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探伤基础知识讲座 一 什么叫无损检测？常规无损检测（探伤）的种类？他们的优点和局限性？ 现代无损检测的定义是：在不损坏试件的前提下，以物理或化学方法为手段，借助先进的技术和设备器材，对试件的内部及表面的结构，性质，状态进行检查和测试的方法。 射线检测（简称RT）、超声波检测（简称UT）、磁粉检测（简称MT）和渗透检测（简称PT）是开发较早，应用较广泛的探测缺陷的方法，称为四大常规检测方法。我公司多年来也是采用这几种无损检测方法。其中RT和UT主要用于探测试件内部缺陷，MT和PT主要用于探测试件表面缺陷。其他的无损检测方法还有涡流检测（简称ET）、声发射检测（简称AE）等。 无损检测的应用特点 无损检测应用时，应掌握以下几方面的特点： 1 无损检测要与破坏性检测相配合 无损检测的最大特点是能在不损伤材料、工件和结构的前提下来进行检测，所以实施无损检测后，产品的检查率可以达到100%。但是，并不是所有需要测试的项目和指标都能进行无损检测，无损检测技术自身还有局限性。某些试验只能采用破坏性检测，因此，在目前无损检测还不能完全代替破坏性检测。也就是说，要对工件、材料、机器设备作出准确的评价，必须把无损检测的结果与破坏性检测的结果结合起来加以考虑。例如，为判断液化石油气钢瓶的适用性，除完成无损检测外还要进行爆破试验。锅炉管子焊缝，有时要切取试样做金相和断口检验。锻件白点也需要通过无损检测和金相分析来定性。 2 正确选用实施无损检测的时机 根据无损检测的目的来正确选择无损检测实施的时机是非常重要的。例如，锻件的超声波探伤，一般要安排在锻造和粗加工后，钻孔、铣槽、精磨等最终机加工前进行。这是因为此时扫查面较平整，耦合较好，有可能干扰探伤的孔，槽、台还未加工出来，发现质量问题处理也较容易，损失也较小。又例如，要检查高强钢焊缝有无裂纹，无损检测就应安排在焊接完成24h以后进行。要检查热处理后是否发生再热裂纹，就应将无损检测放在热处理之后进行。电渣焊焊接接头晶粒粗大，超声波检测就应在正火处理细化晶粒后再进行。只有正确选定实施无损检测的时机，检测才能顺利完成。 3 选用最适当的无损检测方法 每种检测方法本身都有局限性，不可能适用于所有工件和所有缺陷。为了提高检测结果的可靠性，必须在检测前正确选定最适当的无损检测方法。在选择中，既要考虑被检物的材质、结构、形状、尺寸，预计可能产生什么种类，什么形状的缺陷，在什么部位、什么方向产生；又要以以上种种情况考虑无损检测方法各自的特点。例如，钢板的分层缺陷因其延伸方向与板平行，就不适合射线检测而选择超声波检测。检查工件表面细小的裂纹，就不应选择射线和超声波检测，而应选择磁粉和渗透检测。此外，选用无损检测方法时还应充分的认识到，检测的目的不是片面追求产品的“高质量”，而是在保证充分安全性的同时要保证产品的经济性。只有这样，无损检测方法的选择和应用才会是正确的、合理的。 4 综合应用各种无损检测方法 在无损检测应用中，必须认识到任何一种无损检测方法都不是万能的，每种无损检测方法都有优缺点。因此，在无损检测的应用中，如果可能，不要只采用一种无损检测方法，而应尽可能地同时采用几种方法，以便保证各种检测方法取长补短，从而取得更多的信息。另外，还应利用无损检测以外的其他检测所得的信息，利用有关材料、焊接、加工工艺的知识及产品结构的知识，综合起来进行判断。例如，超声波对裂纹缺陷灵敏度较高，但定性不准，而射线的优点是对缺陷定性比较准确。两者配合使用，就能保证检测结果既可靠又准确。 