超声无损检测第一章金属材料基础知识
超声无损检测第一章金属材料基础知识
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。
超声无损检测技术在金属材料中的应用
超声无损检测技术在金属材料中的应用第一章：引言金属材料广泛应用于制造业和建筑业，例如机械零件、建筑结构、汽车零部件等。
而金属材料的质量直接关系到产品的品质和使用寿命，所以如何准确快速地检测金属材料的质量成为了制造过程中的一项重要任务。
超声无损检测技术就是一种非常有效的检测金属材料缺陷的方法。
第二章：超声无损检测技术的基本原理超声无损检测技术是利用超声波在被检测物体中传播的特性来检测物体中的缺陷的方法。
其基本原理是在被检测物体表面或者内部放置一个振荡器，这个振荡器会向物体中发射超声波，并且超声波会在物体中传播。
当超声波传播遇到物体内部的缺陷时，会发生衍射和反射，这些衍射和反射信号会被接收器接收到并转化成电信号。
经过信号处理，就可以得出物体内部缺陷的位置、大小和形状等信息。
第三章：超声无损检测技术在金属材料中的应用3.1 焊接接头检测焊接是一种非常常见的金属连接方式，但是焊接接头存在着一些缺陷，例如裂纹、孔洞和未焊透等。
使用超声无损检测技术可以快速检测焊接接头的内部是否存在缺陷，判断焊接接头的质量是否合格，从而可以保证焊接接头的安全性和可靠性。
3.2 金属管道检测金属管道常常被应用于油气管道、水管道等领域，其中油气管道的安全性关系到国家的经济和能源安全。
超声无损检测技术可以在金属管道内部进行检测，包括检测管壁的厚度、管道内部是否存在裂纹、孔洞等缺陷，从而可以及时进行维护和修理，避免管道爆炸或者渗漏等事故的发生。
3.3 金属板材检测金属板材通常被应用于制造各种机械零部件、建筑结构、汽车零部件等领域。
超声无损检测技术可以检测金属板材中的缺陷，例如裂纹、孔洞、夹层等。
在制造过程中，使用超声无损检测技术可以及时发现这些缺陷，并采取相应的修复措施，从而避免制造出不合格的产品。
第四章：超声无损检测技术的优势4.1 非破坏性检测超声无损检测技术可以在不破坏被检测物体的情况下，对物体进行缺陷检测，减少了对被检测物体的损害。
无损检测—第1章—超声波检测
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图1-2 横波
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第1.1节 超声波检测
（二）超声波的分类
图1-3 表面波
3、表面波R（Rayleigh waves、Stonely waves）
当超声波在固体介质中传播时，对于有限介质而言，有一种沿介质表 面传播的波叫做表面波。 超声波在介质表面以表面波的形式传播时，介质表面的质点做椭圆 运动，椭圆的长轴垂直于波的传播方向，短轴平行于波的传播方向，介质 质点的椭圆振动可视为纵波与横波的合成。表面波同横波一样只能在固体 介质中传播，不能在液体和气体介质中传播。 表面波的能量随着在介质中的传播深度的增加而迅速降低，其有效透 入深度大约为一个波长。
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第1.1节 超声波检测
三、超声波的分类
（一）描述超声波的基本物理量
1、声速
单位时间内，超声波在介质中传播的距离，称为声速。用“c”表示。
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第1.1节 超声波检测
三、超声波的分类
（一）描述超声波的基本物理量
1、声速
单位时间内，超声波在介质中传播的距离，称为声速。用“c”表示。
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第1.2节 超声场及介质的声参量简介
一、描述超声场的物理量 （一）声压p （二）声强I （三）分贝和奈培的概念 二、介质的声参量 （一）声阻抗
（二）声速
（三）声衰减系数
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第1.2节 超声场及介质的声参量简介
一、描述超声场的物理量
充满超声波的空间，或在介质中超声振动所波及质点占据 的范围叫超声场。 为了描述超声波声场，常用声压、声强、声阻抗、质点 振动位移和质点振动速度等物理量。
无损检测 超声导波检测 第1部分：总则-最新国标
