1、第一章第一章 无损检测技术概述无损检测技术概述第一节第一节 无损检测技术的意义及特点无损检测技术的意义及特点无损检测无损检测Nondestructive Testing(Nondestructive Testing(简称简称NDT)NDT)。它是指在不损及被检测物体的前提下，借助于各它是指在不损及被检测物体的前提下，借助于各种物理手段，对材料或构件或设备进行宏观或微观缺种物理手段，对材料或构件或设备进行宏观或微观缺陷检测、几何特性测量、化学成分组织结构和力学性陷检测、几何特性测量、化学成分组织结构和力学性能变化的评定，并进而就材料或构件对特定应用的适能变化的评定，并进而就材料或构件对特定应用的
2、适应性做出评价的一门学科。应性做出评价的一门学科。它包括缺陷检测它包括缺陷检测(探伤探伤)和材料其他性能检测（如和材料其他性能检测（如力学性能、显微组织和应力等）两个方面。力学性能、显微组织和应力等）两个方面。随着现代工业的发展，无损检测已广泛深入到随着现代工业的发展，无损检测已广泛深入到产品的设计、制造、使用等各个方向，并且无损检产品的设计、制造、使用等各个方向，并且无损检测技术的重要作用已为日益众多的科技人员和企业测技术的重要作用已为日益众多的科技人员和企业家所认可。家所认可。一、无损检测的特点一、无损检测的特点(一一)不破坏被检对象；不破坏被检对象；(二二)可实现可实现100%100%的
3、检验；的检验；(三三)发现缺陷并做出评价，从而评定被检对象的质量；发现缺陷并做出评价，从而评定被检对象的质量；(四四)可对缺陷形成原因及发展规律做出判断，以促进有可对缺陷形成原因及发展规律做出判断，以促进有关部门改进生产工艺和产品质量；关部门改进生产工艺和产品质量；(五五)对关键部件和部位在运行中作定期检查，甚至长期对关键部件和部位在运行中作定期检查，甚至长期监控以保证运行安全，防止事故发生。监控以保证运行安全，防止事故发生。二、无损检测的作用二、无损检测的作用(一一)无损探伤无损探伤对产品质量做出评价，以探测被检物对产品质量做出评价，以探测被检物的各种宏观的内部和表面缺陷，并判断其位置、大小
4、、的各种宏观的内部和表面缺陷，并判断其位置、大小、形状和种类，是无损检测的一个重要组成部分。形状和种类，是无损检测的一个重要组成部分。(二二)材料检查材料检查用无损检测技术测定材料的物理性能用无损检测技术测定材料的物理性能和组织结构，能判断材料的品种和热处理状态，进行和组织结构，能判断材料的品种和热处理状态，进行材料分选。材料分选。(三三)几何定量几何定量产品的几何尺寸、涂层和镀层厚度、产品的几何尺寸、涂层和镀层厚度、表面腐蚀状态、硬化层深度和应力状态都能无损检测表面腐蚀状态、硬化层深度和应力状态都能无损检测技术测定技术测定 ；(四四)现场监控现场监控对在役设备或生产中的产品进行现场对在役设备
5、或生产中的产品进行现场的或动态的检测，将产品中的缺陷变化信息连续地提的或动态的检测，将产品中的缺陷变化信息连续地提供给运行和生产部门实行监控。供给运行和生产部门实行监控。三、无损检测的目的三、无损检测的目的(一一)降低产品成本，提高经济效益；降低产品成本，提高经济效益；(二二)提高安全可靠性；提高安全可靠性；(三三)改进设计和制造工艺。改进设计和制造工艺。四、无损检测的基本要素四、无损检测的基本要素(一一)源源提供探测介质或对激励被检测物体产生提供探测介质或对激励被检测物体产生某种特殊的运动（如射线源、某种特殊的运动（如射线源、X X射线发射装置）；射线发射装置）；(二二)探测介质或结构异常引
