無(wú)損檢測(cè)基礎(chǔ)知識(shí)新

無(wú)損檢測(cè)基礎(chǔ)知識(shí)新第1頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五一、射線檢測(cè)基礎(chǔ)知識(shí)二、超聲波檢測(cè)基礎(chǔ)知識(shí)三、磁粉檢測(cè)基礎(chǔ)知識(shí)四、滲透檢測(cè)基礎(chǔ)知識(shí)五、無(wú)損檢測(cè)的應(yīng)用第2頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五概論：1、定義和分類：什么是無(wú)損檢測(cè)？就是指在不損壞試件的前提下，對(duì)試件進(jìn)行檢查和測(cè)試的方法?，F(xiàn)代無(wú)損檢測(cè)的定義是：在不損壞試件的前提下，以物理或化學(xué)方法為手段，借助先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備器材，對(duì)試件的內(nèi)部及表面的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、狀態(tài)進(jìn)行檢查和測(cè)試的方法。第3頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五無(wú)損檢測(cè)是在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的。例如：用于檢測(cè)工業(yè)產(chǎn)品缺陷的X射線照相法是在德國(guó)物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)X射線后才產(chǎn)生的；超聲波檢測(cè)是在兩次世界大戰(zhàn)中迅速發(fā)展的聲納技術(shù)和雷達(dá)技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來(lái)的；磁粉檢測(cè)建立在電磁學(xué)理論的基礎(chǔ)上。而滲透檢測(cè)得益于物理化學(xué)的進(jìn)展等等。第4頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五在無(wú)損檢測(cè)技術(shù)發(fā)展過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)三個(gè)名稱，無(wú)損探傷、無(wú)損檢測(cè)和無(wú)損評(píng)價(jià)。體現(xiàn)了無(wú)損檢測(cè)技術(shù)發(fā)展的三個(gè)階段，其中無(wú)損探傷是早期階段的名稱，其涵義是探測(cè)和發(fā)現(xiàn)缺陷；無(wú)損檢測(cè)是當(dāng)前階段的名稱，其內(nèi)涵不僅僅是探測(cè)缺陷，還包括探測(cè)試件的一些其他信息，如結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、狀態(tài)等，并試圖通過(guò)測(cè)試，掌握更多的信息；而無(wú)損評(píng)價(jià)則是即將進(jìn)入或正在進(jìn)入的新的發(fā)展階段，包含更廣泛、更深刻的內(nèi)容，它不僅要求發(fā)現(xiàn)缺陷，探測(cè)試件的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、狀態(tài)，還要求獲得更全面，更準(zhǔn)確的，綜合的信息，如缺陷的形狀、尺寸、位置、取向、內(nèi)含物、缺陷部位的組織、殘余應(yīng)力等，結(jié)合成像技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)分析和處理等技術(shù)，與材料力學(xué)、斷裂力學(xué)等知識(shí)綜合應(yīng)用，對(duì)產(chǎn)品或試件的質(zhì)量和性能給出全面、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。第5頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五無(wú)損檢測(cè)方法有：射線檢測(cè)（RT）、超聲波檢測(cè)（UT）、磁粉檢測(cè)（MT）、滲透檢測(cè)（PT）、渦流檢測(cè)（ET）和聲發(fā)射檢測(cè)（AT）等。在目前核工業(yè)上還有目視檢測(cè)（VT）、檢漏檢測(cè)(LT)等。第6頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2、無(wú)損檢測(cè)的目的：應(yīng)用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，是為了達(dá)到以下目的A、保證產(chǎn)品質(zhì)量。應(yīng)用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，可以探測(cè)到肉眼無(wú)法看到的試件內(nèi)部的缺陷；在對(duì)試件表面質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，通過(guò)無(wú)損檢測(cè)方法可以探測(cè)出許多肉眼很難看見的細(xì)小缺陷。第7頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五B、保障使用安全。即使是設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量完全符合規(guī)范要求的設(shè)備，在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間使用后，也有可能發(fā)生破壞事故，這是由于苛刻的運(yùn)行條件使設(shè)備狀態(tài)發(fā)生變化，由于高溫和應(yīng)力的作用導(dǎo)致材料蠕變；由于溫度、壓力的波動(dòng)產(chǎn)生交變應(yīng)力，使設(shè)備的應(yīng)力集中部位產(chǎn)生疲勞；由于腐蝕作用使材質(zhì)劣化；這些原因有可能使設(shè)備中原來(lái)存在的制造規(guī)范允許的缺陷擴(kuò)展開裂，或使設(shè)備中原來(lái)沒(méi)有缺陷的地方產(chǎn)生新生的缺陷，最終導(dǎo)致設(shè)備失效。而無(wú)損檢測(cè)就是在用設(shè)備定期檢驗(yàn)的主要內(nèi)容和發(fā)現(xiàn)缺陷最有效的手段。第8頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五C、改進(jìn)制造工藝。在產(chǎn)品生產(chǎn)中，為了了解制造工藝是否適宜，必須事先進(jìn)行工藝試驗(yàn)。在工藝試驗(yàn)中，經(jīng)常對(duì)工藝試樣進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果改進(jìn)制造工藝，最終確定理想的制造工藝。如，為了確定焊接工藝規(guī)范，對(duì)焊接試驗(yàn)的焊接試樣進(jìn)行射線照相，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果修正焊接參數(shù)，最終得到能夠達(dá)到質(zhì)量要求的焊接工藝。D、降低生產(chǎn)成本。在產(chǎn)品制造過(guò)程中進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，往往被認(rèn)為要增加檢查費(fèi)用，從而使制造成本增加。可是如果在制造過(guò)程中間的環(huán)節(jié)正確地進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，就是防止以后的工序浪費(fèi)，減少返工，降低廢品率，從而降低制造成本。第9頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五射線的種類很多，其中易穿透物質(zhì)的X射線、γ射線、中子射線三種。這三種射線都被用于無(wú)損檢測(cè)，其中X射線和γ射線廣泛用于鍋爐壓力容器壓力管道焊縫和其他工業(yè)產(chǎn)品、結(jié)構(gòu)材料的缺陷檢測(cè)，而中子射線僅用于一些特殊場(chǎng)合。

射線檢測(cè)是工業(yè)無(wú)損檢測(cè)的一個(gè)重要專業(yè)。最主要的應(yīng)用是探測(cè)試件內(nèi)部的宏觀幾何缺陷（探傷）。按照不同特征可將射線檢測(cè)分為許多種不同的方法，例如使用的射線種類、記錄的器材、探傷工藝和技術(shù)特點(diǎn)等。

