液体渗透无损检测

液体渗透检测

PenetrantTesting简称PT

第一节

渗透探伤的原理及方法第二节

液体渗透剂

第三节渗透探伤的常用方法第四节渗透探伤设备第五节渗透检测灵敏度试块第六节渗透检测工艺第七节显示的解释与缺陷评定渗透探伤概念：

是以毛细管作用原理为根底的检查外表开口缺陷的一种常规的无损检测方法。零件外表被施加含有荧光染料或着色染料的渗透液后，在毛细管作用下，经过一定时间的渗透，渗透液可以渗进外表开口缺陷中；去除零件外表多余的渗透液和枯燥后,再在零件外表施加显象剂；同样，在毛细管作用下，显象剂将吸引缺陷中的渗透液，即渗透液回渗到显象剂中；在一定的光源下〔黑光或白光〕，缺陷处的渗透液痕迹被显示〔黄绿色荧光或红色〕，从而探测出缺陷的形貌及分布状态。渗透检测：可以检查金属、非金属零件或材料的外表开口缺陷，例如:裂纹、疏松、气孔、夹渣、冷隔、折叠等。

渗透探伤：不受零件化学成分限制，不受零件结构限制，也不受缺陷形状限制。

可以检查磁性材料，也可以检查非磁性材料；

可以检查黑色金属，有色金属，也可以检查非金属；

可以检查焊接件，铸件，锻件和机加工件；

只需一次探伤，即可把零件外表各方向及形状的缺陷全部检查出来

但是，渗透探伤不适于检查外表是吸收性的零件或材料，例如粉末冶金零件。渗透检测重复性差，污染较严重

渗透探伤适应性：第一节渗透探伤的原理及方法一、渗透探伤的根本原理在介绍液体渗透检测的根本原理之前,首先要介绍两种物理现象:润湿作用毛细现象一、渗透探伤的根本原理1液体与固体交界处有两种现象：第一种现象:液体各个分子之间的相互作用力大于液体分子与固体分子之间的作用力，称为固体不被液体润湿,如水银在玻璃板上收缩成水银珠那样。第二现象:液体各个分子之间的相互作用力小于液体分子与固体分子之间的相互作用力，被称为固体被液体润湿,如水滴在洁净的玻璃板上,水滴会慢慢散开那样2接触角：将一滴液体滴在固体平面上，可有三种界面:即：液－气，固－气及固－液界面。与三种界面一一对应，存在三种界面张力：液－气界面张力实际上是液体的外表张力，它力图使液体外表收缩，用γL表示固－气界面存在固体与气体的界面张力，力图使液滴外表铺开，用γS表示固－液界面存在固体与液体界面张力，它力图使液滴外表收缩，用γSL表示定义：液－固界面经过液体内部到液－气外表之间的夹角，用θ表示。当液滴停留在固体平面上时，三种界面张力相平衡，它们之间的关系为：

接触角此式是润湿的根本公式，常称为润湿方程3润湿的三种方式和四个等级润湿的三种方式：沾湿润湿、浸湿润湿、铺展润湿当θ≤180º时，发生沾湿润湿；当θ≤90º，发生浸湿润湿；当θ≤0º，发生铺展润湿。润湿的四个等级：完全润湿：当接触角θ为0º，即cosθ＝1时，液滴在固体外表接近于薄膜的形态，此情况称为完全润湿。润湿：当接触角θ在0º和90º之间，即0<cosθ<1时，液滴在固体外表成为小于半球形的球冠，这种情况称为润湿。接触角润湿的四个等级：润湿性能的改变：同种液体，对不同固体，它可能润湿，也可能不润湿，在液体中参加外表活性剂，那么液体的外表张力变小，接触角变小，润湿性能提高。润湿现象所反映的润湿性能综合反映了液体的外表张力和接触角两种物理性能指标。不润湿：当接触角θ在90º和180º之间，即－1<cosθ<0时，液滴在固体外表上成为大于半球形的球冠，这种情况称为不润湿。完全不润湿：当接触角θ为180º，cosθ＝－1时，液滴在固体外表上成为球形，它与固体之间仅有一个接触点，这种情况称为完全不润湿毛细现象例：将一根很细的管子插入盛有液体的容器中，如果液体能润湿管子，那么液体会在管子内上升，使管内的液面高于容器的液面。如果液体不能润湿管子，管内的液面就会低于容器的液面。毛细现象：润湿管壁的液体在细管中上升，而不润湿管壁的液体在细管中下降的现象。毛细现象并不局限于：

一般意义上的毛细管。特殊形式的毛细管:两平行板间的夹缝，各种棒、纤维、颗粒堆积物的空隙

都是毛细管毛细管内液面高度：毛细现象使液体在管内上升的高度h，

可以用下式计算：式中：σ---为液体外表张力系数——为液面与管壁接触角ρ---为液体密度R——细管半径毛细动力学：固体管壁分子吸引液体分子，引起液体密度增加，产生侧向斥压强推动附面层上升，形成弯月面，由弯月面外表张力收缩，提拉液柱上升。平衡时，管壁侧向斥压力通过外表张力传递，与液柱重力平衡。4缺陷内液面高度以长a，宽C，深b的狭长细槽作零件上的裂纹模型来分析讨论渗透探伤时渗透液渗入裂纹的毛细现象。裂纹模型如以下图，为开口于零件外表的裂纹，但不穿透。当渗透液施加于有外表开口裂纹的零件外表时，具有足够润湿性能的渗透液将润湿裂纹内外表，裂纹内将形成向液体内凹陷的弯曲液，并在弯曲凹面上产生指向液体外部〔裂纹〕的附加压强P。裂纹宽度越小，附加压强越大。这个附加压强迫使渗透液向裂纹内渗透的同时，就压缩裂纹内已被渗透液封闭的气体。

4缺陷内液面高度

随着渗透液的不断渗透，裂纹内气体体积将越来越小，而气体的反压强P气将越来越大，直到气体的反压强与液面上的附加压强完全平衡为止。如果考虑零件外部大气压强P0，平衡时有：P＋P0＝P气要使渗透液完全占有裂纹空间，就必须将裂纹内气体完全排除〔采取一定的措施〕一、渗透探伤的根本原理应用：可将零件外表的开口缺陷看作毛细管或毛细缝隙由于所采用的渗透液都是能润湿零件的，因此渗透液在毛细作用下能渗入外表缺陷中去，使缺陷附近的外表有所不同，此时可直接进行观察。如果使用显像剂进行显像，灵敏度会大大提高。一、渗透探伤的根本原理显像过程：也是利用渗透的作用原理。显像剂是一种细微粉末，显像剂微粉之间可形成很多半径很小的毛细管，这种粉末又能被渗透液所润湿，所以当清洗完零件外表多余的渗透液后，给零件的外表敷撒一层显像剂，根据上述的毛细现象，缺陷中的渗透液就容易被吸出，形成一个放大的缺陷显示。

