1、無損探傷常用知識伊祖玉一、 概述無損檢測又稱無損探傷，日本稱“非破壞檢查。它的重要地位是由其 可靠性、平安性與經濟性所決定的。可靠性是指它可以在不損壞工件完好的 情況下100%fe檢測，所以不會產生像破壞性取樣檢測方法所固有的漏檢問題。平安性是指它能把隱藏在材料與結構中的危害性缺陷檢測出來，因而它 的使用會使被檢工件能平安運行。經濟效益已是國內外人所共知的事實。由于無損檢測技術的三大優越性，近年來世界各國對無損檢測技術的投 資也是與日俱增，美國在70年代無損檢測設備的平均率就達10.5%,其中新 設備增長率咼達21%以上。無損檢測技術本質上屬于物理檢測范疇，近年來隨著科學技術的開展， 它成了以

2、物理學為根底，電子學、機械學乃至化學等學科作為手段的交叉性 技術學科。無損檢測大致為以下幾類：渦流檢測ET主要原理：根據電磁感應定律，將一金屬放入通以變頻電流產生的交變磁場中去，就會產生感應電流，即渦流。渦流檢測特別適用于金屬材料的自動探傷，因為渦流探傷法不象超聲探傷那樣需要耦合劑，所以可以實現高速高溫探傷。例如：管、棒、絲。磁粉探傷MT 磁粉探傷主要適用于鐵磁性物質的外表及近外表探傷。原理：利用鐵磁性物質內的磁導率的變化，導致切割外表或近外表磁感應線在缺陷附近，離開或進入試樣外表所形成的漏磁場，通過漏磁感應在缺 陷處吸引磁粉。磁粉探傷分為干法和濕法濕法又分為油基于水基，又分為熒光與非熒 光檢

3、測，常用的是非熒光磁粉探傷及熒光磁粉探傷適用于鍛件、鑄件、焊逢的外表檢測。射線探傷RT射線，這里只介紹x射線與丫射線，此外中子射線也漸漸用于探傷，但 不普及。x射線是靠來自x射線管中陰極上高壓電子撞擊到陽極靶上而產生的。 而丫射線是某些穩定元素被中子轟擊后轉變為不穩定的放射性同位素時放出 來的。x射線與丫射線都是波長很短的電磁波，因而對鋼鐵的穿透力都很強。射線探傷主要用于鑄件與焊縫探傷。滲透探傷PT主要根據毛細管現象、是否滲透，液體及固體種類、接觸面光潔度、毛 細管直徑等因素決定，當其它條件相同時，毛細管直徑越小，液體滲透性就 越強，一般深為0.02mm寬為0.001mm的外表裂紋是容易發現的

4、。滲透法包 括熒光滲透法和著色滲透法。我廠一般用著色滲透法。主要適用于各種材料包括非金屬材料外表開口缺陷的檢測。超聲波探傷UT超聲波探傷是利用超聲波的性質判斷材料缺陷和異常的一種物理手段。 超聲波是看不見聽不到的。金屬材料超聲波探傷用的超聲波通常是指頻率為 1MHZ 10MHZ范圍的 彈性波，其波長為1mm-0.1mm的量級，就一般工業用金屬材料的多晶結構而 言，此波長范圍內的超聲波能夠很好的傳播。通常超聲波探傷就是利用超聲波探測并確定隱藏在金屬材料內部缺陷的 技術，就目前而言，主要是根據物體內部出現缺陷區域的外表發生超聲波的 散射的原理進行工作的。這就要求了解缺陷在產生缺陷回波上有什么影響，

5、 即涉及超聲波與缺陷相互作用的問題。由于材料中實際缺陷的千差萬別，故 對形成缺陷回波間的區別，一般難于說清楚，加之缺陷回波聲的特性的影響 因素很多，要完全說清楚事實上難于辦到。缺陷位置、形狀大小及性質等影 響，在理論上簡單的考察，但在實際探傷時如何進行考察，還需從理論上和 實踐經驗上進行綜合分析。超聲波的產生和接收：聲波是一種機械波，超聲波是一種頻率很高的聲 波，通常可用電磁方式使紙片振動產生聲波，但用這種方法產生超聲波，效 率很低，因此可使用具有壓電或電磁致伸縮效應的材料產生超聲波，當在壓 電材料也稱壓電晶片兩面的電極上加以電壓，它就會按照電壓的正負和 大小，在厚度方向產生伸、縮的特點。利用