射线检测的优点和局限性 1 检测结果有直接记录-----底片 2 可以获得缺陷的投影图像，缺陷定性定量准确 3 体积型缺陷检测率很高，而面积型缺陷的检出率受到多种因素影响 4 适宜检验较薄的工件而不适宜较厚的工件 5 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 6 有些试件结构和现场条件不适合射线照相 7 对缺陷在工件中厚度方向的位置、尺寸（高度）的确定比较困难 8 检测成本高 9 射线照相检测速度慢 10 射线对人体有伤害 超声波检测的优点和局限性 1 面积型缺陷的检出率较高，而体积型缺陷的检出率较低 2 适合检验厚度大的工件，不适合检验较薄的工件 3 应用范围广，可用于各种试件 4 检测成本底、速度快，仪器体积小，重量轻，现场使用较方便 5 无法得到缺陷直观图像，定性困难，定量精度不高 6 检测结果无直接见证记录 7 对缺陷在工件厚度方向上的定位较准确 8 材质、晶粒度对探伤有影响 9 工件不规则的外形和一些结构会影响检测 10 不平或粗糙的表面会影响耦合和扫差，从而影响检测精度和可靠性 磁粉检测的优点和局限性 1 适宜铁磁性材料探伤，不能用于非铁磁性材料检验 2 可以检出表面和近表面缺陷，不能用于检查内部缺陷 3 检测灵敏度很高，可以发现极细小的裂纹以及其他缺陷 4 检验成本很低，速度快 5 工件的形状和尺寸对探伤有影响，有时因其难以磁化而无法探伤 渗透检测的优点和局限性 1 渗透探伤可以用于除了疏松多孔材料外任何种类的材料 2 形状复杂的部件也可用渗透探伤 3 同时存在几个方向的缺陷，用一次探伤操作就可完成检测 4 不需要大型的设备，可不用水、电。对无水源、电源、或高空作业的现场，使用携带式喷罐着色渗透探伤剂十分方便。 5 试件表面粗糙度影响大，探伤结果往往容易受操作人员水平的影响。 6 可以检出表面开口的缺陷，但对埋藏缺陷或闭合型的表面缺陷无法检出。 7 检测工序多，速度慢 8 检测灵敏度比磁粉探伤底 9 材料较贵、成本较高 10 渗透检测所用的检测剂大多易燃有毒，必须采取有效措施保证安全 二 超声波探伤的应用对象和适用范围 超声检测的适用范围非常广，从检测对象的材料来说，可用于金属、非金属和复合材料；从检测对象的制造工艺来说，可用于锻件、铸件、焊接件、胶接件等；从检测对象的形状来说，可用于板材、棒材、管材等；从检测对象的尺寸来说，厚度可小至1mm，还可大至几米；从检测缺陷的部位来说，既可以是表面缺陷，也可以是内部缺陷。 超声检测典型应用 典型应用 原材料、零部件 钢板、钢锻件、铝及铝合金板材、钛及钛合金板材、复合板、无缝钢管、钢螺栓坯件、奥氏体钢锻件 承压设备对接焊接接头 钢制对接接头（包括管座角焊缝、T形焊接接头，支撑件和结构件）堆焊层、铝及铝合金对接接头 在用承压设备 零部件，钢制对接接头、不锈钢堆焊层、铝及铝合金对接接头、管子和压力管道环向对接接头 三 超声波探伤名称解释 1 当量尺寸 目前工业超声波探伤应用最普遍的是A型显示脉冲反射法。反射法是根据缺陷反射回波声压的高低来评价缺陷的大小。然而工件中的缺陷形状性质各不相同，目前的探伤技术还难以确定缺陷的真实大小和形状。回波声压相同的缺陷的实际大小可能相差很大，为此特引用当量法。当量法是指在同样的探测条件下，当自然缺陷回波与某人工规则反射体回波等高时，则该人工规则反射体的尺寸就是此自然缺陷的当量尺寸。自然缺陷的实际尺寸往往大于当量尺寸。 2 单个缺陷回波 锻件检测中，示波屏上单独出现的缺陷回波称为单个缺陷回波。一般单个缺陷是指与邻近缺陷间距大于50mm、回波高不小于Φ2mm的缺陷。如锻件中单个的夹层、裂纹等。检测中遇到单个缺陷时，要测定缺陷的位置和大小，当缺陷较小时，用当量法定量，当缺陷较大时，用6dB法测定边界和面积范围。此时，该缺陷就被称为延伸性缺陷或连续性缺陷。 3 分散缺陷回波 锻件检测时，工件中的缺陷较多且较分散，缺陷彼此间距较大，这种缺陷回波称为分散缺陷回波。