第一篇過程裝備的檢測-更多文檔分類

1、第一篇過程裝備的檢測,第四節(jié) 無損檢測 定義:為了了解被檢容器的材料、結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)、狀態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀況及材質(zhì)內(nèi)部的連續(xù)性而進(jìn)行的不損害壓力容器的各種檢測方法。 常用方法：射線探傷、超聲波探傷、磁粉探傷、滲透探傷。,第一篇過程裝備的檢測,無損檢測目的： （1）查出容器上實(shí)際存在缺陷的情況。 （2）檢查壓力容器缺陷在使用過程中的擴(kuò)展情況，從而可以判斷該容器能否繼續(xù)安全使用。 （3）測量容器的缺陷，特別

2、是超標(biāo)缺陷的實(shí)際尺寸，如高度、長度、深度以及缺陷在容器上分布的位置、缺陷的埋藏深度、缺陷方向、形狀和性質(zhì)等，然后根據(jù)這些缺陷實(shí)際測得的數(shù)據(jù)，對容器強(qiáng)度進(jìn)行校核及安全評定，最終提出該容器是否可以繼續(xù)使用的可靠結(jié)論。,第一篇過程裝備的檢測,4.1 射線檢測(RT）及缺陷等級評定 目前射線檢測主要有X射線檢測、γ射線檢測、高能 X射線檢測（能量在1MeV以上的X射線）和中子射線檢測。常用的是X射線檢測、γ射線檢測兩種。 (一）

3、 X射線、γ射線的產(chǎn)生和性質(zhì) （1）產(chǎn)生 X射線主要是由X射線管產(chǎn)生，在真空玻璃外殼內(nèi)的陰極（燈絲）和陽極（靶面）之間加上幾十至幾百千伏高電壓，被加熱的燈絲放出電子在高電壓電場作用下，以極高的速度撞擊到靶面，產(chǎn)生大量的熱能和少量X射線能量。,X射線管及其工作原理,第一篇過程裝備的檢測,γ射線是由放射性同位素的核反應(yīng)、核衰變或裂變放射出的。常用的放射性同位素有60Co鈷、192Ir銥、137Cs銫等。

4、 兩者之間重要的不同點(diǎn)： γ射線源無論使用與否其能量都在自然地逐漸減弱。,3.1.5 γ射線的半衰期,第一篇過程裝備的檢測,（2）射線的性質(zhì) X射線、γ射線同是電磁波，后者波長短、能量高、穿透能力大。兩者性質(zhì)相似。 射線的主要性質(zhì)如下： ①不可見，直線傳播。 ②不帶電，不受電場、磁場影響。 ③能穿透可見光不能透過的物質(zhì)，如金屬材料。 ④與光波相同，有反射、折

5、射、干涉現(xiàn)象。 ⑤能被傳播物質(zhì)衰減。 ⑥能使氣體電離。 ⑦能使照相膠片感光，使某些物質(zhì)產(chǎn)生熒光作用。 ⑧能產(chǎn)生生物效應(yīng)，傷害、殺死生命細(xì)胞。,第一篇過程裝備的檢測,（二）射線檢測的原理和準(zhǔn)備 （1）射線檢測的原理 利用射線檢測時(shí)，若被檢工件內(nèi)存在缺陷，缺陷與工件材料不同，其對射線的衰減程度不同，且透過厚度不同，透過后的射線強(qiáng)度則不同。如圖所示，若射線原有強(qiáng)度為J0，透過

6、工件和缺陷后的射線強(qiáng)度分別為Jδ和Jx，膠片接受的射線強(qiáng)度不同，沖洗后可明顯地反映出黑度差部位，即能辨別出缺陷的形態(tài)、位置等。,,第一篇過程裝備的檢測,透過后射線強(qiáng)度之比為 Jx／ Jδ=eμx 式中 μ…衰減系數(shù)； χ…透照方向上的缺陷尺寸； 可見沿射線透照方向的缺陷尺寸χ越大，衰減系數(shù)μ越大，則有無缺陷處的強(qiáng)度差eμx越大， Jx／ Jδ值越大，在膠片上的黑度差越大，越易發(fā)現(xiàn)缺陷所

7、在。,,第一篇過程裝備的檢測,（2）射線檢測的準(zhǔn)備 在射線檢測之前，首先要了解被檢工件的檢測要求、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，了解其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、材質(zhì)、制造工藝過程，結(jié)合實(shí)際條件選擇合適的射線檢測設(shè)備、附件，如射線源、膠片、增感屏、象質(zhì)計(jì)等，為制定必要的檢測工藝、方法做好準(zhǔn)備工作。,,第一篇過程裝備的檢測,① 射線源的選擇 主要考慮容器的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、幾何尺寸及容器安裝位置等因素，同時(shí)要考慮射線照像的對比度和清晰度。在曝光時(shí)間許

8、可的條件下，應(yīng)盡可能采用較低的射線能量。 例如:如課本圖2-2所示: 對于鋼鐵合金,厚度為8mm 的材料，最高的X射線管電壓約為140KV；厚度為20mm的材料最高X射線管電壓則為280KV。 對于γ射線，不同的射線源就有不同的適宜范圍（表2-1）。如同樣是高靈敏度技術(shù)，60Co鈷范圍50～150mm、192Ir銥則為18～80mm。,,第一篇過程裝備的檢測,② 膠片的選擇

9、 a 膠片組成：膠片主要由基片、感光乳膠層（感光藥膜）、結(jié)合層（底膜）和保護(hù)層（保護(hù)膜）組成。 基片：膠片的基體，由乙酸纖維組成，主要保證膠片的強(qiáng)度韌性，適于沖洗。 厚度約0.25～0.30mm,占膠片的70％左右。 感光乳劑層：其主要成分是溴化銀微粒和明膠，兩者組成懸浮體，兩面各約厚10～20μm。 原理是溴化銀接受不同強(qiáng)度射線照射后析出多少不同的銀，經(jīng)過潛影、顯影、定影處理在膠片上將顯示出黑

