无损检测基本知识

一、钢结构基本知识钢结构：用钢材作为原材料，采用不同的连接方式组合而成的框架或网架等结构。

焊缝：焊件经焊接后形成的结合部分，通常由熔化的母材和焊材组成，有时全部由熔化的母材组成。

无损检测：指在不损坏试件的前提下，对试件进行检查和测试的方法。

焊接方式为最常用、最重要的钢结构部件的连接方式。

二、焊接基本知识1、焊接定义广义焊接：通过加热或加压，或两者并用，并且用或不同填充材料，使工件达到结合的一种方法。

金属焊接：通过适当手段，使两个分离的金属物体（同种或异种）产生原子（分子）间的结合而连接成一体的连接方法。

2、焊接方法常用方法：（1）、熔焊：手工电弧焊、埋弧焊、气体保护焊（2）、钎焊：采用熔点比母材低的金属材料作钎料。

（3）、压焊：电阻焊（点焊、对焊）3、焊接接头(1) 接头形式：对接接头、搭接接头、角接接头、T形接头。

(2) 坡口形式：不开坡口、V型坡口、X形坡口、单U型坡口、双U形坡口。

4、焊接缺陷焊接缺陷：焊接过程中在焊接接头中产生的金属不连续、不致密或连续不良的现象。

缺陷分类：裂纹、孔穴、固体夹杂、未熔合和未焊透、形状缺陷及其它缺陷。

5、焊接检验非破坏性检验主要指外观、无损检验等。

其中的无损检验又包括射线探伤（熔合性焊缝、一级焊缝）、超声波探伤（一级、二级焊缝）、磁粉探伤（表面、近表面缺陷）、渗透探伤（表面缺陷）。

三、无损检测基础知识无损检测：在不损坏试件的前提下，以物理或化学方法为手段，接助先进的技术和设备器材，对试件内部及表面的结构、性质、状态进行检查和测试的方法。

射线检测：Radiography Testing （RT）超声波检测：Ultrasonic Testing （UT）磁粉检测：Magnetic Testing （MT）渗透检测：Penetrant Testing （PT）涡流检测：Eddy current Testing （ET）声发射检测：Acoustic Emission （AE）引用标准GB 50205-2001 钢结构工程施工质量验收规范GB 11345-89 钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级JGJ 81-2002 建筑钢结构焊接技术规程JGJ 7- 91 网架结构设计与施工规程JG/T 3034.1-1996 焊接球节点钢网架焊缝超声波探伤及质量分级法JG/T 3034.2-1996 螺栓球节点钢网架焊缝超声波探伤及质量分级法ZBY 230- 84（JB/T10061-1999）A型脉冲反射式超声探伤仪通用技术条件ZBY 231-84(JB/T10062-1999) 超声探伤用探头性能测试方法ZBY 232-84(JB/T10063-1999) 超声探伤用1号标准试块技术条件ZB J04 001- 87(JB/T9214-1999) A型脉冲反射式超声探伤系统工作性能测试方法（一）、射线检测（RT）射线探伤是利用射线可穿透物质和在穿透物质时能量有衰减的特性来发现缺陷的一种探伤方法。