6、這一性質，假設加上變頻電壓就會 產生變頻伸縮現象，如果把這個伸縮振動設法加到被檢材料上，材料質點也 會隨之產生振動，從而產生聲波，在材料內傳播。超聲波的接收是同超聲波的發射完全相反的過程，即超聲波射達被檢材 料外表，使外表產生振動，并使壓電晶片隨之產生伸縮，在電極間產生電壓，此電壓經放大后，就可在儀器示波管上進行觀察和測定。也就是由電能轉換為機械能，再由機械能轉換為電能。1. 探頭：超聲波探頭探型式、晶片尺寸大小、功用，使用條件根本 上分成直探頭、斜探頭、雙晶探頭、聚焦探頭。探傷中常用的是單晶片直探 頭和斜探頭。直探頭可用于鍛件、鑄件、焊縫的超聲波探傷。雙晶探頭主要用于薄工件的探傷。斜探頭主要

7、應用焊縫的超聲波探傷。2. 探傷方法分類及脈沖反射法原理探傷方法分類：可分成脈沖反射法、穿透法和共振法三大類。其中脈沖反射法廣泛。脈沖反射法：是根據超聲波在物體內傳播中遇到異質界面而產生反射的原 理，它是通過探傷儀熒光屏上反射波的位置、波高及形狀尺寸對物體中缺 陷及材料的性質進行判斷的一種檢測方法。穿透法：是根據聲波穿透物體后的能量變化狀況，來判斷物體內部質量的 方法。兩個探頭分別放在被檢物體的相對兩面，一個為發射探頭，一個為 接收探頭，主要適用于自動檢測，對探頭位置和相對距離要求嚴格。共振法：共振法是用頻率可調的連續正弦波鼓勵壓電晶片，使其發射的超 聲波頻率改變，利用工件呈共振狀態測量工件厚

8、度或判斷有無缺陷的方 法。共振法主要用于制成共振式測厚儀，測量外表光滑的板材、管件及復合材 料的厚度及夾層缺陷。3 按顯示方式分類超聲波探傷圖形的顯示方式：有 A型顯示、B型顯示，目前材料探傷 幾乎用的全是A型顯示。A型顯示是用直角坐標顯示的方法。B型顯示即為圖顯示，B型顯示可把缺陷在一個垂直斷面上分布情況顯示出來，比擬直觀，用于醫學方面較多。4 直探頭探傷的定位定量定位：只要儀器線性好，可利用T、F、B三者的關系對缺陷定位。工件玦陷T定量：對面積大于截面或長度大于聲束截面直徑的缺陷，可采用6dB法確定缺陷的大小和長度。對于面積小于聲束截面的缺陷可采用當量法評價其當量大小， 一般 實際探傷中所

9、采用的當量法主要是試塊比照法和 AVG曲線法及當量計算 法，焊縫檢測用DAC法。AVG法 (距離一增益一當量)又稱 DGS斜探頭DAC曲線又稱距離一波幅曲線(c) J LQ*乩深度圧應 b.水平用磁巴丫軸圧應鍛件常見缺陷：剩余縮孔、疏松、非金屬夾雜物、裂紋、白點、粗晶、 偏析。焊接缺陷：咬邊、焊瘤、燒穿、未焊透、未熔合、夾渣、氣孔、裂紋、 焊縫尺寸不合格。咬邊、焊瘤、燒穿、焊縫尺寸不合格為外表缺陷，其余為內部焊接缺 陷。二、無損檢測術語平底孔：平底的圓柱形盲孔，其圓平面用作為超聲反射體。橫孔：平行于探測面并于所置的探頭成正交方向的圓柱形鉆孔，其圓柱 面形成的反射體。探傷靈敏度：在規定條件頻率、