目次3 术语和定义 ......................................................................... 1 1范围. (1)2规范性引用文件.....................................................................14 方法概要 (4)超声导波检测原理 (4)超声导波检测技术分类 (5)优点及特点 (5)局限性 (5)应用 ........................................................................... 5 5 安全要求 ........................................................................... 6 6 检测人员要求 ....................................................................... 6 7 检测工艺规程 .. (6)通用检测工艺规程 (6)检测作业指导书或工艺卡 (7)8 超声导波检测技术的选择 ............................................................. 7 9 检测设备和器材 (8)检测仪器系统构成 (8)超声导波传感器 (8)激励单元 (9)信号处理单元 (9)信号采集与分析软件 (9)试样 (9)检测设备的维护和校准 (10)10 检测程序 (11)检测前的准备 (11)导波检测模态与频率的选择 (11)距离-幅度曲线的绘制 (13)传感器的安装 (14)检测 (14)对比检测 (15)11 检测结果的评价和处理 (16)检测结果的分级 (16)不可接受信号的确定与处理 (16)12 检测记录与报告 (16)检测记录 (16)检测报告 (17)无损检测超声导波检测第1部分：总则1 范围本文件规定了超声导波对不同固体材料的结构件进行检测的一般原则。
超声波无损检测原理及应用
超声波无损检测原理及应用超声波无损检测（Ultrasonic Testing，简称UT）是一种利用超声波传播特性来检测材料内部缺陷的无损检测技术。
其原理基于声波在材料中的传播和反射。
超声波无损检测具有高灵敏度、高分辨率、快速、非接触、定量等优点，广泛应用于工业领域。
超声波无损检测的原理是利用超声波在材料中传播时发生反射、折射、散射等现象来检测材料内部的缺陷。
超声波在材料中的传播速度和传播路径受到材料的物理性质和几何形状的影响，当超声波遇到材料中的缺陷时，会发生多次反射和散射，从而产生回波信号。
通过接收这些回波信号可以确定材料中缺陷的位置、大小、形态等信息。
1.金属材料检测：超声波无损检测在金属材料中的应用非常广泛，可以检测金属材料中的裂纹、疲劳损伤、气孔、夹杂物等缺陷。
这对于确保金属材料的质量和结构完整性非常重要，尤其是在航空航天、桥梁、汽车、石油化工等领域。
2.建筑材料检测：超声波无损检测可以用于检测混凝土、石材、玻璃等建筑材料中的缺陷，如空洞、裂缝、腐蚀等。
这有助于评估建筑材料的结构强度和使用寿命，以及修复和维护工作的安全性和可行性。
3.聚合物材料检测：超声波无损检测也可以用于检测聚合物材料中的质量和缺陷，比如塑料、橡胶、复合材料等。
这对于保障聚合物制品的质量和性能至关重要，如航空航天器件、电子产品、汽车零部件等。
4.医学诊断：超声波无损检测在医学领域的应用非常广泛，用于检测人体内部的器官和组织，如心脏、肝脏、肾脏等。
超声波无损检测在医学诊断中无辐射、无创伤，对于早期疾病的诊断和评估、手术引导等起着重要作用。
总之，超声波无损检测原理简单而有效，应用范围广泛，对于确保材料和产品的质量和安全至关重要。
它在不同领域的应用有助于提高造价效益，减少事故风险，并推动相关行业的发展。
超声无损检测技术在金属材料中的应用
超声无损检测技术在金属材料中的应用超声无损检测(UT)是一种重要的无损检测技术，广泛应用于金属材料的质量控制和安全评估。
它可以检测金属材料中的内部缺陷、裂纹和异物等问题，同时还可以对材料的性质和特性进行评估。
以下是超声无损检测技术在金属材料中的应用的一些方面。
首先，超声无损检测可用于检测金属材料中的内部缺陷和裂纹。
这些缺陷和裂纹可能是由于材料制造过程中的缺陷，或者是后期使用过程中的疲劳、应力、腐蚀等因素导致的。
通过超声波的传播和反射特性，可以对材料进行穿透式或反射式检测，从而检测到内部缺陷和裂纹的位置、大小和形状。
其次，超声无损检测可用于评估金属材料的性质和特性。
通过测量超声波的传播速度和衰减等参数，可以获得材料的弹性模量、厚度、密度等物理特性。
这些参数对于评估材料的质量和可靠性非常重要。
此外，超声无损检测还可以用于检测金属材料中的异物。
异物的存在可能导致材料的结构和性能变化，甚至对材料的可靠性和安全性产生负面影响。
通过超声波的传播和反射，可以检测到金属材料中的异物，如包括气孔、夹杂等。
超声无损检测技术在金属材料领域的应用非常广泛。
例如，在航空航天、核能、汽车制造等行业中，超声无损检测被广泛应用于材料的质量控制和结构评估。
在航空航天工业中，超声无损检测可以检测飞机发动机叶片、飞机机身和悬挂系统等关键部件中的缺陷和裂纹。
在核能工业中，超声无损检测可以用于评估核电站设备和管道中的腐蚀和疲劳情况。
在汽车制造业中，超声无损检测可以检测汽车发动机、悬挂系统和车身结构等部件中的缺陷和裂纹。
总之，超声无损检测技术在金属材料中的应用非常重要。
它可以检测材料中的内部缺陷、裂纹和异物，并评估材料的性质和特性。