一般在边长为50mm的立方体内少于5个，不小于Φ2mm，如分散性的夹层。分散缺陷回波一般不太大，因此常用当量法定量，同时还要测定分散缺陷的位置。 4 密集性缺陷回波 锻件检测中，示波屏上同时显示的缺陷回波很多，缺陷之间的间隔很小，甚至连成一片，这种缺陷回波称为密集缺陷回波。 密集缺陷的划分，根据不同的验收标准有不完全相同的定义。 （1） 以缺陷的间距划分，规定相邻缺陷间的间距小于某一值时为密集缺陷。 （2） 以单位长度时基线内显示的缺陷数量划分，规定在相当于工件厚度值的基线内，当探头不动或稍作移动时，一定数量的缺陷回波连续或断续出现时为密集缺陷。 (3) 以单位面积中的缺陷回波划分，规定在一定检测面积下，探出的缺陷回波数量超过某一值时定为密集缺陷。 （4） 以单位体积内缺陷的回波数量划分，规定在一定的体积内缺陷回波数量多于规定值时定为密集缺陷。 实际检测中，以单位体积内缺陷回波数量划分较多。一般规定在边长50mm的立方体内，数量不少于5个，当量直径不小于Φ2mm的缺陷为密集缺陷。 密集缺陷可能是疏松、非金属夹杂物、白点或成群的裂纹等。 5 游动回波 在圆柱形轴类锻件检测过程中，当探头沿着轴的外圆移动时，示波屏上的缺陷波会随着该缺陷检测声程的变化而游动，这种游动的动态波形称为游动回波。 四 脉冲反射法超声检测通用技术 脉冲反射法超声检测在检测条件、耦合与补偿、仪器的调节、缺陷的定位、定量、定性等方面都有一些通用的技术，掌握这些通用技术对于发现缺陷并正确评价是很重要的。 脉冲反射法超声检测的基本步骤是：检测前的准备，仪器、探头、试块的选择，仪器调节与检测灵敏度确定，耦合补偿，扫查方式，缺陷的测定、记录和等级评定，仪器和探头系统复核等。 五 纵波法探伤和横波法探伤的区别? 超声波有许多种类，在介质中传播有不同的方式，波形不同，其振动方式不同，传播速度也不同。声波的质点振动方向与传播方向一致，叫做纵波，也叫疏密波。纵波能在固体中传播，也能在液体和气体中传播。在超声波探伤中通常是用直探头来产出纵波，纵波是向探头接触面相垂直的方向传播的。纵波法探伤就是使用纵波直探头对工件进行检测，主要检测与检测面平行方向的缺陷，大多用在钢板、铸锻件等的检测。 介质质点振动方向和波的传播方向垂直的波，叫做横波，也叫切变波。由于液体和气体不能承受剪切应力，所以横波只能在固体中传播。横波通常是用斜探头来发生的。斜探头是将晶片贴在有机玻璃制的斜楔上，晶片振动发生的纵波在斜楔中前进，在探伤面上发生折射，声波斜射传入被检物中，这就是斜探头的横波探伤。主要检测与检测面成一定角度的缺陷，大多用在焊接接头，钢管等的检测。 此外，还有在固体介质的表面传播的表面波、在固体介质的表面下传播的爬波和在薄板中传播的板波。它们都可用来探伤。 六 对锻件进行超声波探伤，无底波能否说明材料存在严重缺陷？ 锻件检测中，可根据底波变化情况来判别锻件中的缺陷情况。 当缺陷回波很高，并有多次重复回波，而底波严重下降甚至消失时，说明锻件中存在平行于检测面的大面积缺陷。 当缺陷回波和底波都很低甚至消失时，说明锻件中存在大面积且倾斜的缺陷或在检测面附近有大缺陷。 当示波屏上出现密集的互相彼连的缺陷回波，底波明显下降或消失时，说明锻件中存在密集性缺陷。 七 如何采用超声波方法对焊缝进行探伤？ 1 选择标准和技术等级 2 检测方法和检测条件 （1）检测面的准备 （2）耦合剂的选择 （3）探头频率和K值（角度）的选择 （4）探头晶片尺寸的选择 （5）母材的检测 3 标准试块 4 超声波检测仪扫描速度的调节 5 距离-波幅曲线和灵敏度调节 6 传输修正 7 扫查方式 （1）锯齿形扫查 （2）前后、左右、转角、环绕扫查 （3）检测横向缺陷的扫查方式 （4）双探头扫查方