10、度不同的影象。 結(jié)合層：由明膠、水、有機(jī)溶劑和酸等組成，可使感光乳膠層和基片粘結(jié)在一起，防止乳劑層在沖洗時(shí)從基片上脫落。 保護(hù)層：由透明的膠質(zhì)或高分子化合物組成，厚約1～2μm，涂在乳劑層防止污染和膜損。,,第一篇過程裝備的檢測,b 底片的黑度： 照射到底片上的光強(qiáng)度Lo與透過底片后的光強(qiáng)度L之比的常用對數(shù)定義為底片的黑度。 黑度D=Lg(

11、L0/L) 例如對于X射線AB級底片黑度范圍：1.2~3.5,有焊縫余高的焊縫黑度為1.5～2.0，無余高的為2.5。黑度值由經(jīng)常年檢的可靠黑度計(jì)來測定。 c 底片的保存： 檢測前的 底片應(yīng)保存在低溫、低濕度的環(huán)境中，室溫在10～15℃，相對濕度在55％～65％為宜。并且避免與有害、腐蝕性氣體（如煤氣、乙炔氣、氨氣和硫化氫氣體等）接觸，避免膠片的人為缺陷產(chǎn)生，如變形、折傷、劃損、污染等。,,第一篇過程

12、裝備的檢測,檢測后的 底片及評定結(jié)果應(yīng)有測評報(bào)告，保存期五年以上，隨時(shí)待查?！?d 照相標(biāo)準(zhǔn)： 根據(jù)JB4730－94《壓力容器無損檢測標(biāo)準(zhǔn)》射線透照的質(zhì)量等級分三個(gè)級別，即A級（普通級）、 AB級（較高級）、 B級（高級）。 壓力容器AB類射線檢測一般不低于AB級。,,第一篇過程裝備的檢測,③增感屏的選擇 定義：是用來增強(qiáng)射線對底片感光作用的工具，它可以加快感光時(shí)間，減少透照時(shí)間，以

13、達(dá)到提高工作效率，提高影像質(zhì)量的目的。 常見的增感屏有金屬增感屏、熒光增感屏和金屬熒光增感屏三類。其中金屬熒光屏應(yīng)用較多，它是利用金屬箔吸收X射線，激發(fā)出二次電子和二次射線以增強(qiáng)對膠片的感光作用，同時(shí)還能吸收波長較長的散射線，減少散射線引起的灰霧度，從而提高圖像的清晰度。,,第一篇過程裝備的檢測,④象質(zhì)計(jì)的選擇 定義：是用來檢查射線透照技術(shù)和膠片處理技術(shù)質(zhì)量、定量評價(jià)射線底片影像質(zhì)量的器件。

14、 象質(zhì)計(jì)（透度計(jì)）有三種基本類型：金屬絲型、平板孔型、槽形。我們國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用金屬絲型，即線型象質(zhì)計(jì)，由7根不同直徑的金屬絲構(gòu)成。,,金屬絲型象質(zhì)計(jì),第一組象質(zhì)計(jì)示例:,,,,,,,,,,7~1,GB5618-85,一定厚度范圍工件的底片，達(dá)到相應(yīng)象質(zhì)等級要求的最低的象質(zhì)指數(shù)Z，即等于達(dá)到了相對靈敏度的要求。,應(yīng)用方法,象質(zhì)計(jì)的擺放圖示,圖例,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,L/2,L/4,,,

15、,,,,,,1—7,,,焊接試板,,象質(zhì)計(jì),第一篇過程裝備的檢測,應(yīng)用原理：將其放在射線源一側(cè)、被檢工件部位（如焊縫）的一端（約被檢區(qū)長度的1／4處），金屬絲與焊縫方向垂直，細(xì)絲置于外側(cè)，與被檢部件同時(shí)曝光，則在底片上應(yīng)觀察到不同直徑的影像。 分辨原則：能在底片上識別出的金屬絲越細(xì)，說明靈敏度越高。,,第一篇過程裝備的檢測,（5）照相方法 一般采用①縱縫透照法、②環(huán)縫外透法、③環(huán)壁內(nèi)透法、

16、④雙壁單透法、⑤雙壁雙透法等幾種方法。 1、2兩種方法：外透法一般用于單壁容器和夾套容器。 第3種方法又分為偏心法和中心法，但要注意在評片時(shí)，內(nèi)壁缺陷要放大。 4、5兩種方法主要用于小直徑容器（直徑小于一米以下）以及管子（4用于外徑89mm以上，5用于89mm以下的管子）。,,,透照方式選擇 選擇射線與工件的相對位置關(guān)系。 因工件情況不同、發(fā)現(xiàn)缺陷

17、種類不同而 采用不同的透照方式。 平板對接焊縫： 垂直透照、傾斜透照； 大直徑筒節(jié)環(huán)縫、縱縫： 內(nèi)透法、外透法； 管子對接環(huán)縫： 雙壁雙影法、雙壁單影法。,(6)散射線的屏蔽 采用濾板、遮板、底部鉛板等。 目的是降低底片的 灰霧度 ！,射

18、線源,關(guān)于標(biāo)記帶,標(biāo)記帶內(nèi)容： ①定位標(biāo)記——中心標(biāo)記，搭接標(biāo)記； ②識別標(biāo)記——產(chǎn)品代號、批號、焊縫代號、透照日期、操作者代碼等； ③B標(biāo)記——評價(jià)背部散射線強(qiáng)度；,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,007,2006，3，15,GL141,A,B,,,,,,,,標(biāo)記帶內(nèi)容的處理,為使用方便，可將長期不變的標(biāo)記鉛字或符號固定在暗袋的外表面，放在工件下面。但應(yīng)注意貼在工件的下表面！而且不能與工件上表面的標(biāo)

