无损检测在机械制造领域的应用试题及答案

无损检测在机械制造领域的应用试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.在机械制造中，对焊接接头进行射线检测时，若发现底片上出现一条连续、宽度均匀的黑线，最可能的缺陷是A.未熔合  B.气孔  C.夹渣  D.裂纹答案：D解析：裂纹在射线底片上表现为连续、宽度均匀的黑线，其走向与应力方向垂直，且边缘清晰，与气孔（圆形黑点）、夹渣（不规则黑影）及未熔合（直线状但宽度突变）明显不同。2.采用超声纵波直探头检测厚度为50mm的碳钢锻件，仪器按1:2声程标定。若第一次底面回波出现在水平刻度40mm处，则材料声速为A.5900m/s  B.5950m/s  C.6000m/s  D.6050m/s答案：C解析：声程标定1:2表示水平刻度1mm对应实际声程2mm。刻度40mm对应实际声程80mm，往返一次，故厚度t已知时间t相同，声速c3.磁粉检测中，若工件表面磁场强度为2.4kA/m，则其磁感应强度B（相对磁导率μ_r=250）约为A.0.30T  B.0.38T  C.0.45T  D.0.60T答案：B解析：B4.渗透检测时，显像剂层厚度对缺陷显示影响显著，最佳厚度范围是A.0.1–1μm  B.1–5μm  C.5–20μm  D.20–50μm答案：C解析：显像剂层过薄，毛细作用不足；过厚则掩盖细微缺陷。实验表明5–20μm可形成良好“反向毛细”效应，使渗出的染料形成清晰指示。5.用涡流检测区分两种铝合金薄板（σ_1=25MS/m，σ_2=19MS/m，厚度均为1mm，f=10kHz），其归一化阻抗图中，相位角差Δθ约为A.8°  B.12°  C.18°  D.25°答案：C解析：对薄板涡流，相位角θ计算得θ_1=38°，θ_2=56°，Δθ=18°。6.射线实时成像系统中，图像增强器输入屏的转换效率主要取决于A.碘化铯层厚度  B.光电阴极材料  C.电子透镜焦距  D.输出屏荧光粉颗粒度答案：A解析：碘化铯柱状结构可将X射线光子有效约束并转换为可见光，厚度直接影响转换效率与空间分辨率。7.超声TOFD技术中，若两探头中心距2s=80mm，工件厚t=30mm，纵波声速c=5900m/s，则侧向波与底面衍射波时间差Δt为A.5.1μs  B.6.8μs  C.8.2μs  D.9.5μs答案：B解析：Δ8.磁粉检测环形试件时，采用中心导体法，若电流I=3000A，试件外径D=150mm，则表面切向磁场强度H约为A.2.0kA/m  B.3.2kA/m  C.4.0kA/m  D.5.5kA/m答案：C解析：中心导体法H但试件外表面磁场因几何扩散降至约4kA/m。9.在渗透检测水洗型工艺中，去除多余渗透剂时，水温升高至40°C以上会导致A.背景降低  B.灵敏度提高  C.过洗  D.荧光亮度增强答案：C解析：高温降低渗透剂粘度，使缺陷内染料被过量带出，造成“过洗”，灵敏度下降。10.采用相控阵超声检测，若阵元间距p=0.6mm，频率f=5MHz，则最大无栅瓣偏转角θ_max约为A.30°  B.37°  C.45°  D.53°答案：B解析：sin二、多项选择题（每题3分，共15分，多选少选均不得分）11.下列因素会降低超声检测对面积型缺陷的检出率A.探头频率升高  B.表面粗糙度增大  C.入射角度偏离垂直  D.采用窄脉冲探头答案：B、C解析：表面粗糙导致耦合不稳，入射角偏离使声束与缺陷夹角减小，反射回波降低。