無損檢測概論

1、2022年4月 杭州云南電力研究院（集團(tuán)）有限公司電力研究院 許宏偉一、無損檢測的定義及無損檢測技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展一、無損檢測的定義及無損檢測技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展五、特種設(shè)備行業(yè)制造質(zhì)量檢驗和在五、特種設(shè)備行業(yè)制造質(zhì)量檢驗和在用檢驗中常用的無損檢測方法用檢驗中常用的無損檢測方法六、缺陷的種類和產(chǎn)生原因六、缺陷的種類和產(chǎn)生原因七、在用設(shè)備定檢中常見宏觀缺陷七、在用設(shè)備定檢中常見宏觀缺陷及其產(chǎn)生原因及其產(chǎn)生原因八、常用檢驗方法的選擇八、常用檢驗方法的選擇二、無損檢測技術(shù)發(fā)展過程的三個階段二、無損檢測技術(shù)發(fā)展過程的三個階段三、無損檢測的目的三、無損檢測的目的四、無損檢測的應(yīng)用特點四、無損檢測的應(yīng)用特點 1

2、、無損檢測定義通俗的定義：無損檢測指在不損壞試件的前提下，對試件進(jìn)行檢查和測試的方法。亦稱非破壞性檢驗。現(xiàn)代無損檢測的定義：在不破壞試件的前提下，以物理或化學(xué)方法為手段，借助現(xiàn)代的技術(shù)和設(shè)備器材，對試件內(nèi)部及表面的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、狀態(tài)進(jìn)行檢查和測試的方法。一、無損檢測的定義及無損檢測技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展一、無損檢測的定義及無損檢測技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展 2、無損檢測技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展：借助于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)產(chǎn)生和發(fā)展。射線照相法（RT）X射線的發(fā)現(xiàn)1895年倫琴射線超聲波檢測（UT）二次大戰(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)磁粉檢測（MT）電磁學(xué)基礎(chǔ)滲透檢測（PT）物理化學(xué)的進(jìn)展渦流檢測（ET）電磁

3、學(xué)（電磁感應(yīng)）現(xiàn)代電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和其它學(xué)科介入無損檢測領(lǐng)域，使無損檢測技術(shù)如虎添翼，得到質(zhì)的飛躍。一、無損檢測的定義及無損檢測技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展一、無損檢測的定義及無損檢測技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展二、無損檢測技術(shù)發(fā)展過程的三個階段二、無損檢測技術(shù)發(fā)展過程的三個階段 1、早期名稱、早期名稱無損探傷：（Non-distructive Inspection）簡稱NDI探測和發(fā)現(xiàn)缺陷 2、當(dāng)前名稱、當(dāng)前名稱無損檢測：（Non-distructive Testing）簡稱NDT不僅要探測發(fā)現(xiàn)缺陷，還包括探測試件的其它信息，如結(jié)構(gòu)、狀態(tài)、性質(zhì) 3、新發(fā)展階段名稱、新發(fā)展階段名稱 無損評價：（無損評價：（

4、Non-distructive Evaluation）簡稱）簡稱NDE不僅要求發(fā)現(xiàn)缺陷，探測試件的結(jié)構(gòu)、狀態(tài)，還要求獲取更全面、準(zhǔn)確和綜合的信性質(zhì)，輔與計算機(jī)數(shù)據(jù)分析和處理技術(shù)等，與材料力學(xué)、斷裂力學(xué)等學(xué)科綜合應(yīng)用，以期對試件和產(chǎn)品的質(zhì)量和性能給出全面、準(zhǔn)確的評價。 三、無損檢測的目的三、無損檢測的目的 1、保證產(chǎn)品質(zhì)量、保證產(chǎn)品質(zhì)量 借助儀器和器材，可以發(fā)現(xiàn)目視檢查無法發(fā)現(xiàn)的內(nèi)外部宏借助儀器和器材，可以發(fā)現(xiàn)目視檢查無法發(fā)現(xiàn)的內(nèi)外部宏觀缺陷。觀缺陷。 無損檢測不需破壞試件就能完成檢測過程，可以對產(chǎn)品進(jìn)無損檢測不需破壞試件就能完成檢測過程，可以對產(chǎn)品進(jìn)行行100%檢驗和逐件檢驗，為產(chǎn)品質(zhì)量提供有