射線照相法是指X射線或γ射線穿透試件，以膠片作為記錄信息的無(wú)損檢測(cè)方法，是最基本、應(yīng)用最廣泛的一種射線檢測(cè)方法。一、射線檢測(cè)基礎(chǔ)知識(shí)第10頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五1、射線照相的原理：X射線和γ射線都是波長(zhǎng)極短的電磁波。X射線是從X射線管中產(chǎn)生的，X射線管是一種二極電子管，將陰極燈絲通電，使之白熾，電子就在真空中放出，如果兩極之間加幾十千伏以至幾百千伏的電壓（管電壓）時(shí)，電子就從陰極向陽(yáng)極方向加速飛行，獲得很大的動(dòng)能，當(dāng)這些高速電子撞擊陽(yáng)極時(shí)，與陽(yáng)極金屬原子的核外庫(kù)侖場(chǎng)作用，發(fā)生軔致輻射而放出X射線。電子的動(dòng)能一部分轉(zhuǎn)變?yōu)閄射線能，其中大部分都轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。附件受電子撞擊的地方即產(chǎn)生X射線的地方叫做焦點(diǎn)。X射線管所發(fā)出的波長(zhǎng)分布是連續(xù)的，能譜為連續(xù)譜。第11頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五γ射線是從放射性同位素的原子核中放射出來(lái)的。γ射線的波長(zhǎng)是一定的，能譜都是連續(xù)譜。γ射線的能量隨著同位素的種類的不同而不同。因?yàn)橥凰貢r(shí)刻不停的衰變并放出射線，所以射線源的放射強(qiáng)度隨著時(shí)間的推延而逐漸減弱，強(qiáng)度減到初始強(qiáng)度一半的時(shí)間叫做半衰期。在無(wú)損檢測(cè)中常用的同位素有Co60（鈷60）、Cs137（銫137）、Ir192（銥192）、Se75（硒75）等。第12頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五射線照相法是利用射線透過(guò)物質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生吸收和散射這一特征，通過(guò)測(cè)量材料中因缺陷存在影響射線的吸收來(lái)探測(cè)缺陷的。X射線和γ射線通過(guò)物質(zhì)時(shí)，其強(qiáng)度逐漸減弱。一般認(rèn)為是由光電效應(yīng)引起的吸收、康普頓效應(yīng)引起的散射和電子對(duì)效應(yīng)引起的吸收三種原因造成的。射線還有一個(gè)重要性質(zhì)，就是能使膠片感光，當(dāng)X射線或γ射線照射膠片時(shí)，與普通光線一樣，能使膠片乳劑層中的鹵化銀產(chǎn)生潛象中心，經(jīng)過(guò)顯影和定影后就黑化，接收射線越多的部位黑化程度越高，這個(gè)作用叫做射線的照相作用。因?yàn)閄射線或γ射線使鹵化銀感光作用比普通光線小得多，所以必須使用特殊的X射線膠片，還使用一種能加強(qiáng)感光作用的增感屏。第13頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五射線照相的探傷原理為，厚度為T毫米的物體中有厚度為ΔT毫米的缺陷時(shí)，x射線透過(guò)無(wú)缺陷部位的底片的黑度為D，而x射線透過(guò)有缺陷部位的底片黑度應(yīng)為D+ΔD。把這種曝過(guò)光的膠片在暗室中經(jīng)過(guò)顯影、定影、水洗和干燥。再將底片在觀片燈上觀察，根據(jù)底片上有缺陷部位與無(wú)缺陷部位的黑度圖象不一樣，就可判斷出缺陷的種類、數(shù)量、大小等結(jié)構(gòu)內(nèi)部的信息。這就是射線照相探傷的原理。第14頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2、射線檢測(cè)設(shè)備：射線照相設(shè)備可分為：①

x射線探傷機(jī)可分為攜帶式、移動(dòng)式兩類。移動(dòng)式x射線探傷機(jī)用在曝光室內(nèi)的射線探傷，它具有較高的管電壓和管電流，管電壓可達(dá)450Kv，管電流可達(dá)20mA，最大穿透厚度約100mm。攜帶式x射線探傷機(jī)主要用于現(xiàn)場(chǎng)射線照相，管電壓一般小于320Kv，最大穿透厚度約50mm。高能射線探傷設(shè)備為了滿足大厚度工件射線探傷的要求，使對(duì)鋼件的x射線探傷厚度擴(kuò)大到500mm。分為直線加速器、電子回旋加速器。其中直線加速器可產(chǎn)生大劑量射線，探傷效率高，透照厚度大。γ射線探傷機(jī)因射線源體積小，可在狹窄場(chǎng)地、高空、水下工作，并可全景曝光等優(yōu)點(diǎn)，已成為射線探傷重要組成部分。第15頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五3、射線照相工藝要點(diǎn)：①

照相操作步驟：把被檢的物體安放在離X射線裝置或γ射線裝置500mm以上的位置處，將膠片盒緊貼在被檢物體的背后，讓射線照射適當(dāng)?shù)臅r(shí)間進(jìn)行曝光。把曝光后的膠片在暗室進(jìn)行顯影、定影、水洗和干燥后得到射線底片，將底片放在觀片燈上進(jìn)行觀察，根據(jù)底片的黑度和圖象來(lái)判斷存在缺陷的種類、大小和數(shù)量，按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)缺陷進(jìn)行評(píng)定和分級(jí)。這是射線照相探傷的一般步驟。按射線源、工件和膠片之間的相互位置關(guān)系，透照方式分為縱縫透照法、環(huán)縫外透法、環(huán)縫內(nèi)透法、雙壁單影法和雙壁雙影法五種。附件1其中雙壁單影法用于小直徑的容器或大口徑管子焊縫；雙壁雙影用于Φ89以下管子對(duì)接焊縫。第16頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五②照相規(guī)范的確定：要得到好的射線照相底片，除了合理的選擇透照方式外，還必須選擇好的透照規(guī)范，使小缺陷能夠在底片上盡可能明顯地辨別出來(lái)，就是說(shuō)照相要達(dá)到高靈敏度。為了達(dá)到這一目的，除了選擇質(zhì)量好的細(xì)顆粒膠片外，還要取得好的射線照相對(duì)比度和清晰度。第17頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五射線照相清晰度是指底片上的圖象的清晰程度，它主要由兩部分組成，即固有不清晰度Ui和幾何不清晰度Ug，X射線管的焦點(diǎn)和γ射線源是有一定大小的，由于射線源具有一定的大小，在缺陷的圖象周圍就產(chǎn)生半影，假如缺陷橫向尺寸較小時(shí)，缺陷圖象就會(huì)淹沒(méi)于半影中，缺陷就難以看清了。缺陷的最大半影尺寸稱為缺陷的幾何不清晰度。幾何不清晰度Ug表示式：Ug=b*df/F-b

b—工件表面到膠片的距離

df—射線源的大?。ń裹c(diǎn)尺寸）

F—焦距（射線源到膠片的距離）從式中看出，射線源到膠片的距離F愈大，半影愈??；射線源尺寸df愈小，半影愈小，b（工件表面到膠片的距離）愈小，半影愈小。也就是說(shuō)工件愈薄，膠片貼得愈緊，清晰度愈好，射線源愈小，焦距愈大，清晰度愈好。第18頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五為得到高的缺陷檢出率。射線照相規(guī)范的選擇應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：A、

透照方式的選擇和K值控制。除了管道和無(wú)法進(jìn)入內(nèi)部的小直徑容器只能采用雙壁透照外，大多數(shù)容器殼體的焊縫射線照相都采用單壁透照，既外透法和內(nèi)透法。外透法的優(yōu)點(diǎn)是操作比較方便，內(nèi)透法的優(yōu)點(diǎn)是透照厚度差小，在滿足透照厚度比K值的情況下，一次透照長(zhǎng)度較大。

