无损检测技术简单介绍

之前,我选过开放性选修课基于通用数字示波器的数据采集系统开发,在课 上听到老师提到过超声检测的方法,主要是通过超声波振源产生超声波,然后发 射出去再反射归来,将反射归来的超声波用传感器采集后将机械信号转换为电信 号即模拟信号,然后通过 DA 卡(或示波器)转换成数字信号传入计算机,供计算机分析,在实验室中,也有幸见到了超声波检测的仪器,可以显著看到超声波 发射器在被测工件(工件和振源都在水中)上方和不再其上方时,计算机屏幕上 的信号显著不同,再通过对讲座的学习以及自己课下查找资料,对超声检测已经有了一个初步的了解,但愿在以后的专业课程中能够多多学习、多多了解本专业 的知识。 涡流检测的局限性如下: ①只能检测导电材料; ②影响因素众多, 信号解释难题,检测结果不够直观; ③只能检测表面或接近表面缺陷;④对外形复杂的试件检测有难题;⑤一般只能 给出却显得有无,缺陷定性、定位、定量都比较难题。 目前,磁粉检测主要应用于金属铸件、锻件和焊缝的检测。 超声波检测仪按超声波的连续性分为脉冲波检测仪、 连续波检测仪和调频波 检测仪,按缺陷现实的方式分为 A 型显示检测仪、B 型显示检测仪、C 型显示检 测仪,按超声波的通道数分有单通道型和多通道型两大类,按信号输出方式分有模拟式和数式是两大类。 它是将物 体表面和内部的缺陷,通过外部加载的方法,使其在相应的物体表面造成局部变形,用激光全息照相来观察和比较这种变形,然后判定出物体内部的缺陷。 涡流检测的主要长处如下: ①检测速度快,检测效率高;②便于实现自动化;③非接触。 目前, 渗透渗出检测主要应用于有色金属和玄色金属材料的铸件、 锻件、 焊接件、粉末冶金件以及陶瓷、塑料和玻璃制品的检测。 红外检测的局限性如下: ①设备昂贵, 检测用度较高; ②对表面缺陷敏感、对内部缺陷的检测有难题; ③对地发射率材料的检测有难题;④对导热快的材料检测有难题。这里将不一一先容这些衰减,只给出衰减的表示方法,对于平面波,其衰减规律 为: Px = P0 * e ax 式中: Px 为距波原为 x 处的声压, P0 为波源的起始声压,x 为至波源的间隔,α 为介质的衰减系数。不同性质的缺陷对工件的危害程度不同,且目前对缺陷的精确定性尚有难题, 实际检测中经常根据经验并结合工件的加工工艺、 缺陷特性、 缺陷波形和底波情况来分析估计缺陷的性质。 射线检测的局限性如下: ①检测本钱较高;②存在安全隐患,应留意射线防护;③对体积型缺陷的检 测敏捷度较高,对平面型缺陷的检测敏捷度较低;④需利用双面法检测;⑤照相 法的检测效率较低;⑥射线透射方向的被检件尺寸不能太大。 超声检测几乎渗透渗出到所有的产业部分, 如钢铁产业、 机械制造业、 石化产业、铁路运输业、造船产业、航空航天、核电产业、集成电路产业等。通过对数字化制造技术、PDM、虚拟制造技术、可靠性技术、精密测 量技术、精密为小型制造技术、提高前辈加工技术与生物制造、现代表面工程技术、

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    基于制造特性的仿真技术、无损检测技术、制造精度、激光微/纳技术、信息时 代的产品开发支持技术以及虚拟装配技术的学习, 使我熟悉到机械工程中有良多 高科技领域需要研究,现代制造技术与于以往的制造技术有了很大的不同,跟着加工和检测精度的进步会带来一系列的题目, 对机械工程的各个领域都会产生很 大的影响。射线检测的长处如下 ①检测结果直观;②缺陷定性比较轻易,定量、定位也比较利便;③检测结 果可以保留;④合用对象广(金属、非金属、复合材料均可)。

 

