过程装备制造与检测化机课程用教案PPT课件

1、精品课件,第十章 设备的制造质量检验 （4学时）,10.1 概述 10.2 射线检测 10.3 超声波检测 10.4 表面缺陷的检测,精品课件,表10-1 产品制造标准,精品课件,第一节 概 述,一. 质量检验的重要性,设备的质量检验是保证制造厂设备制造质量的重要环节。为保证质量 检验的执行，设备制造厂应制订一套完善的检验制度；设置设备制造过程 的质量检验控制系统和质检点；明确检验专门机构及人员的职能、责任和 权力，如： 及时发现材料及各加工工序中产生的缺陷，以便对有害缺陷作出判断，如决定修补、报废或改变后道加工工序等，以减少损失。 为制定工艺过程卡提供依据，并评定工艺过程的合理性。例如，在采

2、用新钢种、新焊接材料、新焊接工艺时，先对工艺试验进行检验和评定，避免不正确的工艺用于产品；为制定合理的产品施工工艺和对产品质量鉴定提供依据，以判定其工艺方法能否满足产品的设计要求。 作为产品质量优劣及合格等级评定的依据。,精品课件,在设备制造中，绝对地无任何缺陷的要求是不可能实现的。 在规范设计中，为了对允许缺陷有一个统一的规定，把所有的缺陷都看成是削弱容器强度的安全隐患，且并不考虑具体使用的差别，而单从制造和规范化的情况出发，将缺陷尽可能地降低到一个能满足安全要求的最低限度，这就是设备检验的质量控制标准。 如：焊缝的质量控制标准应符合GB3323钢焊缝射线照相及底片等级分类法及JB1152锅

3、炉和钢制压力容器对接焊缝超声波探伤等的规定。 质量控制标准是压力容器规范设计中质量检验的依据，它可以不必过细地考虑设计和使用中的种种复杂情况，只要求用常规的检验方法，便于一般制造厂所掌握，且具有较高的安全性。是目前容器制造和维修中普遍采用的检验标准。 质量控制标准是从保证容器制造和修复质量出发的，并未考虑各种具体情况，因此在一定程度上具有较多的安全保守性。,二. 质量检验标准与基本要求,精品课件,设备质量检验贯彻于制造工艺过程的始终。按产品制造工序分，有原材料(包括 焊接材料)的检验、工序间的检验和产品综合性检验三部分。其具体检验内容如下; 原材料的检验：制造压力容器的材料必须有原始材料质量证

4、明书，并至少应列出钢材的炉批号、实测的化学成分和机械性能、供货熔炼及热处理状态。 但为保证容器制造和使用的安全，根据有关规定，还应对容器的主体材料进行部分或全部项目的复检。对于三类容器，则必须对质量证明书中所有项目，包括化学成分，机械性能及金相组织等进行全面复检。 工序间的检验：包括工艺评定的检验、零部件尺寸和几何形状的检验，焊缝的检验等。检验方法有宏观测量、化学成分分析、机械性能试验和焊缝的无损探伤等。 设备的压力试验与气密性试验：是容器制造的综合性检验项目。它包括水压试验、气压试验和气密性试验。在制造工序的进行中，除少数情况(例如夹套容器的内筒等)是在制造的中间过程进行外，一般均为产品制造

5、的最终程序。 在上述检验内容中，除原材料质量证明书的检验内容外，其它备项检验内容随 设备不同，其检验项目也不相同。如：工艺评定中的检验，对于已经取得压力容器 制造许可证的制造厂来说，多在采用新材料、新结构和新工艺时才选用；对于钢材 尺寸和几何形状的测定，一般仅在热套容器确定过盈量或对上道工序的制造缺陷进 行补偿时才需采用。但无论是属何类压力容器，其焊缝的检验都是必不可少的。,三. 质量检验的内容和方法,精品课件,四. 破坏性试验,化学成分的分析 常规化学成分分析： 是设备制造、维修和使用事故分析中最常用的试验分析方法。在设备制造中，化学成分的分析用于原材料的检验上和焊缝和工艺评定中。常规分析一

