现代无损检测技术第1章：概述

无损检测技术无损检测技术即非破坏性检测，就是在不破坏待测物质原来的状态、化学性质等前提下，为获取与待测物的品质有关的内容、性质或成分等物理、化学情报所采用的检查方法。

无损检测与无损评价技术是在物理学、材料科学、断裂力学、机械工程、电子学、计算机技术、信息技术以及人工智能等学科的基础上发展起来的一门应用工程技术。

随着现代工业和科学技术的发展，无损检测与无损评价技术正日益受到各个工业领域和科学研究部门的重视，不仅在产品质量控制中其不可替代的作用已为众多科技人员和企业界所认同，而且对运行中设备的在役检查也发挥着重要作用。

应用领域无损检测技术在食品加工领域，如材料的选购、加工过程品质的变化、流通环节的质量变化等过程中，不仅起到保证食品质量与安全的监督作用，还在节约能源和原材料资源、降低生产成本、提高成品率和劳动生产率方面起到积极的促进作用。

作为一种新兴的检测技术，其具有以下特征：无需大量试剂；不需前处理工作，试样制作简单；即使检测，在线检测；不损伤样品，无污染等等. 无损检测技术在工业上有非常广泛的应用，如航空航天、核工业、武器制造、机械工业、造船、石油化工、铁道和高速火车、汽车、锅炉和压力容器、特种设备、以及海关检查等等。

技术进展进入21世纪以后，随着科学技术特别是计算机技术、数字化与图像识别技术、人工神经网络技术和机电一体化技术的大发展，无损检测技术获得了快速进展。

在射线检测方面，射线成像和缺陷自动识别技术、射线计算机辅助成像技术（CR）、射线实时成像技术（DR）和射线断层扫描技术（CT）都获得了广泛的应用。

检测集装箱的快速X射线实时成像系统、以X射线、γ射线、直线加速器为射线源的各种工业CT装置已被广泛地应用到各个工业领域。

微焦点X射线CT可以检测微米级的微小缺陷。

在超声检测方面，各种数字化超声波探伤仪广泛使用。

TOFD超声检测系统、超声成像检测系统、磁致伸缩超声导波检测系统、相控阵超声检测系统已经获得了广泛应用。

第一章金属材料及热处理基木知识1.1材料力学基本知识1. 2金属学与热处理基本知识1.3承压类特种设备常用材料第一章金属材料及热处理基木知识金属材料是现代工业，农业，国防以及科学技术各个领域应用最广泛的工程材料。

这不仅是由于来源丰富，生产工艺简单，成熟，而且还因为他们具有良好的性能。

通常所指的金属材料性能包括以下两个方而：一、使用性能即为了保证机械零部件、设备、结构件等能正常工作，材料所具备的性能。

主要有力学性能（强度、硬度、刚度、塑性、韧性等），物理性能（密度、熔点、导热性、热膨胀性等），化学性能（耐蚀性、热传导性等）。

使用性能决左了材料的应用范用，使用安全可靠性和使用寿命。

二、工艺性能即材料在被制成机械零件、设备、结构件的过程中适应各种冷热加工的性能，例如铸造、焊接、热处理、压力加工、切削加工等方而的性能。

工艺性能对制造成本、生产效率、产品质量有重要影响。

金属材料是制适承压类特种设备最常用的材料，其性能介绍是本章的主要内容。

作为承压类特种设备无损检测人员，应了解材料方面的有关知识。

1. 1 材料力学基本知识金属材料在加工和使用过程中都要承受不同形式外力的作用。

当外力达到或超过某一限度时，材料就会发生变形甚至断裂。

材料在外力的作用下所表现的一些性能称为材料的力学性能。

承压类特种设备材料的力学性能指标主要包括强度、硬度、塑性、韧性等指标。

1. 1. 1应力和应变所谓“应力”，是在施加的外力的影响下物体内部产生的力。

如图1所示：在圆柱体的项部向其垂直施加外力P的时候，物体为了保持原形在內部产生抵抗外力的力——内力。

该内力被物体（这里是单位圆柱体）的截面积所除E得到的值即是"应力”，或者简单地可概括为单位截而积上的内力，单位为Pa （帕斯卡）或N/m2。

例如，圆柱体截而积为A （m2），所受外力为P（N牛顿），由外力二内力可得，应力：PCT二—虫（Pa或者N/m2）这里的截面积A与外力的方向垂直，所以得到的应力叫做垂直应力。

