無損檢測方法及選用原則
無(wu)(wu)損檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)是壓(ya)力(li)(li)容器檢(jian)(jian)(jian)驗(yan)中(zhong)應用最廣(guang)泛的(de)(de)(de)(de)方(fang)法，它可(ke)應用于(yu)容器制造的(de)(de)(de)(de)各個環節，在原(yuan)材(cai)料的(de)(de)(de)(de)檢(jian)(jian)(jian)驗(yan)中(zhong)，厚度(du)超(chao)過某一數(shu)值的(de)(de)(de)(de)壓(ya)力(li)(li)容器用鋼(gang)板、高(gao)壓(ya)無(wu)(wu)縫(feng)鋼(gang)管、IV級(ji)以上(shang)各種(zhong)鋼(gang)號的(de)(de)(de)(de)鍛件需進(jin)行(xing)超(chao)聲檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)， 高(gao)強度(du)等級(ji)鋼(gang)材(cai)熱加工(gong)后的(de)(de)(de)(de)坡口表(biao)面需進(jin)行(xing)表(biao)面檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)，容器上(shang)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)縫(feng)要(yao)進(jin)行(xing)射線檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)或(huo)超(chao)聲檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)。另外在焊(han)(han)工(gong)操作技能考核、焊(han)(han)接工(gong)藝評定、產品試板、在用壓(ya)力(li)(li)容器檢(jian)(jian)(jian)驗(yan)等方(fang)面也要(yao)求無(wu)(wu)損檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)。
由于無損檢(jian)測(NDE或NDT) 是屬于非破壞性檢(jian)驗(yan)方(fang)法，因此在產品(pin)的(de)檢(jian)驗(yan)工作(zuo)中(zhong)占有很重要的(de)地位。它是利(li)用聲、光(guang)、電(dian)、熱、磁和(he)射(she)線與物(wu)質的(de)相互作(zuo)用，在不損傷被(bei)檢(jian)物(wu)使用性能的(de)情況下，探測材料(liao)、零部件或設備各種(zhong)表(biao)面或內部缺陷，并判斷(duan)其位置、大小、形(xing)狀和(he)種(zhong)類的(de)方(fang)法。
2. 14. 1 射線檢測（R T）
(1)射線檢測種類
① 按射線檢測種類分
a. X 射(she)線可(ke)穿透(tou)60~70mm 的鋼(gang)板(ban)，常用(yong)。
b .γ 射線可穿透150 mm 以上的鋼板。
c. 高(gao)能(neng)X射線(xian) 可穿透500mm 以(yi)上的鋼(gang)板(ban)。
② 按缺陷的(de)顯(xian)示方法(fa)分
a. 電離法 可(ke)進(jin)行連(lian)續檢驗(yan)，但無法判(pan)斷缺陷的形(xing)狀和性質；不宜用于檢驗(yan)厚度有變化的工(gong)件。
b. 熒光屏法 可(ke)連續檢驗(yan)，即刻得結果；靈敏度很差，只能(neng)檢驗(yan)厚度小于(yu)20mm 的薄(bo)件。
c. 照相(xiang)法 缺陷顯示效果很好，使用(yong)最(zui)廣。
(2) 射線檢測(ce)照相法原理
