现代工业管道常用检测技术分析

毕业设计论文
设计（论文）题目：现代工业管道常用检测技术分析
下达日期：2014 年12 月15 日
开始日期：2014 年12 月17 日
完成日期：2015 年 1 月 2 日
指导教师：-------------
学生专业：检测技术及应用
班级：检测1202班
学生姓名：-----------
教研室主任：-----------
材料工程学院
目录
摘要 (1)
ABSTRACT (2)
第一章现代工业管道常用无损检测技术简介 (3)
1.1 射线检测 (3)
1.1.1 关于射线的基础知识 (3)
1.1.2射线照相法原理 (3)
1.1.3 射线检测特点 (3)
1.2 超声波检测 (3)
1.2.1 超声波检测原理 (4)
1.2.2试块的基本知识 (5)
1.2.3 超声波检测的特点 (5)
1.3 磁粉检测 (5)
1.3.1磁粉检测的原理 (5)
1.3.2磁粉探伤的一般程序 (5)
1.3.3磁粉检测的特点 (6)
1.4 渗透检测 (6)
1.4.1渗透检测的基本原理 (6)
1.4.2渗透操作的基本步骤 (6)
1.4.3渗透检测的特点 (7)
第二章无损探伤技术在现代工业上的应用 (8)
2.1概述 (8)
2.2 X射线机对承压系统管道的检测 (8)
2.2.1压力管道检验分类和检验项目 (8)
2.2.2射线照相工艺要点 (9)
2.2.3胶片的处理与缺陷的评定 (10)
2.2.4检测报告 (10)
2.3 压力管道环向对接焊接接头的超声检测 (11)
2.3.1超声波检测的适用范围 (12)
2.3.2 SY4109、JB/T4730.3标准对试块和探头的要求 (12)
2.3.3距离－波幅曲线的绘制 (13)
2.3.4检测报告 (14)
第三章现代工业管道常用无损检测技术比较 (15)
3.1四种常规无损探伤方法比较 (15)
第四章结论 (17)
参考文献18致谢18
现代工业管道常用检测技术分析
摘要
随着现代工业的发展，对产品质量和结构安全性、使用可靠性提出了越来越高的要求，由于无损检测技术具有不破坏试件、检测灵敏度高等优点，所以其应用且益广泛。

射线探伤是利用X射线或Y射线可以穿透物质和在物质中有衰减的特性，来发现物质内部缺陷的一种探伤方法，它可以检查金属和非金属材料及其制品的内部缺陷，如焊缝的气孔、夹杂、未焊透等体积缺陷。

由于可以探测材料内部的不连续性，射线探伤被广泛应用于焊缝检测；超声波探伤检测技术能够依据焊缝反射底波和缺陷波的动静态波形特征,有效识别锻件内部夹层、裂纹、气孔等缺陷,还能够识别相关的三角反射波与迟到波等伪缺陷,对锻件的生产和各种管材生产等具有极大的显示指导意义；本文将研究超声波探伤检测的具体标准及其实践应用,分析其检测影响因素和射线探伤原理、方法及底片评定。

关键词：现代工业，X射线，超声波，
ANALYSIS OF MODERN INDUSTRIAL PIPELINES
NONDESTRUCTIVE DETECTION TECHNOLOGY
ABSTRACT
With the development of modern industry, put forward higher requirements for product quality and safety, reliability of structure, the lossless detection technology has not damaged specimens, detection of high sensitivity, so its application and the benefits are widely. Ray flaw detection is the use of X ray or Y ray can penetrate the material and the material in attenuation characteristics, to find a method of detection of internal defects in material, it can check the internal defects of metallic and non-metallic materials and products, such as weld porosity, inclusion, incomplete penetration volume defect. Due to the discontinuity detection inside the material, X-ray flaw detection is widely used in the welding seam detection; ultrasonic flaw detection technology according to the reflection wave and the bottom weld defect wave static and dynamic waveform characteristics, effective identification of forgings interlayers, cracks, porosity and other defects, but also can be triangular reflection and late wave pseudo defect recognition related and on the forging of production and all kinds of pipe production has shown great significance; specific criteria of this paper will study the ultrasonic flaw detection and its practical application, the analysis of its influential factors in the detection and X-ray detection principle, method and film evaluation.
Keywords: modern industrial, X - ray, ultrasound
第一章现代工业管道常用无损检测技术简介
1.1 射线检测
1.1.1 关于射线的基础知识
射线分类：常用方法有X射线和γ射线检测及中子射线检测。