第二节液体渗透探伤剂定义：渗透探伤剂是指渗透剂﹑乳化剂﹑清洗剂和显象剂的总称。各种探伤剂要配套使用，不能相互交叉替代渗透探伤剂系统的定义及同族组1.渗透探伤剂系统：主要由渗透液、乳化剂、去除剂和显象剂所构成的特定组合系统。既要满足各自的要求，又要互容，到达检测缺陷的目的。2.渗透探伤剂系统同族组：

同族组：指完成一个特定的渗透探伤全部检验过程所必须的一系列材料，含渗透液、乳化剂、去除剂和显象剂。渗透探伤时，必须采用同一厂家提供的同族组的产品，不同族组的产品不能混用。3.渗透探伤剂系统的选择原那么〔1〕同族组要求〔2〕灵敏度要求〔3〕根据被检工件状态进行选择〔4〕价格、毒性、清洗性〔5〕特殊性等A、渗透剂着色探伤荧光探伤要求颜色醒目，着色强度高。要求荧光强度高〔1〕渗透液的分类几种特殊类型的渗透液：着色荧光渗透液、过滤性微粒渗透液、化学反响型渗透液、高温下使用的渗透液〔2〕渗透液的组成成分渗透液一般由：染料、溶剂、乳化剂和多种改善渗透液性能的附加成分所组成。在实际的渗透液配方中，一种化学试剂往往同时起几种作用。1〕红色染料着色液中所用染料多为红色染料，因为红色染料能与显象剂的白色背景形成鲜明的比照，产生良好的反差。着色液中的染料应满足：色泽鲜艳，易溶解、易清洗、杂质少、无腐蚀、对人体无害等。染料类型有：油溶型、醇溶型和油醇混合型等。一般着色液中多使用油溶型偶氮染料。常用的染料有苏丹红、128烛红、223号烛红、荧光桃红、刚果红和丙基红等。其中以苏丹IV使用最为广泛，它的化学名称为偶氮苯。荧光染料：是荧光液的关键材料之一。荧光染料应具有很强的荧光，发出的荧光应为黄绿色。同时应耐黑光、耐热和对金属无腐蚀等。荧光染料的荧光强度和波长：与所用的溶剂及其浓度有关。荧光液的荧光强度随着浓度的增加而增加，但浓度到达某一数值后，就不再继续增加，甚至会减弱。2〕荧光染料与“串激〞“串激〞现象：第二种染料发出的荧光波长与第一种染料吸收光谱的波长相同，即第二种染料的荧光谱与第一种染料的吸收谱一致。这时，第一种染料在溶剂中吸收第二种染料的荧光得到激发，增强了自身发出的荧光强度。“串激〞的应用：利用“串激〞的方法可以增强荧光亮度。即在荧光液中参加两种或两种以上的荧光染料，组成激活系统，起到“串激〞作用。3〕溶剂溶剂有两个主要作用：一溶解染料；二起到渗透作用。因此，渗透液中所用溶剂应具有：渗透能力强——对染料溶解性能好——挥发性小——毒性小——对金属无腐蚀等性能，且经济易得。多数情况下，渗透液都是几种溶剂的组合，使各成分的特性到达平衡溶剂可分为：根本溶剂和起稀释作用的溶剂两类。根本溶剂：应充分溶解染料，使渗透液着色〔荧光〕强度大。稀释剂：除具有适当调节粘度与流动性目的，还有降低材料费用的作用。根本溶剂与稀释溶剂能否平衡地配合，就直接影响渗透液特性〔粘度、外表张力、润湿性能等〕，是决定渗透性能好坏的重要因素。最常用的溶剂——煤油：它具有外表张力小，润湿能力强等优点，但它对染料的溶解度小。参加邻苯二甲酸二丁酯不仅提高了对染料的溶解度，又可在较低温度下，使染料不致沉淀出来。此外还可调整渗透液的粘度和沸点，减少溶剂的挥发，使渗透液具有优良的综合性能。偶合溶剂：乙二醇单丁醚、二乙二酸丁醚常用作偶合溶剂。使渗透液具有较好的乳化性、清洗性和互溶性。稳定剂：染料在溶剂中的溶解度与温度有关，为使染料在低温下不从溶剂中别离出来，还需在渗透液中参加一定量的稳定剂。A、渗透剂挥发性不高洗涤性能好溶解性能好渗透性能好共性要求渗透探伤的显象作用是依靠呈现颜色的染料和能发荧光的物质,这些物质应能充分溶解于溶剂中。这是对渗透剂的最根本要求。如苯、煤油、甲笨、乙醇、松节油、乙酸乙酯等。外表总会残留多余的渗透剂,必须在清洗处理中很容易清洗掉,否那么残留的渗透剂在显象后判读伪缺陷困难。渗透剂中的溶剂多为低沸点有机溶剂，易于挥发，降低了探伤灵敏度，因此在渗透剂成分调配中应适度考虑一些沸点相对较高的组成。B、乳化剂1.定义：油性物质是不能溶解于水的，当参加乳化剂后，使油能变成极微小的颗粒而均匀地分布在水中，形成了“水包油〞的匀质状态，即使在静止状态下，油也不会聚在一起而造成油水分层的情况，这一现象称为乳化现象，而具有这一现象的物质称为乳化剂。在渗透剂中加有乳化剂，使非水溶性的渗透剂发生乳化作用而具有水溶性。2.乳化剂的分类分为亲水和亲油两大类。假设乳化剂的浓度高，乳化能力强，乳化速度快，乳化时间难以控制且乳化剂拖带损耗大；假设浓度低，乳化能力弱，乳化速度慢，乳化时间长。应根据被检零件的大小、数量、外表光洁度等情况，通过试验来选择最正确浓度和时间。3.乳化剂的性能1〕综合性能外观能与渗透液明显区别；受少量水或渗透液污染不降低性能；乳化性能适中，乳化时间合理，容易操作；存储保管中，温度稳定性好，性能不变；对操作者的健康无害，无毒及无不良气味；闪点高，挥发性低，废液及去除污水的处理简便等。乳化剂的性能2〕物理性能粘度：影响乳化时间，最短的乳化时间大于等于30s。闪点：不低于50°C。〔可燃性液体在温度上升过程中，液面上方挥发出大量可燃性蒸气，这些可燃性蒸气和空气混合，接触火焰时，会出现爆炸闪光现象。刚刚出现闪光现象时，液体的最低温度称为闪点。〕挥发性：应低。3〕化学性能毒性：无毒。容水性：应能允许混入5%的水含量。与渗透液的相容性：应允许混入20%的渗透液而不变质。特殊性能：水洗性，荧光，槽液寿命，温度稳定性，停留时间。C、显象剂〔1〕定义及功能：1〕定义：用以显示缺陷的探伤剂。显象剂中的白色粉末的颗粒应细小，作为白色粉末的载体应易于挥发，载体通常是各种低沸点的有机溶剂，如乙醇﹑丙酮﹑苯等。2〕显象剂通常有两个根本功能：①吸附足量的从缺陷中回渗到零件外表的渗透液；②通过毛细作用将渗透液在零件外表横向扩展，使缺陷的显示放大到可见1)干式显象剂——干粉显象剂适用于螺纹及粗糙外表零件的荧光检验。干粉显象剂为白色无机粉末，如氧化镁、氧化锌、碳酸钙、氧化钛粉末等。一般与荧光液配合使用。2)湿式显象剂湿式显象剂包括：水溶式，水悬浮式，溶剂悬浮式〔速干式〕，塑料薄膜式〔干粉悬浮于树脂清漆中〕。①水悬浮式显象剂：干粉悬浮于水中，参加润湿剂、分散剂、限制剂和防锈剂。呈弱碱性，长时间停留会腐蚀铝镁合金。要求零件外表有较高的光洁度。②水溶性湿式显象剂显象粉溶解在水中，也加有润湿剂、分散剂、防锈剂和限制剂等。③溶剂悬浮式湿式显象剂显象剂粉末加在挥发性的有机溶剂中配制而成。常用丙酮、煤油等，该类显象剂中也加有限制剂和稀释剂等；通常装在喷罐中使用，并且常与着色液配合使用。单就显象方法而言，该类显象剂灵敏度较高，因为显象剂中的有机溶剂有较强的渗透能力，能渗入到缺陷中，挥发过程中把缺陷中的渗透液带回到零件外表，故显象灵敏度高。〔2〕显象剂的种类：干式显象剂、湿式显象剂(3)显象剂的性能1)综合性能吸湿能力强，吸湿速度快，容易被缺陷处的渗透液所润湿并吸出足量渗透液。显象剂粉末颗粒细微，对零件外表有一定的粘附力，能在零件外表形成均匀的薄覆盖层，将缺陷显示的宽度扩展到足以用肉眼看到2)物理性能颗粒度：应足够细，不大于3μm干粉密度：松散时<0.075kg/l，包装状态<0.130kg/l。悬浮性：足够3)化学性能毒性、腐蚀性〔F、Cl、S等〕、温度稳定性、污染。4.荧光渗透探伤的探伤剂荧光渗透剂必须有荧光物质，对荧光物质的要求是荧光强度要高，荧光物质产生的荧光颜色要易于识别。荧光物质产生荧光颜色取决于它受激发后的波长，这是荧光物质的一种物理属性，是选择荧光物质时应予考虑的因素。荧光物质也是以各种有机溶剂或水作为载体，为改善渗透剂性能，同样也可参加外表活性质以提高渗透性参加助溶剂以增加荧光物质在溶剂中的溶解度等等。5.渗透液的性能〔1〕渗透液的综合性能a渗透力强，容易渗入零件的外表缺陷中。b荧光液应具有鲜明的荧光，着色液应具有鲜艳的色泽。c清洗性好，容易从零件外表清洗掉。d润湿显象剂的性能好，易从缺陷中被吸附到显象剂外表，而将缺陷显示出来。e无腐蚀，对零件和设备无腐蚀性。f稳定性好，在光与热的作用下，材料成份和荧光亮度或色泽能维持较长时间。g毒性小，或无毒。h其它：检查钛合金与奥氏体不锈钢材料时，要求渗透液低氟低氯，检查镍合金材料时，要求渗透液低硫；检查与氧、液氧接触的工件时，要求渗透液与氧不发生反响。〔2〕渗透液的物理性能粘度外表张力和接触角密度挥发性闪点和燃点电导性燃点：指液体加热到能被接触的火焰点燃并能继续燃烧时的液体的最低温度。对同一液体而言，燃点高于闪点。闪点低，燃点也低，着火的危险性大。〔3〕渗透液的化学性能a化学惰性要求渗透液对被检材料和盛装容器不腐蚀，呈化学惰性。注意：水洗型渗透液中乳化剂可能呈假设碱性，可能腐蚀铝镁合金。渗透液中硫、钠等元素的存在，在高温下会对镍基合金零件产生热腐蚀〔热脆〕，渗透液中的卤族元素很容易与钛合金及奥氏体不锈钢材料作用，在应力的作用下，产生应力腐蚀裂纹。b清洗性c含水量和容水量渗透液总的水含量与渗透液总量之比的百分数称含水量。渗透液中含水量超过某一极限时，渗透液出现别离、混浊、凝胶或灵敏度下降等现象，这一极限值称为渗透液的容水量。渗透液含水量越小越好，渗透液容水量指标越高，抗水污染能力越强。d毒性e溶解性f腐蚀性能综上所述：粘度、外表张力、接触角与清洗性能等影响渗透液的灵敏度；闪点、燃点、电导性与化学惰性，毒性等涉及操作者的平安及零件和设备的腐蚀。任何一种渗透液，不可能具备一切优良性，也不能只用某一项性能来评价渗透液的优劣第三节渗透探伤的常用方法1根本方法与步骤操作步骤第三节渗透探伤的常用方法1.着色渗透探伤法