第一章超声波检测超声波检测的定义：利用超声波的方向性、穿透能力、能量、反射、折射和波型的转换来检测工件的连续性，完整性，安全可靠性及某些物理性能的检测方法叫超声波检测。

超声波检测的原理：利用被测工件及其缺陷的声学性能差异引发的超声波传播情况和能量的变化来检测工件内部缺陷的原理即超声波检测原理。

1.大型锻件的检测（常见缺陷，当量法定量）2.铸件缺陷的检测典型构件的 3.小型压力容器壳体的检测超声波检测技术4.复合材料的检测（脉冲反射法，脉冲穿透法，共振法）5.各类构件焊缝的检测超声波检测 6. 非金属材料的检测的应用1.声速测量2.超声波测厚3.超声波衰减系数的测定超声波测量技术4.超声波测量液位5.超声波测定流量6.超声波测量温度7.其它超声波测量方法（如硬度、浓度、粘度等）1.方向性好2.穿透能力强超声波检测的特点 3.能量高4.遇到界面时，将发生反射，折射和波型的转换5.对人体无害1.选择仪器、探头、试块。

2.调整探头，试块以保证它们有良好的声耦合，耦合方式有直接接超声波检测的步骤触法和液浸法。

1.共振法2.透射法（连续波，脉冲波）3.检测3.脉冲反射法4.液浸法课后习题：第九题第二章射线检测射线检测的定义：利用各种射线对材料的透射性能及不同材料对射线的吸收，衰减程度的不同，使底片感光成黑度不同的图像来观察的检测方法叫射线检测。

射线检测的原理：当射线通过被检物体时，有缺陷部位（如气孔，非金属夹杂）与无缺陷部位对射线吸收能力不同，一般情况是透过有缺陷部位的射线强度高于无缺陷部位的射线强度，因而可以通过检测透过被检物体后的射线强度的差异，来判断被检物体中是否有缺陷的原理即为射线检测的原理。

1.适用于几乎所有材料，而且对零件形状及其表面粗糙度均无严格要求。

2.能直观的显示缺陷影像，便于对缺陷进行定性、定量、定位。

射线检测的特点 3.射线底片能长期存档备查，便于分析事故原因。

4.对气孔，夹渣，疏松等体积型缺陷的检测灵敏度较高，对平面缺陷的检测灵敏度较低。

培训教材之理论基础第一章无损检测概述无损检测包括射线检测（RT）、超声检测（UT）、磁粉检测（MT）、渗透检测（PT）和涡流检测（ET）等五种检测方法。

主要应用于金属材料制造的机械、器件等的原材料、零部件和焊缝，也可用于玻璃等其它制品。

射线检测适用于碳素钢、低合金钢、铝及铝合金、钛及钛合金材料制机械、器件等的焊缝及钢管对接环缝。

射线对人体不利，应尽量避免射线的直接照射和散射线的影响。

超声检测系指用A型脉冲反射超声波探伤仪检测缺陷，适用于金属制品原材料、零部件和焊缝的超声检测以及超声测厚。

磁粉检测适用于铁磁性材料制品及其零部件表面、近表面缺陷的检测，包括干磁粉、湿磁粉、荧光和非荧光磁粉检测方法。

渗透检测适用于金属制品及其零部件表面开口缺陷的检测，包括荧光和着色渗透检测。

涡流检测适用于管材检测，如圆形无缝钢管及焊接钢管、铝及铝合金拉薄壁管等。

磁粉、渗透和涡流统称为表面检测。

第二章超声波探伤的物理基础第一节基本知识超声波是一种机械波，机械振动与波动是超声波探伤的物理基础。

物体沿着直线或曲线在某一平衡位置附近作往复周期性的运动，称为机械振动。

振动的传播过程，称为波动。

波动分为机械波和电磁波两大类。

机械波是机械振动在弹性介质中的传播过程。

超声波就是一种机械波。

机械波主要参数有波长、频率和波速。

波长λ：同一波线上相邻两振动相位相同的质点间的距离称为波长，波源或介质中任意一质点完成一次全振动，波正好前进一个波长的距离，常用单位为米(m)；频率f：波动过程中，任一给定点在1秒钟内所通过的完整波的个数称为频率，常用单位为赫兹(Hz)；波速C：波动中，波在单位时间内所传播的距离称为波速，常用单位为米/秒（m/s）。