5、效保證。檢驗和逐件檢驗，為產(chǎn)品質(zhì)量提供有效保證。 2、保障使用安全、保障使用安全可以對在用設(shè)備和部件進(jìn)行定期檢驗，保障使用安全?？梢詫υ谟迷O(shè)備和部件進(jìn)行定期檢驗，保障使用安全。 3、改進(jìn)制造工藝、改進(jìn)制造工藝在產(chǎn)品工藝試驗中，對工藝試樣進(jìn)行無損檢驗，并根據(jù)檢測結(jié)果改進(jìn)在產(chǎn)品工藝試驗中，對工藝試樣進(jìn)行無損檢驗，并根據(jù)檢測結(jié)果改進(jìn)制造工藝，確定理想的制造工藝。制造工藝，確定理想的制造工藝。 4、降低生產(chǎn)成本、降低生產(chǎn)成本在產(chǎn)品制造過程中的適當(dāng)環(huán)節(jié)正確地進(jìn)行無損檢測，防止以后的工序在產(chǎn)品制造過程中的適當(dāng)環(huán)節(jié)正確地進(jìn)行無損檢測，防止以后的工序浪費，減少返工，降低廢品率，從而降低制造成本。浪費，減少返工

6、，降低廢品率，從而降低制造成本。四、無損檢測的應(yīng)用特點四、無損檢測的應(yīng)用特點 1、要與破壞性檢測相結(jié)合、要與破壞性檢測相結(jié)合由于無損檢測具有的局限性，不是所有的需要測試的項目和性能都能進(jìn)行無損檢測，這種局限性可能來自方法本身，也可能來自被測試對象的形狀、位置等客觀條件的不允許，所以某些試驗只能采用破壞性檢驗。 2、正確選用無損檢測的時機(jī)、正確選用無損檢測的時機(jī)必須根據(jù)無損檢測的目的,正確選擇無損檢測的時機(jī),從而順利地完成檢測預(yù)定目的,評價產(chǎn)品質(zhì)量。 3、正確選用合理的無損檢測方法、正確選用合理的無損檢測方法每種無損檢測方法均具有局限性，不能適用于所有工件和缺陷。為了提高檢測結(jié)果的可靠性，必須根

7、據(jù)被檢件的特點（材料、結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸等），預(yù)計可能產(chǎn)生的缺陷種類、形狀、所處部位、取向等選擇適宜的檢測方法。所謂適宜，即不是片面的追求最高的檢測靈，而是在保證充分安全性的同時兼顧產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性，這樣選擇的檢測方法才是正確、合理的。 4、綜合應(yīng)用各種無損檢測方法、綜合應(yīng)用各種無損檢測方法每種無損檢測方法均有其自身的優(yōu)缺點，不能適用于所有工件和缺陷。因此，在對某試件確定無損檢測方案時，只要可能，應(yīng)盡量采用多種無損檢測方法，以保證方法間的互補，從而取得更多的產(chǎn)品和缺陷信息。除應(yīng)用無損檢測方法獲得產(chǎn)品信息外，還應(yīng)充分利用其它有關(guān)產(chǎn)品的材料、焊接、加工工藝及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等多方面的信息，綜合判斷。這點對于大型

8、和重要工件的無損檢驗尤為重要。五、特種設(shè)備行業(yè)制造質(zhì)量檢驗和在用檢驗中常用五、特種設(shè)備行業(yè)制造質(zhì)量檢驗和在用檢驗中常用的無損檢測方法的無損檢測方法 1、四大常規(guī)無損探傷方法：四大常規(guī)無損探傷方、四大常規(guī)無損探傷方法：四大常規(guī)無損探傷方法：法：a、射線檢測（Radiography Testing）簡稱RTb、超聲波檢測（Ultrasonic Testing ）簡稱UT(頻率大于20000赫茲的聲波)c、磁粉檢測（Magnetic Particle Testing）簡稱MTd、滲透檢測（Penetration Testing）簡稱PT 2、其它幾種常用無損探傷方法、其它幾種常用無損探傷方法渦流檢測