2.荧光渗透探伤法3.水洗型渗透探伤法4.溶剂去除渗透探伤法5.干式显象渗透探伤法6.湿式显象渗透探伤法这种探伤方法使用的渗透液主要是颜色深的着色物质，通常由红色染料及溶解着色剂的溶剂所组成。这种探伤方法是使用含有荧光物质的渗透剂，经清洗后保存在缺陷中的渗透液被显象剂吸附出来。用紫外光源照射，使荧光物质产生波长较长的可见光，在暗室中对照射后的工件外表进行观察，通过显现的荧光图象来判断缺陷的大小、位置及形态。

这种探伤方法以水为清洗剂，渗透剂以水为溶剂，或者在渗透剂中加有乳化剂，使非水溶性的渗透剂发生乳化作用而具有水溶性。

由于清洗使用的溶剂主要是各种有机物，它们具有较小的外表张力系数，对固体外表有很好的润湿作用，因此有很强的渗透能力。这种探伤法主要用于荧光渗透剂，用经枯燥后的细颗粒干粉可获得很薄的粉膜，对荧光显象有利，可提高探伤灵敏度。湿式显象剂是在具有高挥发性的有机溶剂中参加起吸附作用的白色粉末配制而成，这些白色粉末并不溶解于有机溶剂中，而是呈悬浮状态，使用时必须摇晃均匀。为改善显象剂的性能，还要参加一些增加粘度的成分.常常采用吹风机进行热风烘吹以加快枯燥。2几种常用方法〔1〕水洗型渗透探伤法包括水洗型着色和水洗型荧光，广泛应用的是水洗型荧光法。使用场合：a灵敏度要求不高；b检验大体积或大面积零件；c检验开口窄而深的缺陷；d检验螺纹和带有键槽的零件；e检验外表很粗糙的零件。渗透时间和显象时间确实定：a根据零件的状态和缺陷的种类以及环境温度确定渗透时间；b根据零件材料的种类，外表状态，渗透液类型确定显象时间。显象方式的选择：着色液，任何外表状态都选用溶剂悬浮式显象剂；荧光液，光洁外表，选用溶剂悬浮式显象剂，粗糙外表选用干式显象。2几种常用方法〔2〕后乳化型渗透探伤法后乳化型荧光法是广泛应用的一种方法。使用场合：a外表阳极化工件，镀铬工件及复查工件；b检验要求比水洗型灵敏度高的零件；c被酸或其它化学试剂污染的零件，d检验开口浅而宽的缺陷；e被检零件的缺陷可能被脏物污染；f检验应力裂纹、晶间腐蚀裂纹和磨削裂纹；g灵敏度可以改变主要应用在：经机加工的光洁零件的检验，如发动机的涡轮叶片，气轮机叶片，涡轮盘等零件的检验。去除时首先是预水洗，然后乳化，再最后水洗。乳化时间是最关键的控制因素：根据零件外表光洁度，乳化剂浓度，乳化剂温度，被污染的程度和渗透液来确定，一般用试验的方法确定。〔3〕溶剂去除型渗透探伤法溶剂去除型着色法是广泛应用的一种方法。溶剂去除型渗透探伤法适用于：焊接件和外表光洁零件的检验，特别适用于大零件的局部检验，也适用于非批量零件的检验和现场检验〔着色法〕。该方法多配用溶剂悬浮式显象法