    保证设备的安全运行:因为破坏性检测只能是抽样检测不可能进行 100%的全面检测,所得的检测结论只反映同类被检对象的均匀质量 水平。其中脉冲反射法主要特点是 探测敏捷的高,能正确的确定缺陷的位置和深度,可用纵波、横波、表面波和板 波进行探测,应用范围广,可自动探测。超声检测仪的作用是产生电振荡并加于探头,使之发射超声波,同时, 还将探头送回的电信号进行滤波、检波和放大等,并以一定的方式将检测结果显 示出来,人们以此获得被检工件内部有无缺陷以及缺陷的位置、大小和性质等方面的信息。除此之外,超声波检测还有很多应用,如非接触的在管道外丈量管内流体的流速和流量、超声波检漏、组织结构和晶粒尺寸的超声表征等。 目前对缺陷的定量方法良多, 但均有一定的局限性, 较常用的方法有当量法、 底波高度法和测长法。超声检测是目前海内外应用最广、使用频度最高且发展较快的一种无损检测技术。例如无损检测方面,跟着不同无损检测技术的开发与应用,对被测缺 陷的精度也不尽相同,在权衡了各种检测的利与弊之后,选出合适的方法进行检测是很重要的。

 

    三、超声检测简介

 

    与其他常规无损检测方法比拟,超声检测具有被检对象广泛、检测深度大、缺陷定位正确、检测敏捷度高、本钱低、使用利便、速度快、对人体无害以及便 于使用等特点。 3.磁粉检测磁粉检测的基本原理是:因为缺陷与基体材料的磁特性(磁阻)不同穿过基 体的磁力线在缺陷处将产生弯曲并可能逸出基体表面,形成漏磁场。

 

    参考文献

 

    [1]李国华,吴淼. 现代无损检测与评价. 化学产业出版社. [2]刘燕德. 无损智能检测技术及应用. 华中科技大学版社.

 

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。常规检测技术有:超声检测 Ultrasonic Testing(缩写 UT)、射线检测 Radiographic Testing(缩写 RT)、 磁粉检测 Magnetic particle Testing (缩写 MT) 渗透渗出检修 Penetrant Testing 、 (缩写 PT)、涡流检测 Eddy current Testing(缩写 ET)。 无损检测分为常规检测技术和非常规检测技术。

    一、 无损检测概述

 

    无损检测 NDT (Non-destructive testing),就是利用声、光、磁和电等 特性,在不损害或不影响被检对象使用机能的条件下,检测被检对象中是否存在缺陷或不平均性,给有缺陷的大小、位置、性质和数目等信息,进而判断被检对 象所处技术状态(如合格与否、剩余寿命等)的所有技术手段的总称。进步产品质量:无损检测可对制造产品的原材料、各中间工艺环节 直至终极的产成品实行全过程检测,为保证终极产品年质量奠定了 基础。 为了克服传统超声检测的不足,人们开始探索非接触式超声检测,也已提出 的非接触式超声检测方法有激光超声、电磁超声、空气耦合超声等,其中,前两者较为成熟。 3.超声检测技术超声检测方法有脉冲反射法、穿透法和共振法。 渗透渗出检测的主要长处如下:

 