射(she)(she)線(xian)(xian)檢測(ce)照相(xiang)法檢測(ce)焊縫(feng)用射(she)(she)線(xian)(xian)源(yuan)為X 射(she)(she)線(xian)(xian)和γ 射(she)(she)線(xian)(xian)，這兩種射(she)(she)線(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)基本性質是相(xiang)同的(de)(de)(de)(de)(de)，由于γ射(she)(she)線(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)波長更短，故穿透能力更強。一般的(de)(de)(de)(de)(de)X 射(she)(she)線(xian)(xian)由探傷機中的(de)(de)(de)(de)(de)X 射(she)(she)線(xian)(xian)管產生，為提(ti)高透照能力以適應大(da)型及大(da)厚度工件的(de)(de)(de)(de)(de)檢測(ce)，也有(you)使用能量(liang)達1MeV 以上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)帶電粒子加(jia)速(su)器提(ti)供的(de)(de)(de)(de)(de)高能X 射(she)(she)線(xian)(xian)。γ 射(she)(she)線(xian)(xian)是用銥(Ir) 和鈷(gu)(Co) 的(de)(de)(de)(de)(de)放(fang)射(she)(she)性同位素(su)作為射(she)(she)線(xian)(xian)源(yuan)。
射(she)線(xian)檢測照相法是將射(she)線(xian)源置于被檢工(gong)件(jian)的一(yi)側，將裝入暗(an)盒(he)的膠片緊(jin)貼于工(gong)件(jian)的另一(yi)側。當X 射(she)線(xian)管產生的射(she)線(xian)按直(zhi)線(xian)射(she)向裝有膠片的工(gong)件(jian)時，能夠(gou)穿(chuan)過(guo)工(gong)件(jian)和膠片。
又(you)由于射(she)線(xian)(xian)穿(chuan)過物質時總會有(you)(you)一些吸收，即(ji)穿(chuan)過物質的(de)(de)射(she)線(xian)(xian)強度(du)(du)不斷衰減，衰減的(de)(de)程(cheng)度(du)(du)與射(she)線(xian)(xian)穿(chuan)過的(de)(de)厚(hou)度(du)(du)和物質自身的(de)(de)性(xing)質如(ru)密(mi)度(du)(du)有(you)(you)關。穿(chuan)過的(de)(de)厚(hou)度(du)(du)愈(yu)大或穿(chuan)過的(de)(de)物質密(mi)度(du)(du)愈(yu)大，射(she)線(xian)(xian)衰減就愈(yu)多。
當射(she)線(xian)(xian)(xian)(xian)穿過缺(que)陷時(shi)，由于(yu)缺(que)陷密度(du)總是(shi)小于(yu)金屬材料，因此射(she)線(xian)(xian)(xian)(xian)衰減較(jiao)小，即穿過工(gong)件達到(dao)(dao)另(ling)一(yi)側膠片(pian)(pian)時(shi)，該處(chu)接收到(dao)(dao)的射(she)線(xian)(xian)(xian)(xian)強度(du)就較(jiao)大。射(she)線(xian)(xian)(xian)(xian)檢(jian)測(ce)照(zhao)相用的膠片(pian)(pian)是(shi)在(zai)片(pian)(pian)基上(shang)涂有能產(chan)生(sheng)光化學反(fan)(fan)應(ying)的物(wu)質，經射(she)線(xian)(xian)(xian)(xian)照(zhao)射(she)會產(chan)生(sheng)一(yi)定的化學反(fan)(fan)應(ying)，而(er)反(fan)(fan)應(ying)進行的深度(du)，在(zai)其他條件一(yi)定時(shi)取決于(yu)接收到(dao)(dao)的射(she)線(xian)(xian)(xian)(xian)強度(du)。
在(zai)射線穿過有(you)缺(que)陷(xian)的(de)部位時膠(jiao)片(pian)的(de)感光較強(qiang)，感光后的(de)膠(jiao)片(pian)經顯影、定影處(chu)理后稱(cheng)為(wei)底(di)(di)片(pian)，將底(di)(di)片(pian)在(zai)觀片(pian)燈(deng)上觀察(cha)，就可以(yi)發(fa)現焊縫(feng)內部有(you)缺(que)陷(xian)的(de)部位(缺(que)陷(xian)部位在(zai)底(di)(di)片(pian)上顯得(de)較黑) ，并可以(yi)根據影像的(de)特征判(pan)斷(duan)缺(que)陷(xian)的(de)性質。
超聲(sheng)檢測（UT）
