无损检测技术概述

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A型脉冲反射式超声波探伤仪电路框图
超声波检测技术（UT）
【重点】实时探伤操作、缺陷的评定 【难点】实时探伤操作 【主要内容】能力知识点1 探伤前的准备
能力知识点2 实时探伤操作 能力知识点3 缺陷的评定 能力知识点4 检验结果的分级 能力知识点5 记录与报告
VT常常用于目视检查焊缝，焊缝本身有工艺评定 标准，都是可以通过目测和直接测量尺寸来做初步检 验，发现咬边等不合格的外观缺陷，就要先打磨或者 修整，之后才做其他深入的仪器检测。例如焊接件表 面和铸件表面较多VT做的比较多，而锻件就很少， 并且其检查标准是基本相符的。
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• 可永久记录所有数据信号，包括检测参 数、校准方式等。
• 可对采集的数据进行处理，提高灵敏度、 信噪比、易于识别缺陷。
• 可对原始的检测数据再分析，使用多样 的可视化显示。
TOFD技术的优点
1、TOFD技术的可靠性好。 2、TOFD技术的定量精度高。 3、TOFD检测简便快捷，检测效率高。 4、TOFD检测系统配有自动或半自动扫查装置，能够
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• 无损检测的目的
1）保证产品质量
借助仪器和器材，发现目视检查无法发现的内 外部宏观缺陷。检测不需要破坏试件就能完成检 测过程，可对产品进行100%检验和逐件检验， 为产品质量提供有效保证。
2）保证使用安全
可以对在用设备和部件进行定期检验，保障使用 安全。
无损检测概论
中国水电五局安装分局试验检测中心
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认识无损检测
无损检测仪器设备， 仪器的调试，以及现场 实时操作的图片展示。
无损检测设备展示 • 射线检测仪器设备
无损检测设备展示 • 磁粉检测仪器设备
无损检测设备展示 • 渗透检测试剂
无损检测设备展示 • TOFD超声探伤仪
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无损检测的特点
• 1.不损坏试件材质、结构 • 2.正确选用实施无损检测的时机 • 3.正确选用最适当的无损检测方法 • 4.综合应用各种无损检测方法
• 无损检测的优势
➢ 不会对构件造成任何损伤（材质和结构） ➢ 为查找缺陷提供有效方法 ➢ 可对产品质量实施监控 ➢ 防止产品失效引起的后果 ➢ 应用范围广
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3）改进制造工艺
在产品工艺试验中，对工艺试样进行无 损检验，并根据检测结果改进制造工艺， 确定理想的制造工艺。 4）降低生产成本
在产品制造过程中的适当环节正确地进 行无损检测，防止以后的工序浪费，减少 返工，降低废品率，从而降低制造成本。
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衍射现象
入射波
折射波
衍射波 裂纹 衍射波
衍射现象
惠更斯原理:
入射波使缺陷产生振动。
缺陷上的每一个点都 产生出一个球面子波
衍射现象
入射波
折射波
衍射波
裂纹 衍射波
向各个方向传播 能量高低
取决于入射角
TOFD: 典型的设置
发射探头
直通波
接收探头
上端点 下端点
内壁反射信号
TOFD检测的特点
l 检验是使用一对宽声束、宽频带、纵波斜探头， 探头频率高于脉冲回波法（PE）的探头频率，探头 相对于焊缝对称布置。
1．探伤条件的选择 2．检验区域宽度的确定 3．探头移动区的确定 4．单探头的扫查方式 （1）锯齿形扫查 （2）基本扫查 （3）平行扫查 （4）斜平行扫查
实时探伤操作
5.双探头扫查方式 （1）串列扫查 （2）交叉扫查 （3）V形扫查
三.缺陷的评定
12 3
无缺陷波形
1
234
5
大缺陷波形
近表面缺陷波形
1
1
2
2
3
3
4
4
单个小缺陷波形
1
2
3
12
34
56
7
多个缺陷波形
1
2
3
45
底部缺陷波形
缺陷的评定
一、缺陷位置的测定 测定缺陷在工件或焊接接头中的位置称之为缺
陷定位。缺陷定位必须解决缺陷在探伤面上的投影 位置（X、Y方向数值）。 1．垂直入射法时缺陷定位
