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1、无损检测概述一、无损检测概念一、无损检测概念（一）无损检测的定义（一）无损检测的定义 无损检测（无损检测（NDTNDT）是一门综合性的应用科）是一门综合性的应用科学技术，它是在不改变或不影响被检对象使用学技术，它是在不改变或不影响被检对象使用性能的前提下，借助于物理手段，对其进行宏性能的前提下，借助于物理手段，对其进行宏观与微观缺陷检测，几何特性度量、化学成分、观与微观缺陷检测，几何特性度量、化学成分、组织结构和力学性能变化的评定，并进而就其组织结构和力学性能变化的评定，并进而就其使用性能做出评价的一门学科。使用性能做出评价的一门学科。1 1无损探伤：对产品质量作出评价。无论无损探伤：对产品质
2、量作出评价。无论是铸件、锻件、焊接件、钣金件或机加工件以至是铸件、锻件、焊接件、钣金件或机加工件以至非金属结构都能应用无损检测技术探测它表面或非金属结构都能应用无损检测技术探测它表面或内部缺陷，并进行定位定量分析。内部缺陷，并进行定位定量分析。2 2材料检测：用无损检测技术测定材料的材料检测：用无损检测技术测定材料的物理性能和组织结构，能判断材料的品种和热处物理性能和组织结构，能判断材料的品种和热处理状态，进行材料分选。理状态，进行材料分选。（一）无损检测的作用（一）无损检测的作用 3 3几何度量：产品的几何尺寸、涂层和镀层几何度量：产品的几何尺寸、涂层和镀层厚度、表面腐蚀状态、硬化层深度和应
3、力密度都厚度、表面腐蚀状态、硬化层深度和应力密度都能用无损检测技术测定，根据测定结果利用断裂能用无损检测技术测定，根据测定结果利用断裂理论确定是否进行修补和报废处理，对产品进行理论确定是否进行修补和报废处理，对产品进行寿命评定。寿命评定。4 4现场监视：对在役设备或生产中的产品进现场监视：对在役设备或生产中的产品进行现场或动态检测，将产品中的缺陷变化信息连行现场或动态检测，将产品中的缺陷变化信息连续的提供给运行和生产部门实行监视。在高温、续的提供给运行和生产部门实行监视。在高温、高压、高速或高负载的运行条件下尤其需要无损高压、高速或高负载的运行条件下尤其需要无损检测。例如压力容器和钢轨的探伤等
4、。检测。例如压力容器和钢轨的探伤等。（二）无损检测的特点（二）无损检测的特点 1 1不破坏被检对象。不破坏被检对象。2 2可实现可实现100%100%的检验。的检验。3 3发现缺陷并做出评价，从而评定被检对象的质发现缺陷并做出评价，从而评定被检对象的质量。量。4 4可对缺陷形成原因及发展规律做出判断，以促可对缺陷形成原因及发展规律做出判断，以促进有关部门改进生产工艺和产品质量。进有关部门改进生产工艺和产品质量。5 5对关键部件和关键部位在运行中作定期检查，对关键部件和关键部位在运行中作定期检查，甚至长期监控以保证运行安全，防止事故发生。甚至长期监控以保证运行安全，防止事故发生。（四）（四）无损
5、检测的发展无损检测的发展 第一阶段称为第一阶段称为无损探伤无损探伤（NDINDI），它的作用是在不损坏），它的作用是在不损坏产品的前提下发现人眼无法看到的缺陷，以满足工程设产品的前提下发现人眼无法看到的缺陷，以满足工程设计中的强度要求。计中的强度要求。第二阶段称为第二阶段称为无损检测无损检测（NDTNDT），这个阶段始于），这个阶段始于7070年代，年代，它不但检测最终产品，而且要测量各种工艺参数，制成它不但检测最终产品，而且要测量各种工艺参数，制成工件后还需知道它的组织结构、晶粒大小和残余应力等。工件后还需知道它的组织结构、晶粒大小和残余应力等。第三阶段称为第三阶段称为无损评价无损评价（ND