B、射線源的選擇。應(yīng)在能穿透檢測(cè)工件的前提下盡可能地降低射線的管電壓。應(yīng)選擇小尺寸的射線源，可以得到清晰度好的底片。C、透照焦距的選擇。焦距愈大，被檢物體與膠片貼得愈緊，半影就愈小，在選擇透照焦距時(shí)，應(yīng)將焦距選得大一些。但是由于射線的強(qiáng)度與焦距的平方成反比，所以不能把焦距選得過(guò)大，不然透照時(shí)射線強(qiáng)度將不夠，所以焦距的選擇應(yīng)在滿足幾何不清晰度要求的前提下合理選擇。第19頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五D、曝光量的選擇。曝光量E為射線強(qiáng)度I與曝光時(shí)間T的乘積，曝光量的大小要能保證足夠的底片黑度。如果管電壓偏高，那么小的曝光量也能使底片達(dá)到規(guī)定黑度，但這樣的底片靈敏度不夠好，所以一般情況下X射線照相的曝光量選擇15mA·min以上。E、

膠片、增感屏的選擇與底片黑度控制。F、象質(zhì)計(jì)的應(yīng)用。用底片上必須顯示的最小鋼絲直徑與相應(yīng)的象質(zhì)指數(shù)來(lái)表示照相的靈敏度。所謂射線照相的靈敏度是射線照相能發(fā)現(xiàn)最小缺陷的能力。射線照相靈敏度分為絕對(duì)靈敏度和相對(duì)靈敏度。G、底片評(píng)定。第20頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五4、射線檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)和局限性1）檢測(cè)結(jié)果有直接記錄—底片。由于底片上記錄的信息十分豐富，且可以長(zhǎng)期保存，從而使射線照相法成為各種無(wú)損檢測(cè)方法中記錄最真實(shí)、最直觀、最全面、可追蹤性最好的檢測(cè)方法。2）可以獲得缺陷的投影圖象，缺陷定性定量準(zhǔn)確。各種無(wú)損檢測(cè)方法中，射線照相對(duì)缺陷定性是最準(zhǔn)確的。在定量方面，對(duì)體積型缺陷的長(zhǎng)度、寬度尺寸的確定也很準(zhǔn)，其誤差大致零點(diǎn)幾毫米。但對(duì)面積型缺陷，如裂紋、未熔合等類似缺陷，缺陷端部尺寸很小，則底片上影象尖端延伸可能辨別不清，定量數(shù)據(jù)偏小。第21頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五3）體積型缺陷檢出率很高，而面積型缺陷的檢出率受到多種因素影響。體積型缺陷是指氣孔、夾渣類缺陷。一般情況下，射線照相大致可以檢出直徑在試件厚度1%以上的體積型缺陷，但人眼分辨率的限制，可檢出缺陷的最小尺寸大致為0.5mm左右。面積型缺陷是指裂紋、未熔合類缺陷，其檢出率的影響因素包括缺陷形狀尺寸，透照厚度、透照角度、透照幾何條件、射線源和膠片種類、像質(zhì)計(jì)靈敏度等。4）適宜檢驗(yàn)厚度較薄的工件而不適宜較厚的工件。因?yàn)闄z驗(yàn)厚工件需要高能量的射線探傷設(shè)備。300Kv便攜式X射線機(jī)透照厚度一般小于40mm，420Kv移動(dòng)式X射線機(jī)和Ir192γ射線機(jī)透照厚度均小于100mm，對(duì)于厚度大于100mm的工件射線照相需使用加速器和Co60。此外，板厚增大，射線照相絕對(duì)靈敏度下降。也就是說(shuō)厚工件采用射線照相，小尺寸缺陷以及一些面積型缺陷漏檢的可能性增大。第22頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五5）適宜檢測(cè)對(duì)接焊縫，檢測(cè)角焊縫效果較差，不適宜檢測(cè)板材、棒材、鍛件。檢測(cè)角焊縫的透照布置比較困難，攝得底片的黑度變化大，成像質(zhì)量不夠好；不適宜檢測(cè)板材、棒材、鍛件的原因是板材、鍛件中的大部分缺陷與板面平行，射線照相無(wú)法檢出。6）有些試件結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場(chǎng)條件不適合射線照相。由于射線檢測(cè)是穿透檢驗(yàn)，檢測(cè)時(shí)需要接近工件的兩面，因此結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場(chǎng)條件有時(shí)會(huì)限制檢測(cè)的進(jìn)行。此外射線照相對(duì)射線源至膠片的距離（焦距）有一定要求，如果焦距太短，則底片清晰度會(huì)很差。7）對(duì)缺陷在工件中厚度方向的位置、尺寸的確定比較困難。除了一些根部缺陷可結(jié)合焊接知識(shí)和圖象規(guī)律來(lái)確定其在工件中厚度方向的位置，大多數(shù)缺陷無(wú)法用底片提供信息定位；缺陷高度可通過(guò)黑度對(duì)比的方法作出判斷，但精確度不高。8）檢測(cè)成本高。射線照相設(shè)備和曝光間的建設(shè)投資巨大；輔料的成本、人工成本也很高。9）射線照相檢測(cè)速度慢。10）射線對(duì)人體有傷害。第23頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第24頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第25頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第26頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五超聲波檢測(cè)主要用于探測(cè)試件的內(nèi)部缺陷，它的應(yīng)用十分廣泛。所謂超聲波是指超過(guò)人耳聽覺(jué)，頻率大于20千赫茲的聲波。用于檢測(cè)的超聲波，頻率為0.4～25兆赫茲，其中用得最多的是1～5兆赫茲。在金屬的探測(cè)中用的是高頻率的超聲波。這是因?yàn)椋?、超聲波的指向性好，能形成窄的波束；2、波長(zhǎng)短，小的缺陷也能夠較好地反射；3、距離的分辨力好，缺陷的分辨率高。

超聲波探傷方法很多，目前用得最多的是脈沖反射法，在顯示超聲信號(hào)方面，大多采用較為成熟的A型顯示。二、超聲波檢測(cè)基礎(chǔ)知識(shí)：第27頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五1、超聲波的發(fā)生及其性質(zhì)1）超聲波的發(fā)生和接收：超聲波是一種高頻機(jī)械波。發(fā)生超聲波探傷用的高頻超聲波用的是壓電換能器。壓電材料主要采用石英、鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛和硫酸鋰等。主要是它們具有壓電效應(yīng)，可以將電振動(dòng)轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)，也能將機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電振動(dòng)。要使壓電材料產(chǎn)生超聲波，將它切成能在一定頻率下共振的晶片，當(dāng)高頻電壓加到晶片的兩個(gè)電極上時(shí)，晶片就在厚度方向產(chǎn)生伸縮（振動(dòng)），這樣就把電振動(dòng)轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)了。其發(fā)生的超聲波可傳播到被檢物體中去。反之，將高頻機(jī)械振動(dòng)傳到晶片上時(shí)，晶片就被振動(dòng)，在晶片兩電極之間就產(chǎn)生頻率與超聲波相等、強(qiáng)度與超聲波成正比的高頻電壓，這個(gè)高頻電壓經(jīng)放大、檢波、顯示在示波屏上。這就是超聲波的接收。通常在超聲波探傷中只使用一個(gè)晶片，這個(gè)晶片即作發(fā)射又作接收。第28頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2）超聲波的種類：