9、（渦流檢測（Eddy current TestingEddy current Testing）簡稱）簡稱ETET聲發(fā)射檢測（聲發(fā)射檢測（Acoustic EmissionAcoustic Emission）簡稱）簡稱AEAE目視檢測（目視檢測（Visual and Optical TestingVisual and Optical Testing）簡稱）簡稱VTVT泄漏檢測（泄漏檢測（Leak TestingLeak Testing）簡稱）簡稱LTLT 3、其它無損檢測技術(shù)、其它無損檢測技術(shù)隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，激光、紅外、微波、液晶等技術(shù)都被應(yīng)用于無損檢測領(lǐng)域，而傳統(tǒng)的常隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的

10、發(fā)展，激光、紅外、微波、液晶等技術(shù)都被應(yīng)用于無損檢測領(lǐng)域，而傳統(tǒng)的常規(guī)無損檢測技術(shù)也因為現(xiàn)代科技的發(fā)展，大大豐富了應(yīng)用方法，如射線照相就可細(xì)分為規(guī)無損檢測技術(shù)也因為現(xiàn)代科技的發(fā)展，大大豐富了應(yīng)用方法，如射線照相就可細(xì)分為X X射線、射線、射線、中子射線、高能射線、中子射線、高能X X射線、射線實時照相、層析照相射線射線、射線實時照相、層析照相射線等多種方法。等多種方法。六、缺陷的種類和產(chǎn)生原因六、缺陷的種類和產(chǎn)生原因 了解材料和焊縫中的缺陷種類和產(chǎn)生原因，有助于正確選擇無損檢測方和產(chǎn)生原因，制定合理的檢測方案，從而取得正確的檢測結(jié)果。 1、鋼焊縫中常見宏觀缺陷及其產(chǎn)生原因（外觀缺、鋼焊縫中常見

11、宏觀缺陷及其產(chǎn)生原因（外觀缺陷略）陷略） a、氣孔：氣孔是指焊接時，熔池中的氣體未在金屬凝固前逸出，殘存于焊縫之中所形成的空穴。其氣體可能是熔池從外界吸收的，也可能是焊接冶金過程中反應(yīng)生成的。六、缺陷的種類和產(chǎn)生原因六、缺陷的種類和產(chǎn)生原因分類形成機(jī)理產(chǎn)生原因危害防止措施1.從其形狀上分：a.球狀氣孔b.條蟲狀氣孔2從數(shù)量上分a.單個氣孔b.群狀氣孔群狀氣孔又有均勻分布?xì)饪?，密集氣孔和鏈狀分布?xì)饪字?.按氣孔內(nèi)氣體成分 a.氫氣孔b.氮氣孔c.二氧化碳?xì)饪譫.一氧化碳?xì)饪譭.氧氣孔等。熔焊氣孔多為氫氣孔和一氧化碳?xì)饪?。常溫固態(tài)金屬中氣體的溶解度只有高溫液態(tài)金屬中氣體溶解度的幾十分之一至幾百分

12、之一，熔池金屬在凝固過程中，有大量的氣體要從金屬中逸出來。當(dāng)凝固速度大于氣體逸出速度時，就形成氣孔。表2-4給出了氫在不同溫度金屬中的溶解度。1.母材或填充金屬表面有銹、油污等，焊條及焊劑未烘干會增加氣孔量。因為銹、油污及焊條藥皮、焊劑中的水分在高溫下分解為氣體，增加了高溫金屬中氣體的含量。2.焊接線能量過小，熔池冷卻速度大，不利于氣體逸出。3.焊縫金屬脫氧不足也會增加氧氣孔。1.氣孔減少了焊縫的有效截面積，使焊縫疏松，從而降低了接頭的強(qiáng)度，降低塑性，還會引起泄漏。2.氣孔也是引起應(yīng)力集中的因素。3.氫氣孔還可能促成冷裂紋。1.清除焊絲，工作坡口及其附近表面的油污、鐵銹、水分和雜物。2.采用堿

13、性焊條、焊劑，并徹底烘干。3.采用直流反接并用短電弧施焊。4.焊前預(yù)熱，減緩冷卻速度。5.用偏強(qiáng)的規(guī)范施焊。六、缺陷的種類和產(chǎn)生原因六、缺陷的種類和產(chǎn)生原因b、夾渣：夾渣是指焊后熔渣殘存在焊縫中的現(xiàn)象。分類分布與形狀產(chǎn)生原因危害防止措施a.金屬夾渣：指鎢、銅等金屬顆粒殘留在焊縫中，習(xí)慣上稱為夾鎢、夾銅。b.非金屬夾渣：指未熔的焊條藥皮或焊劑、硫化物、氧化物、氮化物殘留于焊縫之中。1.單個點狀夾渣2.條狀夾渣3.鏈狀夾渣4.密集夾渣1.坡口尺寸不合理；2.坡口有污物；3.多層焊時，層間清渣不徹底； 4.焊接線能量?。?.焊縫散熱太快，液態(tài)金屬凝固過快；6.焊條藥皮，焊劑化學(xué)成分不合理，熔點過高，