6、般仅要求测定C, Si, Mn, S, P等五个元素的成分比。 特殊成分的分析： 机械性能试验 常规机械性能试验： 对原材料、焊接接头所必须进行的一种破坏性试验方法。一般包括拉力试验、冷弯试验和常温冲击韧性试验等。对于管子焊接接头则多以管子压扁试验代替弯曲试验。 特种机械性能试验方法：应变时效及时效冲击试验；脆性转变温度和低温冲击韧性试验 金相检验：是设备制造中焊接和热处理工艺评定以及设备事故分析所必须的检验程序。主要用来检查钢材的金相组织及其内部可能存在的显微缺陷。根据检查的目的及其方式的不同，又分为宏观检查和微观组织检查两种。 宏观检查： 又称为低倍组织检查，包括酸蚀和断口检查。前者是将试

7、样研磨至Ra1.6的断面，经酸蚀处理后，用5-10倍的放大镜检查断面的未焊透、未溶合、裂纹及组织的偏析等焊接缺陷，并测定其焊口尺寸。 显微组织检查：用金相显微镜观察其显微组织状态，并作出定性和定量方面的分析以及照相备存等。,精品课件,五. 无损检测,利用声、光、热、电、磁和射线等与物质的相互作用，在不损伤被检物使 用性的情况下，探测材料、构件或设备的各种宏观的内部或表面缺陷，并判断 其位置、大小、形状和种类的方法。 超声检测（UT） 可以检测材料或构件的表面缺陷和内部缺陷，尤其是对裂纹、重叠和分层等平面状缺陷具有很强的检出能力。 磁粉检测（MT） 观察缺陷直观快速，并有较高的检验灵敏度，尤其对

8、裂纹的显露十分敏感，局限性是只适用于铁磁性材料，而且只能发现表面和近表面的缺陷。 渗透检测（PT） 只能检查材料或构件表面开口的缺陷。 涡流检测（ET） 只适用于导体，而且只能检验表面和近表面缺陷。 射线检测（RT）: 适用于几乎所有材料，成本较高，检测速度不快。射线对人体有伤害。,精品课件,第二节 射线检测,一. 射线探伤的原理,目前射线检测主要有X射线检测、射线检测、高能X射线和中子射线检测,射线是沿直线传播的，它可以透过普 通可见光无法透过的固体物质，而且在经 过穿透层并发生某些衰减后，仍能使照相 软片感光。 射线探伤就是根据射线透过工件后， 穿透过缺陷的射线的衰减与透过无缺陷的 射线的

9、衰减不同，使照相软片得到不同程 度的感光，从而将缺陷的平面形状记录在 底片上的原理来实现的。（波长愈短，穿 透力越强）,图10-1 X射线探伤原理,精品课件,二. 射线检测准备,在射线检测之前，首先要了解被检工件的检测要求、验收标准，了解其结构特 点，材质、制造工艺过程，结合实际条件选择合适的射线检测设备、附件，如射线 源、胶片、增感屏、象质计等，制定必要的检测工艺。 射线源的选择： 选择射线源应考虑射线能量。能量大、穿透力强、透照厚度增大，但能量过大不仅浪费，而且会降低胶片的黑度反差效果。 生产中首先要保证设备的能量能够穿透被检工件，在曝光时间许可的条件下，应尽量采用较低的射线能量。 胶片的

10、选择： 射线检测的结果是利用胶片显示和记录保存的，了解和选择好胶片是保证透照影像质量和结果可靠性的重要环节。 感光乳剂层(感光药膜)：其主要成分是极小的溴化银微粒和明胶，两者组成悬浮体，溴化银接受不同强度射线照射后析出多少不同的银，经过潜影、显影、定影处理，在胶片上将显示出黑度不同的影像。,精品课件,底片的黑度D ： 黑度值由经常年检的可靠黑度计来测定，对无余高的焊缝，选择最佳黑度 为2. 5；有余高的焊缝，母材黑度为3 3.5，焊缝黑度为1. 5 2.0 。 增感屏的选择： 射线照像时，透过工件到达胶片上:的射线能量只有很少一部分被胶片吸收（约为1 ），使胶片感光。为此常在胶片两侧加上增感屏

11、来增强胶片的感光效果，加快感光速度，减少透照时间，提高效率和底片质量。增感屏有金属增感屏、荧光增感屏和金属荧光增感屏。,精品课件,象质计的选择： 线型象质计构造如图所示，由7根不同直径的金属丝构成。其原理是将其放在射线源一侧被检工件部位(如焊缝)的一端（约被检区长度的1/4处)，金属丝与焊缝方向垂直，细丝置于外侧，与被检部位同时曝光，则在底片上应观察到不同直径的影像，若被检工件厚度、检测透照条件相同时，能识别出的金属丝越细，说明灵敏度越高。,图10-2 象质计,精品课件,射线检测的几何条件 ： 合适的几何条件可以达到发现缺陷的最佳灵敏度。 几何条件要确定的主要内容是射线源有效焦点尺寸d、焦距F