超聲波在介質(zhì)中傳播有不同的方式，波形不同，其振動(dòng)方式不同，傳播速度也不同。

根據(jù)波動(dòng)傳播時(shí)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向相對(duì)于波的傳播方向的不同，可將波動(dòng)分為縱波、橫波、表面波和板波等。A、縱波：介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向互相平行的波。凡能承受拉伸或壓縮應(yīng)力的介質(zhì)都能傳播縱波。B、橫波：介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向互相垂直的波。當(dāng)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)受到交變的剪切應(yīng)力作用時(shí)，產(chǎn)生切變形變，從而形成橫波。橫波只能在固體介質(zhì)中傳播，不能在液體和氣體介質(zhì)中傳播。C、表面波：當(dāng)介質(zhì)表面受到交變應(yīng)力作用時(shí)，產(chǎn)生沿介質(zhì)表面?zhèn)鞑サ牟ā？梢砸暈榭v波與橫波的合成。只能在固體介質(zhì)中傳播，不能在液體和氣體介質(zhì)中傳播。D、板波：在板厚與波長(zhǎng)相當(dāng)?shù)谋“逯袀鞑サ牟?。按質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向不同分為SH波和蘭姆波。第29頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五3）聲速：聲波在介質(zhì)中是以一定的速度傳播，空氣中的聲速為3400米/秒，水中的聲速為1500米/秒，鋼中縱波的聲速為5900米/秒，橫波的聲速為3230米/秒，表面波的聲速為3007米/秒。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倍。在超聲波探傷中，通常用直探頭來(lái)產(chǎn)生縱波，縱波是向探頭接觸面相垂直的方向傳播。橫波通常是用斜探頭來(lái)發(fā)生的，斜探頭是將晶片貼在有機(jī)玻璃制的斜楔上，晶片振動(dòng)發(fā)生的縱波在斜楔中前進(jìn)，在探傷面上發(fā)生折射，聲波斜射入被檢物中。通常折射縱波反射不進(jìn)入被檢物，只有折射橫波傳入被檢物中。第30頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五4）波長(zhǎng)：波在一個(gè)周期內(nèi)或者說(shuō)質(zhì)點(diǎn)完成一次振動(dòng)所經(jīng)過(guò)的路程稱為波長(zhǎng)。用λ表示，根據(jù)頻率f和波速C的定義，三者有下列關(guān)系：

C=fλ5）超聲場(chǎng)及其特征量：充滿超聲波的空間叫做超聲場(chǎng)，描述超聲場(chǎng)的特征量有聲壓、聲強(qiáng)和聲阻抗。A、聲壓：超聲場(chǎng)中某一點(diǎn)在某一瞬時(shí)具有的壓強(qiáng)P1與沒(méi)有超聲波存在時(shí)同一點(diǎn)的靜態(tài)壓強(qiáng)P0之差。

B、聲強(qiáng)：在垂直于超聲波傳播方向上單位面積、單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的超聲能量。用I表示。聲壓P、聲強(qiáng)I之間的關(guān)系：I=1/2P2m/ρC

C、聲阻抗：由公式P=ρCν可知，在同一聲壓P情況下，ρC越大，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度ν越??；反之ρC越小，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度ν越大。所以把ρC稱為介質(zhì)的聲阻抗，以符號(hào)Z表示。聲阻抗能直接表示介質(zhì)的聲學(xué)性質(zhì)。ρ為介質(zhì)密度；C為聲速。

D、分貝：分貝是計(jì)算聲強(qiáng)和聲壓的單位。超聲波探傷中，通常是采用比較兩個(gè)信號(hào)的聲壓值的方法來(lái)描述缺陷的大小，分貝值的計(jì)算公式為

Δ=20lg（P2/P1）

式中，P1、P2為兩個(gè)不同信號(hào)的聲壓。由公式可以算出，如果P2比P1大一倍，則兩信號(hào)的分貝差值為6dB。由于超聲波信號(hào)的示波屏上的波高H與聲壓成正比，所以不同波高的分貝差值的計(jì)算公式為：Δ=20lg（H2/H1）第31頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五6）界面的反射和透射：垂直入射時(shí)的反射和透射：當(dāng)超聲波垂直地傳到界面上時(shí)，一部分超聲波被反射，而剩余的部分就穿透過(guò)去，這兩部分的比率取決于兩種介質(zhì)的聲阻抗。計(jì)算聲壓反射率R和聲壓透射率D的公式為：R=Z2-Z1/Z2+Z1D=2Z2/Z2+Z1式中Z1、Z2為兩種介質(zhì)的聲阻抗例如當(dāng)鋼中的超聲波傳到底面遇到空氣界面時(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%地反射，幾乎完全不會(huì)傳到空氣中（只傳約0.002%），而鋼同水接觸時(shí)，則有88%的聲能被反射，有12%的聲能穿透進(jìn)入水中。通過(guò)超聲波在界面上反射和透射特性得知，如果探頭與被檢物之間有空氣時(shí)，超聲波因在界面上全部被反射而不能進(jìn)入工件，這就是為什么在探傷時(shí)，必須在探頭與工件之間涂機(jī)油或甘油等耦合劑的原因。第32頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五B、斜射時(shí)的反射和折射：當(dāng)超聲波斜射到界面上時(shí)，在界面上會(huì)產(chǎn)生反射和折射。假如介質(zhì)為液體、氣體時(shí)，反射波和折射波只有縱波。當(dāng)斜探頭接觸鋼件時(shí)，因?yàn)閮烧叨际枪腆w，所以反射波和折射波都存在縱波和橫波。此時(shí)，反射角和折射角是由兩種介質(zhì)中的聲速來(lái)決定。折射角的計(jì)算公式為：sini1/C1=sinθL/CL2=sinθS/Cs2式中i1入射角；C1入射波聲速；θL縱波折射角；CL2第二介質(zhì)的縱波聲速；θS橫波折射角；Cs2第二介質(zhì)的橫波聲速。用斜探頭時(shí)，從晶片發(fā)出的縱波傳入斜楔后，斜射到探傷面上，如果傳入第二介質(zhì)中同時(shí)存在縱波和橫波時(shí)，對(duì)判別會(huì)發(fā)生困難。入射角的角度大于第一臨界角（就是使縱波全部反射，而不進(jìn)入第二介質(zhì)），使被檢物中只有橫波射入。當(dāng)入射角大于第二臨界角時(shí)，第二介質(zhì)中的折射橫波也將不存在，波將沿工件表面?zhèn)鞑ァ＿@就要求縱波的入射角必須在第一臨界角與第二臨界角之間。如斜楔采用有機(jī)玻璃（縱波聲速為2.73×103米/秒），被檢材料為鋼（縱波聲速為5.9×103米/秒），則第一臨界角α1=27o36′，第二臨界角α2=57o48′。實(shí)際用的折射角范圍為38o～80o。折射角大小也可以用其正切值表示，稱為K值，例如折射角45o的探頭K值為1，K2就是折射角為63.4o的探頭。第33頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五7）指向性：A、聲波的指向性：聲束集中向一個(gè)方向輻射的性質(zhì)，叫做聲波的指向性。探傷采用高頻超聲波，其理由之一就是希望它具有指向性，才便于超聲波探傷發(fā)現(xiàn)缺陷，確定缺陷位置。b晶片aθ0如圖聲束的指向性第34頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五晶片發(fā)出的超聲波，其方向在某一個(gè)范圍內(nèi)，聲束是不擴(kuò)散的，可是，發(fā)射到一定程度時(shí)，由于晶片的制約力減弱，聲束就擴(kuò)散了。B、指向角：超聲波探頭的聲場(chǎng)中，在一定角度θ中包含了大部分的超聲波能量，這個(gè)角度就叫做指向角（或叫半擴(kuò)散角）。指向角θ0與超聲波波長(zhǎng)λ，晶片直徑D的關(guān)系為：