它可以检验金属材料和非金属材料的内部缺陷。

射线探伤主要采用X射线和γ射线。

射线照相法探伤是通过底片上缺陷影像，对照有关标准来评定工件内部质量的，具有灵敏度高、底片能作为质量凭证长期保存等优点，目前在国内外射线探伤中应用最为广泛。

1、射线照相法——拍片用X射线或γ射线穿透试件，以胶片作为记录信息的无损检测方法。

射线照相法是利用射线透过物体时会发生吸收和散射这一特性，通过测量材料中因缺陷存在影响射线的吸收来探测缺陷的。

性质(1)：X射线和γ射线通过物质时，其强度逐渐减弱。

I=I o e-μTI：通过物体后的射线强度I o：通过物体前的射线强度μ：物质的衰减系数T：物体厚度性质(2)：射线能使胶片感光。

2、射线探伤原理：厚度为T的物体中有厚度为△T的缺陷时。

X射线透过无缺陷部位的底片黑度为D，而透过缺陷部位的底片黑度为D+△D。

根据底片上有缺陷部位和无缺陷部位的黑度图象不一样，就可判断出缺陷的种类、数量、大小等。

3、射线照相法特点（1）、可以获得缺陷的直观图像，定性准确，对长度、宽度尺寸的定量也比较准确。

（2）、检测结果有直接记录，可长期保存。

（3）、对体积型缺陷（气孔、夹渣）检出率高，对面积型缺陷（裂纹、未熔合类），如角度不对，易漏检。

（4）、适宜检验厚度＜200mm的工件。

（5）、适宜检验对接焊缝，不适宜检验角焊缝。

（6）、检测成本高，速度慢。

（7）、射线、放射源危险大，环境要求高。

（防护措施：屏蔽、距离、时间）。

（二）、磁粉检测（MT）磁体：具有磁性的物体称为磁体。

它具有吸引铁、钴、镍等物质的特性。

磁化：使原来不带磁性的物体变得具有磁性。

磁性材料：能够被磁化的材料称为磁性材料。

1、磁粉检测原理铁磁性材料被磁化后，如果材料中存在不连续性（包括缺陷、结构和形状、材质等造成的不连续性），磁力线会发生畸变，部分磁力线有可能逸出材料表面，从空间穿过，形成漏磁场，漏磁场的局部磁极能够吸引铁磁物质。

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

磁力成方向：N→S形成闭分曲线。

2、磁粉探伤步骤预处理、磁化和施加磁粉、观察、记录和后处理等。

3、磁粉探伤的特点(1) 适宜铁磁性材料探伤，不能用于非铁磁材料。

(2) 可检出表面和近表面缺陷，不能检出内部缺陷。

(3) 灵敏度高，可发现极细小的裂纹等缺陷。

（um级）。

(4) 成本低，速度快。

(5) 工件形状和尺寸有时对探伤有影响。

（因其难以磁化）。

（三）、渗透检测（PT）1、原理渗透探伤是一种以毛细管作用原理为基础的检查表面开口缺陷的无损探伤方法，与磁粉探伤统称为表面探伤。

零件表面被施涂渗透液后，在毛细管的作用下，经过一定时间，渗透液渗进表面开口的缺陷中；除去表面多余的渗透液后；再在零件表面施涂显像剂，同样，在毛细管的作用下，显像剂将吸引缺陷中保留的渗透液，渗透液回渗到显像剂中；在一定的光源下（紫外光或白光），缺陷处的渗透液痕迹被显示，（黄绿色荧光或鲜红光），从而探测出缺陷的形貌及分布状态。

2、分类（1）、按渗透液所含染料成分分类荧光法，着色法（2）、按渗透液去除方法分类水洗型、后乳化型、溶剂去除型组合为六种：荧光渗透探伤：水洗型、后乳化型、溶剂去除型。