19、記重影！,(7) 射線探傷的基本操作程序 總體上分為三個(gè)階段，具體操作內(nèi)容 根據(jù)具體情況有所刪減。 (1)技術(shù)準(zhǔn)備階段： ①了解被檢對象——包括材質(zhì)、壁厚、 加工工藝、工件表面狀態(tài)等； ②設(shè)備選擇—— 射線源類型、能量水平、 可否移動(dòng)等； ③選擇曝光條件—

20、— 包括膠片、增感方式、 焦距、曝光量、管電壓等； ④選擇透照方式 —— 定向、周向輻射、 布片策略等； ⑤其它準(zhǔn)備—— 如標(biāo)記帶布置、象質(zhì)計(jì)布置、 屏蔽散射線的方法等。,（2）實(shí)際透照

21、 ① 核對實(shí)物，布片貼標(biāo)； ② 屏蔽散射，對位調(diào)焦； ③ 設(shè)定參數(shù)，設(shè)備預(yù)熱； ④ 檢查現(xiàn)場，開機(jī)透照。（3）技術(shù)處理 ① 暗室處理—— 沖洗、干燥； ② 底片評定—— 黑度、象質(zhì)指數(shù)、偽缺陷等； 確認(rèn)合格底片。 ③ 質(zhì)量等級評定

22、——根據(jù)缺陷類別、嚴(yán)重性， 確定產(chǎn)品質(zhì)量級別。 ④ 簽發(fā)檢驗(yàn)報(bào)告——資料歸檔，保存5～8年。 檢驗(yàn)報(bào)告有統(tǒng)一格式、規(guī)定的內(nèi)容、 質(zhì)檢人員要簽字、提出返修建議等。,第一篇過程裝備的檢測,（三）焊縫射線透照缺陷等級評定 1 評片工作的基本要求： （1）底片質(zhì)量要求的主要內(nèi)容：合適的底片黑度（

23、有余高的焊縫黑度為1.5~2.0)、正確的象質(zhì)計(jì)、合理的射線底片影像級別（AB級、B級）。 （2）底片觀察的條件要符合要求。（包括評片環(huán)境和觀察底片的亮度） （3）具備相應(yīng)評片資格和經(jīng)驗(yàn)的評片人。（必須具備勞動(dòng)部門頒發(fā)的射線Ⅱ級以上資格證書的檢測人員。）,,第一篇過程裝備的檢測,2 焊縫的質(zhì)量分級 根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（JB4730、GB3323）中關(guān)于鋼制壓力容器對接焊縫透照缺陷等級評定的內(nèi)容，根據(jù)缺陷的性質(zhì)和

24、數(shù)量，焊縫質(zhì)量分為四級，Ⅰ級焊縫要求的質(zhì)量最高，依次下降。具體內(nèi)容見下表：,,第一篇過程裝備的檢測,2 焊縫的質(zhì)量分級 具體的焊接缺陷的分級見課本表2－8，分為圓形缺陷和條形夾渣。 3 缺陷位置和尺寸的確定 見課本P27頁表2－9。（了解內(nèi)容）,,第一篇過程裝備的檢測,（四）射線防護(hù) 1 射線防護(hù)標(biāo)準(zhǔn) 對于檢測人員每年允許接受的最大射線照射劑量為5雷姆。 2 射線防護(hù)方法

25、 射線防護(hù)方法主要從控制輻射劑量著手，把輻射劑量控制在保證工作人員健康和安全的條件下的最低標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。,,第一篇過程裝備的檢測,控制輻射劑量的方法：（1） 照射時(shí)間 即控制工作人員在輻射場中的停留時(shí)間。在劑量率不變的情況下，輻射劑量是與照射時(shí)間成正比的。（2） 距離 即被照射人員與輻射源之間的距離。對于同一輻射源，劑量是與輻射距離的平方成反比。（3）屏蔽 原子序數(shù)高、密度大的材料是較好的防護(hù)材料。如鉛、混凝土等。,,第一篇過

26、程裝備的檢測,4.2 超聲波檢測(UT）及缺陷等級評定 超聲檢測目前在國內(nèi)系指采用A型脈沖反射式超聲波探傷儀產(chǎn)生的超聲波，透射被檢物并接收反射回的脈沖信號，對信號進(jìn)行等級分類的全過程。,第一篇過程裝備的檢測,（一）超聲波檢測的基礎(chǔ)知識 1 超聲波及其特性 超聲波即是頻率高于20000Hz的機(jī)械波(聲波的頻率范圍在20～20000Hz之間)。超聲波的特性如下： ①具有良好的

27、方向性。在超聲檢測中超聲波的頻率高、波長短，在介質(zhì)傳播過程中方向性好，能較方便、容易地發(fā)現(xiàn)被檢物中是否存在缺陷。 ②具有相當(dāng)高的強(qiáng)度。超聲波的強(qiáng)度與其頻率的平方成正比，因此其強(qiáng)度相當(dāng)高。如1MHz的超聲波能量(強(qiáng)度)相當(dāng)于lkHz聲波強(qiáng)度的100萬倍。,第一篇過程裝備的檢測,③ 在兩種傳播介質(zhì)的界面上能產(chǎn)生反射、折射和波形轉(zhuǎn)換。目前國內(nèi)廣泛采用的脈沖反射式超聲檢測法就是利用了這一特點(diǎn)。 ④ 具有很強(qiáng)的穿透能力。超聲

