无损检测 超声波检测
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无损检测的方法有
无损检测的方法包括以下几种:
1. 超声波检测:利用超声波的传播和反射特性,检测材料内部的缺陷,如裂纹、气孔等。
2. 磁粉检测:利用涂有磁性粉末的材料,在施加磁场的情况下,检测材料表面和内部的裂纹和缺陷。
3. X射线检测:利用X射线的穿透性,检测材料内部的缺陷,适用于金属和一些非金属材料。
4. 电磁感应检测:利用电磁感应原理,通过测量材料中的电磁参数变化,检测缺陷。
5. 热红外检测:利用红外辐射的热量分布,检测材料的表面温度变化,以识别缺陷。
6. 声发射检测:利用材料在受力作用下产生的声波信号,检测材料的疲劳破裂和其他缺陷。
7. 液体渗透检测:将渗透液施加到材料表面,经过一定时间后,再用显色剂显示渗透液渗入缺陷位置,以检测缺陷。
8. 核磁共振检测:利用核磁共振原理,检测材料内部的缺陷和组织结构。
这些方法都可以用于无损检测材料的质量和缺陷程度。
选择合适的方法取决于材料的性质、被检测物体的类型和大小,以及需要检测的缺陷类型。
超声波无损检测概述超声波无损检测一、超声波无损检测基本介绍超声检测(UT)是利用其在物质中传播、界面反射、折射(产生波型转换)和衰减等物理性质来发现缺陷的一种无损检测方法,应用较为广泛。
按其工作原理不同分为:共振法、穿透法、脉冲反射法超声检测;按显示缺陷方式不同分为:A型、B型、C型、3D型超声检测;按选用超声波波型不同分为:纵波法、横波法、表面波法超声检测;二、超声波的产生(发射)与接收(1)超声波的物理本质:它是频率大于2万赫兹的机械振动在弹性介质中的转播行为。
即超声频率的机械波。
一般地说,超声波频率越高,其能量越大,探伤灵敏度也越高。
超声检测常用频率在0.5~10 MHZ。
(2)超声波的产生机理——利用了压电材料的压电效应。
压电效应:某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时,其内部产生极化现象,同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。
当外力去掉后,它又会恢复到不带电的状态,这种现象称为正压电效应。
当作用力的方向改变时,电荷的极性也随之改变。
相反,当在电介质的极化方向上施加电场,这些电介质也会发生变形,电场去掉后,电介质的变形随之消失,这种现象称为逆压电效应,或称为电致伸缩现象。
(3)超声波的发射与接收①发射——在压电晶片制成的探头中,对压电晶片施以超声频率的交变电压,由于逆压电效应,晶片中就会产生超声频率的机械振动——产生超声波;若此机械振动与被检测的工件较好地耦合,超声波就会传入工件——这就是超声波的发射。
②接收——若发射出去的超声波遇到界面被反射回来,又会对探头的压电晶片产生机械振动,由于正压电效应,在晶片的上下电极之间就会产生交变的电信号。
将此电信号采集、检波、放大并显示出来,就完成了对超声波信号的接收。
可见,探头是一种声电换能元件,是一种特殊的传感器,在探伤过程中发挥重要的作用3.超声波检测方法的分类(1)按原理分类:超声波探伤方法按原理分类,可分为脉冲反射法、穿透法和共振法。
超声波无损检测原理及应用超声波无损检测(Ultrasonic Testing,简称UT)是一种利用超声波传播特性来检测材料内部缺陷的无损检测技术。
其原理基于声波在材料中的传播和反射。
超声波无损检测具有高灵敏度、高分辨率、快速、非接触、定量等优点,广泛应用于工业领域。
超声波无损检测的原理是利用超声波在材料中传播时发生反射、折射、散射等现象来检测材料内部的缺陷。
超声波在材料中的传播速度和传播路径受到材料的物理性质和几何形状的影响,当超声波遇到材料中的缺陷时,会发生多次反射和散射,从而产生回波信号。