3渗透检测方法的选用选择渗透探伤方法，首先考虑检测缺陷类型和灵敏度的要求，其次考虑零件批量大小、外表状况及几何形状，还应考虑检验场所的水源、电源、气源及检验费用等。细小裂纹、宽而浅的裂纹，外表光洁度高的零件，选用后乳化型荧光或着色法；疲劳裂纹、磨削裂纹及其它微小裂纹的检验，选用后乳化型荧光或溶剂去除型荧光法。小零件批量生产时，选用水洗型荧光法。大零件的局部检验，选用溶剂去除型荧光或着色法。粗糙外表的零件，选用水洗型荧光或着色。检验场所无电源及暗室时，选用着色法。4各种渗透探伤方法的优缺点着色法:只需在白光或日光下进行，在没有电源的场合下也能工作，荧光法需要配备黑光灯和暗室，无法在没电的场合下工作。水洗型渗透:适于检查外表较粗糙的零件〔铸造件、螺拴、齿轮、键槽等〕，操作简便，本钱较低，特别适合批量零件的渗透检测。而对于水基渗透液可以检查不能接触油类的特殊零件〔液氧容器〕后乳化型渗透:适于外表光洁，灵敏度要求高的零件，例如发动机涡轮片，涡轮盘等，特别是后乳化型荧光法配合速干式显象被认为是灵敏度最高的一种渗透方法。溶剂去除型着色法:由于可以使用在没有水和电的场合，因而应用非常广泛，特别是喷罐使用，可简化操作，适用于大型零件的局部检测〔如锅炉、压力容器的焊缝检测等〕，该法本钱较高，不适于大批量零件的渗透检测。5渗透探伤法在焊接生产中的应用在焊接生产领域中要求作渗透探伤的场合有以下几种情况(1)材料标准抗拉强度σb>540MPa的钢制压力容器上的C类和D类焊缝。(2)名义厚度δn>16mm的12CrMo及15CrMo钢制容器，其他任意厚度的Cr-Mo低合金钢制容器上的C类和D类焊缝。(3)堆焊外表。(4)复合钢板的复合层焊缝。

5渗透探伤法在焊接生产中的应用在焊接生产领域中要求作渗透探伤的场合有以下几种情况〔5〕上述1﹑2条中所指材料经火焰切割的坡口外表。〔6〕上述1﹑2条中所指材料，焊后经缺陷修磨或补焊处的外表。〔7〕上述1﹑2条中所指材料，在组装对接时临时焊在工件外表上的卡具﹑拉肋等，组焊完成后撤除处的焊痕外表。5渗透探伤法在焊接生产中的应用

要求作渗透探伤的主要是高强度级别的钢材这类钢材焊接工艺性不好，易于在焊缝外表及加工外表产生缺陷，而使用中不允许有任何裂纹和分层存在，所以，必须经渗透探伤检验。第四节渗透探伤设备1便携式设备及压力喷罐渗透探伤剂〔包括渗透液、去除剂和显象剂〕，通常装在密闭的喷罐内使用。喷罐一般由探伤剂的盛装容器和探伤剂的喷射机构两局部组成。典型结构见图1。罐内装有探伤剂和气雾剂，40°C左右可产生0.29~0.49Mpa的压力。显象剂喷罐内还装有玻璃弹子，起搅拌作用。2固定式设备预清洗装置、渗透装置、乳化装置、水洗装置、枯燥装置、显象装置、后清洗装置等。3检测光源1〕白光灯80W日光灯在1米处的照度为500勒克斯。2〕黑光灯工作原理与镇流器的串接使用主要事项〔开关、电压〕3〕黑光强度检测仪4〕白光照度计5〕荧光亮度计

第五节渗透检测灵敏度一渗透检测灵敏度试块1铝合金淬火试块〔A型试块〕作用：a用于两种不同渗透液灵敏度比照b一种渗透液不同操作工序的灵敏度比照清洗和保存：按JB4730标准的方法进行制作：在试块中心用气体灯加热到426°C左右，再放入冷水中淬火，再在110°C下枯燥15分钟，冷却至室温保存3836.52102不锈钢镀铬辐射状裂纹试块〔B型试块〕作用：主要用于校验操作方法和工艺系统灵敏度。通常与塑料复制品或照片对照使用。清理和保存：按标准要求或参照黄铜试块。黄铜板镀铬裂纹试块〔C型试块〕主要用于：鉴别各类渗透探伤剂性能和确定灵敏度等级4其他试块美国PSM-5试块吹砂钢试块陶器试块缺陷试件二影响检测灵敏度的主要因素1.渗透液性能的影响：〔1〕渗透能力〔2〕着色强度和荧光强度〔3〕在缺陷中的保存性能2.乳化剂的乳化效果3.显像剂性能4.操作方法5.缺陷本身性质定义缺陷宽深比：K=b/d渗透深度：σ—液体外表张力系数，θ—液体与缺陷接触角，p0—外界压强第六节渗透检测工艺六大根本步骤：外表准备和预清洗、渗透、去除、枯燥、显象、观察〔检验〕。1外表准备和预清洗〔1〕污物类别固体污物：外表清理；液体污物：预清洗。〔2〕去除污物的方法机械法，化学方法，溶剂去除方法，其它方法。2施加渗透剂〔1〕渗透液施加方法应根据零件大小、形状、数量和检查部位来选择。所选方法应保证被检部位完全被渗透液覆盖，并在整个渗透时间内保持润湿。主要有：喷涂，刷涂，浇涂，浸涂。〔２〕渗透时间及温度一般不少于10min，温度在15~50°C。具体按标准要求去除方法与缺陷中渗透液保存程度的关系3去除多余的渗透液要求从零件外表去除所有的渗透液，又不将渗入缺陷中的渗透液清洗出来；水洗型:渗透液用水去除，水喷法的水压不超过0.35Mpa，水温不超过40°C；水洗时间在得到合格背景的前提下，越短越好；可以用黑光灯控制荧光液的去除程度。3去除多余的渗透液要求后乳化型渗透液去除时：先用水预清洗，然后乳化，最后再用水清洗。施加乳化剂时，只能用浸涂、浇涂或喷涂，不能用刷涂。要防止过乳化，控制好乳化时间。去除方法与缺陷中渗透液保存程度的关系溶剂去除型渗透液的去除方法：先用干布〔纸〕擦然后再用沾有有机溶剂的布擦，不允许直接用有机溶剂冲洗。4枯燥溶剂去除法渗透探伤时，不必进行专门枯燥处理，应自然枯燥，不得加热枯燥。用水清洗的零件，采用干式或非水基湿式显象时，零件在显象前必须进行枯燥；采用水基湿式显象，水洗后直接显象，然后进行枯燥处理。枯燥一般使用热空气循环烘干装置，枯燥温度不能太高，时间不能太长。显象时间干式显象：指从施加显象剂起到开始观察的时间。湿式显象：指从枯燥起到开始观察的时间，即枯燥时间。速干式显象：施加显象剂后，到观察完成的时间。水基湿式显象：多采用浸涂。涂复后进行滴落，然后再干燥。干燥过程就是显象过程，显象时要不断搅拌，以防显象剂沉淀。显象时间不能太长，显象剂不能太厚。一般规定：显象时间一般不少于7min，显象剂厚度为0.05~0.07mm。5显象