28、波可以在許多金屬或非金屬物質(zhì)中傳播，且傳播距離遠(yuǎn)、傳輸能量損失少、穿透力強(qiáng)，是目前無損檢測中穿透力最強(qiáng)的檢測方法，可穿透幾米厚的金屬材料。 ⑤對人體無傷害。,36,超聲檢測的原理,超聲檢測原理：超聲波在材料中傳播遇到缺陷時(shí)會(huì)發(fā)生一些特性的變化（如能量損失、反射等），通過這些特性的變化來判斷材料的缺陷。常用的超聲波頻率為0.5—25MHz，檢測過程：向被檢測試件中引入超聲波。超聲波與材料相互作用，聲波特性發(fā)生變化。改

29、變特性的超聲波被檢測儀器檢測到，并據(jù)此分析缺陷的特征。依據(jù)：反射信號的存在和幅度。入射信號和檢測信號的時(shí)間差。能量的衰減。 等等。,37,超聲檢測的物理基礎(chǔ),超聲波是頻率大于20KHz的機(jī)械波。主要特征量：周期、頻率、波長和波速。頻率取決于震源，在傳播過程中始終不變。波長λ、波速c、頻率f和周期T之間的關(guān)系為： λ=cT=c/f,38,超聲波的分類,根據(jù)波動(dòng)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的方向與波的傳播方向的關(guān)系， 超聲波可分為：縱波：平行

30、橫波：垂直表面波（瑞利波）：僅在表面?zhèn)鞑ヌm姆波：薄板中傳播的一種波形,39,超聲波的傳播速度,聲速依賴于傳聲介質(zhì)自身的密度、彈性模量和聲波的類型等性質(zhì)。聲速對缺陷的定位和定量分析有重要意義?？v波在固體中的聲速縱波在液體和氣體中的聲速橫波在在固體中的聲速CS＝E－彈性模量；ρ－密度；σ—波松比；B—液體或氣體的體積彈性模量；G－介質(zhì)的切變模量,40,超聲波的聲壓、聲強(qiáng)、聲阻抗,聲壓和聲強(qiáng)是描述聲場的物理量，聲阻抗描述的是介質(zhì)的

31、特性，與聲波在界面上的行為相關(guān)。聲壓p：聲場中某一點(diǎn)在某一時(shí)刻所具有的壓強(qiáng)與沒有聲波存在時(shí)該點(diǎn)的靜壓強(qiáng)之差。p= ρcuu：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度聲強(qiáng)：在垂直于聲波傳播方向的平面上，單位面積上單位時(shí)間內(nèi)所通過的聲能量。I=p2/2ρc聲阻抗Z： ρc就是介質(zhì)的聲阻抗。在同一聲壓下，Z越大，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度越小。,聲壓與超聲檢測儀屏幕上脈沖的高度成正比。,41,超聲波的傳播,超聲波的波動(dòng)性：疊加、干涉、共振、散射和衍射等。見《大學(xué)物理》

32、及其他參考書。波的衍射見下圖如果障礙物的尺寸比超聲波的波長尺寸小得多，則對超聲波的傳播沒有影響。,42,超聲波的反射和透射,超聲波垂直入射的 情況如右圖將反射聲壓與入射聲壓的比值稱為反射率r，將透射聲壓與入射聲壓的比值稱為透射率t，表達(dá)式如下： 聲強(qiáng)反射率R和聲強(qiáng)透射率T的表達(dá)式如下：,43,超聲波的反射和透射（續(xù)）,根據(jù)前面的公式，可知：能量守恒：I0

33、＝It+Ir，R+T=1聲阻抗差異越大，反射聲能越大。應(yīng)用：鋼中的空氣孔鈦合金中的α夾雜物超聲波從鋼射入水中，Z1/Z2=45/1.5 r=－0.953，t=0.065超聲波從水射入鋼中， Z1/Z2= 1.5 / 45r=0.935，t=1.935,,透射率大于1？,44,超聲波的反射和透射（續(xù)）,反射率為負(fù)表示反射波與入射波相位相反。透射率大于1，但反射能仍占大部分。？,45,超聲波的衰減,衰減：聲壓或聲能隨著距離的

34、增大逐漸減小的現(xiàn)象。引起衰減的原因：聲束的擴(kuò)散介質(zhì)中晶粒或其它微粒對聲波的散射介質(zhì)的吸收衰減規(guī)律聲壓衰減的規(guī)律一般可用下式表示,46,AVG曲線,描述規(guī)則反射體距聲源的距離A、回波高度V和缺陷當(dāng)量尺寸G之間關(guān)系的曲線。是超聲檢測中常用的曲線。包括：縱波AVG曲線和橫波AVG曲線平底孔AVG曲線和橫孔AVG曲線通用AVG曲線和實(shí)用AVG曲線等等,47,通用AVG曲線,對規(guī)則反射體距聲源的距離A和缺陷當(dāng)量尺寸G進(jìn)行了歸

35、一化，可適用于不同規(guī)格的探頭。在遠(yuǎn)場區(qū)：大平底回波聲壓：平底孔回波聲壓：,48,通用AVG曲線,由于A型脈沖探傷儀的波高與聲壓成正比，則：大平底回波聲壓：平底孔回波聲壓：x用歸一化距離A表示為：當(dāng)量尺寸用G表示為：將A和G代入上式，得：,49,通用AVG曲線,用DB表示相對波高，則有：用橫座標(biāo)表示A，縱座標(biāo)表示相對波高V，利用上式可以得出一組曲線，見下頁圖。,50,通用AVG曲線,在曲線的x<3處,理論公

36、式不適用,曲線是通過試驗(yàn)測得的.,51,實(shí)用AVG曲線,通用AVG曲線雖然可適用于不同的探頭,但在使用時(shí)需要反復(fù)歸一化聲程和缺陷當(dāng)量,很不方便。實(shí)用AVG曲線：以聲程（mm）為橫座標(biāo)，以平底孔當(dāng)量標(biāo)注各個(gè)曲線。只適用于特定材料、特定尺寸和頻率的探頭。制作方法與通用AVG相同，只是可以引入探頭的參數(shù)，考慮材料的衰減性能，可以計(jì)算得到，也可以通過試驗(yàn)得到。,52,實(shí)用AVG曲線,縱波平底孔實(shí)用AVG曲線見右圖：晶片D＝20mm，f=2