由上述定义可得：C=λ f ，即波长与波速成正比，与频率成反比；当频率一定时，波速愈大，波长就愈长；当波速一定时，频率愈低，波长就愈长。

次声波、声波和超声波都是在弹性介质中传播的机械波，在同一介质中的传播速度相同。

第三节渗透检测一、概述由于毛细管作用，涂覆在洁净、干燥零件表面上的荧光(或着色)渗透液会渗入到表面开口缺陷中；去除零件表面的多余渗透液，并施加薄层显像剂后，缺陷中的渗透液回渗到零件表面，并被显像剂吸附，形成放大的缺陷显示；在黑光(或白光)下观察显示，可确定零件缺陷的分布、形状、尺寸和性质等。

渗透检测的基本步骤包括：预处理、渗透、去除、干燥、显像、检验和后处理共七个步骤。

渗透检测主要用于检测各种非多孔性固体材料制件的表面开口缺陷，适用于原材料、在制零件、成品零件和在用零件的表面质量检验。

渗透检测的主要功能是检测零件的表面质量。

渗透检测的优点是：缺陷显示直观；检测灵敏度高；可检测的材料与缺陷范围广；一次操作可检测多个零件，可检测多方位的缺陷；操作简单等。

渗透检测的缺点是：只能检测零件的表面开口缺陷；一般只能检测非多孔性材料；对零件和环境有污染等。

渗透检测与磁粉、涡流检测的比较渗透探伤的分类1. 方法分类的依据：渗透液种类、清洗方式、显象方式、灵敏度2. 分类①根据渗透液种类（染料）和清洗方法的分类：水洗型荧光法（FA）水洗型着色法（V A）后乳化型荧光法（FB）后乳化型着色法（VB）溶剂清洗型荧光法（FC）溶剂清洗型着色法（VC) F：荧光法V：着色法A：水洗型B：后乳化型C：溶剂清洗型②根据显像剂类型的方类：干式显像法：（用于荧光法） D水基湿显像法：水溶液显像：A;水悬浮液显像：W非水基湿显像法：（溶剂悬浮、速干式）S特殊显象法： E自显象法：N③根据渗透探伤灵敏度的分类：很低级、低级、中级、高级、超高级各种方法的优缺点（一）各种方法的优缺点（二）二、物理基础（一）毛细管作用如图1－6所示，将细管插入液体中时，由于表面张力和附着力的作用，管内的液体可能呈凹面而上升(当液体润湿管子时)，也可能呈凸面而下降(当液体不润湿管子时)，这种现象称为毛细管现象，或称毛细管作用。

图1－6 毛细管作用润湿液体在毛细管中上升的高度，可用下列公式计算：2cos h r g σθρ=式中 h ——液体在毛细管中上升的高度，单位是m ；σ——液体的表面张力系数，单位是N /m ；θ——液体对固体表面的接触角，单位是°；r ——毛细管的内半径，单位是m ；ρ——液体的密度，单位是kg ／m ；g ——重力加速度，单位是m ／s 。