通过接收这些回波信号可以确定材料中缺陷的位置、大小、形态等信息。
1.金属材料检测:超声波无损检测在金属材料中的应用非常广泛,可以检测金属材料中的裂纹、疲劳损伤、气孔、夹杂物等缺陷。
这对于确保金属材料的质量和结构完整性非常重要,尤其是在航空航天、桥梁、汽车、石油化工等领域。
2.建筑材料检测:超声波无损检测可以用于检测混凝土、石材、玻璃等建筑材料中的缺陷,如空洞、裂缝、腐蚀等。
这有助于评估建筑材料的结构强度和使用寿命,以及修复和维护工作的安全性和可行性。
3.聚合物材料检测:超声波无损检测也可以用于检测聚合物材料中的质量和缺陷,比如塑料、橡胶、复合材料等。
这对于保障聚合物制品的质量和性能至关重要,如航空航天器件、电子产品、汽车零部件等。
4.医学诊断:超声波无损检测在医学领域的应用非常广泛,用于检测人体内部的器官和组织,如心脏、肝脏、肾脏等。
超声波无损检测在医学诊断中无辐射、无创伤,对于早期疾病的诊断和评估、手术引导等起着重要作用。
总之,超声波无损检测原理简单而有效,应用范围广泛,对于确保材料和产品的质量和安全至关重要。
它在不同领域的应用有助于提高造价效益,减少事故风险,并推动相关行业的发展。
超声波无损检测概述超声波无损检测(Ultrasonic Testing,UT)是一种常用的无损检测方法,广泛应用于材料、结构和设备的评价和质量控制。
它利用超声波的传播特性,通过对材料内部缺陷的检测和测量来评估材料的完整性和性能。
超声波无损检测是一种非破坏性检测方法,不会对被检测材料造成损伤。
它基于超声波在材料中的传播和反射规律进行检测,通过分析声波在材料中的传播速度和幅度的变化,可以探测出材料中的各种缺陷,例如裂纹、夹杂、气泡等。
超声波无损检测的基本原理是利用声波在介质中传播的速度和振动形态来检测材料内部的缺陷。
在超声波检测中,一台超声波探头产生高频的声波短脉冲,并将其发送到被检测材料。
声波的传播速度受材料的密度、弹性模量、导热性等因素影响,当声波遇到材料的界面或内部缺陷时,部分声波能量会反射回来,并由探头接收。
探头接收到的反射波信号经过放大和处理后,可以得到材料中的缺陷信息。
根据声波的传播速度和反射振幅的变化,可以计算出缺陷的深度、大小和位置等参数。
同时,通过对声波的幅度和频率的分析,还可以评估材料的强度、硬度、粘度等性能指标。
超声波无损检测有许多优点。
首先,它是一种无损的检测方法,不会对被测材料造成任何损伤。
其次,超声波可以穿透较厚的材料,对内部缺陷的检测能力强。
此外,超声波的传播速度和振幅变化可以提供丰富的缺陷信息,能够准确评估材料的完整性和性能。
超声波无损检测广泛应用于各个行业和领域。
在制造业中,它常用于对焊缝、铸件、锻件等工件进行质量评估和缺陷检测。
在航空航天领域,它被广泛用于飞机结构、发动机零部件等重要部位的检测。
在能源行业,超声波无损检测可以用于对核电厂设备、水电站管道等进行安全评估。
在建筑行业,它可以用于对混凝土结构、钢桥梁等进行评估和检查。
总之,超声波无损检测是一种高效、可靠的无损检测方法。
它利用超声波在材料中的传播和反射规律,通过分析声波的传播速度和振幅变化,能够检测出材料中的缺陷并评估其完整性和性能。
超声波无损检测标准
超声波无损检测是一种常见的无损检测方法,用于检测材料的内部缺陷和结构,并评估其完整性和性能。
超声波无损检测标准主要包括以下几个方面:
1. 超声波设备标准:包括超声波检测仪器的技术要求、性能指标、工作范围和使用方法等。
例如,设备必须符合安全要求,能够提供稳定的超声波信号,并具备合适的探头和耦合剂。
2. 检测方法标准:包括超声波检测的步骤、参数选择和评估方法等。
例如,检测人员需要根据具体情况选择合适的超声波探头和频率,并进行标定和校准。
