第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)

6.1超聲檢測(cè)技術(shù)6.2射線檢測(cè)技術(shù)6.3磁粉檢測(cè)技術(shù)6.4紅外檢測(cè)與紅外診斷技

術(shù)紅外檢測(cè)與紅外診斷技術(shù)6.5設(shè)備故障專家診斷技術(shù)

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)

6.1超聲檢測(cè)技術(shù)

6.1.1超聲檢測(cè)技術(shù)概述1.超聲檢測(cè)的基礎(chǔ)知識(shí)1）超聲波的產(chǎn)生與接受超聲波

的產(chǎn)生是把電能轉(zhuǎn)變?yōu)槌暷艿倪^(guò)程，它運(yùn)用的是壓電材料的逆壓電效應(yīng)，目前在超聲檢

測(cè)中普遍應(yīng)用的產(chǎn)生超聲波的方法是壓電法。壓電法運(yùn)用壓電材料施加交變電壓，它將發(fā)

生交替的壓縮或拉伸，由此而產(chǎn)生振動(dòng)，振動(dòng)的頻率與交變電壓的頻率相同。當(dāng)施加在壓電

晶體上的交變甩壓頻率在超聲波頻率范圍內(nèi)時(shí)，產(chǎn)生的振動(dòng)就是超聲波振動(dòng)。假如把這種

振動(dòng)耦合到彈性介質(zhì)中，那么在彈性介質(zhì)中傳播的波就是超聲波。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)2）超聲波的種類超聲波在介質(zhì)中傳播有不同的方式，波

型不同，其振動(dòng)方式不同，傳播速度也不同。空氣中傳播的聲波只有疏密波，聲波的介質(zhì)

質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與傳播方向一致，叫做縱波。可在固體介質(zhì)中傳播的波除了縱波外尚有剪

切波，又叫橫波。此外，尚有在固體介質(zhì)的表面?zhèn)鞑サ谋砻娌ê捅“逯袀鞑サ陌宀āＴ?/p>

超聲檢測(cè)中，直探頭產(chǎn)生的是縱波，斜探頭產(chǎn)生的是橫波。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)3）波速聲波在介質(zhì)中是以一定的速度傳播的，在空氣中的

聲速為340m/s,水中的聲速為1500m/s,鋼中縱波的聲速為5900n/s,

橫波的聲速為3230m/s,表面波的聲速為3007m/s。聲速是由傳播介質(zhì)的彈性系數(shù)、密度以

及聲波的種類決定的，它與頻率和晶片沒(méi)有關(guān)系。橫波的聲速大約是縱波聲速的一半，而

表面波聲速大約是橫波的0.9。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)4）波的透射、反射與折射當(dāng)超聲波從一種介質(zhì)傳播到另一

種介質(zhì)時(shí)，若垂直入射，則只有反射和透射。反射波與透射波的比率取決于兩種介質(zhì)的聲

阻抗。例如當(dāng)鋼中的超聲波傳到底面碰到空氣界面時(shí)，由于空氣與鋼的聲速和密度相差很大，

超聲波在界面上接近100%的反射，幾乎完全不會(huì)傳到空氣中（只傳出來(lái)約0.002%）,而鋼

同水接觸時(shí)，則有88%的市能被反射，有12%的聲能穿透進(jìn)入水中。計(jì)算聲壓反射率R和

聲壓透射率D的公式為

Z2?Z1R=Z2+Z1

（6-1）

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2Z2D=Z2+Z1

式中：Zl、Z2為兩種介質(zhì)的聲阻抗。

（6-2）

當(dāng)傾斜入射時(shí)，除反射外，投射波會(huì)發(fā)生折射現(xiàn)象，同時(shí)隨著有波形轉(zhuǎn)換。假如介質(zhì)為

液體、氣體時(shí)，反射波和折射波只有縱波。斜探頭接觸鋼件時(shí)，由于兩者都是固體，所

以反射波和折射波都存在縱波和橫波，如圖6T所示。

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圖6-1固體和固體間的折射和反射

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)圖中：i——入射角；B一—反射角：0——折射角。比時(shí)，

反射角和折射角的大小由兩種介質(zhì)中的聲速?zèng)Q定。折射角的計(jì)算公式為

sinaLsinyLsir.ys==ClCL2CS2

式中：Cl----入射波聲速；a----入射角；Y----反射角；L----縱波；S----

橫波。

（6-3）

笫6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)2.超聲檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)（1）適應(yīng)范圍廣。無(wú)論是金屬、非金屬，

還是更合材料都可應(yīng)用超聲波進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。（2）不會(huì)對(duì)工件導(dǎo)致?lián)p壞。施加給工件的超

聲強(qiáng)度低，最大作用應(yīng)力遠(yuǎn)低于彈性極限，不會(huì)對(duì)工件使用導(dǎo)致任何影響。（3）僅需從一

側(cè)接近被檢工件，便于復(fù)雜形狀工件的檢測(cè)。（4）穿透能力強(qiáng)、靈敏度高。可以檢查極

厚部件，不適宜檢杳較薄的工件，可以檢出微小不連續(xù)性缺陷，對(duì)面積型缺陷的檢出率較

高，而對(duì)體積型缺陷的檢出率較低。（5）對(duì)擬定內(nèi)部缺陷的大小、位置、取向、埋深、性

質(zhì)等參量較之其他無(wú)損檢測(cè)方法有綜合優(yōu)勢(shì)。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)（6）檢查成本低、速度快，能快速自動(dòng)檢測(cè)。（7）檢測(cè)儀

器體積小，質(zhì)量輕，現(xiàn)場(chǎng)使用較方便。（8）對(duì)人體及環(huán)境無(wú)害。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)3.超聲檢測(cè)技術(shù)的局限性超聲檢測(cè)技術(shù)的局限性超聲檢

測(cè)技術(shù)也有一定的局限性。檢測(cè)條件會(huì)限制超聲技術(shù)的應(yīng)用，特別在涉及以下因素之一時(shí):

（1）試件的幾何形狀（尺寸、外形、表面粗糙度、復(fù)雜性及不連續(xù)性取向）不合適；（2）

不良的內(nèi)部組織（晶粒尺寸、結(jié)構(gòu)孔隙、夾雜物含量或細(xì)小彌散的沉淀物）。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)6.1.2超聲檢測(cè)的方法1.超聲檢測(cè)的基本方法1）脈沖反

射法脈沖反射法是目前應(yīng)用最為廣泛的一種超聲波檢測(cè)法。它的探傷原理是：將具有一

定連續(xù)時(shí)間和一定頻率間隔的超聲脈沖發(fā)射到被測(cè)工件上，當(dāng)超聲波在工件內(nèi)部碰到缺陷

時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生反射，根據(jù)反射信號(hào)的時(shí)差變化及在顯示器上的位置就可以判斷缺陷的大小

及深度。圖6-2為脈沖反射法原理圖。

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圖6-2脈沖反射法原理圖

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)2）共振法若某?頻率可調(diào)的聲波在被測(cè)工件內(nèi)傳播，當(dāng)工

件的厚度是超聲波的半波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，將引起共振，檢測(cè)儀器會(huì)顯示出共振頻率。運(yùn)用

相鄰的兩個(gè)共振頻率之差，按下式可計(jì)算出被測(cè)工件的厚度：

ccS===22f02（fm?fm?l）

式中：fO---工件的固有頻率；fm>fm-1----相臨兩共振頻率；c----被檢工件

的聲速：入波長(zhǎng)；6工件厚度。

X

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)3）穿透法穿透法又叫透射法，它是根據(jù)脈沖波穿透工件