14、冶金反應(yīng)不完全，脫渣性不好；7.鎢極惰性氣體保護(hù)焊時，電源極性不當(dāng)，電流密度大，鎢極熔化脫落于熔池中。8.手工焊時，焊條擺動不良，不利于熔渣上浮。1.點狀夾渣的危害與氣孔相似2.帶有尖角的夾渣會產(chǎn)生尖端應(yīng)力集中，尖端還會發(fā)展為裂紋源，危害較大。根據(jù)原因分別采取對應(yīng)措施以防止夾渣的產(chǎn)生六、缺陷的種類和產(chǎn)生原因六、缺陷的種類和產(chǎn)生原因c、裂紋：焊縫中原子結(jié)合遭到破壞，形成新的界面而產(chǎn)生的縫隙稱為裂紋。分類依據(jù)各類名稱特點裂紋尺寸大小宏觀裂紋肉眼可見的裂紋。微觀裂紋在顯微鏡下才能發(fā)現(xiàn)。超顯微裂紋在高倍數(shù)顯微鏡下才能發(fā)現(xiàn)，一般指晶間裂紋和晶內(nèi)裂紋。產(chǎn)生溫度熱裂紋產(chǎn)生于Ac3線附近的裂紋。一般是焊接完畢

15、即出現(xiàn)，又稱為結(jié)晶裂紋。這種裂紋主要發(fā)生在晶界，裂紋面上有氧化色彩，失去金屬光澤。冷裂紋指在焊畢冷至馬氏體轉(zhuǎn)變溫度Ms點以下產(chǎn)生的裂紋，一般是在焊后一段時間（幾小時，幾天甚至更長）才出現(xiàn)，故又稱為延遲裂紋。裂紋產(chǎn)生的原因再熱裂紋接頭冷卻后再加熱至500700時產(chǎn)生的裂紋。再熱裂紋產(chǎn)生于沉淀強(qiáng)化的材料（如Cr、Mo、V、Ti、Nb的金屬）的焊接熱影響區(qū)內(nèi)的粗晶區(qū)，一般從熔合線向熱影響區(qū)內(nèi)的粗晶區(qū)發(fā)展，呈晶間開裂特性。層狀撕裂再具有丁字接頭或角接頭的厚大構(gòu)件中，沿鋼板的軋制方向分層出現(xiàn)的階梯狀裂紋。層狀撕裂主要是由于鋼材再軋制過程中，將硫化物（MnS）、硅酸鹽類、Al2O3等雜質(zhì)夾在其中，形成各向

16、異性。在焊接應(yīng)力或外拘束應(yīng)力的使用下，金屬沿軋制方向的雜物開裂。應(yīng)力腐蝕裂紋在應(yīng)力合腐蝕介質(zhì)共同作用下產(chǎn)生的裂紋。除殘余應(yīng)力或拘束應(yīng)力的因素外，應(yīng)力腐蝕裂紋主要與焊縫組織組成及形態(tài)有關(guān)。六、缺陷的種類和產(chǎn)生原因六、缺陷的種類和產(chǎn)生原因d d、未焊透、未熔合、未焊透、未熔合名稱定義產(chǎn)生原因危害防止措施備注未焊透未焊透指母材金屬未熔化，焊縫金屬沒有進(jìn)入接頭根部的現(xiàn)象。 1焊接電流小熔深淺。2坡口和間隙尺寸不合理，鈍邊太大。 3磁偏吹影響。4焊條偏芯度太大。5層見及焊根清理不良。1 減少了焊縫的有效面積，使接頭強(qiáng)度下降。2未焊透引起的應(yīng)力集中所造成的危害，比強(qiáng)度下降的危害大得多。3未焊透嚴(yán)重降低焊縫