这些信息对于确保金属材料的质量和可靠性至关重要，并对确保工业设备和结构的安全运行至关重要。
超声波检测技术
2)零部件的形状(管、棒、板、饼及各种复杂的形状) 3)零部件中可能产生的缺陷的形态(体积型、面积型、 连续型、分散型) 4)缺陷在零部件中可能存在的部位(表面、近表面或 内部)。 缺陷在工件内部存在的型式可以分为体积型和 面积型两大类，表1-2中列出不同体积型缺陷及其可 采用的无损检测方法，表1-3中列出不同面积型缺陷 及其可采用的无损检测方法。一般来说，射线检测 对体积型缺陷敏感，超声波检测对面状缺陷比较敏 感，磁粉检测只能用于铁磁性材料的检测，渗透检 测则用于表面开口缺陷的检测，而涡流检测对开口
同的检测方法。在所有这些无损检测方法中，可以 说都是很重要的，且往往又是不能完全相互替代的。 或者说在诸多的无损检测方法中，没有哪一种方法Байду номын сангаас是万能的。
根据检测目的或被检对象的重要性，需要用来 描述材料和构件中缺陷状态的数据相应地有多有少， 且任何一种检测方法都不可能给出所需要的全部信 息。因此，从发展的角度来看，有必要使用两种或 多种无损检测方法，并使之形成一个检测系统，才 能比较满意地达到检测目的，对大型复杂设备的检 测就更是如此。 关于各种检测方法的适用范围，前面已做了说 明，各种加工工艺和材料中常见的缺陷见表1-1。
或近表面缺陷，磁性和非磁性的导电材料都具有很 好的适用性。
表1-2 不同的体积型缺陷及其可采用的检测方法
缺陷类型 可采用的检测方法 夹杂、夹渣、夹钨、疏松、 目视检测(表面)，渗透检测(表面) 缩孔、气孔、腐蚀坑 磁粉检测，涡流检测(表面及近表面) 超声波检测，射线检测，红外检测 微波检测，中子照相，光全息检测
(4)由单纯的检测和评价向生产工艺和产品设计相结合的方 向发展，这就是使检测的目的不仅仅在于挑出废品，提高产品 的成品率。
超声波无损检测培训
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?：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=? 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。
无损检测超声波二级培训教材
1. 是否存在来自缺陷的超声信号及其幅度； 2. 回波的传播时间； 3. 超声波通过材料后的能量衰减。
*
第2章 超声波探伤的物理基础 超声波是一种机械波，是机械振动在介质中的传播。 机械振动与波动是超声波探伤的物理基础。 超声波探伤中，主要涉及到几何声学和物理声学中的一些基本定律和概念。 如几何声学中的反射、折射定律及波型转换； 物理声学中波的叠加、干涉、衍射等。
*
1.1.2 超声检测工作原理 超声检测主要基于超声波在工件中的传播特性，如超声波在通过材料时能量会损失；在遇到声阻抗不同的两种介质的界面时会发生反射等。其主要的工作过程是：
*
1. 声源产生超声波，并通过一定的方式进入工件； 2. 超声波在工件中传播并与工件材料及其中的缺陷相互作用，使其传播方向或特征发生改变； 3. 改变后的超声波通过检测设备接收，并对其进行处理和分析； 4. 根据接收到的超声波信号特征，评估工件表面及其内部是否存在缺陷及缺陷的特征。 通常用来发现缺陷并对其进行评估的基本信息是：
*
2.2 波的分类按波的类型分类： 纵波：介质中质点的振动方向与波的传播方向相互平行的波，称为纵波（L） 凡能承受拉伸或压缩应力的介质都能传播纵波。固体介质能承受拉伸或压缩应力，因此固体介质可以传播纵波。液体和气体虽然不能承受拉伸应力，但能承受压应力产生体积的压缩和膨胀，因此液体和气体也可以传播纵波。
*
（3）波速C： 波动中，波在单位时间内所传播的距离称为波速，用C表示。常用单位为米/秒（m/s）。 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。它们的区别主要在于频率不同。 C = λf 或 λ = C/f 振动的传播速度称为波速（声速），不要把波速与质点的振动速度混淆起来，质点的振动方向与波动的传播方向也不一定相同。
钢结构超声检测第一、二、三章 PPT
4）三者关系： C=λf或λ=C/f 由上式可知，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。
例题1:已知钢中的纵波声速为5900m/s ，横波声速为3230 m/s。试求2.5MHz的声 波在钢中的纵波和横波波长。
第二节 波的类型
(一)、根据质点的振动方向分类 1、纵波L（压缩波、疏密波） 质点振动方向与波的传播方向相互平行的波。
纵波传播时，质点受交变拉伸应力作用，质点之间发生相 应伸缩形变，质点疏密相间。
纵波可在固体、气体和液体中传播。 固体介质能承受拉伸或压缩应力,因此固体介质可以传播 纵波;液体和气体虽不能承受拉伸和压缩应力,但能承受压应 力产生的容积变化,因此液体和气体也能传播纵波.