θ0=arcsin(1.12λ/D)頻率愈高（波長(zhǎng)愈短），晶片愈大，則指向角就愈小。8）近場(chǎng)區(qū)與遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)：在超聲波探頭的聲場(chǎng)中，按聲壓變化規(guī)律分為近場(chǎng)區(qū)和遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)。在近場(chǎng)區(qū)內(nèi)，由于波的干涉效應(yīng)使某些地方聲壓相互干涉而加強(qiáng)，另一些地方相互干涉而減弱，其結(jié)果是聲壓起伏變化很大，出現(xiàn)許多個(gè)聲壓極大和極小點(diǎn)。在聲束軸線上最后一個(gè)聲壓極大值至聲源的距離稱為近場(chǎng)長(zhǎng)度，用N表示。N值大小與晶片直徑D以及波長(zhǎng)有關(guān)：N≈D2/4λ近場(chǎng)區(qū)內(nèi)探測(cè)缺陷在定量上會(huì)出現(xiàn)誤差，聲壓極大值處即使小缺陷的回波也可能較高，而聲壓極小值處，有可能發(fā)生較大缺陷的回波較低的情況。因此要避免在近場(chǎng)區(qū)對(duì)缺陷定量。聲場(chǎng)中近場(chǎng)區(qū)以外的區(qū)域稱為遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)，遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)內(nèi)聲束軸線上的聲壓隨距離的增大而降低第35頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五9）小物體上的超聲波反射：當(dāng)超聲波碰到缺陷時(shí)，會(huì)反射和散射?？墒?，如果缺陷尺寸小于波長(zhǎng)的一半時(shí)，由于衍射，波就會(huì)繞過(guò)缺陷傳播，這樣波的傳播就與缺陷的存在與否沒(méi)有關(guān)系了。因此，在超聲波探傷中，缺陷尺寸的檢出極限約為超聲波波長(zhǎng)的一半。缺陷的尺寸愈大，愈容易反射。但由于缺陷形狀和方向不同，其反射的方式也有所不同。超聲波與光波十分相似，具有直線前進(jìn)的性質(zhì)。如果超聲波垂直地入射到平面狀的反射體時(shí)，大部分反射波都返回晶片，可以得到很高的缺陷回波，可是球形缺陷的反射波，因?yàn)槭歉鱾€(gè)方向的反射，回到晶片的反射波較少，所以缺陷回波較低。另外，雖然是平面缺陷，但如果是傾斜的話（與超聲波入射波成一定的夾角），也可能幾乎沒(méi)有反射波返回晶片。從超聲波入射面（探傷面）對(duì)面，即工件的底面，反射回來(lái)的超聲波叫底面回波。附件第36頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2、超聲波檢測(cè)的原理：超聲波檢測(cè)可以分為超聲波探傷和超聲波測(cè)厚，以及超聲波測(cè)晶粒度、測(cè)應(yīng)力等。在超聲波探傷中，有根據(jù)缺陷的回波和底面的回波進(jìn)行判斷的脈沖反射法；有根據(jù)缺陷的陰影來(lái)判斷缺陷情況的穿透法；還有由被檢物產(chǎn)生駐波來(lái)判斷缺陷情況或者判斷板厚的共振法。目前用得最多的方法是脈沖反射法。脈沖反射法在垂直探傷時(shí)用縱波，在斜入射探傷時(shí)用橫波。把超聲波射入被檢物的一面，然后在同一面接收從缺陷處反射回來(lái)的回波，根據(jù)回波情況來(lái)判斷缺陷的情況。超聲波的垂直入射縱波探傷和傾斜入射的橫波探傷是超聲波探傷中兩種主要探傷方法。兩種方法各有用途互為補(bǔ)充，縱波探傷主要能發(fā)現(xiàn)與探測(cè)面平行或稍有傾斜的缺陷，主要用于鋼板、鍛件、鑄件的探傷。而傾斜入射的橫波探傷，主要能發(fā)現(xiàn)垂直于探傷面或傾斜較大的缺陷，主要用于焊縫的探傷。第37頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五1）垂直探傷法：垂直探傷法的原理如圖：當(dāng)把脈沖振蕩器發(fā)生的電壓加到晶片上時(shí)，晶片振動(dòng)，產(chǎn)生超聲波脈沖。如果被檢物是鋼工件的話，超聲波以5900米/秒的固定速度在鋼工件內(nèi)傳播，聲波碰到缺陷時(shí)，一部分從缺陷反射回到晶片，而另一部分未碰到缺陷的超聲波繼續(xù)前進(jìn)，一直到被檢物底面才反射回來(lái)。因此，缺陷處反射的超聲波先回到晶片，底面反射后回到晶片?；氐骄系某暡ㄓ址催^(guò)來(lái)被轉(zhuǎn)換成高頻電壓，通過(guò)接收、放大進(jìn)入示波器，示波器將缺陷回波和底面回波顯示在熒光屏。因此，在示波器上可以得到如圖的圖形，從這個(gè)圖形上可以看出有沒(méi)有缺陷，缺陷的位置及其大小。第38頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五對(duì)于脈沖反射式超聲波探傷儀，熒光屏的時(shí)基線和激勵(lì)脈沖是被同時(shí)觸發(fā)的，即處于同步狀態(tài)下工作。當(dāng)探頭被激勵(lì)而向工件發(fā)射超聲波時(shí)，激勵(lì)脈沖也被饋致接收電路觸發(fā)時(shí)基電路開始掃描，在時(shí)基線的始端出現(xiàn)一個(gè)很強(qiáng)的脈沖波，這個(gè)波稱為“始波”用T表示；當(dāng)探頭接收到底面反射回來(lái)的聲波時(shí)，時(shí)基線上右邊相應(yīng)呈現(xiàn)一個(gè)表示底面反射的脈沖波，稱為“底波”，用B表示。時(shí)基線由T掃描到B的時(shí)間正等于超聲波脈沖從探頭到底面又返回探頭的傳播時(shí)間，因此，可以說(shuō)從T到B的之間的距離代表了工件的厚度。如果工件中有缺陷，探頭接收到缺陷反射回來(lái)的聲波時(shí)，時(shí)基線上相應(yīng)呈現(xiàn)出一個(gè)代表缺陷的脈沖波，稱為“缺陷波”，用F表示。顯然，缺陷波所經(jīng)過(guò)時(shí)間短于底波所經(jīng)過(guò)的時(shí)間，故缺陷波F應(yīng)處于T與B之間。我們可以利用T、F、B之間的距離關(guān)系，對(duì)缺陷進(jìn)行定位。因缺陷回波高度hf是隨缺陷尺寸的增大而增高的。所以可由缺陷回波高度hf來(lái)估計(jì)缺陷大小。當(dāng)缺陷很大時(shí)，可以移動(dòng)探頭，按顯示缺陷的范圍來(lái)求出缺陷的延伸尺寸。第39頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五如果工件中有缺陷，探頭接收到缺陷反射回來(lái)的聲波時(shí)，時(shí)基線上相應(yīng)呈現(xiàn)出一個(gè)代表缺陷的脈沖波，稱為“缺陷波”，用F表示。顯然，缺陷波所經(jīng)過(guò)時(shí)間短于底波所經(jīng)過(guò)的時(shí)間，故缺陷波F應(yīng)處于T與B之間。我們可以利用T、F、B之間的距離關(guān)系，對(duì)缺陷進(jìn)行定位。因缺陷回波高度hf是隨缺陷尺寸的增大而增高的。所以可由缺陷回波高度hf來(lái)估計(jì)缺陷大小。當(dāng)缺陷很大時(shí)，可以移動(dòng)探頭，按顯示缺陷的范圍來(lái)求出缺陷的延伸尺寸。2）斜射探傷法：在斜射法探傷中，由于超聲波在被檢物中是斜向傳播的，斜向射到被檢物底面，所以不會(huì)有底面回波。因此，不能再用底面回波調(diào)節(jié)來(lái)對(duì)缺陷進(jìn)行定位。而要知道缺陷位置，需要用適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)試塊來(lái)把示波管橫坐標(biāo)調(diào)整到適當(dāng)狀態(tài)。通常采用CSK-1A和橫孔試塊來(lái)進(jìn)行調(diào)整。在測(cè)定范圍作了適當(dāng)調(diào)整后，探測(cè)到缺陷時(shí)，從示波管上顯示的探頭到缺陷的距離W與缺陷位置的關(guān)系如圖所示。第40頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五從以下關(guān)系式可以求出缺陷位置水平距離x和缺陷深度（垂直距離）dX=W·sinθD=W·cosθ橫波探傷中的缺陷位置不僅決定于聲程W，還取決于折射角θ，所以橫波探傷中掃描線的調(diào)節(jié)比縱波要復(fù)雜一些。對(duì)掃描線的調(diào)節(jié)，往往是橫波探傷中一個(gè)重要的不可缺少的步驟。