射线检测最主要是探测试件内部的宏观几何缺陷。

X—γ射线的产生：X射线，真空中高速电子撞击阳极，其能量消失并转换热量（大部）和连续谱X射线，其强度大致与管电压的平方、管电流、靶的原子序数大小成正比。

γ射线，是放射性物质原子核在自然裂变时放射出来的电磁波。

射线检测方法：射线照相法是指用X射线或γ射线穿透试件，以胶片作为记录信息的器材的无损检测方法。

1.1.2射线照相法原理
I=I0e-ut，射线有一个性质就是能使胶片感光，能使胶片乳剂层中的卤化银产生潜象中心，经过显影和定影后就会黑化。

为了表示底片的黑化程度，采用底片黑度 D 表示。

D＝lg （L0/L）D—底片的黑度，L0—透过底片前的光强，L--透过底片后的光强。

（图1-1）
1.1.3 射线检测特点
不损伤被检物，方便实用，可达到其他检测手段无法达到的独特检测效果，使用面宽，底片长期存档备查，便于分析事故，可以直观的显示缺陷图像等。

能穿透金属、能被穿透物质吸收和衰减、能使胶片感光能使荧光物质产生荧光、能使金属物质产生表面电子、(二次电子)X—γ射线都是电磁波，以光速作直线传播，其能量（E）可用电子伏单位表示，其波长（入）用埃表示，它们之间关系是E=1024/λ（千电子伏）。

对人体有副作用甚至一定伤害，对其他敏感物体有不良作用，对环境有辐射污染；显影定影液回收困难，直接排放会造成环境污染。

1.2 超声波检测
1.2.1 超声波检测原理
超声波检测可以分为超声探伤和超声波测厚，以及超声波测晶粒度、测应力等。

脉冲反射法的纵波和横波探伤原理如下：
垂直探伤法：当把脉冲振荡器发生的电压加到晶片上时，晶片振动，产生超声波脉冲。

如果被检物是钢的话，超声波以5900米/秒的固定速度在钢内传播，超声波碰到缺陷时，一部分从缺陷反射回到晶片，而另一部分未碰到缺陷的超声波继续前进，直到被检底面才反射回来。

（图1-2）斜射探伤法：在斜射法探伤时，由于超声波在被检物中是斜向传播的，超声波是斜射向底面不会有底面回波。

目前对扫描线的调整有三种方法：○1按水平距离调整，○2按深度调整，○3按声程调整
（图1-3）
1.2.2试块的基本知识
试块的用途是确定合适的探伤方法，确定探伤灵敏度和评价缺陷大小校验仪器和测试探头性能。

试块的种类：调节仪器及测试探头的试块（CSK-IA）；纵波探伤用试块（人工缺陷为平底孔）；横波探伤用试块：人工缺陷为横孔（CSK-IIA CSK-IIIA）
1.2.3 超声波检测的特点
面积型缺陷检出率高，体积型检测率低；适宜检测厚度较大的工件；适于检测各种试件；检验成本低，速度块，仪器体积小；无法得到缺陷的直观图像，定性困难，定量精度不高；检测结果无直接见证记录；对缺陷在工件厚度方向上定位准确；材质、晶粒度对探伤有影响；工件不规则的外形和一些结构会影响检测；不平或粗糙的表面会影响耦合和扫查，从而影响检测精度和可靠性
1.3 磁粉检测
1.3.1磁粉检测的原理
利用工件被磁化后，缺陷部位因切割磁力线而产生漏磁磁场并吸附磁粉形成磁痕来判定工件表面和近表面缺陷的方法称为磁粉探伤，磁粉堆积现象又称为磁粉迹痕或叫磁痕。

试件中的裂纹造成的不连续性是的磁力线畸变，由于裂纹中空气介质的磁导率远远低于试件的磁导率，使磁力线受阻，一部分磁力线挤到缺陷的底部，一部分穿过裂纹，一部分排挤出工件的表面后进入工件。

