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鋼結構無損檢測常用方法
更新時間:2021-04-10 17:51
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  無損檢測是指對材料(liào)或工件實施一種不(bú)損害或不影響其未(wèi)來使(shǐ)用性(xìng)能或用途的(de)檢測手段(duàn)。通過使用無損檢測,能發現材料(liào)或工件內部和表麵所存在的缺欠,能測量工件的幾何特征和尺寸,能測定材料或工件的內部組成、結構、物理性能和(hé)狀態等。
  在我國,無損檢測一詞最早被稱之為探傷或無損探傷,在國外,無損檢測一詞則被稱之無損(sǔn)檢查(非破壞檢查)、無損檢驗、無損評價等不同術語形式和寫法。 “無損檢測”這種叫法是國際標準(zhǔn)化(huà)組織無損檢測技術委員(yuán)會製定並發(fā)布的一項新(xīn)的國際標準(ISO/TS 18173:2005),在英語中稱為Non-destructive Testing 簡稱(chēng)NDT 。
  無損檢測隨著第二次世界大戰後的工業複蘇迅速發(fā)展起來,至目前已廣泛應用在(zài)機械製造、冶金、石油化工、兵器、船舶、航空與航天、核能(néng)、電力(lì)、建築、交通等行業並且還進一步擴(kuò)展到電子工業、食(shí)品工業等領域,成為控製產品質量、保證設(shè)備安全運行的極為重要的技術(shù)手段,在材料科學、物理學、生物工程、醫學等科研領域中也(yě)起著重要的作(zuò)用。它囊括了諸如物理學、材料科學、電子技術、測量技術以及信息技術等多方麵的內容,材料的每一種特性幾乎都可以用作某種無損檢測方法的基礎,幾乎所有形式的能量都能被利用來確定材料的物(wù)理特性,或用於(yú)檢測缺陷(xiàn)。
  無損(sǔn)檢測最突出的特點是“無損傷”,在無損檢測技術領域,已經能夠(gòu)有效應(yīng)用的無損檢測方法已經達到數十種之多,按物(wù)理原理或檢(jiǎn)測對象和目的的不同,大致上可以分類為:
  利用放射(shè)性輻射特(tè)性(xìng)的方法:X和γ射線照(zhào)相檢測;射線實時成像檢測;計算(suàn)機輔助層析(xī)掃描檢測;中子射線照相檢測;中子(zǐ)活化分析;熒光X射線檢測;放射性氣體吸附檢測等,利用聲學特性的方法:超聲檢測;聲發射檢(jiǎn)測;聲振檢測;聲(shēng)全息(xī);電磁(cí)聲檢測等(děng),利用電、磁和電磁特性的(de)方法:磁粉檢測;漏磁檢測;巴克豪森噪聲(shēng)分析;磁(cí)測法檢測;渦流檢測;電位法檢測;介電法檢測;微(wēi)波檢測;渦流-聲檢測(電磁聲檢測)等,利用滲透現象的方法:(液體)滲透(tòu)檢測,利用光學特性的(de)方法:激光全息照(zhào)相檢測;目視檢測,利用熱學特性的方法:紅外熱成(chéng)像檢測;熱圖法檢測;熱電法檢測;紅外測溫等,利用物質(zhì)泄漏特性的方法(fǎ):泄漏檢測。在工業領(lǐng)域,目前最常用的有超聲波檢測、射線檢測(cè)、滲透檢測、磁(cí)粉檢測、渦流檢測等,下麵就常用的幾種方法做一下簡單(dān)的介紹。
  一、超聲(shēng)波檢(jiǎn)測