37、.5Mhz，材料為鋼,53,超聲檢測技術(shù)與設(shè)備,超聲檢測技術(shù)的分類按原理分：脈沖反射法、穿透法和共振法顯示方式：A型顯示、 B型顯示和C型顯示波型分類：縱波法、橫波法和蘭姆波法耦合方式：接觸法、液侵法等等超聲檢測方法的選擇依據(jù)：檢測對象的制造工藝、使用目的、缺陷的種類和可能性、驗(yàn)收要求等。,54,脈沖反射法和穿透法,脈沖反射法示意如下圖原理：通過試件底面或缺陷反射情況進(jìn)行檢測。,55,穿透法,穿透法示意如下圖

38、原理：根據(jù)脈沖波穿透試件后的能量變化來判斷內(nèi)部缺陷情況。,56,脈沖反射法和穿透法的比較,脈沖反射法的優(yōu)點(diǎn)（相對于穿透法）：檢測靈敏度高。25MHz可檢出鋼中120um的缺陷（按1／2波長計(jì)算）?？蓪θ毕菥_定位。操作方便。脈沖反射法的缺點(diǎn)（相對于穿透法） ：有盲區(qū)，不能檢出表面缺陷。難于檢測主平面與聲束軸平行的缺陷難于檢測高衰減材料中的缺陷。,57,超聲波探頭,超聲波探頭：是產(chǎn)生和接收超聲波的器件，直接

39、影響著超聲波的檢測能力。原理：利用材料的壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)電聲能量的轉(zhuǎn)換。超聲波探頭即能將電能轉(zhuǎn)換為聲能，也能將聲能轉(zhuǎn)換為電能。材料的頻率常數(shù)是晶片的諧振頻率和晶片厚度的乘積。同樣的材料，制作高頻探頭時(shí)需要小厚度晶片，制作低頻探頭時(shí)需要大厚度晶片。,58,耦合劑,耦合劑：為了改善探頭與試件間聲能的傳遞而加在探頭和檢測面之間的液體薄層。作用：使超聲波能夠射入工件；潤滑。常用的耦合劑水：方便；但易流失甘油：聲阻抗大，耦和效果好

40、；但需要稀釋，價(jià)格高全損耗系統(tǒng)用油：較為常用,59,試塊,為了保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性，必須用一個(gè)具有已知固定特性的試塊對檢測系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)。常用試塊包括校準(zhǔn)試塊和參考試塊。校準(zhǔn)試塊：具有規(guī)定的材質(zhì)和表面狀況，用于校準(zhǔn)設(shè)備。參考試塊：與受檢材料聲學(xué)特性相似，用以調(diào)節(jié)檢測設(shè)備的工作狀態(tài)，和對缺陷進(jìn)行標(biāo)定。,60,超聲檢測典型波形,61,遲到的回波,62,缺陷的評定,缺陷評定的內(nèi)容：位置和尺寸缺陷位置評定平面位置埋藏深度缺

41、陷尺寸評定回波幅度評定當(dāng)量尺寸評定缺陷面積的測量,63,缺陷的評定,缺陷位置評定平面位置：一般位于缺陷波最大值的正下方。埋藏深度：設(shè)探傷儀的時(shí)基線比例為1：n，根據(jù)缺陷回波前沿所對應(yīng)的水平刻度值為t，可判斷缺陷到探頭的距離為x=nt。,64,缺陷的評定,缺陷尺寸評定當(dāng)缺陷小于聲束截面時(shí)，采用回波高度法和當(dāng)量評定法。當(dāng)缺陷大于聲束截面時(shí)，采用缺陷延伸長度法（或面積測量法）評定缺陷的尺寸。,65,缺陷的評定,當(dāng)量評定法：AVG

42、曲線法用平底孔AVG曲線確定缺陷當(dāng)量，不需要大量的試塊和繁瑣的計(jì)算。例：用2.5MHz，φ14mm直探頭對厚度420mm的鋼件進(jìn)行檢測，在210mm處發(fā)現(xiàn)一缺陷，缺陷波比底波低26dB，求此缺陷的當(dāng)量 （cL＝5.9X106mm/s）。計(jì)算Aj和A。查AVG圖計(jì)算缺陷當(dāng)量,66,缺陷的評定,缺陷的當(dāng)量尺寸d=GD=0.2*14=2.8mm,67,超聲檢測的優(yōu)點(diǎn),適合于金屬、非金屬和復(fù)合材料等。穿透能力強(qiáng)，可檢測1mm—幾m的

43、金屬材料。靈敏度高，可測定缺陷的深度位置。一般情況，僅需從一側(cè)接近試件。設(shè)備輕便，對人體無害，可作現(xiàn)場檢測。,68,超聲檢測的局限性,存在檢測盲區(qū)，難于檢測表面和近表面的缺陷。材料的某些組織結(jié)構(gòu)（如晶粒度、非均勻性等）會(huì)使缺陷檢測的靈敏度和信噪比變差。對缺陷的定量表征不夠準(zhǔn)確，需要檢測者豐富的經(jīng)驗(yàn)。一般需要耦合劑。,第一篇過程裝備的檢測,2 超聲波的種類及應(yīng)用 ⑴ 種類 ①縱波概念：在傳播介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振