(1)超聲檢測種類
①按耦合(he)方式分
a. 接(jie)觸法(fa) 在(zai)探頭與工件表(biao)面有(you)一層諸(zhu)如甘油(you)或機(ji)油(you)的耦(ou)合(he)劑進行直(zhi)接(jie)檢(jian)測的方法(fa)。
b. 水(shui)(shui)(shui)浸(jin)法 在(zai)(zai)探頭與工(gong)(gong)件表面有一層水(shui)(shui)(shui)，調節(jie)水(shui)(shui)(shui)層厚度，使聲波(bo)在(zai)(zai)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)的(de)傳播(bo)時間(jian)為(wei)金屬中(zhong)的(de)整數倍進行檢測的(de)方法。分為(wei)全浸(jin)式(工(gong)(gong)件和探頭全部(bu)浸(jin)入水(shui)(shui)(shui)中(zhong))和局(ju)部(bu)浸(jin)式(工(gong)(gong)件和探頭局(ju)部(bu)浸(jin)入水(shui)(shui)(shui)中(zhong)) 。
②按信號(hao)接(jie)收(shou)方式分
a . 反(fan)射法 用(yong)一個(ge)探頭反(fan)射并接收超聲波(bo)，所接收的(de)是由(you)缺(que)陷(xian)或工件(jian)底面反(fan)射的(de)超聲波(bo)，此法常用(yong)。
b . 穿透法 一個(ge)探(tan)(tan)頭(tou)反射超聲波(bo)，另一個(ge)探(tan)(tan)頭(tou)接收超聲波(bo)，兩探(tan)(tan)頭(tou)在工件兩側，所(suo)接收的(de)超聲波(bo)是所(suo)反射的(de)超聲波(bo)除去(qu)缺陷阻擋的(de)部分。
③按超聲的連續(xu)性分(fen)
a . 連續(xu)(xu)波檢測 發(fa)射的超(chao)聲波是連續(xu)(xu)的，常用來進(jin)行(xing)超(chao)聲圖(tu)像顯(xian)示(shi)。
b . 脈(mo)沖波(bo)檢測 發(fa)射的(de)超聲波(bo)是脈(mo)沖的(de)，現場(chang)檢測常用(yong)。
④按波型分
a . 縱波(bo)檢測(ce) 由直(zhi)探頭(tou)發(fa)射(she)和接收的波(bo)型，主要用于鋼板(ban)的檢測(ce)。
b . 橫波檢測(ce) 由斜(xie)探(tan)頭發射和接收的(de)波型，主要(yao)用于(yu)焊縫的(de)檢測(ce) 。
作為(wei)一(yi)種特殊情況，由(you)探頭角(jiao)(jiao)等于第二臨界角(jiao)(jiao)(入射角(jiao)(jiao)α = 55°) 的斜探頭發(fa)射和接(jie)收的波型， 專(zhuan)門用來發(fa)現表(biao)面(mian)或(huo)離表(biao)面(mian)很(hen)近(jin)的缺陷。這是(α =55°) 一(yi)種斜探頭檢測的方法。
c. 瑞(rui)利(li)波(bo)檢測(ce) 當工(gong)件厚度大于所用波(bo)長時，屬瑞(rui)利(li)波(bo)檢測(ce)。用來發現近于或處于工(gong)件表(biao)面(mian)并垂直工(gong)件表(biao)面(mian)的(de)缺陷 。
d. 蘭(lan)姆(mu)波檢測(ce) 當工件厚度小(xiao)于所用波長(chang)時，屬(shu)蘭(lan)姆(mu)波檢測(ce)。用來檢驗近于表面并平行(xing)于工件表面的淺(qian)傷 。
(2 )超聲檢測(ce)原理(li)
目(mu)前工(gong)業上廣(guang)泛采用的(de)(de)超聲檢(jian)測法按其(qi)(qi)工(gong)作原理來(lai)說就是脈沖(chong)反射法。按反射波顯示(shi)方(fang)式又有A 型、B 型、C 型、3D 型等。其(qi)(qi)中A 型為波幅顯示(shi)，即通過反射波顯示(shi)缺(que)(que)陷是否存在(zai)及其(qi)(qi)相對位置，并從(cong)波幅的(de)(de)高低來(lai)確(que)定缺(que)(que)陷的(de)(de)大(da)小。其(qi)(qi)他各型為缺(que)(que)陷的(de)(de)圖像(xiang)顯示(shi)。現行壓力容器(qi)超聲檢(jian)測標準JB 4730-1994 所涉(she)及的(de)(de)超聲檢(jian)測均指采用A 型顯示(shi)來(lai)檢(jian)測缺(que)(que)陷。