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    ①不受试件外形、 大小、 化学成分、 组织结构的限制,不受缺陷方位的限制, 且一次操纵可同时检出所有的表面启齿缺陷;②检测设备及工艺过程简朴;③对 职员的要求不高;④缺陷显示直观;⑤检测敏捷度较高。 4.超声检测的应用及新进展超声检测的应用是多方面的,既可用于板材、管材、棒材、铸件、锻件和焊 缝等的检测,又可用于液位、涂层厚度、硬度以及材料的弹性模量、晶粒度、残 余应力等的检测。 与其他无损检测比拟较,激光全息检修具有以下明显长处: ①检修敏捷度高;②检修效率高;③适应对象广,对事件的材料种类几乎没有限制;④直观感强;⑤非接触检测;⑥检测结果便于保留等。 超声检测中,超声波的产生和接收过程是一个能量转换过程,这种转换是通 过探头实现的,探头的功能就是将电能转换为超声能和将超声能转换为电能。 声发射检测的主要长处如下: ①能给有缺陷危害的程度信息;②对众多的缺陷能一次检出,检测效率高; 适应对象广,对事件的材料种类几乎没有限制;③敏捷度较高;缺陷定位比较正确;④非接触检测。目前,超声波检测探头多为压电型,起作用原理为压电晶体在高频电振 荡的激励下产生高频机械振动,并发射超声波;或在超声波的作用下产气愤但愿械变形,并因此产生电荷。目前,激光全息检测主要应用于航空、航天以及军事等领域,对一些常规方 法难以检测的零部件进行检测,此外,在石油化工、铁路、机械制造、电力电子 等领域也获得了越来越广泛的应用。 超声波在介质中传播时,跟着传播间隔的增加超声波的能量会逐渐减弱,即 衰减。探头是超声检测设备的重要组成部门, 其机能的好坏对超声波检测的成功与否其关 键作用。引起超声波衰减的原因良多,主要包括扩散衰减、散射衰减和吸收衰减。 对于不同的检测方法,经由一定的几何运算即可求得缺陷在工件中的详细位 置。

 

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    超声波之所以广泛应用于无损检测,是基于其指向性好、穿透能力强、在界面处会发生反射、和其基本对人无害操纵安全等特性。若缺陷漏磁 场的强度足以吸附磁性颗粒,则将在缺陷对应处形成尺寸比缺陷本身更大、对比度也更高的磁痕,从而指示缺陷的存在。 超声检测的局限性如下: ①存在检测盲区;②检测效率低;③缺陷定性还有待深入研究,缺陷定量也 不够直观、利便(目前主要采用当量法);④对粗晶材料的检测比较难题;⑤一般需要耦合剂。非常规无损检测 技术有:声发射 Acoustic Emission(缩写 AE)、 红外检测 Infrared 缩写 IR) ( 、 激光全息检测 Holographic Nondestructive Testing(缩写 HNT)等。

 

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    二、无损检测分类及简介

 

    下面临以上所说的五种常规检测技术以及几种非常规检测技术做一下扼要的先容。探头与仪器的组合机能主要有信噪比、敏捷度余量、始波 宽度、盲区大小和分辨率等。 目前,声发射检测主要应用于锅炉、压力容器、焊缝等试件中的裂纹检测; 地道、涵洞、桥梁、大坝、边坡、房屋建筑等的在役检(监)测。 磁粉检测的主要长处如下: ①能直观的显示缺陷的位置、外形、大小,并可大致确定缺陷的性质;②检 测敏捷度较高,目前可检测出的最小缺陷宽度约为 0.1 微米;③几乎不受试件大 小和外形的限制;④检测速度快;⑤检测工艺简朴;⑥检测用度低。穿透法主要特点是探测敏捷度比反射法低,不能发现小缺陷,根据能量的变化即可判定缺陷的有无,但不能定位,相宜 探测超声波衰减大的材料,可避免盲区,相宜探测薄板,指示简朴,便于自动探 伤,对两探头的间隔和位置要求较高。较高的频率主要用于细晶材料和高敏捷度检测,而较低的频率则常用于衰减较大和粗晶材料的检测。 红外检测的主要长处如下: ①检测结果直观形象且便于保留;②大面积快速,检测效率高;③适应对象广,对试件测材料种类几乎没有限制;④敏捷度较高;⑤缺陷定位比较正确;⑥ 远间隔非接触检测;⑦操纵安全。

 

    四、个人感想

 