44、動(dòng)方向與波的傳播方向相同的波。 傳播介質(zhì):固、液、氣體介質(zhì) 應(yīng)用：鋼板、鍛件等 產(chǎn)生：直探頭 ②橫波概念：在傳播介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直的波。 傳播介質(zhì):固體介質(zhì) 應(yīng)用：焊縫、鋼管等的探傷 產(chǎn)生：斜探頭,,第一篇過程裝備的檢測,⑵ 超聲波的的反射與折射 當(dāng)超聲波從一個(gè)介質(zhì)傳播到另一個(gè)

45、介質(zhì)時(shí)，一部分能量在界面上反射回原介質(zhì)內(nèi)，稱為反射波；另一部分能量透過界面在第二介質(zhì)內(nèi)傳播，稱為折射波。（這一點(diǎn)跟光的反折射原理一樣） a 反射率 即反射波聲壓Pr與入射波聲壓Po之比 ：,第一篇過程裝備的檢測,當(dāng)垂直入射時(shí)，α=β=0o 由計(jì)算公式可以看出，兩介質(zhì)聲阻抗相差越大，反射率就越大。例如鋼的聲阻抗就比空氣的聲阻抗大得多，因此在鋼中傳播的超聲波遇到裂紋等缺陷時(shí)，便

46、從缺陷表面反射回來，而且反射率接近于100％，測定反射回來的超聲波，就可以判定缺陷的存在。這就是超聲波檢測的基本原理。,第一篇過程裝備的檢測,b 透過率 即透過聲壓Pt與入射波聲壓Po之比,稱為透過率K。當(dāng)垂直入射時(shí)，α=β=0o,第一篇過程裝備的檢測,從透過率公式可以看出，第二介質(zhì)的聲阻抗增大，則透過率也增大。 實(shí)際意義：檢測時(shí)為了盡量使超聲波透入工件，必須在探頭與工件表面中間加機(jī)油、水等耦合劑

47、，否則在探頭與工件表面之間存在有空氣，易產(chǎn)生全反射。 不同介質(zhì)的聲阻抗鋼的聲阻抗為4.53×106 g/cm2·S 空氣的聲阻抗為4.3 ×103g/cm2.S 水的聲阻抗為1.5 x 105 g/cm2.S ),第一篇過程裝備的檢測,⑵ 應(yīng)用 ① 直探頭（縱波）的應(yīng)用 當(dāng)超聲波垂直入射到平界面上時(shí)超聲波從直探頭的發(fā)射點(diǎn)a發(fā)射進(jìn)入工件中，超聲波傳播的距

48、離為工件的高度（厚度）L，如果在探測區(qū)域發(fā)現(xiàn)缺陷，缺陷距離發(fā)射點(diǎn)a的距離x是和L成正比關(guān)系，從而和超聲波探傷儀顯示屏上的缺陷波和第一次反射底波各自距離始波的讀數(shù)Xx 、 Xl成對應(yīng)關(guān)系，即： x:L= Xx : Xl 從而可以確定缺陷的位置。同時(shí)，根據(jù)反射回的波形形態(tài)、特點(diǎn)還可以判斷缺陷的性質(zhì)（如裂紋、夾層、夾渣等缺陷）。,,第一篇過程裝備的檢測,②斜探頭（橫波）的應(yīng)用

49、 在對焊縫檢測時(shí)，由于焊縫余高凹凸不規(guī)則,且高出鋼板表面,因此常選用斜探頭探傷。超聲波由斜探頭的入射點(diǎn)進(jìn)入鋼板，傳播到鋼板與空氣的界面時(shí)，產(chǎn)生全反射。由于上下鋼板表面是平行的，所以超聲波將在鋼板內(nèi)按W形路線傳播。 在焊縫檢測時(shí)，一次波聲程常用于厚板焊縫檢測，但不易發(fā)現(xiàn)焊縫區(qū)上部（M區(qū)）的缺陷；二次波聲程常用于中厚板、薄板的焊縫檢測。（如下圖3-5a、b所示）,第一篇過程裝備的檢測,（3）超聲波的衰減 超

50、聲波在介質(zhì)中傳播，隨著傳播距離的增加，其能量逐漸減弱的現(xiàn)象稱超聲波能量的衰減。超聲波衰減的主要原因： a 聲束的擴(kuò)散衰減 不同的振源在介質(zhì)中產(chǎn)生的波形不同，聲波在介質(zhì)中傳播的狀況也不同。隨著傳播距離的增加，聲波將會(huì)擴(kuò)散，從而單位面積上超聲波能量和聲壓將會(huì)逐漸減少。 在實(shí)際檢測中，隨著使用探頭形式、晶片的大小和頻率的不同，超聲波的擴(kuò)散衰減也是不同的。另外，超聲波傳播的距離增加，衰減增加，從而使檢測的靈敏度減低。

51、,第一篇過程裝備的檢測,b 超聲波的散射衰減 超聲波的散射主要來源于介質(zhì)內(nèi)部聲抗阻不同的界面（如晶粒的大下不同等），超聲波在這些阻抗不同的截面上產(chǎn)生散亂反射，從而使主聲束方向上的聲能減少而產(chǎn)生的衰減稱為散射衰減。 在實(shí)際檢測中，鑄鐵材料晶粒粗大，而且是由不同成分、不同形態(tài)的石墨和鐵素體組成，界面復(fù)雜，散射衰減嚴(yán)重； 奧氏體不銹鋼晶粒粗大，間隙較大，散射衰減同樣嚴(yán)重。因此，需要采用一些特

52、殊檢測工藝方法。,第一篇過程裝備的檢測,c 介質(zhì)吸收引起的衰減 聲波被介質(zhì)吸收主要是由介質(zhì)的黏滯性、熱傳導(dǎo)、彈性弛豫等因素引起的。在氣體介質(zhì)中超聲波衰減最嚴(yán)重，液體介質(zhì)次之，固體介質(zhì)中衰減最小。 實(shí)際檢測中，超聲波是由探頭發(fā)射出來的，接觸的第一介質(zhì)是有機(jī)玻璃（探頭晶片），在進(jìn)入到鋼材料之前，如果接觸到空氣，就會(huì)發(fā)生全反射。因此，檢測時(shí)必須用耦合劑（一般為液體）以解決這個(gè)問題。,第一篇過程裝備的檢測,