脈(mo)沖(chong)(chong)檢測法(fa)就是將(jiang)超(chao)聲檢測儀中發射電(dian)(dian)路產生的(de)高(gao)頻(pin)(pin)(pin)電(dian)(dian)脈(mo)沖(chong)(chong)信號加(jia)在探頭的(de)壓電(dian)(dian)晶片(pian)上(shang)，晶片(pian)接(jie)(jie)收到(dao)高(gao)頻(pin)(pin)(pin)電(dian)(dian)脈(mo)沖(chong)(chong)，由于(yu)逆壓電(dian)(dian)效應將(jiang)產生與電(dian)(dian)脈(mo)沖(chong)(chong)頻(pin)(pin)(pin)率相(xiang)同的(de)高(gao)頻(pin)(pin)(pin)機(ji)械振動，將(jiang)探頭接(jie)(jie)觸(chu)工(gong)件(jian)，在探頭和工(gong)件(jian)之間(jian)的(de)接(jie)(jie)觸(chu)面(mian)上(shang)涂以機(ji)油、甘油或水等透聲性好的(de)耦合劑，其作用是排除接(jie)(jie)觸(chu)面(mian)之間(jian)的(de)空氣間(jian)隙(xi)，使聲束能更好地透過界面(mian)進(jin)入工(gong)件(jian)，這種方法(fa)稱(cheng)為接(jie)(jie)觸(chu)法(fa)。
也可(ke)以將工件(jian)和(he)探頭(tou)頭(tou)部浸(jin)沒在(zai)耦(ou)合(he)液(ye)體中，常用(yong)的耦(ou)合(he)液(ye)體就是水(shui)(shui)，探頭(tou)不接觸工件(jian)，這種方法稱(cheng)為液(ye)浸(jin)法或(huo)水(shui)(shui)浸(jin)法。無論是接觸法還是水(shui)(shui)浸(jin)法，探頭(tou)上晶片的振動都可(ke)以按一(yi)定角度進入工件(jian)，根據超聲(sheng)波(bo)的直線(xian)性和(he)指(zhi)向性，超聲(sheng)波(bo)就在(zai)一(yi)定方向和(he)一(yi)定范圍(wei)內向前傳播(bo)。
若遇過異質界面(mian)，如缺(que)陷表面(mian)或工件的外廓表面(mian)，超(chao)聲波(bo)將依(yi)照(zhao)反(fan)射定律沿一定方向(xiang)反(fan)射回(hui)來并(bing)被(bei)(bei)探頭(tou)所接收(shou)，引起(qi)探頭(tou)晶片振動，由正壓電效應，這種機械振動又(you)被(bei)(bei)轉換成電脈沖(chong)信號(hao)被(bei)(bei)儀器(qi)接收(shou)，經(jing)放大、檢波(bo)等(deng)電路(lu)處理后的脈沖(chong)信號(hao)在儀器(qi)的熒光屏(ping)上(shang)顯示出(chu)來，這就是反(fan)射波(bo)。根據反(fan)射波(bo)在熒光屏(ping)上(shang)的特征、相對(dui)位置、波(bo)幅的高低來判斷有無缺(que)陷、缺(que)陷存在的部(bu)位、大小和性質。
在檢測時，發射(she)電(dian)路是(shi)以(yi)固定的(de)(de)時間間隔斷續(xu)輸出(chu)脈沖(chong)(chong)信號，因(yin)此晶片也是(shi)處于斷續(xu)的(de)(de)工作(zuo)狀(zhuang)態，它(ta)接(jie)收電(dian)脈沖(chong)(chong)而(er)產(chan)生振動時就作(zuo)為超(chao)聲波(bo)的(de)(de)發生器；在停(ting)止振動的(de)(de)間斷時間內，它(ta)又作(zuo)為超(chao)聲波(bo)的(de)(de)接(jie)收器等(deng)待反射(she)的(de)(de)超(chao)聲波(bo)信號，使晶片產(chan)生振動，并將它(ta)再轉變為電(dian)信號。
作為接收(shou)器的探(tan)頭可以是(shi)原(yuan)來作為發射(she)器的探(tan)頭。這就是(shi)單(dan)探(tan)頭檢測法(fa)(fa)(fa)；如發射(she)和接收(shou)分別用兩個探(tan)頭完成就是(shi)雙探(tan)頭法(fa)(fa)(fa)。無論哪一種(zhong)方(fang)法(fa)(fa)(fa)，輸出的都是(shi)電(dian)脈沖(chong)信號，并(bing)依靠反(fan)射(she)波(bo)來發現(xian)和確定(ding)缺(que)陷(xian)，故稱(cheng)為脈沖(chong)反(fan)射(she)法(fa)(fa)(fa)。