12、、缺陷至胶片距离b，焊缝透照厚度比k及一次透照长度等参数的确定。确定透照时，射线源到底片的距离(焦距)愈近，则射线到底片时的强度愈高，对拍片有利。但由于射线源不是点光源，故会使成像产生几何不清晰度Ug，而且焦距愈近， Ug 愈大。 几何不清晰度Ug：在具有一定尺寸的射线源照射下，透过有缺陷的工件时，会在底片影像边缘部分产生一定宽度的半影区，此半影区即为几何不清晰度。 透照方向：要尽量使射线沿缺陷最厚的方向穿过，以提高探伤效果，故照相方向的正确与否直接影响到探伤结果，因此对不同的探伤工件和部位，应有不同的照相方式。,精品课件,图10-3 几何不清晰度的产生,由式可知：d/L1越小，底片上的影像就

13、越清晰，因此在可能的条件下，尽量选择焦点尺寸小的射线源，并适当增加射线源至工件上表面距离，同时还要注意，胶片应紧紧贴在被检工件上 d/L1 不变，随着工件厚度的增加而增大， Ug增加。 诺模图,精品课件,精品课件,图10-4 几种不同形状工件的照相位置,精品课件,图10-5 几种不同形状工件的透照方式,精品课件,三. 焊缝射线透照缺陷等级评定,对射线底片的评定即对底片进行分析、判断、评定并做出结论，是射线检测的 最后一项重要工作。根据评定的结论及被检工件的要求和相关标准来决定工件是否 合格、返修等。 评片工作的基本要求：底片质量；底片观察的条件； 评片资格和评片人必须具备劳动部门颁发的射线级以

14、上资格证书。 焊缝的质量分级：根据JB4730压力容器无损检测及CB3323钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级中关于钢制压力容器对接焊缝透照缺陷等级评定的内容，根据缺陷的性质和数量进行分级。,四. 射线检测的应用,适宜检测对接焊缝，检测角焊缝效果较差，不适宜检测板材、棒材、锻件。检 测角焊缝的透照布置比较困难，摄得底片的黑度变化大，成像质量不够好；不适宜 检测板材、棒材、锻件的原因是板材、锻件中的大部分缺陷与板面平行，射线照相 无法检出。,精品课件,第三节 超声波检测,一. 超声波检测的原理,超声波：对于振动频率超过声波频率(1620000Hz）上限的弹性振动机械波叫作超声波。工业上用作探伤的

15、频率一般为 0.510MHz 。 超声波可以用多种方法获得，探伤所用的超声波是通过压电效应产生的。其过程是将脉冲式的高频交变电压加在一石英或碳酸钡等晶片上，晶片就会随所加电压的变化而引起相应的变形，即产生了同频率的振动，从而使电振动变成为呈脉冲机械振动的超声波。 超声波具有较好的指向性，其扩散角较好，波长较短，在介质中是作直线传播的。在超声波传播过程中，当遇到密度不同材料的界面时，会产生折射和反射。超声波探伤便是利用上述特性和不同声程位置的反射时间差而进行探伤的。 检测的原理：超声波传入工件时，首先在工件的起始表面产生反射；在继续传播的过程中，若工件有缺陷存在，则因缺陷处有不同的界面，使超声波

16、再次反射；当超声波传播至工件底面，即与大气接触的界面时，又一次产生全反射。这些反射回的超声波被探头接收并转换成电讯号，经放大器放大后在示波器上显示出不同的波形及不同的时间间隔，于是便可根据超声波在工件上的反射而转化成的电讯号来辨别工件内部的缺陷，内部缺陷在工件中的具体位置，可根据缺陷波比底面早出现的时间座标值，通过声程距离就可方便地计算出。,精品课件,二. 超声波的种类,精品课件,超声波探伤仪：是超声检测中的关键主体设备，它的功能是产生电振荡并加在换能器（探头）上，使之产生超声波，同时又可以将探头接收的返回信号放大处理，以脉冲波、图像显示在荧光屏上，以便进一步分析判断被检对象的具体情况。 超声

