无损检测的概述

第一章无损检测概述

1.1无损检测目的

1.2无损检测范围

1.3常用的无损检测办法

1.3.1射线检测（RT）

1.3.2渗透检测（PT）

1.3.3磁粉检测（MT）

1.3.4超声检测（UT）

1.3.5涡流检测（ET）

第一章 无损检测概述

无损检测是指在不损伤和破坏材料、机器和结构物的情况下，对它们的物理性质、机械性能以及内部结构等进行检测的一种方法，是探测其内部或外表的缺陷(伤痕)的现代检验技术。所以，无损检测技术是提高产品质量，促进技术进步不可缺少的手段。

1.1无损检测的目的：

（1）确保工件或设备质量，保证设备安全运行

用无损检测来保证产品质量，使之在规定的使用条件下，在预期的使用寿命内，产品的部分或整体都不会发生破损，从而防止设备和人身事故。这就是无损检测最重要的目的之一。

（2）改进制造工艺 ．

无损检测不仅要把工件中的缺陷检测出来，而且应该帮助其改进

制造工艺。例如，焊接某种压力容器，为了确定焊接规范，可以根据预定的焊接规范制成试样，然后用射线照相检查试样焊缝，随后根据检测结果，修正焊接规范，最后确定能够达到质量要求的焊接规范。

（3）降低制造成本

通过无损检测可以达到降低制造成本的目的。例如，焊接某容器，不是把整个容器焊完后才无损检测，而是在焊接完工前的中间工序先进行无损检测，提前发现不合格的缺陷，及时进行修补。这样就可以避免在容器焊完后，由于出现缺陷而整个容器不合格，从而节约了原材料和工时费，达到降低制造成本的目的。

1.2无损检测的范围

（1）组合件的内部结构或内部组成情况的检查

（2）材料、铸锻件和焊中缺陷缝的检查

a、质量评定

b、寿命评定

（3）材料和机器的计量检测

通过定量的测定材料和机器的变形量或腐蚀量来确定能不能继续使用。例如，用超声波测厚仪来测定容器的腐蚀量，通过射线照相来测定原子反应堆用过的燃料棒的变形量、喷气发动机叶片的变形量等。

（4）材质的无损检测

无损检测可以用来验证材料品种是否正确，是否按规定进行处理，例如，可采用电磁感应法来进行材质混料的分选和材料热处理状

态的判别。

（5）表面处理层的厚度测定

确定各种表面层的深度和厚度。例如，用电磁感应检测法可以测定渗碳淬火层的深度和镀层的厚度。

（6）应变测试

1.3常用的无损检测办法

1.3.1射线检测(RT)

射线检测(探伤)有X射线、γ射线和中子射线等检测方法。它是利用各种射线源对材料的透射性能及不同材料的射线的衰减程度的不同，使底片感光成黑度不同的图像来观察的。射线检测用来检测产品的气孔、夹渣、铸造孔洞等立体缺陷。当裂纹方向与射线平行时就能被检查出来。

1、基本原理

利用射线通过物质时的衰减规律，即当射线通过物质时，由于射线与物质的相互作用发生吸收和散射而衰减。其衰减程度，则根据其被通过部位的材质、厚度和存在缺陷的性质不同而异。

2、应用

优点是检测结果可作为档案资料长期保存，检测图像较直观，对缺陷尺寸和性质判断比较容易。

缺点是当裂纹面与射线近于垂直时就很难检查出来，对工件中平面型缺陷(裂纹未熔合等缺陷)也具有一定的检测灵敏度，但与其它常用的无损检测技术相比，对微小裂纹的检测灵敏度较低，并且生产成

本高于其它无损检测技术，其检验周期也较其它无损检测技术长，并且射线对人体有害，需要有防护设备。

3、主要方法

照相法

荧光屏直接观察法

1.3.2渗透检测（PT）

液体渗透检测是—种检查工件或材料表面缺陷的—种方法，它不受材料磁性的限制，比磁粉探伤的应用范围更加广泛。应用于各种金属、非金属、磁性、非磁性材料及零件的表面缺陷的检查。可以说，除表面多孔性材料以外，几乎一切材料的表面开口缺陷都可以应用此方法获得满意的检测结果。

1、基本原理

利用黄绿色的荧光渗透液或红色的着色渗透液对窄狭缝隙良好的渗透性，经过渗透清洗、显示处理以后显示放大了的探伤显示痕迹，用目视法来观察，对缺陷的性质和尺寸做出适当的评价。

