无损检测工程技术论文

无损检测工程技术论文

无损检测以不破坏被检验对象的使用性能为前提，应用多种物

理原理和化学现象，对各种工程材料、零部件、结构件进行有效的检验和测试，借以评价他们的完整性、连续性、安全可靠性及某些物理性能。包括探测材料或构件中是否有缺陷，并对缺陷形状、大小、方位、取向、分布和内含物等情况进行判断；还能提供组织分布、应力状态以及某些机械和物理性能等信息。无损检测的应用范围十分广泛，已经在机械、石油化工、造船、汽车、航空航天和核能等工业中被普遍采用。无损检测工序在材料和产品的静态或动态检测以及质量管理中．已经成为一个不可缺少的重要环节[1,2]。

2.1质量管理

每种产品的使用性能、质量水平，通常在其技术文件中都有明

确的规定，均以一定的技术指标予以表征。无损检测的主要目的之一，就是对非连续加工(如多工序生产)或连续加工(如自动化生产流水线)的原材料、零部件提供实时的质量控制，例如控制材料的冶金质量、加工工艺质量、组织状态，涂镀层的厚度以及缺陷的大小、方向与分布等等。在质量控制过程中，将所得到的质量信息反馈到设计与工艺部门，以促使其进一步改进产品的设计与制造工艺，产品质量必然得到相应的巩固与提高，从而收到降低成本，提高生产效率的效果。当然。利用无损检测技术也可以根据验收标准，把材料或产品的质量水

平控制在设计要求的范围之内，勿需无限度的提高质量要求，甚至在不影响设计性能的前提下，使用某些有缺陷的材料，从而提高社会资源利用率，亦使经济效益得以提高。

2.2在役检测

使用无损检测技术对装置或构件在运行过程中进行篮灏，或者

在检修期进行定期检测，能及时发现影响装置或构件继续安全运行的隐患，防止事故的发生。这对于重要的大型设备，如核反应堆、桥梁建筑、铁路车辆、压力容器、输送管道、飞机、火箭等等，能防患于未然、具有不可忽视的重要意义。在役检测的目的不仅仅是及时发现和确认危害装置安全运行的隐患并予以消除，更重要的是根据所发现的早期缺陷及其发展程度(如疲劳裂纹的萌生与发展)，在确定其方位、尺寸、形状、取向和性质的基础上，还要对装置或构件能否继续使用及其安全运行寿命进行评价，这已成为无损检测技术的一个重要的发展方向。

2.3质量鉴定

对于制成品(包括材料、零部件)在进行组装或投入使用之前，

应进行最终检测，此即为质量鉴定。其目的是确定被检对象是否达到设计技能，能否安全使用，亦即判断其是否合格，这既是对前面加工

工序的验收、也可以避免给以后的使用造成隐患。应用无损检测技术在铸造、锻压、焊接、热处理以及切削加工的每道(或某一种、某几种)工序中，检测材料或部件是否符合要求，以避免对不合格产品继续进行徒劳无益的加工。该项工作一般叫做质量检查，实际上也属于质量鉴定的范畴。产品使用前的质量验收鉴定是非常必要的，特别是那些将在复杂恶劣条件(如高温、高压、高应力、高循环载荷等)下使用的产品．在这方面，无损检测技术表现了无比优越性．综上所述，无损检测技术在生产设计、制造工艺、质量鉴定以及经济效益、工作效率的提高等方面都显示了极其重要的作用，所以无损检测技术已越来越被有远见的企业 __和工程技术人员认识和接受。无损检测的基本理论、检测方法和对检测结果的分析，特别是对一些典型应用实例的剖析，也就成为工程技术人员的必备知识。

脉冲反射法超声探伤之所以能用于实际检测，是由于在声波的传播过程中遇到异质界面时，会造成声波的反射。在铸钢件中这些异质界面主要为夹渣、气孔、裂纹、缩松、偏析等缺陷。但是这些缺陷在示波屏上所反映出的波形差异又不是很大，如若单单从波形上来分析缺陷的性质是不全面的。甚至还会造成错误的判定，这里以汽轮机为例进行说明，因此我们有必要从各个方面进行综合的分析。(1)从工件的形成工艺方面分析所谓的工件形成工艺是指工件的制造过程