53、3 超聲波探傷儀、探頭、耦合劑、試塊（1）超聲波探傷儀 超聲檢測中的關(guān)鍵設(shè)備，它的功能是產(chǎn)生電振蕩并加在換能器－探頭上，使之產(chǎn)生超聲波，同時(shí)又將探頭接收的返回信號放大處理，以脈沖波、圖像顯示在熒光屏上，以便進(jìn)一步分析被檢對象的具體情況。 按缺陷被顯示方式分為A、B、C三種型式。對金屬材料檢測基本上都用A型探傷儀。 A型探傷儀是以脈沖波形顯示在熒光屏上，橫坐標(biāo)代表聲波的傳播時(shí)間（或

54、距離），縱坐標(biāo)代表反射波的幅度。 醫(yī)用超聲波儀是B型。,第一篇過程裝備的檢測,（2）探頭 探頭是與超聲波探傷儀配合產(chǎn)生超聲波和接收反射信號重要部件。也即是將電能轉(zhuǎn)換成超聲波能（機(jī)械能）和將超聲波能轉(zhuǎn)換為電能的一種換能器。 分類：按入射聲束方向分為：直探頭和斜探頭 按波型分類：縱波探頭、橫波探頭、板波和表面波探頭 此外還有單探頭、雙探頭之分。,第一篇過程裝備的

55、檢測,（3）超聲波探傷儀和探頭的系統(tǒng)性能 a 靈敏度余量： 簡單說，就是系統(tǒng)能夠檢測最小缺陷的能力，以衰減值分貝dB表示，dB值越大，靈敏度越高。 b 分辨力 即超聲檢測系統(tǒng)能夠把聲程不同的兩個(gè)相鄰缺陷在熒光屏上作為兩個(gè)回波區(qū)別出來的能力。c 始脈沖寬度 即始波的寬度,第一篇過程裝備的檢測,（4）耦合劑 作用：既減少聲能的損失，又能提高探頭的使用壽命。 常用的有：機(jī)

56、油、漿糊、甘油和水等透聲性好的耦合劑（5）試塊 定義： 為了校驗(yàn)探傷儀、探頭等設(shè)備的綜合系統(tǒng)性能，統(tǒng)一檢測標(biāo)準(zhǔn)而專門制造出的不同形狀、不同用途的人工反射體。 國際焊接學(xué)會(huì)規(guī)定的試塊叫標(biāo)準(zhǔn)試塊。,第一篇過程裝備的檢測,分類：一般分為校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)試塊和對比標(biāo)準(zhǔn)試塊 a 校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)試塊：主要用于校驗(yàn)探傷儀、探頭的綜合性能，如確定探傷靈敏度等工藝參數(shù)。 b 對比標(biāo)準(zhǔn)試塊：主要用于調(diào)

57、整檢測范圍，確定探傷時(shí)的靈敏度，評估被檢驗(yàn)缺陷的大小，以便對缺陷進(jìn)行分級，作出最后判定。,第一篇過程裝備的檢測,（二）超聲波檢測缺陷 超聲波對缺陷檢測主要包括：對缺陷位置的確定（定位），對缺陷尺寸和數(shù)量的確定（定量）和對缺陷性質(zhì)如裂紋、氣孔、夾渣的分析、判別（定性評估）。對于A型探傷儀，主要是根據(jù)脈沖反射波的位置、幅值、形狀等來判定。 1 檢測前的準(zhǔn)備 首先根據(jù)被檢工件選擇好探頭的型式和檢測方法，并且要

58、做好調(diào)解檢測儀器的掃描速度和靈敏度等準(zhǔn)備工作。,2 缺陷的檢測 （1）缺陷的定位（略） （2）缺陷的定量常用的定量方法： a 當(dāng)量法 可分為當(dāng)量試塊比較法、當(dāng)量計(jì)算法和當(dāng)量AVG曲線法。這些方法確定的缺陷尺寸是缺陷的當(dāng)量尺寸。,第一篇過程裝備的檢測,① 當(dāng)量試塊比較法 即將缺陷的回波與試塊上事先加工出的一系列不同聲程、不同尺寸大小的人工缺陷回波進(jìn)行比較

59、，當(dāng)同聲程處（或相近聲程處）的兩處回波高度相同時(shí)，則可以認(rèn)為被檢自然缺陷與該比較的人工缺陷是相當(dāng)?shù)模礊楫?dāng)量缺陷） 當(dāng)量法確定的當(dāng)量缺陷尺寸總是小于或等于真實(shí)缺陷尺寸。,第一篇過程裝備的檢測,b 測長法 測長法包括6dB法（半波高法）、端點(diǎn) 6dB法（端點(diǎn)半波高法）、 絕對靈敏度測長法。 ① 6dB法（半波高法）：當(dāng)發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)，使反射回的缺陷波達(dá)到最大值（不要達(dá)到飽和值），然后移動(dòng)

60、探頭（理想方向是缺陷延伸方向），當(dāng)反射回的缺陷波高降至原來的一半時(shí)，此時(shí)探頭位置即是缺陷的端點(diǎn)，探頭移動(dòng)的距離即為被檢缺陷的指示長度。,第一篇過程裝備的檢測,c 底波高度法 即通過測試缺陷回波高與底波高比值的不同，來衡量缺陷的相對尺寸。 表示方式有兩種：F/B F/BGF/B法： 一定靈敏度條件下，通過測試缺陷回波高與缺陷處底波高比值的不同來衡量缺陷的相對大小。F/BG法：