3. 缺陷评估标准:根据不同材料和应用要求,制定相应的缺陷评估标准。
例如,对钢材进行超声波探伤时,可以参考美国标准协会(ASME)的相关标准,评估缺陷的类型、大小、位置
和对材料性能的影响等。
4. 检测人员培训标准:要求进行超声波无损检测的人员具备一定的专业知识和技能,可以根据不同级别和应用领域设定相应的培训标准。
例如,按照美国无损检测协会(ASNT)的要求,可以进行超声波检测人员的培训和认证。
综上所述,超声波无损检测标准包括设备标准、方法标准、缺陷评估标准和人员培训标准等方面,以保证超声波无损检测的准确性和可靠性。
无损检测——超声波探伤检测实施细则1.1超声波检测的目的检测压力容器和钢结构焊缝的缺陷,并确定缺陷位置、尺寸、缺陷评定的一般方法及检测结果的等级评定。
1.2适用范围本方法适用于压力容器和钢结构焊缝缺陷的超声检测和检测结果的等级评定。
本方法适用于母材厚度为8~300mm的铁素体类钢全焊透熔化焊对接焊缝的超声检测。
本方法不适用于铸钢及奥氏体不锈钢焊缝;外径<159mm的钢管对接焊缝;内径≤200mm的管座角焊缝及外径<250mm和内外径之比<80%的纵向焊缝检测。
1.3超声波检测依据标准a.JB4730-94 《压力容器无损检测》b.GB11345-89 《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》1.4仪器设备A.探伤仪、探头及系统性能a.探伤仪采用A型脉冲反射式超声波探伤仪,其工作频率范围为1~5MHz,仪器至少在荧光屏满刻度的80%范围内呈线性显示。
探伤仪应具有80dB 以上的连续可调衰减器,步进级每挡不大于2dB,其精度为任意相邻12dB误差在±1dB以内,最大累计误差不超过1dB。
水平线性误差不大于1%,垂直线性误差不大于5%。
其余指标应符合国家现行有效规范规定。
b. 探头(1) 超声检测常用探头有单直探头、单斜探头、双晶探头、水浸探头、可变角探头和聚焦探头等。
具体划分应符合国家现行有效规范规定。
(2) 晶片有效面积一般不应超过500mm2,且任一边长不应大于25mm。
(3)单斜探头声束轴线水平偏离角不应大于2°。
主声束垂直方向不应有明显的双峰。
c. 超声探伤仪和探头的系统性能(1) 在达到所探工件的最大检测声程时,其有效灵敏度余量应≥10dB。
(2) 仪器和探头的组合频率与公称频率误差不得大于±10%。
(3) 仪器和直探头组合的始脉冲宽度:对于频率为5MHz的探头,其占宽不得大于10mm;对于频率为 2.5MHz的探头,其占宽不得大于15mm。
(4) 直探头的远场分辨力应大于或等于30dB,斜探头的远场分辨力应大于或等于6dB。
超声波无损检测概述J I A N G S U U N I V E R SI T Y超声波无损检测概述关键词:超声波检测,无损检测,超声波检测的原理,应用1.引言超声检测是无损检测技术中研究和应用最活跃的方法之一。
通过研究超声波在被检材料中传播时的变化情况来探测材料性能和结构变化。
超声波用于无损检测主要具备以下优点[1]:(1)检测范围广,能够进行金属、非金属和复合材料检测。
(2)波长短、方向性好、穿透能力强、缺陷定位准确、检测深度大。
(3)对人体和周围环境不构成危害。
(4)施加给工件的超声作用应力远低于弹性极限,对工件不会造成损害。
2.超声波无损检测的国内外研究情况和发展趋势2.1 国外研究情况国外对于超声波检测技术的研究始于上世纪二三十年代。
1929 年苏联科学家Sokolov 利用连续超声波的穿透法研制成功了世界上第一台超声波检测装置。
二战期间超声检测装置有了进一步发展,英国和美国分别于1944 年和1946 年成功制造出A 型脉冲发射式超声波探伤仪。
20 世纪50 年代,A 型脉冲反式超声波探伤仪已被广泛用于发达国家的机械、钢铁制造以及造船等工业[2]。