第41頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五目前對(duì)掃描線的調(diào)節(jié)有三種方法：A、按水平距離調(diào)整掃描線。通過(guò)調(diào)整，使時(shí)基線刻度按一定比例代表反射點(diǎn)的水平距離x，在探傷時(shí)，根據(jù)缺陷波在熒光屏上水平刻度位置可直接讀出缺陷的水平距離。B、按深度調(diào)整掃描線。通過(guò)調(diào)整，使時(shí)基線刻度按一定比例代表反射點(diǎn)的深度d。在探傷時(shí)，根據(jù)缺陷波在熒光屏上水平刻度線上的位置可直接讀出缺陷的深度。C、按聲程調(diào)整掃描線。通過(guò)調(diào)整，使時(shí)基線刻度按一定比例代表反射點(diǎn)的聲程W。在探傷時(shí)，根據(jù)缺陷波在熒光屏上刻度上的位置可直接讀出缺陷的聲程。以上三種掃描線調(diào)節(jié)方法，第一種主要用于薄板焊縫探傷中，第二種用于厚板焊縫探傷中，第三種用于形狀復(fù)雜的工件，例如發(fā)電廠汽輪機(jī)部件的探傷。第42頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五3、試塊1）用途：在無(wú)損檢測(cè)技術(shù)中，常常采用與已知量相比較的方法來(lái)確定被檢物的狀況。超聲波探傷中是以試塊作為比較的依據(jù)。試塊上有各種已知的特征，例如特定的尺寸，規(guī)定的人工缺陷某一尺寸的平底孔、橫通孔、凹槽等。用試塊作為調(diào)節(jié)儀器、定量缺陷的參考依據(jù)，是超聲波探傷的一個(gè)特點(diǎn)。超聲波探傷技術(shù)的發(fā)展，一直與試塊的研制、使用分不開的。第43頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五試塊在超聲波探傷中的用途主要有三方面：A、確定合適的探傷方法。在超聲波探傷中，可以應(yīng)用在某個(gè)部位有某種人工缺陷的試塊來(lái)摸索探傷方法。在這種試塊上摸索到的探傷規(guī)律和方法，可應(yīng)用到與試塊同材質(zhì)、同形式、同尺寸的工件探傷中去。B、確定探傷靈敏度和評(píng)價(jià)缺陷大小。對(duì)于不同種類、不同厚度、不同要求的工件，需要不同的探傷靈敏度。為了確定探傷時(shí)的靈敏度，就需要帶各種人工缺陷的試塊，用人工缺陷的波高來(lái)表示探傷靈敏度，是試塊常用的一種方法。為了評(píng)價(jià)工件中某一深度處的缺陷大小，用試塊中同一深度各種尺寸的人工缺陷與之比較，這就是探傷中應(yīng)用的缺陷當(dāng)量法。C、校驗(yàn)儀器和測(cè)試探頭性能。通過(guò)試塊可以測(cè)試儀器或探頭的性能，以及儀器和探頭連接在一起的系統(tǒng)綜合性能。第44頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五3）試塊的種類：根據(jù)試塊的用途，可分為三大類：A、調(diào)節(jié)儀器及測(cè)試探頭的試塊。如圖B、縱波探傷用試塊，人工缺陷為平底孔。C、橫波探傷用試塊。如圖4、超聲波探傷工藝要點(diǎn)：1）超聲波探傷的分類：A、按原理分類：有脈沖反射法、穿透法和共振法三中。目前探傷用得最多的是脈沖反射法。B、按顯示方式分類：有A型顯示、B型顯示、C型顯示等。目前使用最多的是A型顯示探傷法。C、按探傷波型分類：脈沖反射法大致可分為直射探傷法（縱波探傷法）、斜射探傷法（橫波探傷法）、表面波探傷法和板波探傷法。用得較多的是縱波和橫波探傷法。D、按探頭數(shù)目分類：有單探頭法、雙探頭法、多探頭法。用得最多的是單探頭法。E、按接觸方法分類：有直接接觸法和水浸法兩種。直接接觸法的操作要領(lǐng)是，在探頭和工件表面之間要涂布耦合劑，以消除空隙，讓超聲波能順利地進(jìn)入工件。耦合劑可以用機(jī)油、水、甘油和水玻璃等。用水浸法時(shí)，探頭和工件之間介有水層，超聲波通過(guò)水層傳播，受表面狀態(tài)影響不大，可以進(jìn)行穩(wěn)定的探傷。第45頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2）基本操作：超聲波脈沖反射A型顯示探傷操作要點(diǎn)敘述如下：A、探傷時(shí)機(jī)選擇。根據(jù)要達(dá)到的檢測(cè)目的，選擇最適當(dāng)?shù)奶絺麜r(shí)機(jī)，例如：為減小晶粒的影響，電渣焊焊縫應(yīng)在正火處理后探傷；鍛件在鍛造后可能產(chǎn)生鍛造缺陷，應(yīng)在鍛造全部完成后對(duì)鍛件進(jìn)行探傷。B、探傷方法選擇。根據(jù)工件情況，選定探傷方法，如：對(duì)焊縫，選擇單斜探頭接觸法，對(duì)軸類鍛件探傷，選用單探頭垂直探傷法。C、探傷儀器的選擇。根據(jù)探傷方法及工件情況，選定能滿足工件探傷要求的探傷儀器進(jìn)行探傷。D、探傷方向和掃查面的選定。進(jìn)行超聲波探傷時(shí)，探傷方向很重要，探傷方向應(yīng)以能發(fā)現(xiàn)缺陷為準(zhǔn)。應(yīng)以缺陷的種類和方向來(lái)決定，以使超聲波波束垂直射向缺陷上，其反射回波最大。如：焊縫探傷時(shí)，應(yīng)根據(jù)焊縫坡口形式和厚度選擇掃查面，從一面兩側(cè)還是兩面四側(cè)探傷？E、頻率的選擇。根據(jù)工件的厚度和材料的晶粒大小，合理的選擇探傷頻率，例如：對(duì)粗晶的探傷，不宜選用高頻，因?yàn)楦哳l衰減大，往往達(dá)不到足夠的穿透力。F、晶片直徑、折射角的選定。根據(jù)探傷的對(duì)象和目的，合理選用晶片尺寸和折射角。第46頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五被檢物F缺陷探頭探傷面脈沖反射法的原理第47頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第48頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第49頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第50頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第51頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五缺陷回波探頭工件缺陷底面探傷面縱波探傷法原理示意圖第52頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五WX=WsinθD=Wcosθ缺陷W斜射法探傷的幾何關(guān)系第53頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第54頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第55頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五三、磁粉檢測(cè)第56頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五1、磁粉檢測(cè)原理：1）定義：自然界有些物質(zhì)具有吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)的特性，我們把這些具有磁性的物質(zhì)稱為磁體。使原來(lái)不帶磁性的物質(zhì)變得具有磁性叫磁化，能夠被磁化的材料稱為磁性材料。磁體各處的磁性大小不同，在它的兩端最強(qiáng)，這兩端稱為磁極。每一磁體都有一對(duì)磁極即N極和S極。