17、波探伤仪有多种，其中按缺陷被显示方式不同类型，见表。,二. 超声波探伤仪、探头、藕合剂、试块,精品课件,探头： 探头是与超声波探伤仪配合产生超声波和接收反射回信号的重要部件，也是将电能转换成超声波能(机械能)和将超声波能转换为电能的一种换能器。 探头的分类方式可参见表。 耦合剂： 当探头与被检工件表面直接接触时，即采用直接接触式检测时，必须选用合适的藕合剂以减少声能的损失，同时也能提高探头的使用寿命。在选择耦合剂时要注意不要对工件、探头及操作者构成损伤、腐蚀等影响。 常用的有机油、浆糊、甘油和水等透声性好的藕合剂。 试块：采用超声波进行检测或测量时，为校验超声波探伤仪、探头等设备的综合系统性能

18、，统一检测操作的灵敏度，使评价缺陷的位置、大小、性质等尽量达到一致要求，对被检测工件的评级、判废等工作有共同的衡量标准，在进行超声波被测之前按不同用途设计并制造出各种形状简单的人工反射，统称试块。随着超声波检测工作的不断发展，国际焊接学会对试块的材质、形状、尺寸及表面状态等都作了具体统一的规定，成为在国际范围内的标准。,精品课件,三. 超声波检测的操作与应用,超声波检测的结果与超声波探伤操作人员的素质、经验、技能和具体工作环境有 很大的关系。为保证超声波探伤结果的正确性，有关人员必须严格遵守超声波探伤 规程和要求。 藕合剂的选用：油耦合剂用在焊缝或材料的局部探伤上，而水耦合剂用于钢板的大面积探

19、伤中。 探头入射角的选择：斜探头的横波探伤中，入射角的大小则是很重要。增大探头入射角，适宜于薄钢板的探伤。 探头的移动要求：要发现工件的内部缺陷，应使探头在探测区域内进行滑动。对于直探头的纵波探伤这是不成问题的，但是要采用斜探头对焊缝进行探伤，就必须要在焊缝的一侧或两侧上，进行有规则的滑动，才能使声束逐一扫查到焊缝和热影响区的各个部位。,精品课件,超声波探伤的应用及其要求：超声波探伤的灵敏度较高，特别是探测垂直于工件表面的线状缺陷是其它探伤方法难于实现的，而且探测方便、安全性好，适用于制造和维修的现场无损探伤。 a. 钢板的探伤：钢板的探伤是通过直探头来完成的，它要求钢板的探测表面光滑，能发现

20、与探查表面平行或近似平行的缺陷。直探头的探伤通常又称为纵波探伤。 b. 焊缝探伤：焊缝的超声波探伤是通过斜探头的横波探伤法来完成的。它可以发现垂直于钢板表面的缺陷。焊缝探伤对容器来说主要是指对接焊缝的探伤。,精品课件,第四节 表面缺陷的检测,一. 磁粉检测,在容器的焊接过程和在役设备的定期检查中，需要随时发现表面缺陷和观察缺 陷的变化情况，以便及时采取相应的措施。表面探伤就是完成上述检查的最常用的 检测方法。 包括渗透探伤、磁粉探伤和管材涡流检测。,当被磁化的工件表面和内部存在缺陷时，缺 陷的导磁率远小于工件材料，磁阻大，阻碍磁 力线顺利通过，造成磁力线弯曲。并会逸出表面 进人空气中，形成漏磁

21、场。此时若在工件表面撒 上导磁率很高的磁性铁粉，在漏磁场处就会有磁 粉被吸附，聚集形成磁痕，通过对磁痕的分析即 可评价缺陷。表面缺陷越窄越深，磁痕聚焦越明 显，缺陷的辨别灵敏度亦越高。,图10-6 磁粉检测原理,磁粉探伤是利用铁磁材料在磁场中因缺陷 而引起导磁率的变化，使磁力线的均布受 到影响而产生漏磁的原理来进行的。,精品课件,外加磁场强度： 缺陷漏磁场强度的强弱与工件被磁化程度有关。一般说来，如果外加磁场使被检材料的磁感应强度达到其饱和值的80以上，缺陷的漏磁场强度就会显著增加。 缺陷的形状和位置：缺陷方向与磁力线方向越接近90，其漏磁场强度越大。否则相反，检测时，很难发现与被检表面所夹角