20 世纪60 年代以后,随着电子技术和电子元器件的进步,超声波检测装置也有了较大的改进。
1964 年德国Krautkramer 公司研制成功的小型超声检测设备成为了近代超声探伤技术的标志[3]。
20 世纪80 年代,计算机技术和大规模集成电路得到了快速发展,各公司开始了数字式超声检测装置的研制,特别是Krautkramer 公司生产的便携式数字化超声波探伤仪—USDI 型,代表着超声检测装置向数字化的发展趋势[4]。
目前国外的许多知名公司(如美国的METEC 公司、德国的K—K 公司、西班牙的TECHATOM 公司等)生产的超声检测系统在信号采集、分析和成像处理方面处于世界领先水平[1]。
2.2 国内研究情况20 世纪50 年代,我国开始从国外引进模拟超声检测设备并应用于工业生产中。
超声波检测华北科技学院机电工程学院摘要:超声无损检测是在现代工业生产中应用的非常广泛的一种无损检测方法,它对于提高产品的质量和可靠性有着重要的意义。
尽管随着电子技术的发展,国内出现了一些数字化的超声检测仪器,但其数据处理及扩展能力有限,缺乏足够的灵活性。
而虚拟仪器是近年来刚刚发展起来的一种新的仪器构成方式,它是一种、通讯技术和测量技术相结合的产物,具有很大的灵活性和扩展性,具有旺盛的生命力。
关键词:无损检测;超声波探伤;计算机技术;通讯技术Abstract:As a kind of NDT(Non-Destructive Testing),UT (Ultrasonic Testing) is widely used in modern industry, which plays a very important role in improving the quality and the reliability of product. Although along with technical development in electronics, some digital UT instruments have been developed at home, its expand- ability and the ability of processing data limited. VI (Virtual Instru- ment) is a new Instrument structure developed recent years and is an outcome which combines the computer technique, the communication technique together with the measure technique, which has huge expandability, flexibility and the prosperous vitality.Keywords:NDT(Non-Destructive Testing) UT (Ultrasonic Testing) computer technique communication technique1、引言无损检测诊断技术应用的范围十分广泛,已在机械制造、石油化工、舰艇船舶、汽车、铁道、建筑、冶金、航空航天和核能等工业中被普遍采用,取得了显著的经济效益和社会效益。
随着科学技术的发展,对产品质量提出了越来越高的要求,特别是产品关键零部件的质量问题所造成的事故以及巨大的经济损失,使人们更加认识到了无损检测诊断技术的重要性。
在工业发达国家中,无损检测诊断技术已成为必不可少的重要工具和手段。
美国为了保持它在世界科技中的领先地位,在1979年的一次政府工作报告中提出成立六大技术中心,其中之一就是无损检测中心。