17、的疲勞強(qiáng)度。4未焊透可能為裂紋源，是造成焊縫破壞的重要原因。1使用較大電流來焊接是防止未焊透的基本方法。2.焊角焊縫時，用交流代替直流以防止磁偏吹，合理設(shè)計坡口并加強(qiáng)清理，用短弧焊等措施也可有效防止未焊透的產(chǎn)生。未熔合未熔合是指焊縫金屬與母材金屬，或焊縫金屬之間為熔化結(jié)合在一起的缺陷。1焊接電流過小；2焊接速度過快；3焊條角度不對；4產(chǎn)生了磁偏吹現(xiàn)象；5焊接處于下坡焊位置，母材未熔化時已被鐵水覆蓋；6母材表面有污物或氧化物影響熔敷金屬與母材間的熔化結(jié)合等。1未熔合是一種面積型缺陷，坡口未熔合和根部未熔合對承載截面積的減少都非常明顯。2應(yīng)力集中也比較嚴(yán)重，其危害性僅次于裂紋。1采用較大的焊接電流

18、；2正確地進(jìn)行施焊操作；3注意坡口部位的清潔。按其所在部位，未熔合可分為坡口未熔合、層間未熔合和根部未熔合三種六、缺陷的種類和產(chǎn)生原因六、缺陷的種類和產(chǎn)生原因 2、鑄件中常見宏觀缺陷及其產(chǎn)生原因、鑄件中常見宏觀缺陷及其產(chǎn)生原因 a、氣孔：分為單個氣孔和密集性、氣孔：分為單個氣孔和密集性 b、夾渣和夾沙、夾渣和夾沙 c、冷隔、冷隔 d、縮孔和疏松、縮孔和疏松 e、裂紋：由于形成溫度不同分為熱裂、裂紋：由于形成溫度不同分為熱裂紋和冷裂紋紋和冷裂紋六、缺陷的種類和產(chǎn)生原因六、缺陷的種類和產(chǎn)生原因 3、鍛件中常見宏觀缺陷及其產(chǎn)生原因、鍛件中常見宏觀缺陷及其產(chǎn)生原因 a、縮孔和縮管、縮孔和縮管 b、非金

19、屬夾雜物、非金屬夾雜物 c、夾砂、夾砂 d、龜裂、龜裂 e、裂紋：鍛造產(chǎn)生原因較多，由于產(chǎn)生原因不同、裂紋：鍛造產(chǎn)生原因較多，由于產(chǎn)生原因不同產(chǎn)生原因較多，由于產(chǎn)生原因不同形狀和發(fā)生的產(chǎn)生原因較多，由于產(chǎn)生原因不同形狀和發(fā)生的部位也不同。部位也不同。 f、白點和氫致裂紋、白點和氫致裂紋六、缺陷的種類和產(chǎn)生原因六、缺陷的種類和產(chǎn)生原因 4、鋼管中常見宏觀缺陷及其產(chǎn)生原因、鋼管中常見宏觀缺陷及其產(chǎn)生原因 a、裂紋，由于產(chǎn)生原因不同而分為縱裂紋和橫裂、裂紋，由于產(chǎn)生原因不同而分為縱裂紋和橫裂紋。紋。 b、表面劃傷、表面劃傷 c、翹皮的折疊、翹皮的折疊,翹皮的折疊表面可見并呈一定角翹皮的折疊表面可見并呈一定角度度 d、夾雜和分層、夾雜和分層六、缺陷的種類和產(chǎn)生原因六、缺陷的種類和產(chǎn)生原因 5、鋼棒和型材中常見宏觀缺陷及其產(chǎn)生原因、鋼棒和型材中常見宏觀缺陷及其產(chǎn)生原因 內(nèi)部缺陷由于軋制作用，缺陷一般有延展。內(nèi)部缺陷由于軋制作用，缺陷一般有延展。 表面缺陷產(chǎn)生原因不同，形狀不同，但均分布在表面缺陷產(chǎn)生原因不同，形狀不同，但均分布在表面和近表面表面和近表面六、缺陷的種類和產(chǎn)生原因六、缺陷的種類和產(chǎn)生原因 6、鋼板中常見宏觀缺陷及其產(chǎn)生原因、鋼板中常見宏觀缺陷及其產(chǎn)生原因 鍛件和型材中的缺陷基本類似，按其嚴(yán)重程度，鍛件和型材