缺陷定位只需测定沿工件Z轴的坐标，即缺陷 在工件中的深度即可。 2．斜角探伤时的缺陷定位 （1）水平调节法定位 （2）深度调节法定位
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• 1、目视检测（VT） 在国际上非常重视的无损检测第一阶段首要方法
。按照国际惯例，目视检测要先做，以确认不会影响 后面的检验，再接着做四大常规检验。例如BINDT 的PCN认证，就有专门的VT1、2、3级考核，更有 专门的持证要求。经过国际级的培训，其VT检测技 术会比较专业，而且很受国际机构的重视。
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二、非常规无损检测方法 声发射 Acoustic Emission(缩写 AE)； 涡流检测Eddy current Testing （缩写 ET） 泄漏检测 Leak Testing（缩写 LT）； 衍射波时差法超声检测技术Time of Flight Diffraction (缩写 TOFD)； 导波检测Guided Wave Testing；等等
无损检测设备展示 • 数字超声探伤仪
超声波探伤仪器调试
TOFD探伤仪实时探伤操作
数字探伤仪实时探伤操作
缺欠现场分析评定
缺欠现场分析评定
返修缺欠记录
压力钢管腰部高空探伤作业
课程的主要内容
• 概述：无损检测技术的特点、发展、 分类、应用等；
• 常用的无损检测技术：超声检测、射 线检测、磁粉检测、渗透检测等;
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• 无损检测技术的发展
➢ 无损检测技术发展的三个阶段： 无损探伤（NDI——Nondestructive Inspection) 探测和发现缺陷 无损检测（NDT——Nondestructive Testing) 探测和发现试件的缺陷、结构、性质、状态 无损评价（NDE——Nondestructive Evaluation)
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• 2、射线照相法（RT）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，该方法是最基本的，应用最广泛的一种非破 坏性检验方法。
• RT的特性是——定性更准确，有可供长期保存的 直观图像，总体成本相对较高，而且射线对人体 有害，检验速度会较慢。
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• 其他无损检测技术：涡流检测技术、 TOFD检测技术、相控阵检测技术、 声发射检测技术等
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• 无损检测的定义——Nondestructive testing
无损
在不损伤被检测对象的条件下，利用材料内部结 构异常或缺陷存在所引起的对热、声、光、电、 磁等反应的变化，来探测各种工程材料、零部件、 结构件等内部和表面缺陷，并对缺陷类型、性质、 数量、形状、位置、尺寸、分布及其变化作出判 断和评价。
超声波检测技术（UT）
超声波探伤一般包括探伤前的准备、实时 探伤操作、缺陷的评定、检验结果的分级 、记录与报告等过程。
探伤前的准备 一.探伤前的准备
探伤前的准备
探伤前的准备
探伤前的准备
一、检验等级的确定 一般根据对焊缝探测方向的多少，把超声波探
伤划分为A、B、C三个级别： A级——检验的完整程度最低，难度系数最小。
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• 3、超声波检测（UT）通过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，并对其特定应用性进行评 价。
• 超声波检测的优点：a.适用于金属、非金属和复合 材料等的无损检测；b.穿透能力强，可对较大厚度 范围内的试件内部缺陷进行检测。c.缺陷定位较准确 ；d.对面积型缺陷的检出率较高；e.灵敏度高，可检 测试件内部尺寸很小的缺陷；f.检测成本低、速度快 ，设备轻便，对人体及环境无害，现场使用较方便 。