波动与振动是相互关联的，振动是波动的根源 ，波动是振动形式和振动能量的传播。这种传播 是通过质点的连续位移变化来实现的，质点并不 发生迁移。
2、波长、频率和波速 1）波长λ：同一波线上相邻两振动相位相同的质点间的距离 ，用λ表示。常用单位为毫米(mm)或米(m)。
2）频率f：波动中，任一点在1秒内所通过的完整波个数。波 动频率在数值上同振动频率，单位为赫兹(HZ)。
到阻力作用，不符合机械能守恒。
y Aet cos( t ) 式中: 阻尼系数
02 2(0 物体的固有)。频率
4、受迫振动 1）定义：物体受周期性变化的外力作用时产生的振动。
2）特点：受迫振动刚开始时情况很复杂，经过一段时间 后达到稳定状态，变为周期性的谐振动。其振动频率与策 动力频率相同，振幅保持不变。受迫振动物体受到策动力 作用，不符合机械能守恒。
超声无损检测ppt
1.3超声检测概况 1、利用声响来检测物体的好坏 (拍西瓜、敲瓷碗等 检查开裂) 2、利用超声波来探查水中物体（发现冰山、潜水艇 等）一战后发展起来的。 3、利用超声波来对固体内部进行无损检测 （1）1929年，前苏联Sokolov提出穿透法 （灵敏 度低） （2）1940年，美国的Firestone提出脉冲反射法 （3）20世纪60年代电子技术大发展（脉冲反射法 被广泛应用） （4）20世纪70年代，英国提出衍射时差法（TOFD
4）超声检测工作原理 a）声源产生超声波，采用一定的方式使超声波进 入试件（耦合剂）； b）超声波在试件中传播并与试件材料以及其中的 缺陷相互作用，使其传播方向或特征被改变； c）改变后的超声波通过检测设备被接收，并可对 其进行处理和分析； d）根据接收的超声波的特征，评估试件本身及其 内部是否存在缺陷及缺陷的特性。
超声检测
第1 章
概论
目 录 1.1无损检测 1.2常规无损检测方法 1.3 超声检测概况 1.4超声检测术语
1.1无损检测 （1）定义：一般是指使超声波与试件相互作用，就 反射、透射和散射的波进行研究，对试件进行宏观 缺陷检测、几何特性测量、组织结构和力学性能变 化的检测和表征，并进而对其特定应用性进行评价 的技术。在特种设备行业，超声检测通常指宏观缺 陷检测和材料厚度测量。 （2）作用：质量控制、节约原材料、改进工艺、提 高劳动生产率。
渗透探伤
渗透检测的优点和局限性
1）除了疏松多孔性材料外任何种类的材料的表面开口缺陷 都可以使用渗透检测 2）形状复杂的部件和同时存在几个方向的缺陷，一次探伤 操作就可完成检测，形状复杂的缺陷，也很容易观察显 示痕迹。 4）携带式喷灌着色渗透探伤，不需要水、电，十分便于现 场检测使用。 5）工件表面光洁度影响大，探伤结果往往容易受操作人员 技术的影响。 6）只能检测出表面张口的缺陷，但对埋藏缺陷或闭合型的 表面缺陷无法检出。 7）检测程序多，检测速度慢。 8）材料较贵，成本较高。 9）有些材料易燃、有毒。
2016版特种设备无损检测相关知识汇总
第一章 金属材料及热处理基本知识1.使用性能：正常工作，材料所应具备的性能，力学性能（强度、硬度、刚度/弹性模量、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、热稳定性等）。
决定了材料的应用范围，安全可靠性和寿命。
2工艺性能:各种冷、热加工的性能，如铸造、焊接、热处理、压力加工、切削加工等方面的性能。
工艺性能对制造成本、生产效率、产品质量有重要影响。
1.1材料力学基本知识力学性能指标主要有强度、硬度、塑性、韧性等。
这些指标可以通过力学性能试验测定。
1.1.1应力与应变内力是指材料内部各部分之间相互作用的力。
应变---其形状和尺寸所发生的改变，线应变ε=△L/L 。
应力---任一截面单位面积上的内力大小，ζ=N/A 。
方向垂直于截面的应力叫正应力。
正应力可分为拉应力和压应力两种。
如果应力是由于试件在工作中受到外加载荷作用而产生的，则该应力叫工作应力。
1.1.2强度金属的强度是指金属抵抗永久变形和断裂的能力。
材料强度指标可以通过拉伸试验测出。
图1-3，屈服强度σ s ，抗拉强度σ b屈服强度σ s ：随着外力的增加，材料到了S 点（屈服点），应变在继续增大，材料已经失去抵抗继续变形的能力，此时的应力称为屈服点或屈服强度，用ζs 表示。
抗拉强度σ b ：曲线的S —B 段，当变形超过屈服阶段后，材料又恢复了对继续变形的抵抗能力，要使材料继续变形，必须增加应力值，叫加工硬化现象，材料因此得到强化，曲线的最高点B 所对应的应力就为该材料的抗拉强度，用σ b 表示。