后的能量變化來(lái)判斷工件缺陷情況的。穿透法檢測(cè)可以用連續(xù)波，也可以用脈沖波，常使

用兩個(gè)探頭，分別用于發(fā)射和接受超聲波，這兩個(gè)探頭被放置在工件兩側(cè)。若工件內(nèi)無(wú)抉陷,

超聲波穿透工件后衰減較小，接受到的超聲波較強(qiáng)；若超聲波在傳播的途徑中存在缺陷，則

超聲波在缺陷處就會(huì)發(fā)生反射或折射，并部分或完全阻止超聲波到達(dá)接受探頭。這樣，根

據(jù)接受到超聲波能量的大小就可以判斷缺陷位置及大小。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)穿透法的優(yōu)點(diǎn)是適于探測(cè)較薄工件的缺陷和檢測(cè)超聲衰減

大的勻質(zhì)材料工件；設(shè)備簡(jiǎn)樸，操作容易，檢測(cè)速度快；對(duì)形狀簡(jiǎn)樸、批量較大的工件容易

實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)檢測(cè)。穿透法的缺陷是不能探測(cè)缺陷的深度；不能檢測(cè)小缺陷，探傷靈敏度

較低；對(duì)發(fā)射探頭和接受探頭的位置規(guī)定較高。穿透檢測(cè)法靈敏度低，也不能對(duì)缺陷定位。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)4)接觸法接觸法就是運(yùn)用探頭與工件表面之間的一層薄

的耦合劑直接接觸進(jìn)行探傷的方法。耦合劑重要起傳遞超聲波能量的作用。耦合劑規(guī)定具

有較高的聲阻抗且透聲性能好，一般為油類，如硅油、甘油、機(jī)油。圖6-3為接觸法探傷原

理圖。

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圖6-3接觸法探傷原理圖

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)5)液浸法液浸法就是將探頭與工件所有浸入液體，或?qū)?/p>

探頭與工件之間局部充以液體進(jìn)行探傷的方法。液體一般用水，故乂稱水浸法。用液浸法

縱波探傷時(shí)，當(dāng)超聲束成液體與工件的界面時(shí)會(huì)產(chǎn)生界面波，如圖6-4所示。由于水中聲

速是鋼中聲速的"4,聲波從水中入射鋼件時(shí)，產(chǎn)生折射后波束變寬。為了提高檢測(cè)靈敏

度，常用聚焦探頭。

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圖6-4液浸法探傷

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)2.超聲波探傷儀1)A型顯示探傷儀A型顯示探傷儀可

使用一個(gè)探頭兼作收發(fā)，也可使用兩個(gè)探頭，一發(fā)一收，使用的波型可以是縱波、橫波、表

面波和板波。多功能的A型顯示探傷儀尚有一系列附加電路系統(tǒng)，如時(shí)間標(biāo)距電路、自動(dòng)

報(bào)警電路、閘門(mén)選擇電路、延遲電路等。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)2)B型顯示探傷儀在A型顯示探傷中，橫軸為時(shí)間軸，

縱軸為信號(hào)強(qiáng)度。若將探頭移動(dòng)距離作橫軸，探傷深度作縱軸，可繪制出探傷體的縱截面

圖形，這種方式稱為B型顯示方式。在B型顯示中，顯示的是與掃描聲束相平行的缺陷截面。

B型顯示不能描述缺陷在深度方向的擴(kuò)展。當(dāng)缺陷較大時(shí)，大缺陷后面的小缺陷的底面

反射也不能被記錄。若將一系列小的晶片排列成陣，并依次通過(guò)電子切換來(lái)代替探頭的

移動(dòng)，即為移相控制式或相控陣式探頭，它們被廣泛用亍B型掃描顯示和一些其他掃描方法

中。近年來(lái)，B型掃描顯示已經(jīng)在電腦式探傷儀中通過(guò)B型掃描程序得以實(shí)現(xiàn)。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)3）C型顯示探傷儀C型顯示探傷儀使探頭在工件上縱橫交

替掃查，把在探傷距離特定范圍內(nèi)的反射作為輝度變化并連續(xù)顯示，可繪制出工件內(nèi)部缺

陷的橫截面圖形。這個(gè)截面與掃描聲束相垂直。示波管熒光屏上的縱、橫坐標(biāo)，分別代表工

件表面的縱、橫坐標(biāo)。若將B型和C型顯示兩者結(jié)合起來(lái)，便可同時(shí)顯示被檢測(cè)蓄位的

側(cè)面圖和頂視圖，此種方法被稱為復(fù)二維顯示方式。在復(fù)二維顯示中，常用多筆放電式記錄

儀描繪圖形。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)4）連續(xù)波探傷儀對(duì)時(shí)間而言，連續(xù)波探傷儀發(fā)射的是連

續(xù)的且頻率不變（或在小范圍內(nèi)周期性頻率微調(diào)）的超聲波。其結(jié)構(gòu)比脈沖波探傷儀笥樸,

重要由振蕩器、放大器、指示器和探頭組成。檢測(cè)靈敏度較低，可用于某些非金屬材料檢測(cè)。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)5）調(diào)頻波探傷儀對(duì)時(shí)間而言，調(diào)頻波探傷儀周期性地發(fā)

射連續(xù)的頻率可調(diào)的超聲波，其工作原理與調(diào)頻雷類似，重要由調(diào)頻靜、振蕩器、混頻

器、低頻放大器和探頭組成，由電表、耳機(jī)、喇叭或頻率計(jì)指示。當(dāng)調(diào)頻波進(jìn)入工件并由缺

陷返回后，其反射波與發(fā)射波的頻率不同，通過(guò)混頻器輸出兩者的差頻，由指示器顯示。

此類儀器現(xiàn)在已很少使用。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)3.采川超聲波檢測(cè)技術(shù)時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)采用超聲波檢測(cè)

技術(shù)時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)1）檢測(cè)條件的選擇在進(jìn)行超聲波檢測(cè)之前，應(yīng)了解被檢工件的材料

特性、外形結(jié)構(gòu)和檢測(cè)技術(shù)規(guī)定；熟悉工件在加工的各個(gè)過(guò)程中可能產(chǎn)生的缺陷和部位，

以作為分析缺陷性質(zhì)的依據(jù)。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)2）檢測(cè)儀的選擇超聲波檢測(cè)儀是超聲波檢測(cè)的重要設(shè)備。

目前國(guó)內(nèi)外檢測(cè)儀種類繁多，性能也各不相同。使用時(shí)應(yīng)優(yōu)先選用性能穩(wěn)定、反復(fù)性好、

可靠性高的儀器。此外，檢測(cè)前也應(yīng)根據(jù)探測(cè)規(guī)定和現(xiàn)場(chǎng)條件來(lái)選擇檢測(cè)儀：（1）對(duì)于

定位規(guī)定高的情況，應(yīng)選擇水平線性誤差小的儀器；（2）對(duì)?于定量規(guī)定高的情況，應(yīng)選

擇垂直線性好、衰減器精度高的儀器；

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)（3）對(duì)于大型零件的檢測(cè)，應(yīng)選擇靈敏余量低、信噪比高、

功率大的儀瑞；（4）為了有效地發(fā)現(xiàn)表面缺陷和區(qū)分相鄰缺陷，應(yīng)選擇盲區(qū)小、分辨率

好的儀器；（5）對(duì)于室外現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，應(yīng)選擇重量輕、熒光屏亮度好、抗干擾能力強(qiáng)的便

攜式檢測(cè)儀。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)3）探頭的選擇根據(jù)檢測(cè)目的和技術(shù)條件選擇合適的探頭,

從探頭的形式、探頭的頻率以及探頭的晶片尺寸三個(gè)方面選擇。在選擇探頭頻率時(shí)應(yīng)注

意：對(duì)同種材料而言，頻率愈高，超聲衰減愈大；對(duì)同一頻率而言，晶粒愈粗，衰減愈大。

對(duì)于細(xì)晶粒材料，選用較高頻率可提高檢測(cè)靈敏度，由于頻率高，波長(zhǎng)短，檢測(cè)小缺陷的能

力強(qiáng)，同時(shí)頻率愈高，指向性愈好，可提高分辨力，并能提高缺陷的定位精度。但是，提

高頻率會(huì)減少穿透能力和增大衰減，因此，對(duì)粗晶和不致密材料及厚度大的工件，應(yīng)選用較

低的探測(cè)頻率。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)4）檢測(cè)方法和耦合劑的選擇應(yīng)針對(duì)工件的具體情況選擇