6、ENDE），尤其对航空、航天、），尤其对航空、航天、核电、能源、交通、石油和化工等方面的机械产品，在核电、能源、交通、石油和化工等方面的机械产品，在加强检测同时注重产品质量的评价，确保每一件产品都加强检测同时注重产品质量的评价，确保每一件产品都是合格的。是合格的。二、常用无损探伤方法二、常用无损探伤方法 无损探伤是无损检测（包括探伤、测量、无损探伤是无损检测（包括探伤、测量、评价）的一个重要组成部分，它是对材料、工评价）的一个重要组成部分，它是对材料、工件或组件进行非破坏性检测和分析，以发现材件或组件进行非破坏性检测和分析，以发现材料和构件中非连续性宏观缺陷（如裂纹、夹渣、料和构件中非连续性宏
7、观缺陷（如裂纹、夹渣、气孔等）为主要目的的检验。气孔等）为主要目的的检验。常规方法有五种：常规方法有五种：超声探伤、射线探伤、磁粉探伤、渗透探超声探伤、射线探伤、磁粉探伤、渗透探伤、涡流探伤伤、涡流探伤 除此之外，还有红外监测、声振检测、激除此之外，还有红外监测、声振检测、激光全息摄影、微波探伤、同位素射线示踪等。光全息摄影、微波探伤、同位素射线示踪等。（一）射线探伤（一）射线探伤（RTRT）射线通常指射线通常指 射线、射线、射线、射线、射线、射线、射线和中射线和中子射线等，其中，子射线等，其中，射线、射线、射线和中子射线因易于射线和中子射线因易于穿透物质而在产品质量检测中获得了广泛应用，工穿
8、透物质而在产品质量检测中获得了广泛应用，工业应用中的射线探伤技术大体上可以分为：射线照业应用中的射线探伤技术大体上可以分为：射线照相探伤技术、射线实时成相探伤技术、射线层析相探伤技术、射线实时成相探伤技术、射线层析（CTCT）探伤技术等）探伤技术等 。射线照相探伤基本原理（图射线照相探伤基本原理（图1 1）：）：射线在穿过物质的过程中，会受到物质的散射射线在穿过物质的过程中，会受到物质的散射和吸收作用，因物体材料、缺陷和穿透距离的不同，和吸收作用，因物体材料、缺陷和穿透距离的不同，射线强度将产生不同程度的衰减，这样，当把强度射线强度将产生不同程度的衰减，这样，当把强度均匀的射线照射到物体的一侧
9、，使透过的射线在物均匀的射线照射到物体的一侧，使透过的射线在物体另一侧的胶片上感光，把胶片显影后，得到与材体另一侧的胶片上感光，把胶片显影后，得到与材料内部结构和缺陷相对应的黑度不同的图像，即射料内部结构和缺陷相对应的黑度不同的图像，即射线底片。通过对图像的观察分析，最终确定物体缺线底片。通过对图像的观察分析，最终确定物体缺陷的种类、大小和分布情况。陷的种类、大小和分布情况。射线探伤适用于射线探伤适用于体积形缺陷探测体积形缺陷探测。如气孔、夹。如气孔、夹碴、缩孔、疏松等，碴、缩孔、疏松等，对片形缺陷检测较难对片形缺陷检测较难。（二）磁粉探伤（二）磁粉探伤（MTMT）磁粉探伤是指把钢铁等铁磁性材
10、料磁化后，利磁粉探伤是指把钢铁等铁磁性材料磁化后，利用缺陷部位所发生的磁极吸附磁粉的特性，显示缺用缺陷部位所发生的磁极吸附磁粉的特性，显示缺陷位置的方法（图陷位置的方法（图2 2）。）。把一根有裂纹的强磁性材料试件进行磁化后，把一根有裂纹的强磁性材料试件进行磁化后，在没有缺陷的连续部分，由于小磁铁的在没有缺陷的连续部分，由于小磁铁的N N、S S磁极磁极互相抵消，而不呈现出磁极，但在裂纹等缺陷处，互相抵消，而不呈现出磁极，但在裂纹等缺陷处，由于磁性的不连续将呈现磁极，在缺陷附近的磁力由于磁性的不连续将呈现磁极，在缺陷附近的磁力线绕过空间出现在外面，称为线绕过空间出现在外面，称为缺陷的漏磁场缺陷