显象过程是用显象剂将缺陷处的渗透液吸附到零件表面，产生清晰可见的缺陷图像。干式显象：主要用于荧光法，干燥后立即进行显象，最好用喷粉柜进行喷粉显象。非水基湿式显象：主要采用压力喷罐喷涂。喷涂前应摇动喷罐中的弹子，使显象剂均匀。边喷边形成显象剂薄膜。6观察和评定观察的光线要求

着色观察时，被检零件上白光的照度要不小于500lx。

荧光观察时，黑光灯强度为：在距黑光灯380mm处，强度不低于1000µw/cm2。荧光观察时：a进入暗室时，黑暗适应。b真伪缺陷的判定c缺陷性质的判定，作出合格与否的判定。d缺陷的表示和记录重复检查的规定：

a一般不进行重复检查，渗透探伤的重复性不好；b着色法不允许复查；c荧光法检查的不允许用着色法复查。

第七节显示的解释与缺陷评定1显示的解释和分类显示的分类：相关显示、非相关显示和虚假显示相关显示：真实缺陷形成的；非相关显示：零件加工工艺和结构外形及划伤、刻痕、毛刺等;虚假显示：零件外表渗透液的污染产生。2缺陷的评定缺陷显示的分类：线状、圆形、密集形、纵〔横〕向显示缺陷的分类：原材料缺陷、工艺缺陷和使用缺陷渗透检测能发现的常见缺陷：气孔、裂纹3标准关于显示的分类和评定要求4渗透检测记录和报告

缺陷记录方式：

草图法、可剥性塑料薄膜显象剂、照相法检验的原始记录

检验的见证、执行工艺卡的见证、报告的来源渗透探伤报告

按照相关标准的要求JB/T4730.5-2005报告格式和原始记录格式都是受控文件，不能随便更改第五章光学全息无损检测一全息照相的概念二全息照相根本原理三激光全息检测根本原理四激光全息检测方法

五激光全息检测的应用

一全息照相的概念全息照相术是一种新型的照相技术，其成像过程是：利用光的干预和衍射现象，在照相干板或胶片上以干预条纹的形式把图像记录下来，然后用光照射这种干板〔称作全息干板〕，就能以立体形式再现出原来的物体像。全息照相有一些突出的特点：比方它的像有三维立体性、其干板具有可分割性、可屡次记录性等等。普通照相在胶片上记录的仅是物光的振幅信息〔即光强分布〕，而全息照相记录了物光的振幅及相位信息，“全息〞也因此而得名。全息照相术的起源全息术最初是由英国科学家丹尼斯·伽柏〔DennisGabor〕于1948年提出来的，伽柏并因此在1971年获得了诺贝尔物理学奖。当初的目的是想利用全息术提高电子显微镜的分辨率，伽柏当初使用汞灯作为光源，但是汞灯作为光源还不是很理想，这种技术由于要求高度相干性及高强度的光源而一度开展缓慢1960年，梅曼〔Maiman〕研制成功了红宝石激光器。1961年，贾范〔Javan〕等制成了氦氖激光器一种前所未有的优质相干光源诞生了。1962年，美国科学家E.N.利思和J.乌帕特尼克斯用激光器对伽柏的技术做了划时代的改进，全息术的研究从此获得了突飞猛进的开展。近40年来，全息技术的研究日趋广泛深入，逐渐开辟了全息应用的新领域，成为近代光学的一个重用分支。全息照相术的开展如图1，使从点光源〔可以认为是从物体上的一点反射出来的光，也可考虑为有一个针孔〕发出的相干激光束A与另一方向射来的激光束B在照相干板上叠加而产生干预。形成如图2所示的那样的干预条纹。如果将这种干板冲洗后那么可变成一种衍射光栅如图3，即全息照片〔或全息图〕.图1图2图2图2图3二全息照相根本原理如果将全息照片置于原来的位置，并在与记录干预条纹的参考光照射的方向相同的方向上用相干光照射，那么此照射光在冲洗后的干板〔衍射光栅〕上被衍射。由图4可知，在衍射光栅的栅格间距小的地方，光的衍射角大；在衍射光栅的栅格间距大的地方，光的衍射角小。结果，整个衍射光就好似从原来点光源所在位置传播过来的方向上被衍射。图4二全息照相根本原理同样，如果放置两个点光源，通过与另外的相干光形成干预条纹，并记录在干板上，那么自然会有两种不同的干预条纹相重叠地被记录下来。并且，每种干预条纹都具有与各自的点光源的光强相应的反差，从而起衍射光栅的作用，使得衍射光象是从原来两个点光源所在位置传播过来似的被衍射。在类似的点光源极多的情况下，也可按这种方式处理。二全息照相根本原理激光全息照相检测的光路图

被光照射的物体可以看作是无数点光源的集合体。在这种情况下，非常复杂的干预条纹被记录下来，当用相干光照射干板时，光在与原物体存在时相同的方向上被衍射。换言之，在物体原来所在的位置上将再现它的像，这就是全息照相的原理。

干预条纹间距：如图5，用分束镜将一束相干光分为两束，它们再以某一角度θ在干板上叠加，那么会形成大致一样的干预条纹。这些干预条纹的间距为Δx的大小由波长λ和两束光的夹角θ决定