合適的檢測(cè)方法，常用的檢測(cè)方法有：脈沖反射法、共振法、穿透法、接觸法和液浸法。探

頭與試件的耦合方式有：液體耦合、空氣耦合等。另外，在一些特殊條件（如高溫）下，還

需要選擇特殊的耦合齊I」。對(duì)于應(yīng)用最多的液體耦合，影響聲耦合的重要因素有：（1）

耦合層厚度：（2）表面粗糙度：（3）聲阻抗：（4）工件表面形狀等。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)6.1.3生產(chǎn)裝置的超聲檢測(cè)1.鋼殼和模具的超聲波檢測(cè)大

蟄結(jié)構(gòu)部件鋼殼和各種不同尺寸的模具均為鍛件。鍛件探傷采用脈沖反射法，除奧氏體鋼外,

一般晶粒較細(xì)，探測(cè)頻率多為2?5MHz,質(zhì)審規(guī)定高的可用10MHz。鍛件通常采用

接觸法探傷，用機(jī)油作耦合劑，也可采用水浸法。在鍛件中缺陷的方向一般與鍛壓方向垂直,

因此，應(yīng)以鍛壓面作重要探測(cè)面。鍛件中的缺陷重要有折疊、夾層、中心疏松、縮孔和鍛

造裂紋等。鋼殼和模具探傷以直探頭縱波檢測(cè)為主，以橫波斜探頭作輔助探測(cè)。但對(duì)于筒頭

模具的圓柱面和球面殼體，應(yīng)以斜探頭為主。為了獲得良好的聲耦合，斜探頭楔塊應(yīng)磨制

成與工件相同曲率。鋼殼的腰部帶有異型法蘭環(huán)，當(dāng)用直探頭探測(cè)時(shí)，在正常情況下不出現(xiàn)

底波，若有裂紋等缺陷存在，便會(huì)有缺陷波出現(xiàn)。其探傷情況如圖6-5所示。

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圖6-5異型法蘭探傷

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)2.小型壓力容器殼體的超聲波檢測(cè).小型壓力容器殼體

的超聲波檢測(cè)小型壓力容器殼體是由低碳不銹鋼鍛導(dǎo)致型的，經(jīng)機(jī)械加工后成半球殼狀。

對(duì)此類鍛件進(jìn)行超聲波探傷，通常以斜探頭橫波探傷為主，輔以表面波探頭檢測(cè)表面缺陷。

對(duì)于壁厚3mm以下的薄壁殼體可只用表面波法檢測(cè)。探傷前必須將斜探頭楔塊磨制成與

工件相同曲率的球面，以利于聲耦合，但磨制后的超聲波束不能帶有雜波。通常使用易于磨

制的塑料外殼環(huán)氧樹(shù)脂小型K值斜探頭，K值可選，范圍為1.5?2,頻率為2.5?5MHz。

探傷時(shí)采用接觸法，用機(jī)油耦合。圖6-6為探傷操作情況。探頭一方面沿經(jīng)線上下移動(dòng)，一

方面沿緯線繞周長(zhǎng)水平移動(dòng)一周，使聲束掃描線覆蓋整個(gè)球殼。在掃查過(guò)程中通常沒(méi)有底

波，但碰到裂紋時(shí)會(huì)出現(xiàn)缺陷波。可以制作帶有人工缺陷、與工件相同的模擬件調(diào)試靈敏度。

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圖6-6小型球殼的探傷

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)3.復(fù)合構(gòu)件檢測(cè)某些結(jié)構(gòu)件是將兩種材料粘合在一起形成

的更合材料。發(fā)合材料粘合質(zhì)量的檢測(cè)，重要有脈沖反射法、脈沖穿透法和共振法。兩

層材料復(fù)合時(shí)，粘合層中的分層（粘合不良）多與板材表面平行，用脈沖反射法檢測(cè)是一種

有效的方法。用縱波檢測(cè).時(shí)，若兩種材料的聲阻抗相同或相近，且粘合質(zhì)量良好，產(chǎn)生的

界面波很低，底波幅度較高。當(dāng)粘合不良時(shí)，界面波較高，而底波較低或消失。若兩種材料

的聲阻相差較大，在復(fù)合良好時(shí)界面波較高，底波較低。當(dāng)粘合不良時(shí)，界面波更高，底

波很低或消失。

笫6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)當(dāng)?shù)谝粚訌?fù)合材料很薄，在儀器盲區(qū)范圍內(nèi)時(shí)，界面波不能

顯示。這時(shí)粘合質(zhì)量的好壞重要用底波判別。一般說(shuō)來(lái)粘合良好時(shí)有底波，粘合不良時(shí)無(wú)底

波。但第二層材料對(duì)超聲衰減大時(shí)，也也許無(wú)底波，如圖6-7所示。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)

圖6-7第一層較薄時(shí)的探測(cè)（a）粘合良好；（b）粘合不良

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)當(dāng)?shù)诙訌?fù)合材料很薄時(shí)，界面波（I）與底波（B）相鄰或重

合，如圖6-8所示。對(duì)于很薄的復(fù)合材料，也可用雙探頭法檢測(cè)。如用橫波檢測(cè)，可用兩個(gè)

斜探頭一發(fā)一收，調(diào)整兩探頭的位置，使接受探頭能收到粘合不良的界面波。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)

圖6-8第二層較薄時(shí)的探測(cè)（a）粘合良好；（b）粘合不良

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)4.結(jié)構(gòu)件焊縫的檢測(cè).在科研生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常碰到焊接

結(jié)構(gòu)件，如實(shí)驗(yàn)筒體、大型測(cè)試剛架、焊接容器和殼體等。焊縫形式有對(duì)接、角接、搭接、

丁字接和接管焊縫等。超聲波檢測(cè)常碰到的缺陷有氣孔、夾渣、未熔合、未焊透和焊接裂紋

等。焊縫探傷重要用斜深頭（橫波），有時(shí)也可使用直探頭（縱波）。探測(cè)頻率通常為2.5?

5MHz。探頭角度的選擇重要依據(jù)工件厚度。在缺陷定位計(jì)算中，可以使用探頭折射角的

正弦和余弦，也可使用正切值，它等于探頭入射點(diǎn)至缺陷的水平距離與缺陷至工作表面垂直

距離之比。一般說(shuō)來(lái)，板材厚度小時(shí)選用K值大的探頭，板材厚度大時(shí)選用K值小的探頭。

儀器靈敏度調(diào)整和探頭性能測(cè)試應(yīng)在相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)試件上進(jìn)行。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)例如:某化工廠采用超聲波檢測(cè)技術(shù)，對(duì)由16MnR材質(zhì)制造,

壁厚24mm,工作壓力12.6MPa,工作介質(zhì)為壓縮氮?dú)猓?5℃低溫條件下工作的多臺(tái)壓力容器

進(jìn)行無(wú)賴檢測(cè)。重要針對(duì)壓力容錯(cuò)的焊縫缺陷進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果表白，超聲波探傷是

壓力容器焊接質(zhì)量控制中的一種有效的檢查技術(shù)。通過(guò)純熟掌握超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)能檢

測(cè)出壓力容器焊接接頭補(bǔ)焊焊道中的埋藏缺陷，并且具有指向性較強(qiáng)、靈敏度高、探測(cè)可靠

性較高、探測(cè)效率高、成本低和設(shè)備輕便等特點(diǎn)。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)5.港口集裝箱龍門(mén)橋吊缺陷的超聲檢測(cè)港口龍門(mén)橋吊是用

于起吊集裝箱從岸上到船或從船上到岸的可延伸、可行走的起重機(jī)。港II龍門(mén)橋吊重要采用

鋼板、鋼管、法蘭盤(pán)等進(jìn)行焊接和拼裝而成。重要件之間的連接采用焊接與法蘭盤(pán)螺栓連接

相結(jié)合，有的也采用焊接方式進(jìn)行連接。由于工作環(huán)境、運(yùn)營(yíng)情況以及自身結(jié)構(gòu)狀態(tài)的限