衍射(she)時差法超聲(sheng)檢測(TOFD)
TOFD 檢測(ce)是一種主(zhu)要(yao)利用(yong)缺陷端點的(de)衍射波信號探(tan)測(ce)和測(ce)定缺陷尺寸的(de)超(chao)聲檢測(ce)方法，其(qi)基(ji)本特(te)點是采用(yong)一發一收探(tan)頭對工(gong)作模式。
TOFD 通(tong)(tong)常使(shi)用縱波(bo)斜探(tan)頭，在(zai)工(gong)件無缺(que)(que)陷部位，發(fa)射(she)(she)超聲(sheng)脈(mo)沖(chong)后，首先(xian)到接(jie)收探(tan)頭的是(shi)直(zhi)通(tong)(tong)波(bo)， 然后是(shi)底(di)面(mian)反(fan)射(she)(she)波(bo)。有缺(que)(que)陷存在(zai)時(shi)， 在(zai)直(zhi)通(tong)(tong)波(bo)和底(di)面(mian)反(fan)射(she)(she)波(bo)之間， 接(jie)收探(tan)頭還(huan)會接(jie)收到缺(que)(que)陷產生(sheng)的衍射(she)(she)波(bo)或反(fan)射(she)(she)波(bo)。除(chu)上述波(bo)外，還(huan)有缺(que)(que)陷部位和底(di)面(mian)因波(bo)型轉換(huan)產生(sheng)的橫波(bo)， 一般會遲于底(di)面(mian)反(fan)射(she)(she)波(bo)到達接(jie)收探(tan)頭。工(gong)件中超聲(sheng)波(bo)傳播路徑見(jian)圖2- 6 ，缺(que)(que)陷處A 掃描(miao)信號見(jian)圖2- 7 。
磁粉檢測(MT)
(1)磁粉檢(jian)測方法
磁(ci)(ci)粉檢測包括干磁(ci)(ci)粉、濕磁(ci)(ci)粉、熒(ying)光(guang)和非熒(ying)光(guang)磁(ci)(ci)粉檢測方(fang)法。
(2) 磁(ci)粉檢測原理
磁粉(fen)檢測是通過鐵(tie)磁性材料磁化(hua)并在工(gong)件表(biao)面撒上(shang)磁粉(fen)，利用磁粉(fen)來(lai)顯(xian)示缺(que)陷在磁化(hua)時所(suo)引起(qi)的漏磁，由(you)表(biao)面和近(jin)表(biao)面的缺(que)陷所(suo)引起(qi)的漏磁量(liang)最大，裂紋和未焊透、未熔合(he)等缺(que)陷， 當其(qi)延伸方向與磁力線方向垂直時，也會產生較(jiao)大的漏磁。
滲(shen)透(tou)檢測(PT)
(1)滲透(tou)檢測方法
滲透(tou)檢測包括(kuo)非熒(ying)光和著色(se)滲透(tou)檢測方法。
(2) 滲透(tou)檢測(ce)方(fang)法的選用
滲透檢(jian)(jian)(jian)測(ce)方(fang)法的選用可根據被檢(jian)(jian)(jian)工件(jian)(jian)表面的粗糙度、檢(jian)(jian)(jian)測(ce)靈敏度、檢(jian)(jian)(jian)測(ce)批量(liang)大小和(he)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)現(xian)場的水源、電源等條件(jian)(jian)來決定(ding)。
表(biao)面光(guang)潔且(qie)檢測靈(ling)敏度要(yao)求高(gao)的工(gong)件(jian)宜采用乳化型(xing)著色法(fa)或后乳化型(xing)熒(ying)光(guang)法(fa)，也可采用溶劑去(qu)除型(xing)熒(ying)光(guang)法(fa)。
表面粗糙且(qie)檢測靈敏度要求低的工件(jian)宜采用水洗(xi)型著色法(fa)或(huo)水洗(xi)型熒光(guang)法(fa)。
現(xian)場無(wu)水(shui)源、電源的檢(jian)測宜采用溶劑(ji)去除型熒光法(fa)。
批量(liang)大的工件檢測，宜采用水洗型著色(se)法或水洗型熒光(guang)法。
大(da)工件的局部檢(jian)測，宜采用溶劑去除型著色法和溶劑去除型熒光法。
熒光法比著色(se)法有較高的(de)檢(jian)測靈敏度。
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