频率升高可提高分辨率，窄脉冲提高纵向分辨，均有利于检出。12.关于X射线数字平板探测器，正确的有A.非晶硅阵列可直接将X射线转换为电信号B.像素尺寸越小，空间分辨率越高C.填充因子下降会导致剂量增加D.增益校准可消除坏像素答案：B、C解析：非晶硅需耦合闪烁体；像素越小，MTF越高；填充因子下降需提高剂量；增益校准无法修复坏像素，需插值。13.磁粉检测中，下列哪些情况会导致虚假显示A.截面突变  B.划痕  C.非金属夹杂物  D.金相组织差异答案：A、B、D解析：截面突变与划痕造成漏磁场；金相差异导致磁导率变化；非金属夹杂物一般不形成漏磁场。14.涡流检测采用多频混合技术可同时实现A.抑制提离效应  B.区分表面与亚表面缺陷  C.测量电导率  D.评估热处理状态答案：A、B、C、D解析：多频混合通过权重叠加，可分离变量，实现上述全部功能。15.渗透检测中，下列哪些措施可提高对细微裂纹的灵敏度A.延长渗透时间  B.升高渗透温度至60°C  C.采用后乳化型染料  D.显像前冷风吹干答案：A、C解析：延长渗透时间利于毛细填充；后乳化型染料颗粒小，灵敏度高；温度过高会导致染料分解；冷风会使水分凝结，降低显像效果。三、判断题（每题1分，共10分，正确打“√”，错误打“×”）16.超声斜探头K值越大，一次波声程越短。  答案：×17.射线检测中，增大管电压可提高对比度。  答案：×18.磁粉检测剩磁法适用于检测近表面缺陷。  答案：√19.涡流检测频率越高，渗透深度越浅。  答案：√20.渗透检测时，显像时间超过30min会导致缺陷扩散，降低分辨率。  答案：√21.TOFD技术中，缺陷高度可通过衍射信号时间差直接计算。  答案：√22.相控阵超声采用电子扫查可避免机械移动，提高检测速度。  答案：√23.射线实时成像的对比度噪声比CNR与剂量的平方根成正比。  答案：√24.磁粉检测中，交流电磁化对表面缺陷灵敏度低于直流电。  答案：×25.渗透检测的乳化时间对灵敏度影响不大。  答案：×四、计算题（共30分）26.（8分）用超声纵波直探头检测厚度60mm的奥氏体不锈钢焊缝，已知声速c=5800m/s，探头频率f=2MHz，晶片直径D=20mm。求：(1)近场长度N；(2)半扩散角θ_0；(3)若缺陷位于40mm深处，直径3mm，求其回波声压与底面回波声压之比（忽略衰减）。答案：(1)N(2)sin(3)缺陷距离声源x=40mm>N，属于远场，可用球面波公式=27.（7分）X射线检测钢焊缝，透照厚度T=30mm，采用Ir192源，曝光量E=30Ci·min，焦距F=600mm，底片黑度D=2.5，已知该源对钢的半值层HVL=12mm，求到达胶片剂量（空气比释动能）K。答案：KIr192的Γ=0.13mGy·m²/(Ci·h)，t=0.5h，K28.（8分）磁粉检测环形齿轮，平均直径D=200mm，要求表面切向磁场强度H≥2kA/m，采用线圈法，线圈长l=300mm，匝数N=5，求所需电流I。答案：NI29.（7分）涡流检测铝合金管，外径20mm，壁厚2mm，电导率σ=25MS/m，激励频率f=5kHz，求标准透入深度δ，并判断该频率是否满足壁厚测量要求。答案：δ壁厚2mm≈1.4δ，满足“≥2δ”原则，可实现壁厚测量。五、综合应用题（共25分）30.（12分）某压力容器筒体纵缝采用双面焊，板厚40mm，材料Q345R，焊后要求进行100%超声检测，执行NB/T47013.3-2015，验收等级Ⅱ。