制，對(duì)每條重要焊縫的質(zhì)量規(guī)定都非常嚴(yán)格。采用超聲檢測(cè)技術(shù)對(duì)法蘭盤(pán)與主梁焊接連接

處的焊縫缺陷、盤(pán)管焊縫缺陷、吊機(jī)上行車(chē)行駛軌道對(duì)接焊縫缺陷進(jìn)行檢測(cè)，可以及時(shí)發(fā)

現(xiàn)隱患，防止重大事故的發(fā)生。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)

6.2射線檢測(cè)技術(shù)射線檢測(cè)技術(shù)

6.2.1射線檢測(cè)技術(shù)概述1.射線檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)

射線檢測(cè)診斷使用的射線重要是X射線、丫射線和其他射線,射線檢測(cè)診斷成像技術(shù)重

要有實(shí)時(shí)成像技術(shù)、背散射成像技術(shù)、CT技術(shù)等。該技術(shù)的重要優(yōu)點(diǎn)如下。（1）兀乎合

用于所有材料,并且對(duì)試件形狀及其表面粗糙度均無(wú)特別規(guī)定。對(duì)于厚度為0.5mm的鋼板等,

均可檢查其內(nèi)部質(zhì)量。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)（2）能直觀地顯示缺陷影像，便于對(duì)缺陷進(jìn)行定性、定量與

定位分析。（3）射線底片也就是檢測(cè)結(jié)果可作為檔案資料長(zhǎng)期保存?zhèn)洳椋阌诜治鍪鹿室?/p>

素。（4）對(duì)被測(cè)物體無(wú)破壞、無(wú)污染。（5）檢測(cè)技術(shù)和檢測(cè)工作質(zhì)量可以自我監(jiān)測(cè)。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)2.射線檢測(cè)技術(shù)的局限性（1）射線在穿透物質(zhì)的過(guò)程中被吸

取和散射而衰減，使得可檢查的工件厚度受到制約。（2）難于發(fā)現(xiàn)垂直射線方向的薄層缺

陷，當(dāng)裂紋面與射線近于垂直時(shí)就很難檢查出來(lái)。（3）對(duì)工件中平面型缺陷（裂紋未熔合

等缺陷）也具有一定的檢測(cè)靈敏度，但與其他常用的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)相比，對(duì)微小裂紋的檢

測(cè)靈敏度較低，（4）檢測(cè)費(fèi)用較高，其檢查周期也較其他無(wú)損檢測(cè)技術(shù)長(zhǎng)。（5）射線

對(duì)人體有害，需作特殊防護(hù)。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)6.2.2射線檢測(cè)的基本原理和方法1.射線檢測(cè)的基木原理

各種射線檢測(cè)方法的基本原理都是相同的，都是運(yùn)用射線通過(guò)物質(zhì)時(shí)的衰減規(guī)律，即當(dāng)射線

通過(guò)被檢物質(zhì)時(shí)，由于射線與物質(zhì)的互相作用，發(fā)生吸取和散射而衰減。其衰減限度根據(jù)

其被通過(guò)部位的材質(zhì)、厚度和存在缺陷的性質(zhì)不同而異，因此，可以通過(guò)檢測(cè)透過(guò)被檢物體

后的射線強(qiáng)度的差異，來(lái)判斷物體中是否存在缺陷.圖6-9為射線檢測(cè)的原理圖。

笫6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)

圖6-9射線檢測(cè)的原理圖

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)當(dāng)一束強(qiáng)度為10的均勻射線通過(guò)被檢測(cè)試件（厚度為d）后，

其強(qiáng)度將衰減為

Id=I0e?ud

(6-5)

式中：u為被檢物體的線吸取系數(shù)。假如被測(cè)試件表面局部凸起，其高度為h時(shí)，則射

線通過(guò)h部位后，其強(qiáng)度將衰減為

Ih=IOe

u(d+h)

(6-6)

又如在被測(cè)試件內(nèi)有?個(gè)厚度為x的線吸取系數(shù)為u'的某種缺陷，則射線通過(guò)x部

位后，其強(qiáng)度衰減為

Ix=IOe

[?u(d?x)?u*x]

(6-7)

式中：M為被檢物體缺陷處的線吸取系數(shù)。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)由于uWu',則由式(6-5)>(6-6)>(6-7)可得

IdKIhWIx

(6-8)

因而，在被檢測(cè)試件的另一面就形成了一幅射線強(qiáng)度不均勻的分布圖。通過(guò)一定方式將

這種不均勻的射線強(qiáng)度進(jìn)行照相或轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)指示、記錄或顯示，就可以評(píng)估被檢測(cè)試

件的內(nèi)部質(zhì)量，達(dá)成無(wú)損檢測(cè)的目的。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)2.射線檢測(cè)的方法射線檢測(cè)的方法射線檢測(cè)的方法射

線檢測(cè)的方法重要有透視照相法、電離檢測(cè)法、X射線熒光屏觀測(cè)法和電視觀測(cè)法以及正在

發(fā)展中的工業(yè)射線CT(計(jì)算機(jī)層析成像)技術(shù)等。照相法是指將射線感光材料(通常用射

線膠片)放在被透照試件的后面接受來(lái)自透過(guò)試件后不同強(qiáng)度分布的射線。由于射線強(qiáng)度

與膠片乳劑的攝影作用在正常條件下成正比，所以膠片在射線作用下形成潛影，經(jīng)暗室解決

后，就會(huì)顯示出物體的結(jié)構(gòu)圖像。根據(jù)底片上影像的形狀及其黑度的不均勻限度，就可以

評(píng)估被檢測(cè)試件中有無(wú)缺陷及缺陷的性質(zhì)、形狀、大小和位置。圖6To為射線照相原理示

意圖。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)

圖6T0射線照相原理示意圖

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)2）電離檢測(cè)法

X射線通過(guò)氣體時(shí)，撞擊氣體分子，使其中某些原子失

去電子而變成離子，同時(shí)產(chǎn)生電離電流。假如讓穿過(guò)工件的射線再通過(guò)電離室，那么在

電離室內(nèi)便產(chǎn)生電離電流。不同的射線強(qiáng)度穿過(guò)電離室后產(chǎn)生的電離電流也不相同。電離檢

測(cè)法就是運(yùn)用測(cè)定電離電流的方法來(lái)測(cè)定X射線強(qiáng)度的，根據(jù)射線強(qiáng)度的不同可以判斷工件

內(nèi)部質(zhì)量的變化。檢測(cè)時(shí).，可用探頭（即電離室）接受射線，并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)放大后

輸出。電離檢測(cè)法檢測(cè)原理如圖6—11所示。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)

圖6Tl電離檢測(cè)法檢測(cè)原理

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)此法的特點(diǎn)：能對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)，便于自動(dòng)化操作，可

采用多探頭，效率高，成本低。但它只合用于形狀簡(jiǎn)樸、表面平整的工件，在一般情況下對(duì)

缺陷性質(zhì)判別較困難。因此，在探傷方面應(yīng)用并不廣泛，但可研制成各種專用的檢測(cè)設(shè)備,

如用于自動(dòng)檢查子彈殼的X射線裝置。該裝置由德國(guó)塞福特公司研制，用于分選子彈殼，每

小M可檢測(cè)的子彈殼7200個(gè)。X射線束通過(guò)鉛制狹縫后，透過(guò)子彈殼的X射線由探頭接

受。探頭采用閃爍探測(cè)器，由碘化鈉晶體和光電倍增管組成。當(dāng)碰到子彈殼壁有缺陷時(shí)，則

壁厚變薄，探頭便輸出一?個(gè)較強(qiáng)的電信號(hào)，觸發(fā)分選機(jī)構(gòu)，從而自動(dòng)將廢品分選出來(lái)。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)3）熒光屏觀測(cè)法熒光屏觀測(cè)法是將透過(guò)被檢測(cè)物體后的