第一章无损检测概论1.1无损检测的定义与分类所谓无损检测，从字面上理解就是指在不损坏试件的前提下，对试件进行检查和测试的方法。

射线检测（RT）、超声波检测（UT)、磁粉检测（MT)和渗透检测（PT）是开发较早，应用较广泛的探测缺陷的方法，被称为四大常规检测方法。

其中RT 和UT主要用于探测试件内部缺陷，MT和PT主要用于探测试件表面缺陷。

1.2无损检测的目的应用无损检测技术，通常是为了达到以下目的：1.保证产品质量应用无损检测技术，可以探测到肉眼无法看到的试件内部和表面的缺陷。

应用无损检测技术的另一个优点是可以进行百分百检验。

采用破坏性检测，在检测完的同时也破坏了试件，因此破坏性检测只能进行抽样检验。

许多重要的材料，结构或产品，必须保证万无一失，只有采用无损检测手段，才能为质量提供有效保证。

2.保障使用安全即使是设计和制造质量完全符合规范要求的设备或零部件，在经过一段时间使用后也可能发生破坏事故。

为了保障使用安全，对有特殊要求的在用设备，必须定期进行检验，及时发现缺陷，避免事故发生，无损检测就是在用设备定期检验的主要内容和发现缺陷的最有效手段。

3.改进制造工艺在产品生产过程中，为了了解制造工艺是否适宜，必须事先进行工艺试验。

在工艺试验中，经常对工艺试样进行无损检测，并根据检测结果改进制造工艺，最终确定理想的制造工艺。

4.降低生产成本在产品制造过程中进行无损检测，往往被认为要增加检查费用，从而使制造成本增加。

如果在制造过程中的适当环节正确地进行无损检测，就是防止以后工序的浪费，减少返工，降低废品率，从而降低制造成本。

如对铸造件进行机械加工，有时不允许机加后表面出现气孔、裂纹等缺陷，选择在机加工前对要进行加工部位实施无损检测，对发现缺陷的部位就不再加工，从而降低废品率，节省加工工时。

1.3无损检测的应用特点1.无损检测要与破坏性检测相结合无损检测最大的特点就是能在不损伤材料、工件和结构的前提下进行检测，但不是所有需要检测的项目和指标都能进行无损检测，无损检测技术本身还有局限性。

无损检测：超声波探伤仪、磁粉探伤，涡流，射线探伤无损检测：超声波探伤仪、磁粉探伤，涡流，射线探伤第一章无损检测概述无损检测包括射线检测（RT）、超声检测（UT）、磁粉检测（MT）、渗透检测（PT）和涡流检测（ET）等五种检测方法。

主要应用于金属材料制造的机械、器件等的原材料、零部件和焊缝，也可用于玻璃等其它制品。

射线检测适用于碳素钢、低合金钢、铝及铝合金、钛及钛合金材料制机械、器件等的焊缝及钢管对接环缝。

射线对人体不利，应尽量避免射线的直接照射和散射线的影响。

超声检测系指用A型脉冲反射超声波探伤仪检测缺陷，适用于金属制品原材料、零部件和焊缝的超声检测以及超声测厚。

磁粉检测适用于铁磁性材料制品及其零部件表面、近表面缺陷的检测，包括干磁粉、湿磁粉、荧光和非荧光磁粉检测方法。

渗透检测适用于金属制品及其零部件表面开口缺陷的检测，包括荧光和着色渗透检测。

涡流检测适用于管材检测，如圆形无缝钢管及焊接钢管、铝及铝合金拉薄壁管等。

磁粉、渗透和涡流统称为表面检测。

一．试块按一定用途设计制作的具有简单几何形状人工反射体的试样，通常称为试块。

试块和仪器、探头一样，是超声波探伤中的重要工具。

1．试块的作用（1）确定探伤灵敏度超声波探伤灵敏度太高或太低都不好，太高杂波多，判伤困难，太低会引起漏检。

因此在超声波探伤前，常用试块上某一特定的人工反射体来调整探伤灵敏度。

（2）测试探头的性能超声波探伤仪和探头的一些重要性能，如放大线性、水平线性、动态范围、灵敏度余量、分辨力、盲区、探头的入射点、K值等都是利用试块来测试的。

（3）调整扫描速度利用试块可以调整仪器屏幕上水平刻度值与实际声程之间的比例关系，即扫描速度，以便对缺陷进行定位。

（4）评判缺陷的大小利用某些试块绘出的距离-波幅-当量曲线（即实用AVG）来对缺陷定量是目前常用的定量方法之一。

特别是3N以内的缺陷，采用试块比较法仍然是最有效的定量方法。

此外还可利用试块来测量材料的声速、衰减性能等。