图1-3，随着含碳量的增加，抗拉强度σ b 增大。
高碳钢等屈服强度不明显，用微量塑性变形时的应力表示屈服点，例如屈服强度RP0.2表示塑性伸长0.2%作为屈服点。
图1-4，屈服强度R eH 、R eL ，抗拉强度R m第Ⅰ阶段（oa ）弹性变形：直线、虎克定律，a 应力值称比例极限，用σ p (R p )表示。
第Ⅱ阶段（ab ）滞弹性变形：非线性，变形可逆。
无损检测
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。
1 超声检测——无损检测PPT资料文档
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无损检测面临问题
南
随着现代工业的不断发展，特别是新材
京
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料、新结构、新用途的出现，无损检测技术
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面临着四方面的问题：
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1.提高无损检测对缺陷的灵敏度；
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2.提高无损检测显示缺陷形态的能力；
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3.提高无损检测结果的可靠性；
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4.新材料新结构中缺陷的检测；
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南 京
第一章 超声波检测的基础知识
技 术
４．无损检测技术是发展高科技产品的重要
学 院
条件之一。
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无损检测的发展过程
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无损检测技术经历了三个阶段：
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第一阶段——无损探伤 NDI
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（Non-destructive Inspection）
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第二阶段——无损检测 NDT
料 科
（Non-destructive Testing）
学 与
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按质点的振动方向与声波传播方向之间
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的关系分类：
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1)纵波:Longitudinal Wave，又称压缩
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波、疏密波
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传声介质的质点振动方向与超声波的传
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科 播方向相同。
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与
可在固、液、气中传播。
技
术
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横波
南 ➢ 2)横波:Shear Wave，Transverse wave，切变
不但要进行最终产品的检验以及过程工艺参
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数的测量，而且在认为材料中不存在致命的裂纹
无损检测基础-金属材料