不同強(qiáng)度的射線投射在涂有熒光物質(zhì)的熒光屏上，激發(fā)出不同強(qiáng)度的熒光來(lái)，成為可見(jiàn)影

像，從熒光屏上直接辨認(rèn)版陷。它所看到的缺陷影像與照相法在底片上所得到的影像黑度相

反。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)

圖6-12熒光屏觀測(cè)法檢測(cè)示意圖

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)熒光屏觀測(cè)法的相對(duì)靈敏度大約為7%左右。它具有成本

低、效率高、可連續(xù)檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，合用于形狀簡(jiǎn)樸、規(guī)定不很?chē)?yán)的產(chǎn)品探傷。近來(lái)，對(duì)此裝

置進(jìn)一步采用了電子聚焦熒光輝度倍增管配合小焦點(diǎn)的X光機(jī)，使熒光屏的亮度、清晰度

有所增長(zhǎng)，靈敏度達(dá)2%?3%。在熒光屏上觀測(cè)時(shí)，為了減少直射X射線對(duì)人體的影響，

在熒光屏后用一定厚度的鉛玻璃吸取X射線，并將圖像再通過(guò)45°的二次反射后進(jìn)行觀

測(cè)，如圖6T2所示。從熒光屏上觀測(cè)到的缺陷，如需要備查時(shí)，可用照相或錄像法將其攝

錄下來(lái)。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)4）電視觀測(cè)法電視觀測(cè)法是熒光屏直接觀測(cè)法的發(fā)展，事

實(shí)上就是將熒光屏上的可見(jiàn)影像通過(guò)光電倍增管增強(qiáng)，再通過(guò)電視設(shè)備進(jìn)行顯示。電視觀

測(cè)法的自動(dòng)化限度高，并且無(wú)論靜態(tài)或動(dòng)態(tài)情況都可進(jìn)行觀測(cè)，但檢測(cè)靈敏度比照相法低,

對(duì)形狀復(fù)雜的零件檢查也比較困難。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)5）工業(yè)射線CT（計(jì)算機(jī)層析成像）技術(shù)射線照相一般僅

能提供定性信息，不能用于測(cè)定結(jié)構(gòu)尺寸、缺陷方向和大小。它還存在三維物體二維成像、

前后缺陷重登的缺陷。CT技術(shù)是斷層照相技術(shù)，又稱計(jì)算機(jī)層析成像技術(shù)，它根據(jù)物體

橫斷面的一組投影數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)解決后，得到物體橫斷面的圖像。所以，它是一種由

數(shù)據(jù)到圖像的重建技術(shù)。它比射線照相法能更快、更精確地檢測(cè)出材料和構(gòu)件內(nèi)部的組微變

化，消除了照相法也許導(dǎo)致的檢查失真和圖像重疊，并且大大提高了空間分辨力和密度分

辨力。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)

圖6T3射線CT工作原理示意圖

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)3.射線檢測(cè)設(shè)備3.射線檢測(cè)設(shè)備現(xiàn)代工業(yè)射線照相檢測(cè)設(shè)

備器材重要由射線源、膠片和金屬增感屏組成。過(guò)程設(shè)備的射線檢測(cè)對(duì)象重要是材質(zhì)、

壁厚、形狀和尺寸不同的容器和管子的對(duì)接接頭、對(duì)接焊健和其他形式接頭，T形和角接

接頭則需特殊的透照技術(shù)。為保證過(guò)程設(shè)備的制造質(zhì)量和安全使用，在制造階段就要根據(jù)容

器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選用適當(dāng)?shù)纳渚€設(shè)備、器材、幾何布置和曝光條件，對(duì)被檢焊縫進(jìn)行透照

檢查。為保證檢測(cè)結(jié)果的有效性和可靠性，通常要對(duì)射線透照工藝和透照質(zhì)量進(jìn)行適當(dāng)控

制。只有自身質(zhì)量符合規(guī)定的射線底片，才有條件按標(biāo)準(zhǔn)對(duì)焊接質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估和驗(yàn)收，

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)6.2.3生產(chǎn)裝置的射線檢測(cè)1.射線檢測(cè)技術(shù)在壓縮機(jī)入口分

液罐檢測(cè)中的應(yīng)用射線檢測(cè)技術(shù)在壓縮機(jī)入口分液罐檢測(cè)中的應(yīng)用采用射線檢測(cè)技術(shù)

可以對(duì)壓縮機(jī)入口分液罐進(jìn)行檢測(cè)，其中，對(duì)容器環(huán)焊縫的檢測(cè)難度相對(duì)較大。在實(shí)際的檢

測(cè)過(guò)程中，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，設(shè)計(jì)檢測(cè)方案。（1）對(duì)接環(huán)焊縫進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，采用射

線或軸向X射線機(jī)內(nèi)透中心法（或偏心法）進(jìn)行透照。（2）容器對(duì)接縱縫進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，采用

定向射線機(jī)進(jìn)行直縫透照。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)2.射線檢測(cè)技術(shù)在航空航天工業(yè)中的應(yīng)用射線檢測(cè)技術(shù)

在航空航天工業(yè)中的應(yīng)用射線檢測(cè)技術(shù)中的CT技術(shù)在航空航天領(lǐng)域不僅用來(lái)檢測(cè)精密鑄

件的內(nèi)部缺陷、評(píng)價(jià)燒結(jié)件的多孔性、檢測(cè)復(fù)合材料件的結(jié)構(gòu)并控制其制造工藝，并且近年

來(lái)已將射線CT技術(shù)引入更高層次的探測(cè)對(duì)象。美國(guó)肯尼迪空間中心就采用射線CT裝置

來(lái)檢測(cè)火箭發(fā)動(dòng)中的電子束焊縫、飛機(jī)機(jī)翼的鋁焊縫。該裝置還能發(fā)現(xiàn)渦輪葉片內(nèi)0.25m

m的氣孔和夾雜物，也可用來(lái)檢測(cè)航天飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)出口錐等。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)3.射線檢測(cè)技術(shù)在核工業(yè)中的應(yīng)用射線檢測(cè)技術(shù)在核工

業(yè)中的應(yīng)用CT技術(shù)的應(yīng)用日漸增多，例如用來(lái)檢測(cè)反映堆燃料元件的密度和缺陷，擬定

包殼管內(nèi)芯體的位置，檢測(cè)核動(dòng)力裝置及其零部件的質(zhì)量，并用于設(shè)備的故障診斷和運(yùn)營(yíng)監(jiān)

測(cè)。中子CT技術(shù)還可以用來(lái)檢查燃料棒中鈾分布的均勻和廢物容器中鈾屑的位置。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)4.射線檢測(cè)技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用射線檢測(cè)技術(shù)在鋼鐵

工業(yè)中的應(yīng)用CT技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用已十分廣泛，從分析礦石含量到冶煉過(guò)程中各

項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)，以及各種鋼材的質(zhì)量保證限度，都可以通過(guò)CT掃描進(jìn)行檢測(cè)。例如

1989年美國(guó)IDM公司研制的IRIS系統(tǒng)，用于熱軋無(wú)縫鋼管的在線質(zhì)量控制，25ms即

可完畢一個(gè)截面的圖像。它由1024X10242510241024圖像顯示器顯示，光盤(pán)存儲(chǔ)，可以

實(shí)時(shí)測(cè)顯管子的外徑、內(nèi)徑、壁厚、偏心和橢圓度等.它還可以同時(shí)測(cè)審軋制溫度，管子

的長(zhǎng)度和質(zhì)量，以及檢測(cè)腐蝕、蠕變、塑性變形、銹斑和裂紋等缺陷。美國(guó)和德國(guó)還用中子

CT裝置進(jìn)行鋼管在線質(zhì)量監(jiān)測(cè)，每隔1cm給出一組層析數(shù)據(jù)和圖像，發(fā)現(xiàn)偏心、厚度

不均和缺陷時(shí)，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)調(diào)整生產(chǎn)工藝參數(shù)。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)5.射線檢測(cè)技術(shù)在機(jī)械工業(yè)中的應(yīng)用射線檢測(cè)技術(shù)在機(jī)