着色渗透探伤：水洗型、后乳化型、溶剂去除型。

（3）、按显像剂种类分a, 湿式显像法湿式：白色细粉末显像材料调匀在水中。

快干式：白色细粉末显像材料调匀在高挥发的有机溶剂中。

b, 干式显像法用干燥的白色显像粉末。

c, 无显像剂显像法不用显像剂。

3、渗透探伤特点(1) 表面开口型缺陷。

钢铁、有色金属、陶瓷、塑料等材料。

(2) 形状复杂工件。

(3) 不需大型设备。

(4) 不适宜疏松、多孔材料。

(5) 对闭合型的表面缺陷无法检出。

（6）材料较贵，成本较高。

（四）、超声波检测（UT）超声波探伤是利用超声波在物质中的传播、反射和衰减等物理特性来发现缺陷的一种探伤方法。

与射线探伤相比，超声波探伤具有灵敏度高、探测速度快、成本低、操作方便、探测厚度大、对人体和环境无害，特别对裂纹、未熔合等危险性缺陷探伤灵敏度高等优点。

但也存在缺陷评定不直观、定性定量与操作者的水平和经验有关、存档困难等缺点。

在探伤中，常与射线探伤配合使用，提高探伤结果的可靠性。

超声波检测主要用于探测试件的内部缺陷。

1、超声波：频率大于20KH Z的声波。

它是一种机械波。

探伤中常用的超声波频率为0.5~10MHz，其中2~2.5MHz被推荐为焊缝探伤的公称频率。

机械振动：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。

振幅A、周期T、频率f。

1T=。

f波动：振动的传播过程称为波动。

C=λ*f2、波的类型：（1）纵波L：振动方向与传播方向一致。

气、液、固体均可传播纵波。

（2）横波S：振动方向与传播方向垂直的波。

只能在固体介质中传播。

（3）表面波R：沿介质表面传播的波。

只能在固体表面传播。

（4）板波：在板厚与波长相当的薄板中传播的波。

只能在固体介质中传播。

3、超声波的传播速度（固体介质中）（1）CσE：弹性横量，ρ：密度，σ：泊松比，不同介质E、ρ不一样，波速也不一样。

（2）在同一介质中，纵波、横波和表面波的声速各不相同C L＞C S＞C R钢：C L=5900m/s，C S=3230m/s，C R=3007m/s4、波的迭加、干涉、衍射⑴波的迭加原理当几列波在同一介质中传播时，如果在空间某处相遇，则相遇处质点的振动是各列波引起振动的合成，在任意时刻该质点的位移是各列波引起位移的矢量和。

几列波相遇后仍保持自己原有的频率、波长、振动方向等特性并按原来的传播方向继续前进，好象在各自的途中没有遇到其它波一样，这就是波的迭加原理，又称波的独立性原理。

⑵波的干涉两列频率相同，振动方向相同，位相相同或位相差恒定的波相遇时，介质中某些地方的振动互相加强，而另一些地方的振动互相减弱或完全抵消的现象叫做波的干涉现象。

波的干涉是波动的重要特征，在超声波探伤中，由于波的干涉，使超声波源附近出现声压极大极小值。

⑶波的衍射（绕射）波在传播过程中遇到与波长相当的障碍物时，能绕过障碍物边缘改变方向继续前进的现象，称为波的衍射或波的绕射。

波的绕射和障碍物尺寸D f及波长λ的相对大小有关。

当D f<<λ时，波的绕射强，反射弱，缺陷回波很低，容易漏检。

超声探伤灵敏度约为λ/2，这是一个重要原因。

当D f>>λ时，反射强，绕射弱，声波几乎全反射。

波的绕射对探伤即有利又不利。

由于波的绕射，使超声波产生晶粒绕射顺利地在介质中传播，这对探伤是有利的。

但同时由于波的绕射，使一些小缺陷回波显著下降，以致造成漏检，这对探伤不利。

5、超声场的特征值(1) 超声场：充满超声波的空间或超声波振动所波及的部分介质。

(2) 声阻抗Z：超声波中任一点的声压与该处质点振动速度之比。

(3) 声强I：单位时间内垂直通过单位面积的声能称为声强。

（J/cm2·s或w/ cm2）。

6、分贝声强级：某处的声强I2与标准声强I1（I1=10-16瓦/厘米2）之比。

*当超声波探伤仪的垂直线性较好时，仪器示波屏上的波高（H ）与声压（P ）成正比。

7、超声波垂直入射到界面时的反射和透射声压的反射率r 和透射率t （单一平界面）2121r o P Z Z r P Z Z −==+ 2212o Z Pt t P Z Z ==+ (1) 当Z 1＞＞Z 2（如钢/空气界面或固/空气界面）（钢：Z=4.53×106g/cm 2 s ,有机玻璃：Z=0.33×106g/cm 2 s 空气：Z=0.00004×106g/cm 2 s ）r=-1t=0几乎全反射，无透射。