• 注意： 以上所介绍钢材分类和钢号命名，是 以锅炉压力容器常用的结构钢为主要内容， 我们并未以标准做系统和全面的讲解。 较为全面的钢材分类和钢号命名方法， 可自行学习于2008年8月5日发布，2009年4 月1日实施的GB/T13304－2008《钢分类》 和GB/T221－2008《钢铁产品牌号表示方 法》。
1 .2 金属学与热处理基本知识
• 热处理基本概念 • 特点：只改变组织不改变成分，因而可以 最大限度地利用金属材料的在不同状态下 的内在潜力。 • 工艺过程：加热 、保温、冷却三个阶段构 成， 加热的作用主要是为了使常温组织铁素 体＋珠光体向奥氏体转变，实现碳原子的 均匀化，为随后重新生成新的组织做准备， 温度和时间是主要因素。
1.3 承压类特种设备常用材料
⑵按钢的质量分，有：
普通碳素钢 含硫量≤0.050％，含磷量≤0.045％ 优质碳素钢 含硫量≤0.040％，含磷量≤0.040％ 高级优质碳素钢含硫量≤0.030％，含磷量≤0.035％
⑶按钢的用途分，有： 碳素结构钢 碳素工具钢
1.3 承压类特种设备常用材料
⑷ 按钢材冶炼时脱氧程度分，有： 沸腾钢 镇静钢 半镇静钢 ⑸ 按冶炼方法和设备分，有： 平炉钢 转炉钢 电炉钢
承压类特种设备
无损检测相关知识
序
言
由于工作特点，无损检测人员除了应该熟 练掌握本专业理论知识方法外，还应该尽可 能地广泛了解与检测对象有关的相关知识。 这些相关知识至少应包括以下三方面： 金属材料基本知识； 焊接基本知识； 被检对象的基本知识；
第一章
金属材料及热处理基本知识
超声波检测理论基础培训课件
2/12/2024
超声波检测理论基础
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1.2.3超声检测方法的分类
1、按原理：脉冲反射法、衍射时差法、穿透法、共 振法
2、按显示方式：A型显示、超声成像显示 3、按波型：纵波法、横波法、表面波法、板波法、
爬波法 4、按探头数目：单探头法、双探头法、多探头法 5、按探头与工件的接触方式：接触法；液浸法、电
3、表面波R：当介质表面受到交变应力作用时，产生 沿介质表面传播的波。
瑞利1887年首提，又称瑞利波。介质表面的质点作椭 圆运动。椭圆的长轴垂直于波的传播方向，短轴平行 于波的传播方向，介质质点的椭圆振动可视为纵波与 横波的合成。瑞利首先对这种波给予了理论上的说明， 因此表面波又称为瑞利波（Rayleigh wave），常用R 表示。
2/12/2024
超声波检测理论基础
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机械波的主要物理量
1、声速c：单位时间内，超声波在介质中传播的距离； 超声波的速度就是声音的速度,即声在空气(15℃)中
的速度是340米/秒,只不过它们的频率不同而已 ；超 声波在20 ℃的钢中是5 900米/秒;在铝中的传播速度 为5100米/秒。 2、频率f：单位时间内，超声波在介质中任一给定点 所通过完整波的个数； 3、波长λ：声波在传播时，同一波线上相邻两个相位 相同的质点之间的距离；
向平行的波。 压缩波 疏密波 承受压缩或拉伸 应力即可传播
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超声波检测理论基础
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2.2.1 按波型分类
2、横波S：介质中质点的振动方向和波的传 播方向相互垂直的波。
切变波 剪切波 能承受剪切 应力才能传播
2/12/2024ຫໍສະໝຸດ 超声波检测理论基础15
2.2.1 按波型分类
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第一章金属材料及热处理基本知识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本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面：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）。
使用性能决定了材料的应用范围，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、切削加工等方面的性能。
工艺性能对制造成本、生产效率、产品质量有重要影响。