械工業(yè)中的應(yīng)用射線檢測(cè)技術(shù)在機(jī)械工業(yè)中常用于檢測(cè)和評(píng)價(jià)鑄件和焊接結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。圖

6-14所示為采用射線CT裝置在線檢測(cè)汽缸體鑄件的質(zhì)量。特別是用來(lái)檢測(cè)微小氣孔、縮

孔、夾雜和裂紋等缺陷，并用于進(jìn)行精確的尺寸測(cè)量，也可用于汽缸蓋、鋁活塞等鑄件的

檢測(cè)。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)

圖6-14用于汽缸體鑄件在線檢測(cè)的射線CT裝置

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)

6.3磁粉檢測(cè)技術(shù)磁粉檢測(cè)技術(shù)

6.3.1磁粉檢測(cè)技術(shù)概述磁粉檢測(cè)技術(shù)概述1.磁粉檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)磁粉檢測(cè)對(duì)工件

中表面或近表面的缺陷檢測(cè)靈敏度最高，對(duì)裂紋、折疊、夾層和未焊透等缺陷較為靈敏，能

直觀地顯示出缺陷的大小、位置、形狀和嚴(yán)重限度，并可大體擬定缺陷性質(zhì)，檢查結(jié)果的

反復(fù)性好。一般來(lái)說(shuō)，采用交流電磁化可以檢測(cè)表面下2mm以內(nèi)的缺陷，采用直流電磁

化可以檢測(cè)表面下6nlm以內(nèi)的缺陷。隨著缺陷的埋藏深度的增長(zhǎng)，其檢測(cè)靈敏度迅速減少。

因此，它被廣泛用于磁性材料表面和近表面缺陷的檢測(cè)。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)2.磁粉檢測(cè)法的局限性磁粉檢測(cè)法的局限性磁粉檢測(cè)法

只合用于檢測(cè)鐵磁性材料及其合金。此外，磁粉探傷僅局限于對(duì)鐵磁材料的表面和近表面缺

陷進(jìn)行檢測(cè)，所以在現(xiàn)代工業(yè)中經(jīng)常碰到的奧氏體不銹鋼、侶鎂合金制品中的缺陷不能應(yīng)

用磁粉探傷進(jìn)行檢測(cè)，而只能使用其他的探傷方法（如滲透檢測(cè)、射線檢測(cè)等方法）進(jìn)行檢

測(cè)。此外，磁粉檢測(cè)法的局限性還表現(xiàn)在單一的磁化方法檢測(cè)受工件幾何形狀影響（如鍵槽），

會(huì)產(chǎn)生非相關(guān)顯示，通電法和觸頭法磁化時(shí)，易產(chǎn)生打火燒傷。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)3.磁粉檢測(cè)的合用范圍磁粉檢測(cè)的合川范圍（1）未加工

的原材料（如鋼坯）、半成品、成品及在役與使用過(guò)的工件都可用磁粉檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行檢有。

（2）管材、棒材、板材、型材和鍛鋼件、鑄鋼件及焊接件都可應(yīng)用磁粉檢測(cè)技術(shù)來(lái)檢測(cè)缺陷。

（3）被檢測(cè)的表面和近表面的尺寸很小，間隙極窄的鐵磁性材料，可檢測(cè)出長(zhǎng)0.Imn、寬

為微米級(jí)的裂紋和目測(cè)難以發(fā)現(xiàn)的缺陷。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)（4）可用于檢測(cè)馬氏體不銹鋼和沉淀硬化不銹鋼材料，但不

合用于檢測(cè)奧氏體不銹鋼（如lCrl8Ni9）和用奧氏體不銹鋼焊條焊接的焊縫，也不合用于檢

測(cè)銅、鋁、鎂、鈦合金等非磁性材料。（5）可用于檢測(cè)工件表面和近表面的裂紋、白點(diǎn)、

發(fā)紋、折疊、疏松、冷隔、氣孔和夾雜等缺陷，但不適于檢測(cè)工件表面淺而寬的劃傷、針

孔狀缺陷、埋藏較深的內(nèi)部缺陷和延伸方向與磁力線方向夾角小于20°的缺陷。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)6.3.2磁粉檢測(cè)的基本原理和方法磁粉檢測(cè)的基本原理和方

法1.磁粉檢測(cè)的基本原理磁粉檢測(cè)的基本原理磁粉檢測(cè)是將鐵磁性金屬制成的工件置于

磁場(chǎng)內(nèi)，則工件將被磁化，其磁感應(yīng)強(qiáng)度為

B=uH

式中：B一一工件的磁感應(yīng)強(qiáng)度；

（6-9）

H-----外加磁場(chǎng)（磁化磁場(chǎng)）強(qiáng)度；u材料的導(dǎo)磁率。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小，不僅決定著工件能否進(jìn)行磁粉檢測(cè)，

并且會(huì)對(duì)檢測(cè)靈敏度產(chǎn)生很大的影響。鐵磁性物質(zhì)的導(dǎo)磁率很大,能產(chǎn)生一定的磁感應(yīng)強(qiáng)度,

因而能進(jìn)行磁粉檢測(cè)，并能獲得必要的靈敏度。鐵磁性材料的導(dǎo)磁率ul,導(dǎo)磁率高的物質(zhì)

具有低頑磁性，容易被磁化；導(dǎo)磁率低的物質(zhì)具有高頑磁性，難被磁化。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)磁粉檢測(cè)的三個(gè)必要的環(huán)節(jié)為：（I）被檢查的工件必須得

到磁化：（2）必須在磁化的工件上施加合適的磁粉：（3）對(duì)任何磁粉的堆積必須加以觀

測(cè)和解釋。當(dāng)材料或工件被磁化后，若在工件表面或近表面存在裂紋、冷隔等缺陷，便會(huì)

在該處形成--漏磁場(chǎng)。此漏磁場(chǎng)將吸引、聚集檢測(cè)過(guò)程中施加的磁粉，從而形成缺陷顯示。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)因此，磁粉檢測(cè)一方面是對(duì)被檢工件加外磁場(chǎng)進(jìn)行磁化。工

件被磁化后，在工件表面上均勻噴灑微顆粒的磁粉（磁粉平均粒度為5?10um），一般用

四氧化三鐵或三氧化二鐵作為磁粉。假如被檢工件沒(méi)有映陷，則磁粉在工件表面均勻分布。

當(dāng)工件上有缺陷時(shí)，由于缺陷（如裂紋、氣孔、非金屬夾雜物等）內(nèi)具有空氣或非金屬，其

磁導(dǎo)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于工件的磁導(dǎo)率，因此，位于工件表面或近表面的缺陷處產(chǎn)生漏磁場(chǎng)，形成

一個(gè)小磁極，如圖6—15所示。磁粉將被小磁極所吸引，缺陷處由于堆積比較多的磁粉而被

顯示出來(lái)，形成肉眼可以看到的缺陷圖像.

