondamageduringoperationoftheaircraft.Afatiguecrackthatstartedatthesiteofalightningstrikeisshownbelow.JetEngineInspectionAircraftenginesareoverhauledafterbeinginserviceforaperiodoftime.Theyarecompletelydisassembled,cleaned,inspectedandthenreassembled.Fluorescentpenetrantinspectionisusedtocheckmanyofthepartsforcracking.AdefectthatwentundetectedinanenginediskwasresponsibleforthecrashofUnitedFlight232.CrashofUnitedFlight232PressureVesselInspectionThefailureofapressurevesselcanresultintherapidreleaseofalargeamountofenergy.Toprotectagainstthisdangerousevent,thetanksareinspectedusingradiographyandultrasonictesting.RailInspectionSpecialcarsareusedtoinspectthousandsofmilesofrailtofindcracksthatcouldleadtoaderailment.BridgeInspectionTheUShas578,000highwaybridges.Corrosion,crackingandotherdamagecanallaffectabridge’sperformance.ThecollapseoftheSilverBridgein1967resultedinlossof47lives.Bridgesgetavisualinspectionaboutevery2years.Somebridgesarefittedwithacousticemissionsensorsthat“listen”forsoundsofcracksgrowing.NDTisusedtoinspectpipelinestopreve