确定缺陷与探头的相对位置，信号通过处理可转换 为TOFD图像。TOFD图像更有利于缺陷的识别和分 析。 5、能全过程记录信号，长久保存数据，而且能高速进 行大批量信号处理。 6、TOFD技术除了用于检测外，还可用于缺陷扩展的 监控，且对裂纹高度扩展的测量精度极高，可达 0.1mm。
缺陷评定与检验结果的分级
距离-波幅曲线是缺陷评定与检验结果分级的依据。 一、缺陷评定 二、检验结果的等级分类
焊缝超声检验结果分为四级： 1）最大反射波幅不超过评定线的缺陷，均评 为Ⅰ级。 2）最大反射波幅超过评定线的缺陷，检验者 判定为裂纹等危害性缺陷时，无论其波幅和尺寸如 何，均评为Ⅳ级。 3）反射波幅位于Ⅰ区的非裂纹性缺陷，均评 为Ⅰ级。
l 声束在焊缝中传播遇到缺陷时，缺陷会产生反射 波，缺陷上下端点产生衍射波，衍射波比反射波低 20～30dB。接收探头具有极高的灵敏度，接收衍射 波和反射波。
l 以精确测量衍射波的传输时间和简单的三角方程 为理论基础，使用计算机来完成缺陷尺寸和位置的 测量。
数字化记录
• TOFD记录的是每个检测点的完整的未经 修正的原始的数字化A扫信号。
描速度调节；二是灵敏度调整。
探伤前的准备
（一）探伤范围和扫描速度调节 1．探伤范围的调节 2．扫描速度的调节 （1）深度1:1调节法 （2）水平1:1调节法
（二）探伤灵敏度的选择及其调整 1．探伤灵敏度的选定 2．距离-波幅曲线的制作 3．探伤灵敏度的调整
二.实时探伤操作 二.实时探伤操作
实时探伤操作
缺陷的评定
二、缺陷大小的测定 测定工件或焊接接头中缺陷的大小和数量称为
缺陷定量。 1.当量法 2．探头移动法
三、缺陷性质的估判 判定工件或焊接接头中缺陷的性质称之为缺陷
定性。 这里仅是简单介绍焊缝中常见缺陷的波形特征。
1．气孔2．裂纹3．夹渣4．未焊透5．未熔合
四.缺陷评定与检验结果的分级 四.缺陷评定与检验结果的分级
1．探头形式的选择 应尽量使声束轴线与缺陷反射面相垂直。
探伤前的准备
2．晶片尺寸的选择 3．频率的选择
4.探头角度或K值的选择 焊缝探伤中，薄工件宜采用大探头K值，以拉
开跨距，提高分辨力和定位精度。大厚度工件宜采
用小K值探头，以减小整修面的宽度，有利于缩短
声程，减小衰减损失，提高探伤灵敏度。 五、探伤仪的调节 仪器调节有两项主要内容，一是探伤范围和扫
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缺陷评定与检验结果的分级
4）最大反射波幅位于Ⅱ区的缺陷，根据缺 陷的指示长度按表6的规定予经评级。 5）反射波幅超过判废线进入Ⅲ区时缺陷， 无论其指示长度如何，均评定为Ⅳ级。
记录与报告
五.记录与报告 焊缝超声波探伤后，应将探伤数据、工件及工
艺概况归纳在探伤的原始记录中，并签发检验报告 检验报告是焊缝超声波检验的存档文件，经质
适用于普通钢结构检验。 B级——检验完整程度一般，难度系数较大。适
用于压力容器检验。 C级——检验完整程度最高，难度系数最大。适
用于核容器及管道的检验。
探伤前的准备
二、探伤面及探伤方法的选择 1．探伤面的选择与准备 2．探伤方法的选择
三、耦合剂的选用 接触法探伤常选用甘油、机油、化学浆糊等有
一定粘度的耦合剂，有时也采用水作耦合剂。对于 钢材等易锈的材料，常采用机油、变压器油等。 四、探头的选择
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• 无损检测的方法和分类
一、常规无损检测方法 目视检测 Visual Testing （缩写 VT）； 超声检测 Ultrasonic Testing（缩写 UT）； 射线检测 Radiographic Testing（缩写 RT）； 磁粉检测 Magnetic particle Testing（缩写 MT）； 渗透检验 Penetrant Testing （缩写 PT）。
量管理人员审核后，正本发送委托部门，其副本由 探伤部门归档。探伤记录与报告应具有追踪性，并 至少保存7年以上以备随时查核。
检测报告
5、衍射波时差法超声检测（TOFD ）
什么是 TOFD?
• TOFD是Time of Flight Diffraction 的第 一个英文字母的缩写，中文简称衍射时差 法 。是上世纪七十年代由英国哈威尔无损 检测中心根据超声波衍射现象首先提出来 的，检测时使用一对或多对宽声束探头， 每对探头相对焊缝对称布置（一发一收） ，声束覆盖检测区域，遇到缺陷时产生反 射波和衍射波。探头同时接收反射波和衍 射波，通过测量衍射波传播时间，利用三 角方程来确定出缺陷的尺寸和位置。