    通过对机械工程系列讲座的学习, 使我大概对现代机械制造技术有了一个大致的了解。该涡流受激励磁场(电流强度、 频率)、导体的电导率和磁导率、缺陷(性质、大小、位置等)等很多因素的影 响,并反作用于原激发磁场,使其阻抗等特性参数发生改变,从而指示缺陷的存在与否。 渗透渗出检测的局限性如下: ①只能检测表面启齿缺陷;②对多孔性那个材料的检测难题;③检测结果受 检测职员的影响较大。 超声检测主要应用于对金属板材、 管材和棒材, 铸件、 锻件和焊缝以及桥梁、 房屋建筑等混凝土构建的检测。 1.超声波 所谓超声波,是一种质点振动频率高于 20kHz 的机械波,引起频率超过人耳 所能听到的声频段(16kHz-20kHz)而得名超声波。 8.激光全息检测 激光全息检测是利用激光全息照相来检修物体表面和内部的缺陷。而无损检测因不损坏被检测对象的使用机能所以,不仅可以对制造用原材料、各中间工艺环节、直至终极 的产成品进行全程检测,也可对服役中的设备进行检测,如桥梁、 房屋建筑、各类输送管道、机械零部件及成套设备、汽车、机车、飞机、轮船、核反应堆、宇航设备及电力设备等,都可进行无损检 测。超声检测的长处如下: ①检测本钱低;②设备轻便,操纵安全;③合用对象广,金属、非金属(塑 料、橡胶、木材)、复合材料(混凝土、陶瓷)均可检测;④兑平面型缺陷比较敏感;⑤缺陷定位比较正确;⑥可进行单面检测。 按一定的用途设计制作的具有简朴外形人工反射体的试件称为试块。 2.射线检测

 

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    射线检测的基本原理是:利用射线(X 射线、γ射线和中子射线)在介质中传 播时的衰减特性,当将强度平均的射线从被检件的一面注入其中时,因为缺陷与被检件基体材料对射线的衰减特性不同,透过被检件后的射线强度将会不平均, 用胶片照相、荧光屏直接观测等方法在其对面检测透过被检件后的射线强度,即 可判定被检件表面或内部是否存在缺陷(异质点)。 激光全息检测的局限性如下: ①对内部缺陷的检测敏捷度有待进步;②对工作环境要求高,一般应在暗室 中进行,并需要采用严格的隔振措施,因此不利于现场检测。 2.超声检测设备 超声波的检测设备是从事超声波检测的工具, 通常指超声波检测仪和超声波 探头, 但因为石块在超声波中的重要作用所以也常常将其视为超声波检测设备的组成部门,此外,目前的超声波检测方法多以直接耦合方式将探头与工件接触, 所以还需要耦合剂。 目前,涡流检测主要应用于导电管材、棒材、线材的探伤和材料分选。 与破坏性检测比拟,无损检测具有以下明显特点: (1) (2) (3) 非破坏性:检测不会损害被检对象的使用机能,因此,无损检测又 称为非破坏性检测。 此外,无损检测在农作物优种和病虫害防治、天然劫难监测与预防、文物保护、资源勘探、军事侦探、科学研究、新材料研究、新工艺开发、新产品研制等 诸多方面都大有其用武之地, “现代产业是建立在无损检测基础之上的”并非言 过实在。 开展无损检测的研究与实践意义是多方面的,主要表现在以下几方面: 改进出产工艺:采用无损检测方法对制造用原材料直至终极的产品 (1) 进行全程检测,可以发现某些工艺环节的不足之处,为改进工艺提 (2) 供指导,从而也在一定程度上保证了终极产品的质量。

 

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    在超声波检测中,耦合剂的作用主要是排除探头与工件表面之间的空气,使超声波能有效的传入工件,以便检测。其主要 用途有:确定合适的检测方法;确定和校验检测敏捷度;测试和校验仪器的和探 头的机能,如组合敏捷度、垂直线性、水平线性、盲区和敏捷度等;调节探测范 围,确定缺陷位置;评价缺陷大小,对被探工件评级和判废;丈量材质衰减和确定耦合补偿等。 声发射检测的局限性如下: ①存在 Kaiser 效应,一般需对试样加载,因而检测对试样有一定的损害; ②设备昂贵;③噪音干扰较大,信号解释难题;④缺陷定性比较难题。目前,射线检测主要一个用于机械刀兵、造船、电子、航空航天、石油化工 等领域中的铸件、焊缝等的检测。 6.声发射检测 声发射检测的基本原理是: 利用材料内部因局部能量的快速开释 (缺陷扩展、 应力松弛、摩擦、泄露、磁畴壁运动等)而产生的弹性波,用声发射传感器级二次仪表取该弹性波,从而对试样的结构完整性进行检测。当然,耦合剂也有利于减小探头与工件表 面的摩擦,延长探头的使用寿命。 可靠性题目:目前还没有一种对所有材料或缺陷都可靠的无损检测