它們具有不可分割的特性，即使把磁體分割成無(wú)數(shù)小磁體，每一個(gè)小磁體同樣存在N極和S極。三、磁粉檢測(cè)基礎(chǔ)第57頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五如果把兩塊磁鐵的的同性磁極靠在一起，兩個(gè)磁體之間就存在一個(gè)相斥的力使磁體分離；而把磁體的異性磁極靠在一起，則兩塊磁鐵之間就存在一個(gè)相吸的力，使磁鐵靠近。這說(shuō)明磁體周圍空間存在有力的作用，我們把磁力作用的空間稱為磁場(chǎng)。為了形象地描述磁場(chǎng)，人們采用了磁力線的概念，并且規(guī)定①磁力線密度表示磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，磁力線密度大的地方表示磁感應(yīng)強(qiáng)度大，磁力線密度小的地方表示磁感應(yīng)強(qiáng)度??；②磁力線方向表示磁場(chǎng)的方向；③磁力線永遠(yuǎn)不會(huì)相交；④磁力線由磁鐵的N極出發(fā)經(jīng)外部空間到達(dá)S極，再由S極經(jīng)磁體內(nèi)部回到N極，形成閉合曲線。第58頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五3）通電導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場(chǎng)：當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，會(huì)在導(dǎo)體的周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)。通電導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與電流方向的關(guān)系可用右手定則來(lái)描述。如圖，用右手握住導(dǎo)線，大拇指表示電流方向，其余四指的彎曲方向即為導(dǎo)線產(chǎn)生周向磁場(chǎng)方向。如通電導(dǎo)體是一個(gè)螺管線圈，也可用右手定則來(lái)判斷磁場(chǎng)方向，其方法是：用右手握住線圈，彎曲的四指表示電流在線圈中的方向，伸直的大拇指則表示磁場(chǎng)的方向。如圖：第59頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五3）描述磁場(chǎng)的幾個(gè)物理量：A、磁場(chǎng)強(qiáng)度H：表征磁化強(qiáng)度的物理量，其數(shù)值大小取決于電流I，I越大，H值也越大。單位：安培/米B、磁感應(yīng)強(qiáng)度B：表征被磁化了的磁介質(zhì)中磁場(chǎng)強(qiáng)度大小的物理量，單位：特斯拉C、磁導(dǎo)率μ：表征介質(zhì)磁特性的物理量。μ=μ0·μr，其中μ0為真空中的磁導(dǎo)率，μ0=4π×10-7安培/米。μr為相對(duì)磁導(dǎo)率，不同介質(zhì)的μr值不同，其中非鐵磁材料的μr值約等于1，鐵磁材料的μr值在幾十到幾千之間。磁感應(yīng)強(qiáng)度B，磁導(dǎo)率μ，磁場(chǎng)強(qiáng)度H三者之間有以下關(guān)系：B=μH=μ0·μr·H在磁場(chǎng)強(qiáng)度H（電流I）一定的情況下，不同介質(zhì)中感生的磁感應(yīng)強(qiáng)度B各不同，鐵磁材料中的B值比非鐵磁材料可大幾百甚至幾千倍。第60頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五4）鐵磁材料的磁化曲線：通常用B-H曲線來(lái)描述鐵磁性材料的磁化過(guò)程。B-H曲線又稱為磁化曲線。5）磁粉檢測(cè)原理：鐵磁性材料被磁化后，其內(nèi)部產(chǎn)生很強(qiáng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，磁力線密度增大幾百倍到幾千倍，如果材料中存在不連續(xù)性（包括缺陷造成的不連續(xù)性和結(jié)構(gòu)、形狀、材質(zhì)等原因造成的不連續(xù)性），磁力線會(huì)發(fā)生畸變，部分磁力線有可能逸出材料表面，從空間穿過(guò)，形成漏磁場(chǎng)，漏磁場(chǎng)的局部磁極能夠吸引鐵磁物質(zhì)。如圖試件中裂紋造成的不連續(xù)性使磁力線畸變，由于裂紋中空氣介質(zhì)的磁導(dǎo)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于試件的磁導(dǎo)率，使磁力線受阻，一部分磁力線擠到缺陷的底部，一部分穿過(guò)裂紋，一部分排擠出工件的表面后再進(jìn)入工件。如果這時(shí)在工件上撒上磁粉，漏磁場(chǎng)就會(huì)吸附磁粉，形成與缺陷形狀相近的磁粉堆積。我們稱其為磁痕，從而顯示缺陷。當(dāng)裂紋方向平行于磁力線的傳播方向時(shí)，磁力線的傳播不會(huì)受到影響，這時(shí)缺陷也不可能檢出。第61頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五5）磁粉檢測(cè)原理：鐵磁性材料被磁化后，其內(nèi)部產(chǎn)生很強(qiáng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，磁力線密度增大幾百倍到幾千倍，如果材料中存在不連續(xù)性（包括缺陷造成的不連續(xù)性和結(jié)構(gòu)、形狀、材質(zhì)等原因造成的不連續(xù)性），磁力線會(huì)發(fā)生畸變，部分磁力線有可能逸出材料表面，從空間穿過(guò)，形成漏磁場(chǎng)，漏磁場(chǎng)的局部磁極能夠吸引鐵磁物質(zhì)。如圖試件中裂紋造成的不連續(xù)性使磁力線畸變，由于裂紋中空氣介質(zhì)的磁導(dǎo)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于試件的磁導(dǎo)率，使磁力線受阻，一部分磁力線擠到缺陷的底部，一部分穿過(guò)裂紋，一部分排擠出工件的表面后再進(jìn)入工件。如果這時(shí)在工件上撒上磁粉，漏磁場(chǎng)就會(huì)吸附磁粉，形成與缺陷形狀相近的磁粉堆積。我們稱其為磁痕，從而顯示缺陷。當(dāng)裂紋方向平行于磁力線的傳播方向時(shí)，磁力線的傳播不會(huì)受到影響，這時(shí)缺陷也不可能檢出。第62頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五6）影響漏磁場(chǎng)的幾個(gè)因素：A、外加磁場(chǎng)強(qiáng)度越大，形成的漏磁場(chǎng)強(qiáng)度也越大；B、在一定外加磁場(chǎng)強(qiáng)度下，材料的磁導(dǎo)率越高，工件越易被磁化，材料的磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，漏磁場(chǎng)強(qiáng)度也越大。C、當(dāng)缺陷的延伸方向與磁力線的方向成90°時(shí)，由于缺陷阻擋磁力線穿過(guò)的面積最大，形成的漏磁場(chǎng)強(qiáng)度也最大。隨著缺陷的方向與磁力線的方向從90°逐漸減?。ɑ蛟龃螅┞┐艌?chǎng)強(qiáng)度明顯下降；因此，磁粉探傷時(shí)，通常需要在兩個(gè)（兩次磁力線的方向互相垂直）或多個(gè)方向上進(jìn)行磁化。D、隨著缺陷的埋藏深度增加，逸出工件表面的磁力線迅速減少。缺陷的埋藏深度越大，漏磁場(chǎng)就越小。因此，磁粉探傷只能檢測(cè)鐵磁材料制成的工件表面或近表面的裂紋及其他缺陷。