如果这是在工件上撒上磁粉，漏磁场就会吸附磁粉，形成与缺陷形状相近的磁粉堆积，从而显示缺陷。

1.3.2磁粉探伤的一般程序
预处理--磁化--施加磁粉--磁痕的观察与判断--记录--后处理。

①予处理：将试件表面进行处理，满足检测要求②磁化：选定磁化方法和磁化电流，对试件进行磁化操作。

③施加磁粉，喷洒时间按连续法和剩磁法不同而不同，连续法的喷洒应与磁化同步进行，应在断电前1秒停止喷洒，剩磁法是在磁化后进行喷洒。

④磁痕观察与判断：a 非荧光磁粉，应在停止磁粉施加后进行观察，应保证有足够亮度，荧光磁探应在较暗处用紫外线灯（黑光灯）进行观察。

b 磁痕判断：应严格区分缺陷磁痕、相关磁痕、和伪磁痕（非相关磁痕）c 磁痕记录，图示法、照相法、复膜法（透照胶带复贴）⑤后处理，应擦洗去除磁粉，须退磁的，应进行退磁处理。

⑥编制检测报告：应由Ⅱ级人员编制报告，Ⅲ级人员审核批准。

（图1-4）
1.3.3磁粉检测的特点
○1适宜铁磁材料探伤，不能用于非铁磁材料
○2可以检测出表面和近表面的缺陷，不能检测内部缺陷
○3灵敏度高，可以发现细小的裂纹
○4检测成本很低，速度快
○5工件的形状和尺寸有时对探伤有影响，难以磁化而无法探伤
1.4 渗透检测
1.4.1渗透检测的基本原理
零件表面被施涂含有荧光染料或着色染料的渗透液后，在毛细管的作用下，经过一段时间，渗透液可渗透到表面开口的缺陷中，经去除零件表面多余的渗透液后；再在零件表面施涂显象剂，同样在毛细管的作用下，显象剂将吸引缺陷中保留的渗透液，渗透液回渗到显象剂中；在一定光源下，缺陷处的渗透液痕迹被显示，从而测出缺陷的形貌和分布状态。

1.4.2渗透操作的基本步骤
渗透操作的基本步骤有：渗透、清洗、显象、观察。

○1渗透：将试件浸渍于渗透液中或用喷雾器或刷子将渗透液涂在试件表面在毛细管作用下，经过一定时间，渗透液可以渗入表面开口的缺陷中，此过程叫渗透
○2清洗：待渗透液充分地渗透到缺陷内之后，用水或清洗剂把试件表面的渗透剂（未渗透的多余渗透剂）洗掉，此过程叫清洗。

○3显象：待清洗后试件表面干燥，即把显像剂喷洒或涂敷在试件表面，利用毛细管作用使残留在缺陷中的渗透液吸出，表面上形成放大的黄绿色荧光或者红色的显示痕迹此过程叫显像。

○4观察：荧光渗透液的显示痕迹在紫外线灯照射下呈黄绿色，着色渗透液的显示痕迹在自然光呈红色，用肉眼观察就可以发现很细小的缺陷，此过程中叫观察。

渗透检测灵敏度，是由探伤剂的性能，探伤方法操作控制和试件表面的状况等因素决定的，不能一概而论，
但一般能将深0.02mm 宽0.001mm的缺陷检测出来。

(图1-5)磁粉检测方法分类：
（图1-6）
1.4.3渗透检测的特点
○1除了疏松多孔材料外任何种类的材料都可以用
○2形状复杂的部件也可以用渗透检测
○3同时存在几个方向的缺陷，用一次探伤操作就可以完成检测
○4不需要大型的设备
○5试件表面光洁度影响大
○6可以检测表面张口的缺陷，但对埋藏缺陷或闭合型的表面缺陷无法检测出
○7检测程序多，速度慢
○8检测灵敏度比磁粉探伤低
○9材料较贵，成本较高
○10有些材料易燃、有毒
第二章无损探伤技术在现代工业上的应用
2.1概述
压力管道广泛地应用于石油、化工、机械、冶金、轻工、航空、航天、国防等工业部门的生产以及人民生活。