图5二全息照相根本原理空间频率或空间载波：这样产生的干预条纹如图6所示，是黑白相间周期性重复的排列。每一毫米内存在的干预条纹数称作空间频率或空间载波，这样产生的空间载波未受任何调制。图6如图7所示，如果在一个方向上的光束中途放置一块幻灯片之类的透射体，利用从透射体透射出来的光，或者是利用照射物体时产生的反射光，与另一方向上的相干光〔即参考光〕叠加而形成干预条纹，那么这样形成的干预条纹不再是规那么排列的清晰条纹，而是变成了复杂的干预条纹。这种情况，可以认为是空间载波被物体所调制。图7二全息照相根本原理这样记录下来的受到物体光波调制了的干预条纹，就是全息图。图8是全息图实际记录过程的图解，如果要由全息图再现原物的形状和位置，那么如图9那样，用同一波长的相干光照射全息图，被调制的空间频率就像一种衍射光栅一样把光波衍射。由于被衍射的光是沿着与透过物体的光或被物体反射的光相同的方向行进，所以再现的像在空间也有景深，从而可观测到三维的立体象。相对而言，一般照相技术仅仅是个记录过程，而全息照相术具有记录和再现过程两个阶段，再现出来的像恰是来自物体的光的波面本身二全息照相根本原理三激光全息检测根本原理1激光全息检测的原理〔1〕激光全息检测的原理激光全息检测：是利用激光全息照相来检测物体外表和内部缺陷的。因为物体在受到外界载荷作用下会变形，这种变形与物体是否含有缺陷直接相关。在不同的外界载荷作用下，物体外表变形的程度是不相同的。激光全息照相是将物体外表和内部的缺陷通过外界加载的方法，使其在相应的物体外表造成局部的变形，用全息照相来观察和比较这种变形，并记录下不同外界载荷作用下的物体外表的变形情况，进行观察分析，然后判断物体内部是否存在缺陷。P为了了解这种检测方法的原理，首先简单介绍光的干涉现象根据电磁波理论，表示光波中电场的波动方程为

其中：A0为光波的振幅；ω为角频率；t为时间。相干光1〕两束光频率相同，且有相同的振动方向和固定的相位差2〕两束光波在相遇处所产生的振幅差不应太大，否那么与单一光波在该处的振幅没有多大的差异，因此也没有明显的干预现象3〕两束光波在相遇处的光程差不能太大，即两束光波传播到该处的距离差值不能太大〔1〕激光全息检测的原理相干振动合成分别引起

P点的振动y1

A1coswt+(j1)y2

A2coswt+(j22pr1l2pr2l)合振动

y

y1+y2

Acos(wt+j)AA12A22A1A2cos2j2j12p++()r2r1ljarctanj12pr1l)(A1sin+j22pr2l)(A2sinj12pr1l)(A1cos+j22pr2l)(A2cosA2()A1()A()Pr1r2y10