金属材料是制造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内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）的截面积所除后得到的值即是“应力”，或者简单地可概括为单位截面积上的内力，单位为Pa（帕斯卡）或N/m2。
例如，圆柱体截面积为A(m2),所受外力为P(N牛顿)，由外力=内力可得，应力：（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。
图1应变当单位圆柱体被拉伸的时候会产生伸长变形ΔL，那么圆柱体的长度则变为L+ΔL。
这里，由伸长量ΔL和原长L的比值所表示的伸长率（或压缩率）就叫做“应变”，记为ε。
与外力同方向的伸长(或压缩)方向上的应变称为“轴向应变”。
应变表示的是伸长率（或压缩率），属于无量纲数，没有单位。
由于量值很小(1×10-6百万分之一)，通常单位用“微应变”表示，或简单地用μE表示。
而单位圆柱体在被拉伸的状态下，变长的同时也会变细。
直径为d0的棒产生Δd的变形时，直径方向的应变如下式所示：这种与外力成直角方向上的应变称为“横向应变”。
轴向应变与横向应变的比称为泊松比，记为υ。
每种材料都有其固定的泊松比，且大部分材料的泊松比都在0.3左右。
应力与应变的关系各种材料的应变与应力的关系已经通过实验进行了测定。
图2所示为一种普通钢材（软铁）的应力与应变关系图。
根据胡克定律，在一定的比例极限范围内应力与应变成线性比例关系。
对应的最大应力称为比例极限。
图2或者应力与应变的比例常数 E 被称为弹性系数或扬氏模量，不同的材料有其固定的扬氏模量。
综上所述，虽然无法对应力进行直接的测量，但是通过测量由外力影响产生的应变可以计算出应力的大小。
（1）应力的种类：剪切应力，弯曲应力和交变应力当承压类特种设备壳体的形状发生变化或厚度改变时，会在不连续出及其附近产生剪切应力和弯曲应力在长期交变应力下工作的承压类特种设备有些会出现疲劳和破坏现象。
（2）应力集中的概念在承压类特种设备中，构件的截面尺寸发生突变，往往是缺陷引起的。
这些缺陷统称为缺口，包括：表面损伤、焊缝咬边、气孔、夹渣、未焊透、未熔合、裂纹等。
应力集中的严重程度和缺口的大小有关。
其中以裂纹引起的应力集中最为严重。
（3）承压类特种设备的工作压力试验表明；对圆筒形容器来讲，环焊缝受力只是纵焊缝的一半，而对球形容器来讲由于不存在切向应力，只有经向应力。
故在相同压力和直径下，球形容器的壁厚比圆筒形容器的壁厚大约可以减少一半。
1.1.2 强度金属的强度是指金属抵抗永久变形和断裂的能力。
抗拉强度δb，屈服强度δs 是评价材料强度性能指标的两个最重要的指标。
1、拉伸试样进行拉伸试验时，采用如图1-3所示的拉伸试样。
试样可分为长短两种，长试样Lo/do=10；短试样Lo/do=5。
一般工厂采用的试样直径dO=10毫米。
拉伸试样放在拉伸试验机上，按规定标准加载，随着载荷增加，试样产生伸长变形直至断裂，钢的标准拉伸试样，2、低碳钢的拉伸曲线图低碳钢的拉伸曲线图根据载荷与变形量的相应变化可绘出曲线图，称为拉伸曲线图。
拉伸曲线图图1-4为低碳钢的拉伸曲线吼低碳钢拉伸时可分为三个阶段：⑴、弹性变形（弹性变形：外力卸去后能够恢复的变形）阶段。
当作用在试样上的裁荷在一定限度之内时，载荷与伸长量成正比例，外力去除后，试样恢复原来的形状和尺寸。
当载荷超过Pp而不大于Pe时，试样的伸长不再与外力成正比关系，但还属于弹性变形阶段，即当外力去除后变形立即消失。
⑵、弹性变形－塑性变形（塑性变形外力卸去后不能恢复的变形）阶段。
s 点出现的水平线段表示在载荷不变的情况下试样继续伸长；即材料丧失了抵抗塑性变形的能力，称为材料的屈服，发生塑性变形后，由于内部结构变化，产生加工硬化，要使金属继续变形，必须再增加载荷，这样载荷继续增加，试样则均匀伸长。
达到b点屁开始出现缩颈变形,变形集中在缩颈处。
⑶、塑性变形－断裂阶段。
由于缩颈出现后截面剧烈减小；试样不足以抵抗外力的作用，因此在z点发生断裂。
根据拉伸曲线上各种特殊点的外力与原截面的关系，·，可以测定材料的强度指标。
3、强度指标：试样受到外力作用时，在其内部产生大小与外力相等而方向相反的相互作用力，称为内力。
单位截面积上的内力称为应力，拉伸时的应力用符号σ表示。
应力的计算为：σ＝ p / F(公斤力／毫米2)式中;σ—应力(公斤力／毫米2)；p—外力(公斤力)；F—横截面面积(毫米2)。