现有设备：(1)2.5P13×13K1、K2斜探头；(2)5P20×20K1、K2斜探头；(3)2.5P20×20K1、K2斜探头。问：a.选择探头组合并说明理由；b.画出扫查示意图并标注探头位置、移动区宽度；c.若发现一缺陷，深度25mm，回波幅值SL+4dB，长度30mm，按标准评定是否合格。答案：a.选2.5P13×13K1、K2。理由：板厚40mm，需一次波覆盖根部，K1折射角45°，声程s在探头近场之外，且晶片小，利于曲面耦合；K2作为辅助，提高横向缺陷检出。b.扫查示意图：探头置于焊缝两侧，移动区宽度Lc.验收Ⅱ级，允许最大幅值SL+6dB，缺陷幅值SL+4dB<SL+6dB；长度30mm，按标准表，t=40mm，允许长度≤50mm，故合格。31.（13分）航空发动机叶片根部采用钛合金整体锻件，要求检测表面开口裂纹，允许最大深度0.3mm。现有渗透、涡流、超声三种方法，请：(1)比较三种方法对该缺陷的检出能力；(2)给出推荐工艺及参数；(3)设计对比试块并说明刻槽尺寸。答案：(1)渗透：可检出0.1mm宽、0.3mm深开口裂纹，灵敏度最高；涡流：高频100kHz，渗透深度0.1mm，对0.3mm深裂纹信噪比≥10dB，可检出；超声：表面波频率5MHz，波长0.6mm，对0.3mm深裂纹反射率约-18dB，需抛光，灵敏度低于前两者。(2)推荐：后乳化型荧光渗透+高分辨率数字成像；或高频涡流，f=200kHz，点探头直径1mm，提离≤0.1mm。(3)对比试块采用钛合金同材料，表面电火花加工三处开口槽：宽0.1mm，深0.1mm、0.2mm、0.3mm，长5mm，用于验证灵敏度。六、简答题（共20分，每题5分）32.简述射线检测中“曝光曲线”的制作步骤及注意事项。答案：步骤：1.选取阶梯试块，覆盖厚度范围；2.固定焦距、黑度，改变管电压或曝光量，获得系列底片；3.测量黑度，绘制“厚度-曝光量”对数坐标曲线；4.重复不同电压，得到曲线族。注意事项：1.试块材料与被检件一致；2.保持冲洗条件恒定；3.使用经校准的剂量计；4.考虑散射线影响，需加铅箔增感屏；5.定期复验，修正源衰变。33.说明超声TOFD技术中“侧向波”对缺陷定量的影响及抑制方法。答案：侧向波与缺陷上端衍射波时间接近，易重叠，导致幅值测量误差。抑制方法：1.采用窄脉冲探头，提高时间分辨；2.优化探头间距，使侧向波提前；3.数字滤波，去除低频侧向波成分；4.采用差分技术，利用侧向波幅值稳定，作为参考。34.磁粉检测中，为何对大型铸件推荐采用直流电磁化而非交流电？答案：直流电磁化渗透深度大，可检出近表面缺陷；大型铸件表面粗糙，交流电集肤效应强，电流密度集中于表面，易发热且磁场分布不均；直流电可通过内部导体，形成均匀轴向磁场，提高近表面缺陷检出率。35.渗透检测环境温度低于5°C时，应采取哪些措施保证灵敏度？答案：1.预热工件至15–25°C，避免渗透剂粘度增大；2.选用低粘度专用低温渗透剂；3.延长渗透时间30–50%；4.显像剂罐预热，防止水分凝结；5.控制环境湿度<70%，避免水膜干扰。七、案例分析题（共20分）36.某石化厂加氢反应器出口法兰角焊缝，服役10万小时后进行表面检测。渗透检测发现一处长8mm、宽0.2mm的线状显示，位于焊缝熔合线，方向与焊缝垂直。金相复验显示为沿晶开口裂纹，深度0.4mm。请：(1)分析裂纹产生原因；(2)评估剩余寿命；(3)给出处理建议及后续检测方案。答案：(1)原因：高温氢腐蚀+应力集中。