无损检测综合知识(1)

1.1     无损检测概论

1.1.1  无损检测通用方法及技术

一、无损检测的定义：不破坏材料的外形和性能的情况下，检测该材料的内部结构（组织与不连续）和性能，该技术称为无损检测。英文全称：Non Destructive Testing   (NDT)

二、 常用无损检测方法

   （1）射线检测：Radiographic Testing  (RT)

l射线的种类与本质： χ射线、γ射线和中子射线。χ射线和    γ射线与无线电波、红外线、可见光、紫外线一样，都是电磁波；而中子射线是粒子。

lX射线的产生：X射线管、 X射线机

lγ射线的产生：γ射线是放射性原子核在衰变时放射出来的电磁波。γ射线机

射线检测：原理、方法与应用

l利用射线透过物体时产生的吸收和散射现象，检测材料中因缺陷存在而引起射线强度改变的程度来探测缺陷的方法称为射线检测技术，可分为：

  ⑴　射线照相法；⑵　荧光屏法；⑶　工业电视法

l检测对象类型：金属；非金属。   焊缝；铸件。

l检测缺陷类型：裂纹；气孔；未焊透；未融合；夹渣；疏松；冷隔等。#

l射线检测与超声检测比较：

   ⑴   射线检测优点是缺陷显示直观；定量、定位准确；可以定性；检测结果可以长期保留。缺点是检测周期长；成本高；大厚度工件检测比较困难。

   ⑵   超声检测优点是检测周期短；成本低；大厚度工件检测方便；缺点是不能显示缺陷形状；不能精确定量，不能定性。

（2）超声检测：Ultrasonic Testing  (UT)

l超声波的本质：机械波，它是由于机械振动在弹性介质中 引起的波动过程，例如水波、声波、超声波等

l超声波的类型：纵波和横波  表面波（瑞利波）、板波

l超声波的性质：

   （1）声速：与材料性质有关、与波的种类有关

   （2）波的叠加、干涉及驻波

   （3）反射、折射和波型转换

l超声波的产生：仪器、探头

l超声波与工件的接触：耦合剂

l超声波在工件内的传播与反射 、波的接收

l超声波检测原理：探头发射的超声波通过耦合剂在工件中传播，遇到缺陷时反射回来被探头接收。根据反射回波在荧屏上的位置和波辐高低判断缺陷的大小和位置。

l 超声检测技术的特点：应用范围广；穿透能力大；设备轻便；定量不准确；定性困难。

l  检测技术类型：纵波法；横波法；表面波法；板波波；

l  常用检测方法：穿透法；反射法；串列法；液浸法；

l  检测对象类型：金属；非金属。   焊缝；板件；管件；锻件。

l  检测缺陷类型：面缺陷；体缺陷。定性困难。

l  数字化、智能化发展前景宽广。#

（3）磁粉检测:  Magnetic Testing  (MT)   

l漏磁场：铁磁材料磁化时磁力线由于折射而迤出到材料表面所形成的磁场称为漏磁场

l剩磁：铁磁材料磁化时所具有的磁性在磁化电流取消后继续存在的性质称为剩磁 

l铁磁材料在磁场中被磁化后，缺陷处产生的漏磁场吸附磁粉而形成磁痕。磁痕的长度、位置、形状反映了缺陷的状态。

l磁粉检测技术的特点：检测表面和近表面缺陷；铁磁材料；

l常用检测方法：剩磁法；连续法。

l检测对象类型：铁磁材料。 焊缝；钢板；钢管；螺栓等...

l检测缺陷类型：裂纹；夹渣等... #

（4）渗透检测：Penetrate Testing (PT)

l分子压强与表面张力：每一个离液面的距离小于分子作用半径r的分子，都受到一个指向液体内部的力的作用。而这些表面分子及近表面分子组成的表面层，都受到垂直于液面且指向液体内部的力的作用。这种作用力就是表面层对整个液体施加的压力，该压力在单位面积上的平均值叫分子压强。分子压强是表面张力产生的原因。

l液体润湿：液体铺展在固体材料的表面不呈球形，且能覆盖表面，此现象称液体润湿现象。

l毛细现象：润湿液体在毛细管内的自动上升或下降称为毛细现象。#

l具有润湿作用的渗透剂在毛细管作用下渗入表面开口缺陷。在显象剂作用下由于毛细管作用渗入到开口缺陷内的渗透剂被析出表面形成痕迹。

l渗透检测基本操作过程

l渗透检测技术的特点：检测表面开口缺陷；

l常用检测方法：着色法；荧光法。

l检测对象类型：金属与非金属材料。

l检测缺陷类型：裂纹。#

（5）涡流检测：Eddy Current Testing (ET)