 

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    方法,无损检测结论的准确与否还有待其他手段(如解体检测)的检修,其可靠性还有待进步。无损检测用的超声波频率范围为 0.2-20MHz,其中最常用的频段为 0.5-10MHz 频段。 4.渗透渗出检测 渗透渗出检测的基本原理是:利用毛细管现象和渗透渗出液对缺陷内壁的浸润作用, 使渗透渗出液进入缺陷中,将多余的渗透渗出液出去后,残留缺陷内的渗透渗出液能吸附显像剂从而形成对比度更高、尺寸放大的缺陷显像,有利于人眼的观测。 假如对无损检测技术有更浓厚的爱好请参阅有关专业书籍以及论 文。

 

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    降低出产本钱:在产品的制造设计阶段,通过无损检测,将存出缺陷的工件及时清理出去,可免除后续无效的加工环节,减小原材料 和能源的消耗节约工时,降低出产本钱。 全程性:破坏性检测一般只合用于对原材料进行检测,如机械工程中普遍采用拉伸、压缩、弯曲、疲惫等破坏性检测都是针对制造用 原材料进行的,对于产品和在用品,除非不预备让其继承服役否则 是不能进行破坏性检测的。 磁粉检测的局限性如下: ①只能检测铁磁性材料,不能检测非铁磁性材料(如铜、铝等有色金属,奥氏体不锈钢,非金属);②只能检测表面或接近表面缺陷,可探测的缺陷深度一 般在 1-2 毫米以内;③对缺陷取向有一定的限制,一般要求磁化场的方向与缺陷主平面的夹角大于 20°;④对试件表面的质量要求较高;⑤深度方向的缺陷定 量与定位难题。

    无损检测技术简介

 

    引言:本文主要对超声检测、射线检测、磁粉检测、渗透渗出检修等无损检测技术进行扼要先容,并且对超声检测技术进行着重的描写,使大家对无损检测技术有一 个初步的了解。 枢纽词:无损检测,超声检测。 1.超声检测 超声检测的基本原理是:利用超声波在界面(声阻抗不同的两种介质的结合 面)出的反射和折射以及超声波在介质中传播过程中的衰减,由发射探头向被检件发射超声波,由接收探头接收从界面(缺陷或本底)处反射归来超声波(反射 法)或透过被检件后的透射波(透射法),以此检测备件部件是否存在缺陷,并 对缺陷进行定位、定性与定量。 全面性: 因为检测长短破坏性的,因此必要时可对被检对象进行 100% 的全面检测,这是破坏性检测所办不到的。此外,为了进步检测效率,还发展了相控阵超声检测。共振法是根据试件的共振性来判定缺陷情况的方法,试件厚度为:δ =

 

    c 2( f n f n 1 )

 

    其中δ为试件厚度,c 为被检试件中的声速, f n,f n 1 为第 n 和 n-1 次共振点的 共振频率。 目前,红外检测主要用应于电力设备、石化设备、机械加工过程检测、火灾 检测、农作物优种、材料与构件中的缺陷无损检测。 7.红外检测

 

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    红外检测的基本原理是:用红外点温仪、红外热像仪等设备,测取目标物体表面的红外辐射能,并将其转变为直观形象的温度场,通过观察该温度场的平均 与否,来推断目标物体表面或内部是否出缺陷。 5.涡流检测 涡流检测的基本原理是:将交变磁场靠近导体(被检件)时,因为电磁感应在导体中将感生出密闭的环状电流,此即涡流。 超声波检测仪是超声检测的主体设备, 其机能的好坏直接影响到检测结果的可靠性。其特点是可精确测厚,丈量精度可达 0.1mm 甚至 um 级,特别相宜测 量薄板及薄壁管,对工件表面粗拙度要求高否则不能进行丈量,探测敏捷度比脉 冲反射法低。


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