压力管道是是具有爆炸危险的特种承压设备(特种输送设备)，承受着高压、高温、低温、易燃、易爆、有毒或腐蚀介质，一旦发生爆炸或泄漏，往往并发火灾、二次爆炸与中毒等灾难性事故，造成严重的环境污染，给社会经济、生产和人民生命财产带来巨大损失和危害。

随着世界科学和工业技术的不断的向前发展，对一些材料和设备的要求也不断的提高，某些设备所采用的材料从原来的一般材料逐渐被一些耐高温、难切割以及一些复合材料等特殊材料所代替。

由于这些材料的特殊性能和价格的昂贵以及对安全性的严格要求，在工业生产中不得不在不破坏产品的原有形状和使用性能的情况下对这些产品进行合格性和可靠性检测。

2.2 X射线机对承压系统管道的检测
2.2.1压力管道检验分类和检验项目
按检验的性质分类，可将压力管道检验分为原材料检验，管道元件制作质量检验，安装质量检验，再用检验。

压力管道检验的一般内容包括：外观检验、焊接接头表面质量检验、焊接接头内部缺陷质量检测、耐压试验和泄漏性试验。

其中焊接接头表面质量检验、焊接接头内部缺陷质量检测属于无损检测范畴。

（图2-1）
（表2-1）2.2.2射线照相工艺要点
○1照相的操作步骤
一般把被检的物体安放在离X射线装置50厘米到一米的位置处,把胶片盒紧贴在试样的背后,让射线照射适当长的时间进行曝光.把曝光后的胶片在暗室中进行显影、定影、水洗、干燥，将干燥的底片在观片灯的显示屏上观察，根据底片的黑度和图像来判断存在缺陷的种类，大小和数量，随后对缺陷按照通行的标准进行评定和分级。

○2透照方式
按射线源、工件的胶片的相互位置关系，分为五种。

○3照相规范确定
射线照相灵敏度是射线照相对比度（小缺陷或细节与其周围背景的黑度差）、不清晰度（影象轮廓边缘黑度过渡区的宽度）和颗粒度（影像黑度的不均匀程度）三大要素的综合结果，而三大要素又分别受到不同工艺因素的影响。

透照规范的选择要注意以下几点：a.透照方式的选择，b.透照厚度比值的控制，c.射线源的选择，d.透照距离的选择，e.曝光量的选择
○4胶片、增感屏的选择与底片黑度控制
现场操作示意图（源在外双壁透照布置、椭圆成像透照布置）
（图2-2）
（图2-3）2.2.3胶片的处理与缺陷的评定
气孔缺陷示意图：
(图2-4) 2.2.4检测报告
(表2-2) 3.1 压力管道环向对接焊接接头的超声检测
2.3.1超声波检测的适用范围
（仪器型号：汉威611E）适用于壁厚大于或等于4mm，外径为32－159mm或壁厚为4mm-6mm，外径大于159的承压设备管子和压力管道环向对接焊接接头的超声检测。

本条不适用于铸钢、奥氏体不锈钢承压设备管子和压力管道环向对接焊接接头的超声检测。

2.3.2 SY4109、JB/T4730.3标准对试块和探头的要求
○1SY4109 、JB/T4730.3标准对试块的要求:
试块的曲率应被检管径相同或相近，其曲率半径之差不应大于被检管径的10％。

采用的试块型号为GS-1、GS-2、GS-3、GS-4， GS-1试块适用于曲率半径大于16mm-24mm的承压设备管子和压力管道环向对接焊接接头的超声检测。

GS-2试块适用于曲率半径大于24mm-35mm的承压设备管子和压力管道环向对接焊接接头的超声检测。

GS-3试块适用于曲率半径大于35mm-54mm的承压设备管子和压力管道环向对接焊接接头的超声检测。

GS-4试块适用于曲率半径大于54mm-80mm的承压设备管子和压力管道环向对接焊接接头的超声检测。

（图2-5）（图2-6）○2SY4109 、JB/T4730.3标准对探头的要求:
推荐采用线聚焦斜探头和双晶斜探头探头的频率一般采用5MHz,当管壁厚度大于15mm时，采用2.5MHz的探头，探头主声束轴水平偏离角不应大于20。