6、起的变化；探测介质或结构异常引起的变化；(三三)探测器；探测器；(四四)记录和显示装置；记录和显示装置；(五五)解释这些信号的方法。解释这些信号的方法。五、无损检测的发展五、无损检测的发展第一阶段：无损探伤第一阶段：无损探伤(NDI)(NDI)检测缺陷，以满足工业设计中的强度要求。检测缺陷，以满足工业设计中的强度要求。第二阶段：无损检测第二阶段：无损检测(NDT)(NDT)不但检测最终产品，还测量各种工艺参数，掌不但检测最终产品，还测量各种工艺参数，掌握成品的内部组织结构、晶粒大小和残余应力。握成品的内部组织结构、晶粒大小和残余应力。第三阶段：无损评价第三阶段：无损评价(NDE)(NDE)对航
7、天、航空、石油、核电、能源、交通和化对航天、航空、石油、核电、能源、交通和化工等方面的机械产品尤为重要。在加强检测同时要工等方面的机械产品尤为重要。在加强检测同时要注重产品质量的评价，并确保每一件成品都是合格注重产品质量的评价，并确保每一件成品都是合格的。的。第二节第二节 无损检测技术的种类及其使用范围无损检测技术的种类及其使用范围 无损检测方法种类很多，每种方法都有其优点无损检测方法种类很多，每种方法都有其优点和局限性。使用时必须根据被检测对象材料种类、和局限性。使用时必须根据被检测对象材料种类、缺陷性质和可能产生的部位，有针对性地选择最合缺陷性质和可能产生的部位，有针对性地选择最合适的探测
8、方法。适的探测方法。目前，在实际应用中较普遍的有以下几种：目前，在实际应用中较普遍的有以下几种：1 1、超声波检测、超声波检测(UT)(UT)2 2、射线检测、射线检测(RT)(RT)3 3、磁粉检测、磁粉检测(MT)(MT)4 4、渗透检测、渗透检测(PT)(PT)5 5、涡流检测、涡流检测(ET)(ET)6 6、声发射、声发射7 7、泄漏检测、泄漏检测8 8、激光全息照相、激光全息照相9 9、红外监控、红外监控1010、微波检测、微波检测一、超声波检测一、超声波检测(UT)(UT)(一一)基本原理基本原理它是利用超声波入射被检工件，当它是利用超声波入射被检工件，当超声波遇有缺陷时会全部或部
9、分反射，反射回来的超超声波遇有缺陷时会全部或部分反射，反射回来的超声波被探头接收，通过仪器内部的电路处理，在仪器声波被探头接收，通过仪器内部的电路处理，在仪器的荧光屏上就会显示出不同高度和有一定间距的波形。的荧光屏上就会显示出不同高度和有一定间距的波形。可以根据波形的变化特征判断缺陷在工件中的深度、可以根据波形的变化特征判断缺陷在工件中的深度、位置和形状。位置和形状。(二二)优缺点优缺点优点优点检测厚度大、灵敏度高、速度快、费用低检测厚度大、灵敏度高、速度快、费用低廉、对人体无害，能对缺陷进行定位和定量。廉、对人体无害，能对缺陷进行定位和定量。缺点缺点对缺陷的显示不直观，技术难度大，容易对缺陷
10、的显示不直观，技术难度大，容易受到主客观因素影响，以及结果不便于永久保存，受到主客观因素影响，以及结果不便于永久保存，对工件表面要求平滑，难于对缺陷作精确定性和定对工件表面要求平滑，难于对缺陷作精确定性和定量，要求富有经验的检验人员才能辨别缺陷种类。量，要求富有经验的检验人员才能辨别缺陷种类。(三三)适用范围适用范围 适合于金属、非金属及复合材料的铸、锻、焊适合于金属、非金属及复合材料的铸、锻、焊件与板材。件与板材。主要检测工件的内部缺陷，同时也可发现工件主要检测工件的内部缺陷，同时也可发现工件 表面的裂纹。表面的裂纹。二、射线检测二、射线检测(RT)(RT)(一一)基本原理基本原理利用射线源
11、向工件发出射线，因工利用射线源向工件发出射线，因工件的材料结构或缺陷的存在，使透过工件的射线强度件的材料结构或缺陷的存在，使透过工件的射线强度发生不均匀变化，经照相底片感光和显影处理后，获发生不均匀变化，经照相底片感光和显影处理后，获得该工结构和缺陷相对应的投影图像。通过对图像的得该工结构和缺陷相对应的投影图像。通过对图像的观察分析，确定工件内缺陷的种类、大小和分布状况。观察分析，确定工件内缺陷的种类、大小和分布状况。(二二)优缺点优缺点优点优点不受工件形状限制，能永久保存，记录缺陷直观。不受工件形状限制，能永久保存，记录缺陷直观。缺点缺点检验成本高，工件厚度受限制，对人体有伤害，检验成本高，