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)

圖6T5缺陷漏磁場(chǎng)的產(chǎn)生（a）表面缺陷；（b）近表面缺陷

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)最后需要對(duì)檢測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)的磁粉堆積加以觀測(cè)并做出合

理的解釋。此外，要增強(qiáng)磁粉檢測(cè)的有效性，還應(yīng)安排好磁粉檢測(cè)的時(shí)機(jī)。一般來(lái)說(shuō)，

磁粉檢測(cè)時(shí)機(jī)的安排應(yīng)遵循以下原則：（1）磁粉檢測(cè)工序應(yīng)安排在容易產(chǎn)生缺陷的各道工序

（如焊接、熱解決、機(jī)加工、磨削、矯正和加載實(shí)驗(yàn)）之后進(jìn)行，但應(yīng)在涂漆、發(fā)藍(lán)、磷化

等表面解決之前進(jìn)行。（2）對(duì)于有產(chǎn)生延遲裂紋傾向的材料?，磁粉檢測(cè)應(yīng)安排在焊接完

24h后進(jìn)行。（3）磁粉檢測(cè)可以在電鍍工序之后進(jìn)行。對(duì)于鍍銘、鍍銀層厚度大于50um

的超高強(qiáng)度鋼（抗拉強(qiáng)度等于或超過(guò)1240hWa）的工件，在電鍍前后均應(yīng)進(jìn)行磁粉檢測(cè)。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)2.磁粉檢測(cè)缺陷發(fā)現(xiàn)的條件1）取決于工件缺陷處漏磁場(chǎng)強(qiáng)

度是否足夠大磁粉檢測(cè)中能否發(fā)現(xiàn)缺陷，一方面決定于工件缺陷處漏磁場(chǎng)強(qiáng)度是否足夠

大。要提高磁粉檢測(cè)的靈敏度，即提高發(fā)現(xiàn)更細(xì)小缺陷的能力，就必須提高漏磁場(chǎng)的強(qiáng)度。

缺陷處漏磁場(chǎng)的強(qiáng)度重要與被檢工件中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B有關(guān)，工件中磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，則

缺陷處的漏磁場(chǎng)強(qiáng)度越大。一般情況下，工件中磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)成0.8T（特）左右即可保證

缺陷處的漏磁場(chǎng)可以吸附磁粉。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)2）取決于缺陷自身的狀況缺陷處漏磁場(chǎng)的人小還取決于

缺陷自身的狀況（例如缺陷的寬窄、深度與寬度之比、缺陷埋藏深度以及傾角方向等），因

此，對(duì)于具有相同磁感應(yīng)強(qiáng)度的被檢工件，在不同缺陷處的漏磁場(chǎng)強(qiáng)度也有差異。由于空氣

的磁導(dǎo)率遠(yuǎn)比工件的磁導(dǎo)率低，因而缺陷孔隙處不容易使磁力線通過(guò)，就會(huì)產(chǎn)生對(duì)本來(lái)均

勻分布的磁力線的干擾，便一部分磁力線被“擠到”裂紋尖端的下面，一部分穿過(guò)裂紋氣隙,

另一部分被“擠出”工件表面后再進(jìn)入工件，如圖6-15（a）所示.這后兩部分磁力線

在工件表面形成漏磁場(chǎng)。有些靠近工件表面的缺陷雖然沒(méi)有暴露到工件表面，但當(dāng)工件被磁

化時(shí)，缺陷處靠近工件表面的受干擾的磁力線有也許被擠出工件表面，如圖6-15（b）

所示，這樣在工件表面上也會(huì)有漏磁場(chǎng)產(chǎn)生。但當(dāng)缺陷離工件表面較深時(shí)，受干擾的磁力線

沒(méi)有被擠出工件表面，就不會(huì)產(chǎn)生漏磁場(chǎng)。也就是說(shuō)，離工件表面比較深的缺陷用磁粉檢

測(cè)檢查不出來(lái)。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)3）取決于缺陷的形狀和位置同樣深度的缺陷由于形狀與

位置不同，能檢出的限度也不同樣。例如，當(dāng)被檢工件近表面缺陷的方向與磁場(chǎng)相垂直時(shí)

就容易被檢出。當(dāng)然，能檢出缺陷的深度與工件的磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān)，磁感應(yīng)強(qiáng)度愈大，愈能

檢出埋藏深度大的缺陷。對(duì)于夾雜物，假如它的磁導(dǎo)率與工件材料的磁導(dǎo)率相差不大，缺

陷就不容易被顯示。這種情況在檢測(cè)某些合金鋼材料工件時(shí)有也許會(huì)碰到。工件表面缺陷處

的漏磁場(chǎng)密度與缺陷深度幾乎成正比關(guān)系。缺陷深度愈長(zhǎng)，愈容易顯示。缺陷深度與寬度

之比很重要，實(shí)踐證明，缺陷的深度與寬度之比愈小，則引起的漏磁愈少，兩者之比小于或

等于1時(shí)所引起的漏磁很少，不容易引起磁痕。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)3.磁粉檢測(cè)方法磁粉檢測(cè)方法磁粉檢測(cè)工藝是指從磁粉

檢測(cè)的預(yù)解決、磁化工件（包括選擇磁化方法和磁化規(guī)范）、施加磁粉或磁懸液、磁痕分析

評(píng)估、退磁以及后解決的整個(gè)過(guò)程。根據(jù)磁粉檢測(cè)所用的載液或載體的不同，可將磁粉檢

測(cè)分為濕法和干法檢測(cè)；根據(jù)磁化工件和施加磁粉、磁懸液的時(shí)機(jī)不同，又可分為連續(xù)法

和剩磁法檢測(cè)；根據(jù)硫化硅橡膠液內(nèi)配與不配磁粉，磁粉檢測(cè)可分為磁橡膠法與磁粉探傷一

橡膠鑄型檢測(cè)。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)1）連續(xù)法磁粉檢測(cè)I.定義在外加磁場(chǎng)磁化的同時(shí)，

將磁粉或懸磁液施加到工件上進(jìn)行磁粉檢測(cè)的方法稱為連續(xù)法磁粉檢測(cè)。H.應(yīng)用范圍

連續(xù)法磁粉檢測(cè)合用于所有鐵磁性材料的磁粉檢測(cè)，對(duì)亍形狀復(fù)雜以及表面覆蓋層較厚的工

件，也可以應(yīng)用連續(xù)法進(jìn)行磁粉檢測(cè)。此外，當(dāng)使用剩磁法檢查設(shè)備功率達(dá)不屆時(shí)，也可

以應(yīng)用連續(xù)法磁粉檢測(cè)。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)川?操作程序在外加磁場(chǎng)作用下進(jìn)行連續(xù)法磁粉檢測(cè)（用

于光亮工件）時(shí)，操作程序加圖6-16所示.

圖676外加磁場(chǎng)作用下的連續(xù)法磁粉檢測(cè)操作程序

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)

圖677外加磁場(chǎng)中斷后的連續(xù)法磁粉檢測(cè)操作程序

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)N.操作要點(diǎn)操作要點(diǎn)濕連續(xù)法磁粉檢測(cè)時(shí)，先用磁懸液

潤(rùn)濕工件表面，在通電磁化的同時(shí)澆磁懸液，停止?jié)泊艖乙汉笤偻姅?shù)次，待磁痕形成并

滯留下來(lái)時(shí)停止通電，然后進(jìn)行檢查。干連續(xù)法磁粉檢測(cè)時(shí)，在對(duì)工件通電磁化后再開(kāi)始

噴撒磁粉，并在通電的同時(shí)吹去多余的磁粉，待磁痕形成和檢查完后再停止通電。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)V.連續(xù)法磁粉檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)連續(xù)法磁粉檢測(cè)合用于任何鐵

磁性材料的檢測(cè)，無(wú)論是濕法還是干法檢查，都可以應(yīng)用，能發(fā)現(xiàn)近表面的缺陷，且在各

種磁粉檢測(cè)方法中的檢測(cè)靈敏度最高。此外，連續(xù)法磁粉檢測(cè)還可用于多向磁化，并且交流

磁化不受斷電相位的影響。VI.連續(xù)法磁粉檢測(cè)的局限性連續(xù)法磁粉檢測(cè)的缺陷是檢

測(cè)效率低，易產(chǎn)生非相關(guān)顯示，并且目視可達(dá)性差。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)2）剩磁法磁粉檢測(cè)I.定義在停止磁化后，再將磁懸

液施加到工件上進(jìn)行磁粉檢測(cè)的方法稱為剩磁法磁粉檢測(cè)。IL剩磁法磁粉檢測(cè)的應(yīng)用范

圍凡通過(guò)熱解決（淬火、回火、滲碳、滲氮及局部正火等）的高碳鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼，矯頑