61、 一定靈敏度條件下，通過測試缺陷回波高與無缺陷處底波高比值的不同來衡量缺陷的相對大小,第一篇過程裝備的檢測,（3）缺陷的定性分析 如果缺陷的位置、數(shù)量、尺寸相同而性質(zhì)不同，其影響也是不同的，尤其裂紋是最為危險(xiǎn)的。因此重要部位如焊接接頭，在評級時(shí)，不僅要準(zhǔn)確地確定缺陷的位置、尺寸、數(shù)量等，而且要辨別缺陷的性質(zhì)。缺陷的定性分析要結(jié)合課本P49頁表3－11的幾方面內(nèi)容來進(jìn)一步的判別。,第一篇過程裝備的檢測,例如對裂

62、紋缺陷，在焊縫中的位置常出現(xiàn)在焊縫區(qū)或者熱影響區(qū)，形狀為長條狀，沿焊縫縱向或橫向。在熒光屏上常常出現(xiàn)鋸齒較多的波形等特征。如氣孔缺陷，出現(xiàn)位置在焊縫區(qū)或者鑄造材料中，不會(huì)出現(xiàn)在鍛件中，形態(tài)為球狀或針狀，單個(gè)、密集或者鏈狀，反射波形單純等特征。,第一篇過程裝備的檢測,（三）超聲檢測焊接接頭的缺陷等級評定1 超聲檢測焊接接頭的等級選擇 焊接接頭超聲檢測分為A、B、C三個(gè)等級，檢驗(yàn)的完善程度A級最低，B級一般，C級最高。

63、 一般來說，A級適用于普通結(jié)構(gòu)， B級適用于壓力容器與相應(yīng)管道， C級適用于核容器等級重要結(jié)構(gòu)。2 缺陷檢測結(jié)果的分級 焊縫的超聲檢測結(jié)果分為四級（GB11345-89） 全部（100％）探傷要求檢測級別達(dá)到Ⅰ級， 局部（20％）探傷要求檢測級別達(dá)到Ⅱ級。,第一篇過程裝備的檢測,作業(yè)： 2-2、說明射線照相的質(zhì)量等級。 2-3、射線檢測焊接

64、接頭時(shí)，對接焊縫透照缺陷等級評定的焊縫質(zhì)量級別是怎樣劃分的？ 2-4、對射線防護(hù)的方法有幾種。檢測人員每年允許接受的最大射線照射劑量是多少？ 3-0、超聲波的定義及其特性？ 3-2、在超聲波檢測中，影響超聲波能量衰減的主要原因有哪些方面，衰減對檢測有哪些影響，實(shí)際檢測時(shí)常采用什么措施？ 3-3、超聲波檢測時(shí)應(yīng)做的準(zhǔn)備工作有哪些？利用超聲波對缺陷的檢測主要包括哪些內(nèi)容？,

65、第一篇過程裝備的檢測,4.3 表面檢測及缺陷等級評定 表面檢測是對材料、零部件、焊接接頭的表面或近表面缺陷進(jìn)行檢測和評定缺陷等級。常規(guī)方法有磁粉檢測、滲透檢測和管材渦流檢測等。,第一篇過程裝備的檢測,（一）磁粉檢測 1 檢測原理 當(dāng)一被磁化的工件表面和內(nèi)部存在缺陷時(shí)，缺陷的導(dǎo)磁率遠(yuǎn)小于工件材料，磁阻大，阻礙磁力線順利通過，造成磁力線彎曲。如果工件表面、近表面存在缺陷(沒有裸露出表面也可以)

66、，則磁力線在缺陷處會(huì)逸出表面進(jìn)入空氣中，形成漏磁場。(參見圖4-l的S—N磁場) 此時(shí)若在工件表面撒上導(dǎo)磁率很高的磁性鐵粉，在漏磁場處就會(huì)有磁粉被吸附，聚集形成磁痕，通過對磁痕的分析即可評價(jià)缺陷。,第一篇過程裝備的檢測,,第一篇過程裝備的檢測,2 影響漏磁場強(qiáng)度的主要因素 磁粉檢測靈敏度的高低，關(guān)鍵在于形成漏磁場強(qiáng)度的強(qiáng)弱。影響漏磁場強(qiáng)度的主要因素如下。 (1)外加磁場強(qiáng)度

67、缺陷漏磁場強(qiáng)度的強(qiáng)弱與工件被磁化程度有關(guān)。一般說來，如果外加磁場使被檢材料的磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到其飽和值的 80％以上，即達(dá)到0.8T時(shí)，缺陷的漏磁場強(qiáng)度就會(huì)顯著增加。,第一篇過程裝備的檢測,(2)缺陷的形狀和位置 缺陷方向與磁力線方向越接近90°，其漏磁場強(qiáng)度越大，否則相反。檢測時(shí)，很難發(fā)現(xiàn)與被檢表面所夾角度小于20°的夾層。表面漏磁場強(qiáng)度隨著缺陷深寬比的增加而增加。缺陷位置越接近表面，漏磁場強(qiáng)度就越強(qiáng)，

68、否則減弱。當(dāng)缺陷較深時(shí)，漏磁場強(qiáng)度將衰減至零，無法進(jìn)行磁粉檢測。,第一篇過程裝備的檢測,(3)被檢材料的性質(zhì) 常溫下的鋼鐵材料是體心立方晶格，非奧氏體組織，是鐵磁性材料；而面心立方晶格、奧氏體組織是非鐵磁性材料。奧氏體不銹鋼在常溫下是奧氏體組織，無磁性。 材料的合金化程度，冷加工程度及熱處理狀態(tài)也會(huì)影響材料的磁性，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： ①鋼鐵材料隨著含碳量的增加，碳鋼的矯頑力（抗磁力）幾乎呈線