12、工件厚度受限制，对人体有伤害，需考虑安全防护问题。需考虑安全防护问题。(三三)适用范围适用范围检测铸件和焊件等构件的内部缺陷，尤检测铸件和焊件等构件的内部缺陷，尤其是体积型缺陷，如气孔、夹渣、缩孔、疏松等，对片状其是体积型缺陷，如气孔、夹渣、缩孔、疏松等，对片状缺陷检出较难。缺陷检出较难。三、磁粉检测三、磁粉检测(MT)(MT)(一一)基本原理基本原理将铁磁性材料直接通以电流或置于将铁磁性材料直接通以电流或置于磁场中，使其磁化。磁力线遇到缺陷时，会绕过缺磁场中，使其磁化。磁力线遇到缺陷时，会绕过缺陷而产生漏磁，漏磁场将吸引磁粉，在合适的光照陷而产生漏磁，漏磁场将吸引磁粉，在合适的光照下形成目视
13、可见的磁痕，从而显示出不连续性的位下形成目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、大小、形状和严重程度。置、大小、形状和严重程度。(二二)优缺点优缺点优点优点灵敏度高，速度快，操作简单，费用低廉，灵敏度高，速度快，操作简单，费用低廉，直观显示缺陷的位置、形状和大小。直观显示缺陷的位置、形状和大小。缺点缺点只能探测铁磁性材料，不能发现内部缺陷，只能探测铁磁性材料，不能发现内部缺陷，难于确定缺陷深度。难于确定缺陷深度。(三三)适用范围适用范围检测铸件、锻件、焊缝和机械加工检测铸件、锻件、焊缝和机械加工零件等铁磁性材料的表面和近表面缺陷，如裂纹。零件等铁磁性材料的表面和近表面缺陷，如裂纹。四、渗透检
14、测四、渗透检测(PT)(PT)(一一)基本原理基本原理 在清洗过的工件表面施加含有色泽和荧光物质的在清洗过的工件表面施加含有色泽和荧光物质的渗透剂，由毛细管现象使之渗入缺陷并留在空腔内，、渗透剂，由毛细管现象使之渗入缺陷并留在空腔内，、然后洗去表面多余的渗透剂，再涂上一层显影剂，借然后洗去表面多余的渗透剂，再涂上一层显影剂，借毛细管吸附作用，使缺陷中的渗透剂吸出。通过色泽毛细管吸附作用，使缺陷中的渗透剂吸出。通过色泽对比或紫外线照射激发荧光物质发光，从而将缺陷的对比或紫外线照射激发荧光物质发光，从而将缺陷的图像显现出来。图像显现出来。(二二)优缺点优缺点优点优点操作简单，设备简单，投资小，效率
15、高，对操作简单，设备简单，投资小，效率高，对表面缺陷，一般不受试件材料种类及其外形轮廓限制。表面缺陷，一般不受试件材料种类及其外形轮廓限制。缺点缺点只能检测表面缺陷，不能显示缺陷的深度、只能检测表面缺陷，不能显示缺陷的深度、缺陷内部的形状和尺寸，无法或难于检查多孔材料，缺陷内部的形状和尺寸，无法或难于检查多孔材料，检测结果受表面粗糙度影响，难于定量控制检验操作检测结果受表面粗糙度影响，难于定量控制检验操作程序，多凭检验人员经验、认真程度和视力的敏锐程程序，多凭检验人员经验、认真程度和视力的敏锐程度，紫外线和某些溶剂对身体有害。度，紫外线和某些溶剂对身体有害。(三三)适用范围适用范围 用于检验有
16、色和黑色金属的铸件、锻件、粉末冶用于检验有色和黑色金属的铸件、锻件、粉末冶金件、焊接件以及各种陶瓷、塑料、玻璃制品的裂纹、金件、焊接件以及各种陶瓷、塑料、玻璃制品的裂纹、气孔、分层、缩孔、疏松、折叠及其它开口于表面气孔、分层、缩孔、疏松、折叠及其它开口于表面的缺陷。的缺陷。五、涡流检测五、涡流检测(ET)(ET)(一一)基本原理基本原理 将载有交变或脉冲电流的试验线圈靠近导将载有交变或脉冲电流的试验线圈靠近导电工件时，在工件表面内电磁感应产生涡电电工件时，在工件表面内电磁感应产生涡电流，而感生的涡电流又产生磁场，反作用于原流，而感生的涡电流又产生磁场，反作用于原试验线圈的磁场，形成叠加磁场。当