美国前总统里根曾说,“如果没有先进的无损检测技术,美国就不可能享有众多领域的领先地位”。
由此可见无损检测诊断技术在现代国民经济中的重要地位。
超声波检测技术是当今社会无损检测技术领域中的一种非常重要的手段和方法。
已被广泛地应用于各行各业的质量监控和安全保障。
近年来,超声无损检测领域的学术气氛十分活跃。
1989年4月在荷兰阿姆斯特丹召开的第12届世界无损检测会议上共发表论文478篇,其中有关超声检测的论文18篇,是论文数量最多的无损检测方法。
1992年10月在巴西圣保罗市召开的第13届世界无损检测会议上宣读和交流的论文共312篇,5种常规无损检测论文占65%,其中有关超声检测的论文最多,占到55%。
1996年第14届世界无损检测会议在印度的新德里举行,会议收到论文732篇,收入论文集的论文550篇,其中与超声检测有关的论文200篇。
新千年的无损检测大会,第15届世界无损检测会议在意大利的罗马市召开,大会收到773篇论文,收入论文集的有663篇,其中有关超声检测的有250篇。
随着微电子技术、计算机技术、数字技术、传感技术、自动控制技术的发展,现代超声无损检测技术已经进入到以计算机控制为主的信息技术时代。
就当前时代国内的超声波检测技术应用情况来看,超声波无损检测诊断技术虽然已经被广泛地应用于各种领域和场所,对质量控制和在线实时检测都具有重要的作用和影响。
但是,其主要的应用发展方向还基本上是不断扩展应用领域。
而且它的重要作用还有赖于无损检测技术方法选择的正确和检测结果是否可靠。
检测结果对检测人员的依赖性都还很强,并且都还存在着一些难以克服的困难和缺陷,比如:①通常要有熟练的技术技能,对结果做出说明及解释。
因此,在相互关系未经证明的情况下,可能存在不同人员对结果看法不统一。
②外界环境的温度、湿度、粉尘、振动、噪音以及磁、电场和仪器本身内部的各种干扰都会对检测结果造成难以估计的后果。
③性能可以直接测试、而检测结果却只是定性或相对的。
④检测人员的技术水平、操作技能、知识水准等,检测人员对工作的责任心,检测人员在操作期间的心理和生理状况都会对检测结果造成很大的影响。
⑤我国的超声无损检测还大部分是采用常规的A型脉冲反射法技术,存在不直观、判伤难、无记录、人为因素影响大等缺点,严重影响着超声检测结果的可靠性。
当然,伴随着以计算机技术为具体体现的信息技术的突飞猛进,现代超声无损检测技术主要还是向着数字信号处理和检测成像方面发展。
已经应用或正在采用的数字信号处理技术主要有:时间渡越衍射技术、合成孔径聚焦技术、裂谱技术、倒谱技术、模式识别和分析、自适应神经网络等。
采用数字动态滤波技术提高检测信噪比,通过频谱分析进行超声参量检测和提取,数字信号处理压缩波形有效提高检测分辨率。
2、超声波及超声波检测2.1超声波的基本性质通常人耳能够听到的声波的频率范围在20-20000Hz之间,人们习惯上把频率超过20KHz的声波称为超声波。
超声波本质上是一种机械波,所以它的产生必须依赖于两个条件,一是有做机械振动的声源,二是有能够传播振动的弹性介质。
波的种类是根据介质质点的振动方向和波动传播方向的关系来区分的。
超声波在介质中传播的波形有许多种,用于探伤的有纵波、横波、表面波、板波等,其中最常用的是纵波直探头探伤和横波斜探头探伤。
纵波常用来探测钢板、锭材、大型锻件等形状比较简单的制品,而横波常用来检测焊缝、管材等形状比较复杂的制品。
2.1.1超声波的速度及波长声波在介质中向前传播的速度,称为声速。
对于不同种类的超声波,其传播速度不同。
超声波在介质中的传播速度与介质的弹性模量及介质的密度有关,对一定的介质,弹性模量和密度为常数,故声速也是常数。
不同的介质,有不同的声速。
超声波波形不同时,介质弹性变形的方式不同,速度也不一样。
因此,超声波在介质中传播的速度是表征介质声学特性的一个重要参数。