拉伸曲线上各特殊点出强度计算如下：⑴，抗拉强度σb ＝ pb / F0 （公斤力／毫米2)式中; σb—应力(公斤力／毫米2)；pb—外力(公斤力)；F0—横截面面积(毫米2)。
+承压设备在选用金属材料时不允许超过它的抗拉强度/3。
材料的强度极限越高，能承受的应力越大。
⑵．比例极限：材料承受外力的作用，载荷与变形成正比时的最大应力，称为比例极限；计算公式如下σp ＝ Pp / F0(公斤力／毫米2)式中;σp—比例极限(公斤力／毫米2)；Pp—试样受载与变形成正比时能承受的最大载荷(公斤力)外力；F0—横截面面积(毫米2)⑶、屈服强度：在载荷不增加的情况下仍能发生明显塑性变形时的应力计算公式如下σs ＝Ps/ F（公斤力／毫米2）σs—屈服强度公斤力／毫米2Ps—试样受载与变形发生明显塑性变形时的载荷(公斤力)外力；—横截面面积(毫米2)F有许多金属或合金材料，并没有明显的屈服现象发生，为表明这些材料的屈服极限，规定以试样产生伸长量为试样长度的0．2%时的应力作为材料的“条件屈服强度’，用来σ0.2表示。
屈服极限是选用金属材料时非常重要的机械性能。
承压设备材料所受的应力，一般都应小于屈服强度否则就会产生明显的塑性变形。
⑷、许用应力：材料允许使用的最大应力。
用[σ]表示。
⑸、屈服比：是屈服点与抗拉极限强度的之比。
1.1.3 塑性塑性是指材料在载荷作用下断裂前发生不可逆永久变形的能力。
伸长率和断面收缩率是评价材料塑性性能指标的两个重要的指标。
1.延伸率延伸率是试样拉断后标距增长量与原始标距长度之比值的百分率，即δ= (L1-L0)/LX 100%L—试样的原始标距长度(毫米)；L1—试样拉断后标距长度(毫米)；2.断面收缩率：是试样断口面积的缩减量与原截面面积之比值的百分率。
即Ψ＝（Fo－F1）Fo X 100%式中 Fo——拉伸前试样的截面积《毫米2)F1—试样断后细颈处最小截面积(毫米2)Ψ—断面收缩率。
延伸率和断面收缩率用以衡量材料的塑性，数值越大，表示塑性越好。
良好的塑性材料，有利于进行焊接、锻压、冷冲和冷拔等成型工艺。
3、延伸率和断面收缩率是材料的重要性能指标。
它们的数值越大，材料的塑性越好。
如果材料具有良好的塑性，则可避免材料在压力加工过程中发生开裂而破坏；而普通铸铁的塑性差，因而不能进行压力加工，只能进行铸造。
同时,由于材料具有一定的塑性，故能保证材料不致因稍有超载而突然断裂，增加了材料使用的安全可靠性。
4．冷弯试验：（1）弯曲试验弯曲试验是焊接接头力学性能试验的主要项目弯曲试验可以考核焊接接头的主要项目包括：焊缝和热影响区的塑性、内部缺陷、焊缝的致密性、焊接接头不同区域协调变形能力。
用冷弯试验衡量材料在室温时的塑性。
试验时，试样在规定的冷弯条件下弯到规定的角度，一般根据试样弯曲表面有无裂纹或折断等破坏情况来评定材料的质量。
冷弯条件依材料及试样的厚度不同而异，在材料的有关技术标准中加以规定。
因此，冷弯试验的目的仅为在一定的弯曲条件下比较材料的塑性。
图5为钢板的冷弯性能试验。
图1-5 180·冷弯试验弯心直径越大，冷塑性变形的能力愈差；弯心直径越小塑性越好。
下面举例说明强度、塑性的计算方法。
’例题：有一根钢试棒，原始长度100毫米，直径10毫米。
作拉伸试验时，载荷增加至2669公斤力时开始出现屈服现象；载荷达4710公斤力时，试样被拉断。
结果测得在变形后长度是116毫米，细颈处直径是7.75毫米。
试求钢试样的屈服强度、抗拉强度、延伸率和断面收缩率。
解：(1)求试样的截面积（2）求屈服强度(3) 求抗拉强度(4)求延伸率(5) 求断面收缩率先求收缩细颈面积‘1.1.4硬度:金属材料抵抗其他更硬物体压入表面的能力称为硬度，是衡量材料软硬程度的判据，它表征材料抵抗表面局部弹性变形、塑性变形或抵抗破坏的能力。
材料的硬度越高，其耐磨性越好。
1、布氏硬度：图1—6 布氏硬度测定过程示意图式中P——压力载荷(公斤力)，F—压痕面积(毫米’)；HB—布氏硬度值。
压痕面积的计算如下：图1-8是布氏硬度试验机的结构原理示意图。
图1--8布氏硬度试验机结构原理图布氏硬度与强度也有着如下的近似关系：σb = 0．36HB(低碳钢)它随着不同金属材料以及．热处理情况而有所不同。
低碳钢0．36，高碳钢0．34，调质合金钢o．325.布氏硬度试验的优缺点：优点是测定的数据准确、稳定、数据重复性强，常用于测定退火、正火、调质钢、铸铁及有色金属的硬度。
缺点是对不同材料需要更换压头和改变载荷，且压痕较大，压痕直径的测量也较麻烦，易损坏成品的表面，故不宜在成品上进行试验。
2、洛氏硬度：（HR）测试当被测样品过小或者布氏硬度（HB）大于450时，就改用洛氏硬度计量。