11、的漏磁场。当把。当把磁粉散落在试件上时，在裂纹处就会吸附磁粉，由磁粉散落在试件上时，在裂纹处就会吸附磁粉，由此可以发现缺陷的部位。此可以发现缺陷的部位。磁粉探伤仅适用于磁粉探伤仅适用于铁磁材料的表面或近表面缺铁磁材料的表面或近表面缺陷的检测陷的检测，其探伤灵敏度高低受试件表面光洁度、，其探伤灵敏度高低受试件表面光洁度、缺陷形状和取向、磁化方法和范围等影响。磁粉探缺陷形状和取向、磁化方法和范围等影响。磁粉探伤能确定缺陷的位置、大小和形状，但对缺陷深度伤能确定缺陷的位置、大小和形状，但对缺陷深度确定较难。确定较难。磁粉探伤的方法可分为磁粉探伤的方法可分为连续法连续法和和剩磁法剩磁法两种。两种。（三
12、）渗透探伤（三）渗透探伤（PTPT）渗透探伤是指将溶有荧光染料（荧光探伤）或渗透探伤是指将溶有荧光染料（荧光探伤）或着色染料（着色探伤）的渗透液施加在试件表面，着色染料（着色探伤）的渗透液施加在试件表面，渗透液由于毛细作用能渗入到各种形状开口于表面渗透液由于毛细作用能渗入到各种形状开口于表面的细小缺陷中，此时清除附着在表面的多余渗透液，的细小缺陷中，此时清除附着在表面的多余渗透液，把工件表面多余的渗透液清洗干净，然后经干燥和把工件表面多余的渗透液清洗干净，然后经干燥和施加显像剂后，在黑光或白光下观察，缺陷处可分施加显像剂后，在黑光或白光下观察，缺陷处可分别相应地发出黄绿色的荧光或呈现红色，从而
13、能够别相应地发出黄绿色的荧光或呈现红色，从而能够用肉眼检查出试件表面的开口缺陷。用肉眼检查出试件表面的开口缺陷。渗透探伤的基本步骤见图渗透探伤的基本步骤见图3 3 渗透探伤除荧光渗透探伤和着色渗透探伤方法渗透探伤除荧光渗透探伤和着色渗透探伤方法外，还有滤出粒子探伤法，氪气体渗透成像等。外，还有滤出粒子探伤法，氪气体渗透成像等。渗透探伤适用于检测金属和非金属材料渗透探伤适用于检测金属和非金属材料表面开表面开口口的裂纹、折叠、疏松、针孔等缺陷。它能确定缺的裂纹、折叠、疏松、针孔等缺陷。它能确定缺陷的位置、大小和形状，但难于确定其深度，不适陷的位置、大小和形状，但难于确定其深度，不适用于探测多孔性材
14、料及材料内部缺陷。用于探测多孔性材料及材料内部缺陷。（四）涡流探伤（四）涡流探伤（ETET）涡流探伤是将通有交流电的激励线圈靠近某一涡流探伤是将通有交流电的激励线圈靠近某一导电试件（图导电试件（图4 4），由于电磁感应作用，进入试件的），由于电磁感应作用，进入试件的交变磁场可在试件中感生出方向与激励磁场相垂直交变磁场可在试件中感生出方向与激励磁场相垂直的、呈旋涡状流动的电流（涡流），此涡流产生磁的、呈旋涡状流动的电流（涡流），此涡流产生磁场会影响原磁场的变化，从而引起线圈阻抗的变化，场会影响原磁场的变化，从而引起线圈阻抗的变化，通过对线圈阻抗变化的测量，就可得知试件中产生通过对线圈阻抗变化的测
15、量，就可得知试件中产生的涡流状况，从而获悉与试件有关的一些参量。当的涡流状况，从而获悉与试件有关的一些参量。当试件内有缺陷时，涡流因流动途径的变化，使涡流试件内有缺陷时，涡流因流动途径的变化，使涡流磁场也相应变化，经磁场也相应变化，经试验线圈检出异常磁场的变化试验线圈检出异常磁场的变化量量，可获得缺陷的信息。，可获得缺陷的信息。涡流探伤示意图涡流探伤示意图 由于涡流是交流电，由于涡流是交流电，具有具有集肤效应集肤效应，在导电试，在导电试件的表面较多，随着涡流件的表面较多，随着涡流向试件内部的深入，电流向试件内部的深入，电流按指数函数而减少，因此，按指数函数而减少，因此，涡流探伤涡流探伤主要适用于金属主要适用于金属和石墨等导电材料的表面和石墨等导电材料的表面和近表面缺陷和近表面缺陷，通常能够，通常能够确定缺陷的位置和相对尺确定缺陷的位置和相对尺寸，寸，不适用于非导电材料不适用于非导电材料的缺陷检测的缺陷检测。