10、增益、抑制等下能探出最小缺陷的 能力。掃查靈敏度：為防止漏檢，在初探中所采用的較規定靈敏度高的靈敏度。 規定靈敏度：根據產品的技術要求規程、說明書等確定的靈敏度。 當量：用于缺陷比擬的某種類型的人工缺陷的大小。當量法：在一定的探測條件下，用某種規那么的人工缺陷反射體尺寸來表 證被檢件中實際缺陷相對尺寸的一種定量方法。平底孔當量：指相同距離上的缺陷給出的超聲指示與某一尺寸平底孔的 超聲指示相當。半波高度法：在同一探測條件下，將探頭從獲得最大反射回波的位置， 移動至回波高度為原來的半值來評價反射體尺寸的方法。缺陷指示長度：將超聲探傷估定缺陷的始端和終端位置投影在探傷材料 外表上并連接其兩點間的長度

11、。缺陷指示面積：缺陷指示長度于寬度或高度的乘機三、常用國內標準和歐洲標準的評判比擬GB 7233-87本標準規定了厚度等于或大于30mm勺碳鋼和低合金鋼鑄件的超聲探傷方 法：以及根據超聲探傷結果對鑄件進行質量評級的方法。所用的超聲探傷方 法僅限于A型顯示脈沖反射法。在訂貨時，由供需雙方商定鑄鋼件超聲探傷的以下要求：a. 檢測的區域及使用的探頭；b. 縱波直探頭探傷靈敏度；c. 鑄鋼件質量的合格等級，允許對平面型缺陷和非平面型缺陷提出不 同的質量等級要求。縱波直探頭探傷允許采用© 3、© 4、© 6當量平底孔三種靈敏度。供需 雙方應規定鑄鋼件每個區域的探傷靈敏度。按

12、交貨時鑄鋼件的外形，將鑄鋼件的截面厚度劃分為三層：外層、內層、 外層。鑄鋼件的厚度或截面尺寸小于 90mn者，各層各占厚度或截面尺寸的三 分之一。鑄鋼件的厚度或截面尺寸等于或大于 90mm者，但凡距鑄鋼件某一表 面30mni以內的范圍為外層，其余局部為內層。評定時，采用317X 317mm面積約100000mm的評定框。位于評定框邊 界線上的缺陷，計算缺陷的尺寸時，只計入該缺陷框內局部的尺寸。平面型缺陷質量等級的劃分評定框內，允許缺陷尺寸的上限質量等級1234一個缺陷在鑄鋼件厚度方向的尺寸， mm05811一個缺陷面積，mm075200360缺陷的總面積，mm0150400700注：一個缺陷的

13、面積，等于該缺陷的最大尺寸和與其垂直方向的最大尺寸之和非平面型缺陷質量等級的劃分層評定框內，允許缺陷尺寸的上限質量等級1234外層一個缺陷在鑄鋼件厚度方向的尺寸占外層 厚度的百分數，%20202020一個缺陷面積，mm250100020004000缺陷的總面積，mm5000100002000040000內層一個缺陷在鑄鋼件厚度方向的尺寸占鑄鋼 件整個截面厚度的百分數，%10101515缺陷的總面積，mm12500200003100050000注： 一個缺陷的最大尺寸大于320 mm,那么評為五級。 一個缺陷的面積，等于該缺陷的最大尺寸和與其垂直方向的最大尺寸之積。 位于外層的間距小于25 mm

14、的兩個或多個缺陷，在計算一個缺陷的面積時，視為一個 缺陷。其“一個缺陷的面積等于這些缺陷面積之和。DIN1690 第二局部 SEP1922見附頁超聲波檢驗時缺陷的最大允許值YB/T 036 . 10-92本標準適用于冶金設備包括礦山、冶煉、軋鋼、環保等的零部件厚 度或直徑不小于60mm的碳鋼及合金鋼鍛件的超聲波探傷。本廠常用本標準2級。缺陷等級分類A1單個缺陷的等級分類按照表A1規定表A1等級1級2級3級4級5級缺陷當量< 3> 3> 6> 9> 12直徑< 6< 9< 12A2條狀缺陷的等級分類按表A2的規定表A2等級1級2級3級4級5級缺陷指