如铸造、焊接等。形成的工艺不同，所产生的缺陷性质也各不相同。我厂的产品主要为铸件以及缺陷处的焊补。则其缺陷也就主要是缩松

(孔)、包砂、气孔、裂纹等。(2)从工件的材质方面分析工件内所产生的缺陷，与其材质有密切关系。如含钒材质的工件由于其裂纹倾向大，则产生裂纹性的缺陷较多。15Cr1Mo1材质的工件由于其结晶温度范围较宽，易形成枝晶问的偏析，因而会在其热节处产生缩松。(3)从工件的缺陷大小方面分析一般来说，缺陷大小(当量、面积)与其性质也是有关联的。在铸钢件产品中。若缺陷的反射能力很强即当量很大，则多为气孔、裂纹。若缺陷的反射能力不强且严重影响底波则多为缩松、包砂等。如若缺陷的面积较小则可能是单个气孔、夹渣．如面积很大则可能是缩松、包砂。若显示为线性则多为裂纹、链状气孔。

(4)从工件的缺陷位置方面分析缺陷所处的位置不同，其性质会有所差别。如缩松(孔)多集中在浇口附近。裂纹多在应力集中处。偏析多集中在工件的中间位置。(5)从工件的缺路反射波形方面分析这里所说的缺陷反射波形是指声波遇到缺陷后反射的脉冲是迟钝、缓慢、矮小，还是猛烈、迅速、高大的。以及其形状是圆滑多峰，还是陡直尖锐。而这些反映在示波屏上的脉冲特点及其形状又都与缺陷介质的成分、反射面积、缺陷与传声方向的垂直程度、缺陷表面平整度等因素有关。下面分别来讨论一下在铸钢件探伤中常见的几种缺陷的波形。裂纹：裂纹亦是一种金属的断裂，因此其内含气体，有一定的方向性，并呈长线性分布。当探伤发现这种缺陷时，若其与声波传播方向垂直，则反射的脉冲明显、尖锐、猛烈．但当其分布方向与声速平行时，则不易被发现。气孔：从缺陷的介质成分来说，其与裂纹一样，内也含有气体。气孔的反射界面规则光滑，因此在声束与其反射界面完全垂

直时，其反射脉冲特点与形状同裂纹较相似，也呈现明显、尖锐、猛烈的特征．不过其波形也有特殊之处，因为气孔多是圆形或椭圆形的，故当探头稍许移动，脉冲立即消失。且从各个方面均可以发现，而脉冲特征也变化较小。裂纹则不然，由于其方向性较强并线性分布，在探头移动过程中其脉冲并不立即消失，同时从各个方面探测也不能全部发现。这里有一点值得注意的是，当有一链状气孔，且其各个气孔闻的间距均小于声速扩散面时，则可能误判为裂纹。即使气孔间距小于声速扩散面，但它们之间都是不连续的，因此给传声造成了条件，从而可以产生底面回波。而裂纹则不然，由于其不连续性会造成底波减弱或消失。在此基础上再结合多面投影则可以区分两者了。缩孔：一般来说缩孔是较大的，且含气体。当其有效面积大于声速扩散面时，由于声波被全反射的原因，而无底波脉冲反射。从其反射波形来说，亦是明显、尖锐、猛烈的。同时也可以结合其多面投影法加以确认。包砂与夹渣：包砂与夹渣分布在工件内部的位置、大小和外形都不同。其内是含有少量气体的金属夹杂物。虽然由于这些介质对声能有较大的吸收作用，又因反射界面比较单纯，有的也较光滑，所以从脉冲反射来看，界于明显、尖锐、猛烈与迟钝、缓慢、矮小之间。但当其夹杂物与金属间的交接处光滑或不粘滞时，则就会出现前这情况；反之，当其与金属交接处异常不规则，且又与金属间紧密粘滞，则会出现后者情况。包砂与夹渣同样会有单个、密集或链状等几种。探伤时应根据示波屏上出现的是单点、密集点还是链点的情况来对应缺陷的种类。同时有一点应该注意，当包砂或夹渣，在工件内呈密集性分布(特别