A10cos(wt+j1)y20

A20cos(wt+j2)两相干波源的振动方程21ss〔1〕激光全息检测的原理AA12A22A1A2cos2++(j2j12p)r2r1lr2r12pl+2pkjr（0,1,2,)k...当时则合成振动的振幅最大maxA12A+A即d12rr+kl光程差为零或为波长的整数倍时，各质点的振幅最大，干涉相长。r2r12pl+pjr（0,1,2,)k...当时则合成振动的振幅最小即2k()+12d12rr+l2k()+1minA12AA光程差为半波长的奇数倍时，各质点的振幅最小，干涉相消。〔1〕激光全息检测的原理全息照相的拍摄原理拍摄全息照片的根本光路大致如图一激光光源〔波长为λ〕的光分成两局部：直接照射到底片上的叫参考光；另一局部经物体外表散射的光也照射到照相底片，称为物光。参考光和物光在底片上各处相遇时将发生干预，底片记录的即是各干预条纹叠加后的图像。关于强度：显然参考光各处的强度是一样的，但由于物体外表的反射率不同，所以物光的强度各处不同。因此，参考光和物光叠加干预时形成的干预条纹各处浓淡也就不同。全息照相的拍摄原理关于相位:如图,设O为物体上某一发光点．设参考光在a处的波动方程为:全息照相的拍摄原理设a、b为相邻的两暗纹,由干预知：a、b两处的物光与参考光必须都反相.因为ab两处的参考光相同,所以其物光的波程差为λ.由几何关系知:由此可知:当θ不同时----物光与参考光形成的干预条纹的间距也不同----而θ的大小----反映出物光光波的相位.再根据条纹的方向----可确定出物体的前后,上下,左右的位置.全息照相的观察原理观察全息照片的光路图如下：全息照片不同于普通照片,其底片不显示物体的形象,而是干预条纹叠加后的图像。冲洗时只是改变了不同局部的透光性，观察时,需利用与拍照时同频率的光的衍射原理。仍考虑相邻的两条纹a和b,此时二者为两透光缝。由惠更斯-菲涅耳原理知:处于同一波阵面上的a、b可以当成子波波源,其强度皆为激光光源的强度。沿原来从物体上O点发来的物光的方向的两束衍射光,由几何知识知其光程差恰为λ。由发光点O在底片上各处造成的透光缝透过的光形成的衍射条纹会使人眼感到原来的O点处有一发光点O’。所有发光点的对应的衍射条纹会使人眼看到一个处于原来位置的完整的立体虚像。全息照相的特点1.全息照片衍射形成的立体虚像是一个真正立体的,当人眼换一个位置时,便可以看到物体的侧面像,即物体上原来被挡住的局部也可以看到。2.即使是全息照片的一块残片,也可以看到整个物体的立体象.因为拍摄照片时,物体上的点发出的物光在整个底片上处处与参考光发生干预,也就是说,在底片上处处都有某一点的记录。3.在用光照射底片时,在与原来物光对称方向的两束光,其光程差也为λ,光线会聚将会在O〞处形成一实像。2．激光全息检测的特点〔1〕由于激光全息检测是一种干预计量技术，其干预计量的精度与波长同数量级，因此，极微小的变形都能检验出来，检测的灵敏度高。〔2〕由于激光的相干长度很大，因此，可检验大尺寸物体，只要激光能够充分照射到的物体外表，都能一次检验完毕〔3〕激光全息检测对被检对象没有特殊要求，可以对任何材料、任意粗糙的外表进行检测。〔4〕可借助于干预条纹的数量和分布状态来确定缺陷的大小、部位和深度，便于对缺陷进行定量分析。该检测方法：还具有非接触、直观、检测结果便于保存等特点。但是，物体内部缺陷的检测灵敏度取决于物体内部缺陷在外力作用下能否造成物体外表相应变形。四激光全息检测方法1．物体外表微差位移的观察方法〔1〕实时法先拍摄物体在不受力时的全息图，冲洗处理后，把全息图精确地放回到原来拍摄的位置上，并用与拍摄全息图时同样的参考光照射，那么全息图就会再现出物体三维立体像(物体的虚像)，再现的虚像完全重合在物体上。这时对物体加载，物体的外表会产生变形，受载后的物体外表光波和再现的物体虚像之间就形成了微量的光程差。由于两个光波都是相干光波(来自同一个激光源)，并几乎存在于空间的同一位置，因此，这两个光波叠加就会产生干预条纹。由于物体的初始状态(再现的虚像)和物体加载状态之间的干预度量比较是在观察时完成的，因此称这种方法为实时法。实时法的优点是：只需要用两张全息图就能观察到各种不同加载情况下的物体外表状态，从而判断出物体内部是否含有缺陷。因此，这种方法既经济，又能迅速而确切地确定出物体所需加载量的大小。其缺点是：1〕为将全息图精确地放回到原来的位置，就需要有一套附加机构，以便使全息图位置的移动不超过几个光波的波长。2〕由于全息干版在冲洗过程中乳胶层不可防止地要产生一些收缩，当全息图放回原位时，虽然物体没有变形，但仍有少量的位移干预条纹出现。3〕显示的干预条纹图样不能长久保存。〔2〕两次曝光法将物体在两种不同受载情况下物体外表光波摄制在同一张全息图上，然后再现这两个光波，而这两个再现光波叠加时仍然能够产生干预现象。这时所看到的再现图像，除了显示出原来物体的全息像外，还产生较为粗大的干预条纹图样。这种条纹表现在观察方向上的等位移线，两条相邻条纹之间的位移差相当于再现光波的半个波长，假设用氦—氖激光器作光源，那么每条条纹代表大约0.316μm的外表位移。可以从这种干预条纹图样的形状和分布来判断物体内部是否有缺陷。两次曝光法干预原理：设被摄物光波为：变形后的物光波为：参考光波为：设两次曝光时间分别为：在线性记录条件下全息图的振幅透过率与曝光量成正比：如果用参考光再现，那么再现光场为：式中1、4项为直射项；2、5项为原始像项，对应物体的两种状态；3、6项为共轭项。我们观察的是原始像项，其复振幅为：两束光干预时，振幅相等，那么条纹反衬度最好，故记录时应使：在满足上式时，略去不重要常数项，可得有用干预光场强度2.激光全息检测的加载方法〔1〕内部充气法：对于蜂窝结构(有孔蜂窝)、轮胎、压力容器、管道等产品，可以用内部充气法加载。蜂窝结构内部充气后，蒙皮在气体的作用下向外鼓起。脱胶处的蒙皮在气压作用下向外鼓起的量比周围大，形成脱胶处相对于周围蒙皮有一个微小变形。〔2〕外表真空法：对于无法采用内部充气的结构，如不连通蜂窝、叠层结构、钣金胶结结构等，可以在外外表抽真空加载，造成缺陷处表皮的内外压力差，从而引起缺陷处表皮变形。〔3〕热加载法：这种方法是对物体施加一个适当温度的热脉冲，物体因受热而变形，内部有缺陷时，由于传热较慢，该局部区域比缺陷周围的温度要高。因此，造成该处的变形量相应也较大，从而形成缺陷处相对于周围的外表变形有了一个微差位移。3全息检测实例〔1〕反射式全息：是利用后照相乳胶的布拉格衍射效应来实现的，如图10所示。激光细光束经扩束镜L扩束后照射在全息干板H上作为参考光，透过H的光照明物体，经物体漫反射的光成为物光，干板的乳胶面向着物体，由于乳胶感光材料的透过率为30%～50%，假设物体的反射率较高，那么光束比能满足全息图的记录条件。图10在这种记录中，物光和参考光之间的夹角接近180°，因而在记录介质中能建立起驻波。所形成的干预条纹根本上平行于记录介质外表，条纹实际上是层状的，其间距约为介质中光波长的一半。对光的衍射作用与三维光栅衍射一样。lX射线qqABCidl入射角掠射角求出相邻晶面距离为d的两反射光相长干涉条件sincos+dACCB2di2dq层间两反射光的光程差sin2dqlk(),...21k,布喇格定律相长干涉得亮点的条件或布喇格条件布拉格条件：在再现过程中，根据布拉格衍射原理，再现光在这种三维干预面上的衍射极大值必须满足以下条件：⑴光从衍射面上反射时，反射角等于入射角；⑵相邻两干预层的反射光之间的光程差必须是λ。这就是布拉格条件。反射式全息图的角度选择性和波长选择性：当照明干板的光束为单色光时，只有在某些特定的角度下才能观察到再现像；当不同波长的混合光〔例如白光〕以一确定的入射角照明干板时，只有某些特定的波长满足布拉格条件而产生再现像，其中只有一种波长的衍射效率为最高。〔2〕两次曝光法测定金属板的杨氏模量全息干预计量：是全息术应用的一个重要方面。全息干预与普通干预十分相似，其干预理论和测量精度根本相同，只是获得相干光的方法不同。全息干预的相干光是采用时间分割法而获得的，也就是将同一束光在不同的时刻记录在同一张全息干板上，然后使这些波前同时再现并产生干预。时间分割法的特点是：相干光束由同一光学系统产生，因而可消除系统误差，从而可降低对光学系统中各光学元件的精度要求，这也是全息干预计量的一个很重要的特点普通干预：只能测量外表经过抛光的透明物体或反射面全息干预：不仅可以测量透明物体，也可以测量不透明物体，并且外表可以是散射体。全息干预还可通过外表的变化来检测物体内部的缺陷，这就是全息无损检测。学习二次曝光法测定金属板的杨氏模量：有助于加深对全息干预计量根本原理的理解，以及了解全息干预法的根本技术及其应用。两次曝光法测定金属板的杨氏模量光路如图：激光束经扩束镜照射在干板上为参考光，透过干板后的光束经铝板反射后照射在干板上即为物光。首先在铝板自由端未受力时作第一次曝光，干板上记录了铝板处于原始状态时的全息图；然后通过加力装置对铝板的自由端加力后作第二次曝光，干板上又记录了铝板受力变形后的全息图。再现时同时复现铝板两个状态下的物光波前，这两个波前产生干预，形成一簇等光程差的干预条纹。如能测出某级亮纹或暗纹所在处沿铝板纵轴方向的位置，即可算出其杨氏模量〔3〕透射式全息照相透射式全息的光路如图:由激光器输出的细激光束经M１反射后被分束镜Ｇ分成两束.反射的一束经Ｍ3再次反射并经Ｌ2扩束后，照在全息干板上作为参考光束；透射的一束由Ｍ2反射折转，再经过L１扩束后照明物体，经物体漫反射形成的物光也到达全息干板Ｈ上。物光与参考光在全息干板上发生干预将形成复杂的干预图样，干板经冲洗吹干后即可得到一张透射式全息图将制得的全息图放回原位，遮住物光并取走物体，用原参光照明，那么透过全息图可看到原来放物体处有物体的虚像，犹如物体没取走一样，物体的虚像具有明显的视差效应，人眼通过全息图观察物体的虚像，就像通过一个“窗口〞观察真实物体一样，具有强烈的三维真实感，当人眼在全息图后左右移动时，可看到物体的不同部位五激光全息检测的应用1.蜂窝结构检测蜂窝夹层结构的检测可以采用内部充气、加热以及外表真空的加载方法。例如飞机机翼，采用两次曝光和实时检测方法都能检测出脱粘、失稳等缺陷。当蒙皮厚度为0.3mm时，可检测出直径为5mm的缺陷。采用激光全息照相方法检测蜂窝夹层结构，具有良好的重复性、再现性和灵敏度。蜂窝结构板脱粘区的全息再现干预条纹