15、< 40> 40> 50> 60> 70示長度< 50< 60< 70A3允許中心部位1/5直徑或厚度存在密集缺陷區，但其中最大當量的缺陷不得超過表A1中相應級別的規定。非中心部位允許存在的密集缺陷應由供需雙方商定。A4如能判斷確認是白點、裂紋和縮孔者可不受上述條款所限，應評為超標缺陷。A5鍛鋼件探傷質量驗收等級及本標準未盡事宜應由供需雙方協商確定。SEP1921適用于直徑或邊長大于100mn的鍛件和鍛造條鋼的超聲波檢查。無延伸：即我們說的單個缺陷，但缺陷間距應大于 5倍較大者有延伸：探頭移動時，至少在一個方向無振幅下降，用半值法求延伸長度, 要

16、考慮探頭的聲場特性。驗收條件級 別所允許的最大反射當量及最大延伸長度規定面積內允許的最大當量缺陷數無延伸時有延伸時最大延伸長度無延伸符號有延伸符號A141080mm32個16個B10760mm16個8個C7540mm8個4個D5330mm4個2個E3230mm2個1個注：面積大小由用戶規定，氧氣瓶壓機規定為1300cm3相鄰缺陷間距應?相鄰缺陷中較大缺陷直徑的5倍，否那么算作有延伸信號信噪比w dB時，應與用戶協商。JB/T 5000 . 15-佃98本標準中超聲波探傷不適用于曲率半徑小于125mm、探測厚度小于50mm鍛件的縱波探傷以及內外經之比小于 75 %的環形或筒形鍛件超聲痕波探傷。

17、也不適用于澳氏體不銹鋼等粗晶材料的超聲波探傷。本廠常用本標準u級。不同缺陷類型的質量等級劃分等級缺陷類別InIVVVDVffl起始記錄當量值©1.61.6222345單個缺陷最大允許當量值© f mm23.5468101216缺陷任一方向上延 伸的最大長度mm不允許不允許不允許305080100120缺陷處底波降低量 的最大允許值dB666612162026密集區缺陷最大允不允許12525050010003000600010000許范圍X 10 mm注：1不同缺陷類型的質量等級是相互獨立的，由設計等部門根據工件實際情況規定不同 缺陷類型的質量等級。2密集區缺陷范圍的計算是以

18、密集區最大長度范圍X最大寬度范圍X最大深度范圍。 相鄰密集區間的間距不得小于150m m。否那么，應視為一個密集區。存在多個密集區時，應 分別計算其密集區范圍，然后累積求和，按累積值評定。假設密集區深度范圍小于或等于 50mm時，那么按50mm計算其深度范圍；假設密集區長度范圍小于或等于 50mm時，那么按50mm 計算其長度范圍。3由于超聲波探傷存在局限性和缺乏，除了從生產工藝、缺陷產生的部位及其大致走 向和分布能對缺陷性質進行估判外，純粹從超聲波探傷技術上是無法對缺陷進行定性的， 因此，在使用時，最好用其他有效方法對缺陷定性進行輔助說明，如缺陷已露出表 面、金相檢驗等方法。4用戶有特殊要求時，其質量驗收條款也可由供需雙方具體制定。GB 11345-89本標準適用于母材厚度不小于8mn的鐵素體類鋼全焊透熔化焊對接焊縫脈 沖反射法手工超聲波檢驗。檢驗等級的分級：根據質量要求檢驗等級分為 A、B、C三級，檢驗的完善程度 A級最低，B 級一般，C級最咼。A級檢驗采用一種角度的探頭在焊縫的單面進行檢驗，只對允許掃查到的 焊縫截面進行探