○3SY4109、JB/T4730.3标准关于扫查灵敏度和扫查方法的规定:
扫查灵敏度不得低于最大声程处的评定线灵敏度。

一般将探头从对接焊接接头两侧垂直于焊接接头作锯齿形扫查，探头前后移动距离应符合要求，探头左右移动的距离应小于探头晶片宽度的一半。

为了观察缺陷的动态波形或区分伪缺陷信号以确定缺陷的位置、方向、形状，可采用前后、左右、转角等扫查方式。

（图2-7）
2.3.3距离－波幅曲线的绘制
一般按水平1：1调节扫描时基线，选择于实际工件相对应的对比试块，距离－波幅曲线按所用探头和仪器在所选择的试块上实测的数据绘制曲线，该曲线族由评定线、定量线、判废线组成。

评定线与定量线之间为Ⅰ区，定量线与判废线之间为Ⅱ区，判废线以上为Ⅲ区。

（图2-8）
2.3.4检测报告
（表2-3）
第三章现代工业管道常用无损检测技术比较3.1四种常规无损探伤方法比较
（表3-1）
第四章结论
通过本次论文的设计，根据标准要求，得出以下结论：JB/T4730.2 射线检测。

满足：A.承压设备熔化焊对接焊接接头射线检测质量分级，适用于2—400mm，碳素钢、低合金钢、奥氏体不锈钢等；2—80mm铜及铜合金；2—80mm铜及铜合金；2—50mm钛及钛合金等；B. 承压设备管子及压力管道熔化焊环向对接接头射线检测质量分级；JB/T4730.3 超声检测。

满足：A.承压设备用原材料和零部件的超声检测；B.承压设备熔化焊焊接接头超声检测和质量分级；C.承压设备管子和压力管道环向焊接接头超声检测和质量分级；D.在用和质量分级超声检测；JB/T4730.4 磁粉检测适用于碳素钢、低合金钢的铁磁性材料的锻件、焊接接头及元部件等、在用承压设备磁粉检测；JB/T4730.5 渗透检测在用承压设备渗透检测由于断裂力学原理用于材料和工件的极限使用寿命设计，要求无损检测人员不但会探伤，而且还要会测伤，提供缺陷的类型、尺寸、形状、走向等，对补检部件进行检修周期和寿命的评估。

由此可知，无论是无损检测还是无损评价都可以在一定程度上发现生产过程中产品出现的缺陷，分析原因，有利于改善生产流程和工艺，提高产品质量，保证产品的使用安全，无损检测是不可缺少的技术手段。

在压力管道标准体系中，安全建造规范涉及压力管道安全设计和建造的整个过程，起着重要的作用。

由全国锅炉压力容器标准化技术委员会压力管道分技术委员会负责组织制定的工业管道领域的综合性建造标准GB/T20801-2006《压力管道规范工业管道》已颁布，但是，和长输管道规范、公用管道规范一样，动力管道规范尚空缺，对管道系统的设计、施工的规范化以及安全运行造成较大的困难，建议应加强此类管道系统综合性建造规范的制订工作。

科技在不断的进步，我们作为一名无损检测人员，更要不断学习和进取，学习无损检测的新技术，跟上时代前进的脚步！
参考文献
【1】王自明，《无损检测综合知识》机械出版社2005
【2】薛文辉，压力管道施工过程中焊接质量的管理措施［J］，建筑安全 2008【3】陈孝富，浅谈压力管道单线图及其在检验中的应用［J］，机电信息
【4】唐继强.无损检测实验.机械工业出版社.2011
【5】李丽茹.表面检测.机械工业出版社.2009
【6】国防科技工业无损检测人员资格鉴定与认证培训教材编审委员会.机械工业出版社.2004
【7】国质检锅[2003]108号，在工业管道定期检验规程（试行）[S].
【8】JB/T4730-2005无损检测行业标准
致谢
大学三年学习时光已经接近尾声，在此我想对我的母校，我的父母、亲人们，我的老师和同学们表达我由衷的谢意。

感谢我的家人对我大学三年的默默支持，感谢我的母校陕西工业学院给了我三年深造的机会，让我能不断的学习和提高；感谢三年来老师同学的关心和鼓励。

在毕业论文的设计过程中，要感谢指导老师的悉心帮助，同时也要感谢新疆鑫泰材料设备有限公司的大力支持，为我提供了良好的环境和学习资料,还有实习单位老师提供的技术指导，让我能更加顺利的完成！。