l由于电磁感应金属材料在交变磁场作用下产生涡流。

l金属材料中存在的裂纹将改变涡流的大小和分布，分析这些变化可检出铁磁性和非铁磁性材料中的缺陷。

l涡流可用以分选材质、测膜层厚度和工件尺寸以及材料的某些物理性能等。

l涡流检测技术的特点：适用于导电材料；检测近表面缺陷。

l常用检测方法：穿过式线圈；内通过式线圈；探头式线圈。

l检测对象类型：金属与非金属材料。

l检测缺陷类型：裂纹。#

1.1.2 常用无损检测方法的应用

一、应用的部门：航空、航天、机械、核工业、汽车制造、船舶、电子、钢结构、商检、进出口等。

二、应用的对象

       （1）缺陷探伤       （2）厚度测量       （3） 性能测试 #

1.1. 3  常用无损检测方法的范围及局限性

1.2  材料及缺陷

1.2.1  金属及合金的结构

一、金属

   （1） 纯金属：单一原子构成的材料

   （2）合金：某一金属元素为基，添加一种或多种其他元素，通过冶金或粉末冶金方法制成的金属材料。

二、 单组元金属结构

   （1）体心立方结构   （2）面心立方结构   （3）密排立方结构        金属结构图      #

三、合金的结构

    合金的结构由多种成分组成，不是简单的体心、面心、六方而是由“相”来表示的：

    相：在合金内，一个或多个成份、结构和性质均匀的区域称为“相”。一种合金可以有若干种不同的“相”构成，其结构也由“相”所决定。

    随着温度的变化，金属的“相”也会随着改变。相变图     #

1.2.2  材料的性能

一、力学性能

  （1） 金属材料的静拉伸力学性能

l 强度：金属抗拉永久变形和断裂的能力

l 塑性：又称范性，断裂前材料发生不可逆永久变形的能力

l 韧性：金属在断裂前吸收变形能量的能力

 （2） 金属材料的弹性性能

l 弹性（虎克定律）：

  （3） 金属材料在静加载下的力学性能

l 扭转性能        扭转破断图

l 弯曲、压缩性能

l 硬度 #    

（4） 金属材料的冲击性能

（5） 金属材料的疲劳性能

（6） 金属材料的蠕变性能

二、物理性能

（1） 密度、比热量、磁性、导电性、导热性等

（2） 光学性能

（3） 声学性能 #

1.2.3  金属材料中的各种缺陷及不连续性

一、不连续性：金属或合金内部结构的不均匀变化，称为不连续性。

二、缺陷：对金属材料的性能造成破坏的不连续性称为缺陷。

       常见的焊接缺陷：气孔、夹渣、未融合、未焊透、裂纹、夹珠、钨夹杂、夹层等 #

1.3  加工及缺陷

一、最初加工过程及相关缺陷

  （1） 铸造：将熔融金属浇注入铸型型腔，冷却后形成工件的加工过程；

           常见的铸造缺陷：气孔、缩孔、疏松、冷裂、热裂、冷隔、偏析、夹杂。

  （2）塑性加工：锻、轧、拔、钣金等

          常见的塑性加工缺陷：裂纹、折叠、分层、白点（氢脆） #

二、制造加工过程及相关缺陷

（1）焊接：通过加热或加压，使填充材料熔化、冷却将工件连接在一起的加工方式称焊接；

          常见的焊接缺陷：气孔、夹渣、未融合、未焊透、裂纹、夹珠、钨夹杂

（2）表面加工：车、铣、刨、镀、磨、喷丸、吹砂等常见的表面加工缺陷：氢脆

（3）热处理：对金属材料加温并用不同方法冷却使其组织结构发生的方法称热处理；

          常见的热处理缺陷：淬裂

（4）其他热加工工艺：粉末冶金等 #

1.4  在役中的材料

1.4.1  在役中材料的行为

          受力、受压、高低温、摩擦、腐蚀  ...

1.4.2  在役工况导致缺陷和失效

     一、腐蚀：腐蚀裂纹、腐蚀坑、腐蚀减薄

     二、疲劳：疲劳裂纹、疲劳断裂

     三、磨损：材料减薄、摩擦裂纹

     四、过负载：变形、断裂

     五、脆性断裂：镉脆、氢脆

1.4.3  金属中破裂发展的概念

    一、缺陷的形成（应力集中）

    二、缺陷的发展（载荷）

    三、断裂 #

1.5  质量及标准化

1.5.1  质量、质量控制及标准化