力在1000A/m以及剩磁在0.8T以上，都可進(jìn)行剩磁法檢查。剩磁法磁粉檢測(cè)可用來(lái)檢測(cè)因

工件幾何形狀限制而使連續(xù)法難以檢查的部位，如螺紋根部和筒形件的內(nèi)表面等。此外，剩

磁法磁粉檢測(cè)還可用于評(píng)價(jià)連續(xù)法檢查出的磁痕顯示的性質(zhì)，判斷其屬于表面還是近表面

缺陷顯示。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)III.剩磁法磁粉檢測(cè)的操作程序剩磁法磁粉檢測(cè)的操作程

序剩磁法磁粉檢測(cè)的操作程序?yàn)椋侯A(yù)解決一磁化一施加磁懸液一檢查一退磁一后解決。

剩磁法磁粉檢測(cè)的通電時(shí)間為（）.25?1s,磁懸液需澆注2?3遍，以保證工件各個(gè)剖位的

充足潤(rùn)濕。若是將工件浸入磁懸液中，則應(yīng)在10?20s后再取出檢查。此外，磁化后的工

件在檢查完畢前，不能與任何鐵磁性材料接觸，以免產(chǎn)生磁寫(xiě)。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)IV.剩磁法磁粉檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)剩磁法磁粉檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)剩磁

法磁粉檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)效率、靈敏度、缺陷顯示的反復(fù)性以及可■靠性都比較高，目視可達(dá)

性也好，并且易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測(cè)。V.剩磁法磁粉檢測(cè)的局限性剩磁法磁粉檢測(cè)的

缺陷是只能對(duì)剩磁和矯頑力達(dá)成規(guī)定的材料進(jìn)行檢測(cè)，使用范圍受限制，并且檢測(cè)缺陷的深

度小，發(fā)現(xiàn)近表面缺陷的靈敏度低，也不合用于干法檢查，不能用于多向磁化，并且交流

磁化受斷電相位的影響。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)3）濕法磁粉檢測(cè)濕法磁粉檢測(cè)將磁粉懸浮在載液中進(jìn)

行磁粉檢測(cè)的方法稱為濕法磁粉檢測(cè)。磁懸液應(yīng)采月軟管澆淋或浸漬法施加于試件，使

整個(gè)被檢表面被完全覆蓋。濕法磁粉檢測(cè)合用于大批量工件的檢查，并且對(duì)表面微小缺

陷（如疲勞裂紋、磨削裂紋、焊接裂紋和發(fā)紋等）的檢測(cè)效果好，特別適合對(duì)鍋爐壓力容器上

的焊縫、宇航工件等靈敏度規(guī)定高的工件進(jìn)行檢測(cè)。濕法磁粉檢測(cè)的局限性是檢查大裂

紋和近表面缺陷的靈敏度不如干法磁粉檢測(cè)。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)4）干法磁粉檢測(cè)以空氣為載體進(jìn)行磁粉檢測(cè)的方法稱為

干法磁粉檢測(cè)。磁粉應(yīng)直接噴撒在被檢區(qū)域，并除去過(guò)量的磁粉。輕輕地振動(dòng)試件，使其

獲得較為均勻的磁粉分布。應(yīng)注意避免使用過(guò)量的磁粉，不然會(huì)影響缺陷的有效顯示。T

法磁粉檢測(cè)合用于表面粗糙的大型鍛件、鑄件、結(jié)構(gòu)件和大型焊接件焊縫的局部檢查及靈敏

度規(guī)定不高的工件的檢測(cè)，可用于檢測(cè)大缺陷和近表面缺陷。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)干法磁粉檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)是適于現(xiàn)場(chǎng)檢查,檢查大裂紋的靈敏度

高，并且當(dāng)用干法+單相半波整流電檢查T(mén)件近表面缺陷時(shí)，靈敏度很高。干法磁粉檢測(cè)

的缺陷是檢查微小缺陷的靈敏度不如濕法，并且磁粉不易回收，會(huì)導(dǎo)致污染和浪費(fèi)，同時(shí)干

法也不合用于剩磁法檢查。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)5）磁粉探傷一橡膠鑄型法（MT—RC法）MT-RC法是將磁粉

檢測(cè)顯示出來(lái)的缺陷磁痕“鑲嵌”在室溫硫化硅橡膠加固化劑后形成的橡膠鑄型表面，然后

再對(duì)磁痕顯示用目視或光學(xué)顯微鏡觀測(cè)，進(jìn)行磁痕分析。應(yīng)用MT-RC法可記錄缺陷的磁

痕，合用于剩磁法檢測(cè)，可檢測(cè)工件上孔徑不小于3nlm的內(nèi)壁和難以觀測(cè)到的部位的塊陷。

MT-RC法的檢測(cè)靈敏度高，并且能比較精確地測(cè)量椽膠鑄型上裂紋的長(zhǎng)度。同時(shí)，MT-

RC法的工藝穩(wěn)定可靠，不受固化時(shí)間的影響，磁痕顯示反復(fù)性好，并且橡膠鑄型可作為永

久記錄長(zhǎng)期保存。

笫6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)6）磁橡膠法（MRI法）MRI法是將磁粉彌散在彌散在室溫

硫化硅橡膠液中，加入固化劑后，再倒入受檢部位。磁化工件后，在缺陷漏磁場(chǎng)的作用卜，

磁粉在橡膠液重新遷移和排列。橡膠鑄型固化后即可獲得一個(gè)具有缺陷磁痕顯示的橡膠鑄

型，用于進(jìn)行磁痕分析。MRI法合用于水下檢測(cè)，可檢測(cè)小孔的內(nèi)曳和難以觀測(cè)到的部

位的缺陷，并且可以間斷跟蹤檢測(cè)疲勞裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展速度.MRI法的局限性也很多,

除具有和MT-RC法同樣的缺陷外，MRI法的固化時(shí)間.與磁化時(shí)間也難以控制，檢測(cè)靈敏度

也要比要一RC法。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)4.磁粉檢測(cè)設(shè)備磁粉檢測(cè)設(shè)備磁粉檢測(cè)設(shè)備類繁多，用

途各異，但都由主體裝置和附屬裝置所組成。主體裝置也稱為磁化裝置。磁化裝置有多

種形式，如降壓變壓器式、蓄電器充放電式、可控制單脈沖式、電磁鐵式和交叉線圈式。

目前在固定式磁粉探傷設(shè)備中，用得比較多的是降壓變壓器式；而在攜帶式小型磁粉探傷設(shè)

備中，用得比較多的是電磁鐵式。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)附屬裝置則涉及退磁裝置、工件夾持裝置、磁懸液噴灑裝置、

剩磁測(cè)定裝置和缺陷圖像觀測(cè)裝置等。降壓變壓器式磁化裝置已被國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的大部分磁粉探

傷設(shè)備所采用。這種裝置一般采用220V或380V交流輸入，然后變?yōu)榈碗妷捍箅娏鬏敵觯?/p>

最后再經(jīng)整流器進(jìn)行單向半波、單向全波或三相全波整流。電力變壓器是磁化裝置的核心,

由于磁粉檢測(cè)采用的是瞬時(shí)功率（也稱暫載功率），因此，其結(jié)構(gòu)尺寸比一般變壓器要小得

多。交叉線圈式磁化裝置不僅可以無(wú)接觸地磁化工件，并且可以同時(shí)檢測(cè)工件上任何方句的

表面和近表面缺陷，實(shí)現(xiàn)一次全方向磁粉檢測(cè)。特別是對(duì)于批量大的小型工件，配以適當(dāng)?shù)?/p>

夾具可大大提高檢測(cè)效率。

第6章生產(chǎn)裝置安全檢測(cè)1）固定式磁粉探傷機(jī)固定式磁粉探傷機(jī)的尺寸和質(zhì)量都

比較大，一般均可對(duì)被檢工件分別實(shí)行軸向磁化、縱向磁化和軸向、縱向聯(lián)合磁化。還可

以進(jìn)行交流或直流退磁。固定式磁粉探傷機(jī)一般都用磁懸液顯示工件缺陷。這類探傷機(jī)一般

也帶有一對(duì)與電纜相接的磁錐，可用來(lái)對(duì)大工件局部磁化或繞電纜法檢測(cè)