2、应用

优点是应用广泛，原理简明易懂，检查经济，设备简单，显示缺陷直观，并可以同时显示各个不同方向的各类缺陷。

对大型工件和不规则零件的检查以及现场机件的抢修检查，更能显示其特殊的优点。但渗透探伤对埋藏于表皮层以下的缺陷是无能为力的。

缺点是只能检查开口暴露于表面的缺陷，另外还有操作工序繁杂等。

3、步骤

第一步：将被探工件浸涂具有高度渗透能力的渗透液，由于液体的润湿作用和毛细现象，渗透液便渗入工件表面缺陷中

第二步：将工件缺陷以外的多余渗透液清洗干净

第三步：涂一层亲和吸附力很强的白色显像剂，将渗入裂缝中的渗透液吸出来

第四步：在白色涂层上显示出缺陷的形状和位置的鲜明图案，从而达到了无损检疵的目的。

1.3.3磁粉检测（MT）

1、基本原理

当材料或工件被磁化后，若在工件表面或近表面存在裂纹、冷隔等缺陷，便会在该处形成一漏磁场。此漏磁场将吸引、聚集检测过程中施加的磁粉，而形成缺陷显示。

因此，磁粉检测首先是对被检工件加外磁场进行磁化. 外加磁场的获得一般有两种方法：

一种是由可以产生大电流(几百安培至上万安培)的磁力探伤机直接给被检工件通大电流而产生磁场；

另一种是把被检工件放在螺旋管线圈产生的磁场中，或是放在电磁铁产生的磁场中使工件磁化。工件被磁化后，在工件表面上均匀喷洒微颗粒的磁粉(磁粉平均粒度为5～10μm)，一般用四氧化三铁或三氧化二铁作为磁粉。

如果被检工件没有缺陷，则磁粉在工件表面均匀分布。当工件上有缺陷时，由于缺陷(如裂纹、气孔、非金属夹杂物等)内含有空气或非金属，其磁导率远远小于工件的磁导率；由于磁阻的变化，位于工件表面或近表面的缺陷处产生漏磁场，形成一个小磁极，如图3.1所示。

磁粉将被小磁极所吸引，缺陷处由于堆积比较多的磁粉而被显示出来，形成肉眼可以看到的缺陷图像。

为了使磁粉图像便于观察，可以采用与被检工件表面有较大反衬颜色的磁粉。常用的磁粉有黑色、红色和白色。为了提高检测灵敏度，还可以采用荧光磁粉，在紫外线照射下使之更容易观察到工件中缺陷

的存在。

2、应用

用于检测铁磁性材料和工件(包括铁、镍、钻等)表面上或近表面的裂纹以及其它缺陷。

对表面缺陷最灵敏，对表面以下的缺陷随埋藏深度的增加检测灵敏度迅速下降。

采用磁粉检测方法检测磁性材料的表面缺陷，比采用超声波或射线检测的灵敏度高，而且操作简便、结果可靠、价格便宜。因此它被广泛用于磁性材料表面和近表面缺陷的检测。

对于非磁性材料如有色金属、奥氏体不锈钢、非金属材料等不能采用磁粉检测方法。但当铁磁性材料上的非磁性涂层厚度不超过50μm时，对磁粉检测的灵敏度影响很小。

3、方法

a、湿法

磁悬液应采用软管浇淋或浸渍法施加于试件，使整个被检表面被完全覆盖。

采用连续法时，磁化电流应在施加磁悬液之前或从磁悬液中取出之前接通(如果检测采用浸渍法)，并保持1/5～1/2 s，直至试件被磁悬液覆盖，磁悬液覆盖膜足以产生良好的磁痕。

采用剩磁法时，试件应通过施加电流至少1/5s的方法来磁化。此后，切断磁化电流，采用软管浇淋或浸渍法施加磁悬液。

对于浸渍法，试件应仔细地从磁悬液中取出，以免冲掉磁痕。对

于剩磁荧光磁粉检验法，如觉得有必要保证缺陷的磁痕有效，则试件可放在用于制备磁悬液的载液中仔细清洗。

b、干法

磁粉应直接喷撒在被检区域，并除去过量的磁粉。轻轻地振动试件，使其获得较为均匀的磁粉分布。应注意避免使用过量的磁粉，不然会影响缺陷的有效显示。

对于连续法，磁化电流应恰好在施加磁粉前接通，并应在其后的吹风、轻敲或振动中，保持接通。

对于剩磁法，试件应先磁化，在切断磁化电流之后，再按上述方法施加磁粉。

1.3.4超声检测（UT）

1.原理和类型

超声波探伤主要是通过测量信号往返于缺陷的渡越时间，来确定缺陷和表面间的距离；测量回波信号的幅度和发射换能器的位置，来确定缺陷的大小和方位。这就是通常所说的脉冲反射法或A扫描法。此外，还有B扫描和C扫描等方法。