超声波的频率、波长和声速之间的关系如下:λ=fc/其中λ为超声波的波长、c为超声波在介质中的的波速、ƒ为超声波的频率。
可见,在同一种介质中超声波的波长与超声波的频率成反比。
2.1.2超声波的衰减超声波在介质中传播时,随着传播距离的增加,其能量逐渐减弱,这种现象叫做超声的衰减。
均质物质对超声波强度(声压)不曾造成减弱,然一般材料或多或少都会使超声波强度造成衰减,其原因来自于吸收与散射两种现象。
吸收:材料将声束能量转换为热能而散失,使得声束强度降低。
散射:由于材料的非均质性,包括杂质、气孔、晶界…等阻碍声束传送而形成许多声束分量,致使超声波强度减弱。
2.2超声波检测技术的介绍作为无损检测技术中一种非常重要的方法。
超声波用于无损检测领域是由其特性决定的:超声波是指频率大于20KHZ,并且能在连续介质中传播的弹性机械波。
超声波的方向性好。
超声波具有像光波一样的方向性,经过专门的设计可以定向发射,利用超声波可在被检测对象中进行有效的探测。
超声波的穿透能力强。
对大多数介质而言,它具有较强的穿透能力。
特别在一些金属材料中,其穿透能力可达数米。
超声波的能量高。
超声检测的工作频率远高于声波的频率,具有很高的能量。
被检材料的声速、声衰减、声阻抗等特性携带有丰富的能量转换信息,成为广泛应用超声波检测的基础。
遇有界面时,超声波将发生反射、折射和波型的转换。
利用超声波在介质中传播时的这些物理现象,经过巧妙的设计,使得超声检测工作的灵活性、精确度得以大幅度提高,这也是超声检测得以迅速发展的原因。
对人体无害、适应性强、检测灵敏度高、设备轻巧、使用灵活、检验速度快、可及时得到探伤结果,适合在车间、野外和水下等各种环境下工作,并能对正在运行的装置和设备进行检测和诊断。
2.2.1超声波探伤的原理超声波探伤是利用超声波在物体中传播的一些物理特性来发现物体内部的不连续性(即通常所说的缺陷)的一种方法。
首先通过激励超声发射换能器产生超声波并使其进入工件,然后再通过超声接收换能器将工件中经过被检测材料自身或缺陷所反射、折射、衍射、散射的入射波转换成接收信号,缺陷作为与构件材料不同的介质将会产生不同的特征信号,接着再对接收到的信号进行分析,从而获得有关缺陷或材料的特性信息。
2.2.2超声波探伤方法的分类超声波探伤法的种类很多,根据声耦合方式可分为接触法和液浸法两大类,按声波传播方式可分为反射法和透射法两种。
按超声波激励方式可分为脉冲波、连续波和调频波等探伤方法。
按波形分又可分为纵波、横波、表面波和板波等。
在目前的实际使用中,广泛使用的是接触式脉冲反射法。
考虑到脉冲超声探伤仪在实际中应用最为广泛,在此将对基于虚拟仪器技术的超声脉冲反射式探伤仪的实现技术进行讨论。
超声波以持续极短的时间发射脉冲到被检工件内,利用被检工件底面或内部缺陷的反射回波探测反射源的位置和大小的方法,称为脉冲反射法。
纵波脉冲反射法工作原理如图2-1所示,一般只需要一个探头兼做发射和接收。
超声探伤主要是判断工件材料有无缺陷,若有缺陷时,确定缺陷的大小和位置,进而评价其有无使用价值和修复的可能性。
图2-1脉冲法纵波探伤原理换能器发射的超声波在工件内部传播时,当遇到不同介质时,将发生反射。
反射信号的强度与反射率R 的大小有关,而反射率R 只与入射介质和反射介质的材料有关。
由于反射信号通过的声程是一定的,换能器获得的反射信号的强度也是一定的。
当工件无缺陷时,只有始发射脉冲波和底面反射波,两者之间没有其它回波。
当工件中有面积小于声束截面的小缺陷,则会在始波和底波之间出现缺陷回波。
缺陷回波在时间轴上的位置可以确定缺陷在工件中的位置,缺陷回波幅度的大小取决于缺陷在声束入射方向上的投影面积的大小,当有缺陷回波出现时,底波高度下降。
当工件中缺陷大于声束截面时,全部声能被缺陷所反射,只有始波和缺陷回波,不会出现底波。