22、度小于20的夹层；表面漏磁场强度随着缺陷深宽比的增加而增加；缺陷位置越接近表面，漏磁场强度就越强。 被检材料的性质：常温下的钢铁材料是体心立方晶格，非奥氏体组织，是铁磁性材料；而面心立方晶格、奥氏体组织是非铁磁性材料。材料的合金化程度，冷加工程度及热处理状态也会影响材料的磁性。 被检材料表面状态：若被检材料表面有覆盖层(如有涂料等)，则会降低缺陷漏磁场的强度。 磁粉检测的前提是要努力使被检材料有足够强的缺陷漏磁场强度,1. 影响漏磁场强度的主要因素,精品课件,适用于能被磁化的材料（如铁、钻、镍及其合金等），不能用于非磁性材料(如铜、铝、铬等) 适用于材料和工件的表面和近表面的缺陷 能直观地显示

23、出缺陷的形状、尺寸、位置，进而能做出缺陷的定性分析 检测灵敏度较高，能发现宽度仅为0.1m的表面裂纹 可以检测形状复杂、大小不同的工件 检测工艺简单，效率高、成本低。,2. 磁粉检测的特点,精品课件,横向磁化、纵向磁化和联合磁化等三种方法。见表 横向磁化法：使磁场的方向与焊缝或零件的中心线相垂直，以显示焊缝的纵向裂纹。这种方法多用于容器焊缝或大型工件的局部探伤。如图所示。则常采用电磁触头来进行局部磁化。 纵向磁化法：即为轴向磁化的方法。它是将工件或工件的一部分放在多匝通电的线圈内，使工件产生一个与线圈轴线平行的磁场。纵向磁化法多用于管件或轴类零件的表面探伤。,3. 磁化方法及特点,图10-7

24、横向磁化 1裂纹，2磁力线,精品课件,4. 磁化规范,灵敏度试片 磁化电流,精品课件,4. 磁粉,磁粉是在缺陷处形成缺陷磁痕的重要材料，正确选用磁粉可以使检测灵敏度提 高，为缺陷评定提供直接保证。 用作显示的磁粉应具有高的导磁率和低的剩磁性，而且要求磁粉之间无吸引。 磁粉的种类 a. 荧光磁粉：在磁性氧化铁粉（如Fe3O4， Fe3O4）或工业纯铁粉的外面再涂覆一层荧光染料制成的磁粉。一般的荧光磁粉在紫外光的激发下发出人眼敏感的黄绿色荧光。在黑光灯下，其色泽鲜明，容易发现，可见度、对比度好，可在任何颜色的被检表面上使用。一般情况下，荧光磁粉只在湿法检测中使用即把荧光悬浮在煤油或水的载液中制成湿

25、粉。 b. 非荧光磁粉： 磁粉的性状： a. 磁性：磁粉磁性的强弱直接关系到磁粉能否被待检表面上的漏磁场吸附而形成磁痕。理想的磁粉首先应具有高导磁率，易于被微弱的缺陷漏磁场磁化和吸附，并且有低矫顽力，磁化后易于分散并可以反复使用。,精品课件,磁粉的性状： a. 磁性： b. 粒度：磁粉的粒度应小于76m (大于200目)。 选择磁粉的粒度时，应同时考虑被检缺陷的性质、尺寸和磁粉的使用方式。用干法检查近表面缺陷或较大尺寸缺陷时，宜采用较粗的磁粉；用湿法检查表面缺陷或小尺寸缺陷时，宜采用细磁粉。 c. 颗粒的形状：条状和球状。条状磁粉容易在磁场内被磁化，形成磁粉链条；而球状磁粉则因其不易被磁化而具有较好的流动性；将球形颗粒和条形颗粒按一定比例混合起来的磁粉可以兼有良好的磁性和流动性，是较理想的磁粉。 磁悬液：湿粉检测时，将磁粉与油或水按一定比例混合而成的悬浮液体称为磁悬液。 磁悬液的浓度(即每升液体中所含有的磁粉克数)对检测的灵敏度有很大的影响。小缺陷会因磁粉的浓度太低而被漏检，而磁粉浓度太高，又会使衬度变差，干扰缺陷的显示。 反差增强剂：,精品课件,有些工件经过磁粉检测后，不允许有剩磁存在或有相应的剩