B扫描可以显示工件内部缺陷的纵截面图形。

C扫描可以显示工件内部缺陷的横剖面图形。

1、应用

超声波检测是工业无损检测中应用最为广泛的一种方法。

就无损探伤而言，超声波法适用于各种尺寸的锻件、轧制件、焊缝和某些铸件，无论是钢铁、有色金属和非金属，都可以采用超声波

法进行检验。各种机械零件、结构件、电站设备、船体、锅炉、压力容器和化工容器、非金属材料等，都可以用超声波进行有效的检测。有的采用手动方式，有的可采用自动化方式。

就物理性能检测而言，用超声波法可以无损检测厚度、材料硬度、淬硬层深度、晶粒度、液位和流量、残余应力和胶接强度等。

2、方法

接触法：就是探头与工件表面之间经一层薄的耦合剂直接接触进行探伤的方法。耦合剂主要起传递超声波能量作用。

液浸法：就是将探头与工件全部浸入液体，或探头与工件之间局部充以液体进行探伤的方法。液体一般用水，故又称水浸法。探头不直接与工件接触，因而易于实现自动化检测，也适用于检测表面粗糙的工件。

1.3.5涡流检测(ET) 涡流检测 工业上无损检测的方法之一。给一个线圈通入交流电，在一定条件下通过的电流是不变的。如果把线圈靠近被测工件，像船在水中那样，工件内会感应出涡流，受涡流影响，线圈电流会发生变化。由于涡流的大小随工件内有没有缺陷而不同，所以线圈电流变化的大小能反映有无缺陷。

原理：

将通有交流电的线圈置于待测的金属板上或套在待测的金属管外（见图）。这时线圈内

及其附近将产生交变磁场，使试件中产生呈旋涡状的感应交变电流，称为涡流。涡流的分布和大小，除与线圈的形状和尺寸、交流电流的大小和频率等有关外，还取决于试件的电导率、磁导率、形状和尺寸、与线圈的距离以及表面有无裂纹缺陷等。因而，在保持其他因素相对不变的条件下，用一探测线圈测量涡流所引起的磁场变化，可推知试件中涡流的大小和相位变化，进而获得有关电导率、缺陷、材质状况和其他物理量(如形状、尺寸等)的变化或缺陷存在等信息。但由于涡流是交变电流，具有集肤效应，所检测到的信息仅能反映试件表面或近表面处的情况。

特点： 1、对于金属管、棒、线材的检测，不需要接触，也无需要耦合介质。所以检测速度高，易于实现自动化检测，特别适合在线普检。

2、对于表面缺陷的探测灵敏度很高，且在一定范围内具有良好的线性指示，可对大小不同缺陷进行评价，所以可以用作质量管理与控制。

3、影响涡流的因素很多，如裂纹、材质、尺寸、形状及电导率和磁导率等。采用特定脾电路进行处理，可筛选出某一因素而抑制其他因素，由此有可能对上述某单独影响因素进行有效的检测。

4、由于检查时不需接触工件又不用耦合介质，所以可进行高温下的检测。由于探头可伸入到远处作业，所以可对工件的狭窄区域及深孔壁(包括管壁)等进行检测。

5、由于采用电信号显示，所以可存储、再现及进行数据比较和处理。

6、涡流探伤的对象必须是导电材料，且由于电磁感应的原因，只适用于检测金属表面缺陷，不适用检测金属材料深层的内部缺陷。

7、金属表面感应的涡流的渗透深度随频率而异，激励频率高时金属表面涡流密度大，随着激励频率的降低，涡流渗透深度增加，但表面涡流密度下降，所以探伤深度与表面伤检测灵敏度是相互矛盾的，很难两全。当对一种材料进行涡流探伤时，须要根据材质、表面状态、检测标准作综合考虑，然后再确定无损检测方案与技术参数。

8、采用穿过式线圈进行涡流探伤时，线圈覆盖的是管、棒或线材上一段长度的圆周，获得的信息是整个圆环上影响因素的累积结果，对缺陷所处圆周上的具体位置无法判定。

9、旋转探头式涡流探伤方法可准确探出缺陷位置，灵敏度和分辨率也很高，但检测区域狭小，在检验材料需作全面扫查时，检验速度较慢。

10、涡流探伤至今还是处于当量比较检测阶段，对缺陷做出准确的定性定量判断尚待开发。