17、工件内有试验线圈的磁场，形成叠加磁场。当工件内有缺陷时，涡电流因流动途径的变化，使涡电流缺陷时，涡电流因流动途径的变化，使涡电流磁场也相应变化，经试验线圈检出异常磁场的磁场也相应变化，经试验线圈检出异常磁场的变化量，可获得缺陷的信息。变化量，可获得缺陷的信息。(二二)优缺点优缺点优点优点速度快、操作方便，费用低廉，可速度快、操作方便，费用低廉，可实现自动化。实现自动化。缺点缺点只限于导电材料，对形状复杂及表只限于导电材料，对形状复杂及表面下较深部位的缺陷检测有困难，检测结果面下较深部位的缺陷检测有困难，检测结果尚不直观，判断缺陷性质、大小和形状尚难。尚不直观，判断缺陷性质、大小和形状尚难。(三
18、三)适用范围适用范围 用于钢铁、有色金属等导电材料所制成用于钢铁、有色金属等导电材料所制成的试件，不能用于玻璃、石头和合成树脂等的试件，不能用于玻璃、石头和合成树脂等非金属材料。非金属材料。六、声发射六、声发射(AE)(AE)基本原理基本原理从声发射源发射的弹性波最终传从声发射源发射的弹性波最终传播到达材料的表面，引起可以用播到达材料的表面，引起可以用声发射传感器声发射传感器探测探测的表面位移，这些探测器将材料的机械振动转换为的表面位移，这些探测器将材料的机械振动转换为电信号，然后再被放大、处理和记录。固体材料中电信号，然后再被放大、处理和记录。固体材料中内应力的变化产生声发射信号内应力的变化
19、产生声发射信号,在材料加工、处理在材料加工、处理和使用过程中有很多因素能引起内应力的变化，如和使用过程中有很多因素能引起内应力的变化，如位错运动、孪生、裂纹萌生与扩展、断裂、无扩散位错运动、孪生、裂纹萌生与扩展、断裂、无扩散型相变、磁畴壁运动、热胀冷缩、外加负荷的变化型相变、磁畴壁运动、热胀冷缩、外加负荷的变化等等。等等。七、激光全息照相七、激光全息照相(OH)(OH)基本原理基本原理激光全息照相检测是一种激光全息照相检测是一种全息干涉计量法。物体内部的缺陷在受到外全息干涉计量法。物体内部的缺陷在受到外力作用时，例如抽真空（施加负压）、充气力作用时，例如抽真空（施加负压）、充气加压、加热、振动
20、、弯曲等加载方式的作用加压、加热、振动、弯曲等加载方式的作用下，与缺陷对应的物体表面将产生与周围不下，与缺陷对应的物体表面将产生与周围不同的局部微小变形（位移），采用激光全息同的局部微小变形（位移），采用激光全息照相的方法，将发生变形前后两个光波的波照相的方法，将发生变形前后两个光波的波阵面记录下来进行对比观察，从而可以判断阵面记录下来进行对比观察，从而可以判断并检出物体的内部缺陷。并检出物体的内部缺陷。九、红外热成像九、红外热成像(IT)(IT)基本原理基本原理采用红外成像检测技术可以对正在采用红外成像检测技术可以对正在运行的设备进行非接触检测，拍摄其温度场的分布、运行的设备进行非接触检测，
21、拍摄其温度场的分布、测量任何部位的温度值，据此对各种外部及内部故测量任何部位的温度值，据此对各种外部及内部故障进行诊断，具有实时、遥测、直观和定量测温等障进行诊断，具有实时、遥测、直观和定量测温等优点，用来检测发电厂、变电所和输电线路的运转优点，用来检测发电厂、变电所和输电线路的运转设备和带电设备非常方便、有效。设备和带电设备非常方便、有效。利用热像仪检测在线电气设备的方法是红外温利用热像仪检测在线电气设备的方法是红外温度记录法。红外温度记录法是工业上用来无损探度记录法。红外温度记录法是工业上用来无损探测，检测设备性能和掌握其运行状态的一项新技术。测，检测设备性能和掌握其运行状态的一项新技术。