2.复合材料检测

以硼或碳高强度纤维本身粘接以及粘接到其他金属基片上的复合材料，是近年来极受人们重视的一种新材料。它比目前采用的均一材料更具有强度高等优点，是宇航工业中很有应用前途的一种结构材料。但这种材料在制造和使用过程中会出现纤维内部、纤维层之间以及纤维层与基片之间脱粘或开裂，使得材料的刚度下降。当脱粘或裂缝增加到一定量时，结构的刚度将大大降低甚至导致损坏。全息照相可以检测出材料的这种缺陷。

3.胶结结构检测在固体火箭发动机的外壳、绝热层、包覆层及推进剂药柱各界面之间要求无脱粘缺陷。目前多采用X射线检测产品的气泡、夹杂物等缺陷，而对于脱粘检测却难于检查。超声波检测因其探头需要采用耦合剂，而且在曲率较大的部位或棱角处无法接触而形成“死区〞，限制了它的应用。利用全息照相检测能有效地克服上述两种检测方法的缺点。4．药柱质量检测激光全息照相也可以用来检测药柱内部的气孔和裂纹。通过加载使药柱在对应气孔或裂纹的外表产生变形，当变形量到达激光器光波波长的1/4时，就可使干预条纹图样发生畸变。利用全息照相检测药柱不但简便、快速、经济，而且在检测界面没有粘接力的缺陷方面，有其独特的优越性。5．印制电路板焊点检测由于印制电路板焊点的特点，一般采用热加载方法。有缺陷的焊点，其干预条纹与正常焊点有明显的区别。为了适应快速自动检测的要求，可采用计算机图像处理技术对全息干预图像进行处理和识别，通过分析条纹的形成等判断焊点的质量，由计算机控制程序完成整个检测过程。

6．压力容器检测

小型压力容器大多数采用高强度合金钢制造。由于高强度钢材的焊接工艺难于掌握，焊缝和母材往往容易形成裂纹，加之容器本身大都需要开孔接管和支撑，存在着应力集中的部位，工作条件又较苛刻，如高温高压、低温高压、介质腐蚀等都促使容器易于产生疲劳裂纹。疲劳裂纹在交变载荷作用下不断扩展，最终会使容器泄漏或破损。

传统的检验方法是采用磁粉检验、射线检验和超声波检验，或采用高压破损检验，但检测速度较慢，难于取得圆满效果。

采用激光全息照相打水压加载法，能够检测出3mm厚的不锈钢容器的环状裂纹，裂纹的宽度为5mm、深度为1.5mm左右。后图为一压力容器的激光全息检测的照片。用激光全息方法还可以评价焊接结构中的缺陷和结构设计中的不合理现象等。压力容器激光全息检测照片(a)合格产品；(b)不合格产品

激光全息无损检测开展趋势局限：激光全息无损测试技术经历了40多年的开展，真正应用到生产实际的工程并不多，而且仅局限在航空航天工业部门，造成这种局面的原因是多方面的。首先是激光全息无损测试技术本身的局限性。到目前为止，这项技术仍然依赖隔振平台、银盐干版记录、暗室条件下工作。而且检测系统复杂，投资大，操作技术要求熟练，因而很难推广应用到生产实际中去。而只能用于军工部门，去解决一些用常规检测方法无法解决而又必须进行无损测试的零部件。其次是投入不够，由于这项技术本身的局限性，因而不能引起企业家的兴趣和政府的关心，长期以来在资金投入方面很少，全靠科技工作者自发地进行研究，由此而导致了设备陈旧。第三是与相关学科交叉结合不紧。例如银盐记录介质在实时全息干预记录中无法记录瞬态连续变形的问题亟待解决。第四是CCD应用、计算机数字图像处理等新技术开展速度非常快，相应要求激光全息无损测试设备快速更新。激光全息无损检测开展趋势激光全息无损检测开展趋势前景：激光全息无损测试技术有其自身的独特优点，能解决一些常规检测方法或难以解决问题。例如对复合材料、蜂窝夹层结构、叠层结构、飞机轮胎的检测就具有明显的优点，是射线、超声、磁粉、涡流、渗透等常规方法难以比较的。因此，激光全息无损测试技术经过不断的开展和完善，将会起到重要作用。第六章超声波无损检测

〔UltrasonicTesting，简称UT〕一超声波概述二超声波检测的根本理论五超声波检测技术的应用

三超声波检测设备四超声波检测方法

六超声波探伤工艺流程

声波声波

一般意义上的声波，是指能引起人的听觉、在声学中，声波的频率范围包括

10

-4~1012Hz

的机械波。频率在

20~20000Hz

的机械波。又称声音或声。10

-4~16Hz次声20~20000Hz可听声20000~5×108

Hz5×108~1012Hz超声特超声

频率低，波长长，衰减小。用于探矿、预测风暴、监视地震和核爆炸等。次声与人体器官（如心脏）的振动频率相近，对人体有害。

除与人类生活息息相关外，该频段在民用和军用的声呐（声导航与定位）、水下目标测距及识别等亦常使用。

频率高，波长短，能量大，穿透力强。在检测、加工处理、医疗等领域有广泛应用。

该频段的超声频率，已高到可与电磁波的微波频率相比拟，而具有超声自身的许多优越特性，在固体物理领域中已得到广泛应用。该频段的低端，在现代电子技术、激光技术、信息处理和集成光学等领域有重要的应用。频率高于1012Hz的特超声的波长已可与晶格尺寸相比拟，是研究物质结构的一种重要的新手段。一超声波概述1.什么是超声波超声波：它是由机械振动源在弹性介质中激发的一种机械振动波，其实质是以应力波的形式传递振动能量。其必要条件是：要有振动源和能传递机械振动的弹性介质它能透入物体内部并可以在物体中传播。一超声波概述2.超声波的产生与接收〔1〕压电效应、逆压电效应：压电效应：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对外表上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。这种现象称为正压电效应。逆压电效应：相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应，或称为电致伸缩现象。2.超声波的产生与接收

〔2〕超声波换能器----超声波的产生和接收器超声波换能器主要由压电晶体组成。利用石英、钛酸钡的逆压电效应产生超声披，正压电效应接收超声波。压电晶体在交变电压作用下，在晶体厚度方向产生伸缩变形，产生与交变电压频率相同的机械振动，即产生超声波。当把高频振动(超声波)作用在晶体上，在晶体的两个电极之间产生与超声波频率相同、强度与超声波成正比的高频电压，即接收超声波。3.超声波的特点与应用超声波波长很短，这决定了超声波具有一些重要特性，使其能广泛应用于无损检测。1)方向性好超声波具有像光波一样定向束射的特性。2〕穿透能力强对于大多数介质而言，它具有较强的穿透能力。例如在一些金属材料中，其穿透能力可达数米。3〕能量高超声检测的工作频率远高于声波的频率，超声波的能量远大于声波的能量。4〕遇有界面时，将产生反射、折射和波型转换。利用超声