第63頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2、磁粉檢測(cè)設(shè)備器材1）磁力探傷機(jī)分類：按設(shè)備體積和重量，磁力探傷機(jī)可分為固定式、移動(dòng)式、攜帶式三類。A、固定式探傷機(jī)：最常見的固定式探傷機(jī)為臥式濕法探傷機(jī)，設(shè)有放置工件的床身，可以進(jìn)行包括通電法、線圈法多種磁化，配置了退磁裝置和磁懸液攪拌噴灑裝置等，最大磁化電流可達(dá)12KA，主要用于中小型工件探傷。B、移動(dòng)式探傷機(jī)：體積重量中等，配有輪子，可運(yùn)至檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，能進(jìn)行多種方式磁化，磁化電流為3～6KA。檢測(cè)對(duì)象為不易搬動(dòng)的大型工件C、便攜式探傷機(jī)：體積小、重量輕；適合野外和高空作業(yè)，多用于鍋爐壓力容器焊縫和大型工件局部探傷，最常用的是電磁軛探傷機(jī)。電磁軛探傷機(jī)是一個(gè)繞有線圈的U型鐵芯，當(dāng)線圈中通過(guò)電流，鐵芯中產(chǎn)生大量的磁力線，軛鐵放在工件上，兩極之間的工件局部被磁化。軛鐵兩極可做成活動(dòng)式的，極間距和角度可調(diào)，磁化強(qiáng)度指標(biāo)是磁軛能吸起的鐵塊重量，稱作提升力。第64頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2）靈敏度試片：用于檢查磁粉探傷設(shè)備、磁粉、磁懸液的綜合性能。3）磁粉和磁懸液：磁粉是具有高磁導(dǎo)率和低剩磁的四氧化三鐵或三氧化二鐵粉末。濕法磁粉平均粒度為2～10μm，干法磁粉平均粒度不大于90μm。按加入的染料可將磁粉分為熒光磁粉和非熒光磁粉，非熒光磁粉有黑、紅、白幾種不同顏色供選用。由于熒光磁粉的顯示對(duì)比度比非熒光磁粉高得多，所以采用熒光磁粉進(jìn)行檢測(cè)具有磁痕觀察容易，檢測(cè)速度快，靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)。但熒光磁粉檢測(cè)需一些附加條件：暗環(huán)境和黑光燈。磁懸液是以水或煤油為分散介質(zhì)，加入磁粉配置成的懸浮液。第65頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五3、磁粉檢測(cè)工藝要點(diǎn)：3、磁粉檢測(cè)工藝要點(diǎn)：1）磁化方式：常用的磁化方法有①線圈法②磁軛法③軸向通電法④觸頭法⑤中心導(dǎo)體法⑥復(fù)合磁化。按磁力線方向分類①②為縱向磁化；③～⑤為周向磁化。實(shí)際工作中可根據(jù)試件的情況選擇適當(dāng)?shù)拇呕椒ā?)磁粉探傷方法分類：磁粉探傷方法有多種分類方式，按檢測(cè)時(shí)機(jī)分為連續(xù)法和剩磁法。磁化、施加磁粉和觀察同時(shí)進(jìn)行的方法稱為連續(xù)法；先磁化，后施加磁粉和觀察的方法稱為剩磁法，只適用于剩磁很大的硬磁材料。按使用的電流種類可分為交流電、直流電兩大類。交流電因有集膚效應(yīng)，對(duì)表面缺陷檢測(cè)靈敏度高。按施加磁粉的方法分類可分為濕法和干法，其中濕法采用磁懸液，干法則直接噴灑干粉。前者適宜檢測(cè)表面光滑的工件上的細(xì)小缺陷，后者多用于粗糙表面。3）磁粉探傷的一般程序：探傷操作包括：預(yù)處理、磁化和施加磁粉、觀察、記錄以及后處理（退磁）等。第66頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五4、磁粉檢測(cè)的特點(diǎn)磁粉檢測(cè)的特點(diǎn)（優(yōu)點(diǎn)和局限性）：1）適宜鐵磁材料探傷，不能用于非鐵磁材料檢測(cè)；2）可以檢出表面和近表面缺陷，不能用于檢測(cè)內(nèi)部缺陷；3）檢測(cè)靈敏度很高，可以發(fā)現(xiàn)極細(xì)小的裂紋以及其他缺陷；4）檢測(cè)成本很低，速度快；5）工件的形狀和尺寸有時(shí)對(duì)探傷有影響，因起難以磁化而無(wú)法探傷。第67頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第68頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第69頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第70頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第71頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第72頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期五

軸向通電法觸頭法第73頁(yè)