  超聲(shēng)檢測又被稱為UT(Ultrasonic Testing),是利用超聲波對材料(liào)中的缺陷(xiàn)進行檢測。超聲波就(jiù)是頻(pín)率高於(yú)20kHz、超出人們耳(ěr)朵辨別能力並且穿透(tòu)性很強的聲(shēng)波,對(duì)被測物體(比如工(gōng)業材料)發射超聲,然(rán)後利用其反射來獲取被測物體內部的信息並經過處理形成圖???。反射(shè)法是目前應用最多的獲(huò)取物(wù)體內部特性信息的方(fāng)法。反射法是基於超聲在通(tōng)過不同聲阻抗組織界麵時會發(fā)生(shēng)較強反射的原理工作的,正如我(wǒ)們所知道,聲波在從一種介質傳(chuán)播到另外一種介質的時候在兩者之間的界麵處會發生(shēng)反射,而且介質之間的差別越大反射就會越大,所以我們可以對一個(gè)物體發射出穿透(tòu)力強、能夠直線傳播的超聲波,然(rán)後(hòu)對反射回來的超聲波進行(háng)接(jiē)收並根據(jù)這些反(fǎn)射回(huí)來的超聲波的先(xiān)後(hòu)、幅度等情況就可以(yǐ)判斷出這(zhè)個組織中含有的各種介質的大小、分布情況以及各種介質之間的對(duì)比差別程度等信息(其中反射回來(lái)的超聲波的先後可以反映出反射界麵離(lí)探測(cè)表麵的距離,幅度則可以反映出(chū)介質的大小、對比差別程度等特性),從而判斷出(chū)該被測物體是否有異常。在(zài)這個過程中就涉及到很多方麵的內容(róng),包括超聲波的產生(shēng)、接收、信號轉換和處理等。其中(zhōng)產生超聲波的方法(fǎ)是通過電路產生激勵電信號傳給具有壓電效應的晶體(比如石英、硫酸鋰(lǐ)等),使其振動從而產生超聲波;而接收反射回來的超聲波的時候,這個壓電(diàn)晶體又會受到反射回來的聲波(bō)的壓(yā)力而產生電信號並傳送給信號處理電路進行一係(xì)列的處理,最後形成圖像供人們觀察判斷。愛(ài)愛醫(yī)網+s/e6H7{Kk }-_;h0@
  這裏根據圖像處理方法(也就是將得到的(de)信號(hào)轉換成什(shí)麽形式的圖像)的種類又可以(yǐ)分為A型顯示、M型顯示、B型顯示、C型顯示、F型(xíng)顯示等。其中 A型顯示(shì)是將接收到的超聲信號處理成波(bō)形圖像(xiàng),根據波形的形狀可以看出被測物體裏麵是否有異常(cháng)和缺陷(xiàn)在那裏、有多大等,主(zhǔ)要用(yòng)於工業檢測;M型顯示(shì)是將一(yī)條經過輝度處理的探測信息按時間順序(xù)展開形成一維的"空間多點運動時序圖",適於觀察內部處於運動狀態的物(wù)體(tǐ),如運動的髒器、動脈(mò)血管(guǎn)等(děng);B型顯示是將並排很多條經過輝度處理的探測信息(xī)組(zǔ)合成的二維的、反映出被測物體內部斷層切麵的"解(jiě)剖圖像"(醫院裏使(shǐ)用的B超就是(shì)用這種原理做出來的),適於觀察內部(bù)處於靜態的物(wù)體;而C型顯示、F型顯示(shì)現在用得比較少。
  超聲檢測不但可以做到非常準確,而且(qiě)相對其他檢(jiǎn)測方法來說更為方便、快捷,也不會對檢測對象和操(cāo)作者產生危害,所以受到了人們越來越普遍的歡迎,有著非常廣闊的(de)發展前景。
  二、射線檢測
  射線檢測又(yòu)被稱為 RT(Radiographic Testing),就是以具有穿透能力的射線如X射線、加瑪射線(xiàn)等穿透試件,再(zài)達於底片或屏幕等介質,以生成影像之紀錄,然後分析影像以(yǐ)了解試件質量,當底片(piàn)暴露於X射線或加瑪(mǎ)射線時底片之感光乳(rǔ)化劑產生一種無法目視之變(biàn)化(huà),將底片在暗房內浸於顯影液後,曝光部分會變黑,變黑之程度則隨曝光量成正比,當顯影完成後,立刻以中(zhōng)止液或清水清洗,以阻止繼續顯影作用,再將底片置於定影液中,以溶(róng)解(jiě)感光乳化劑之(zhī)未變黑部分(fèn),最後再以清水洗除定影液,將之(zhī)幹燥處理,以便判讀紀錄歸檔。
  X射線〈通常稱X光〉係由一種連續光(guāng)譜,但強度不一之射線所構成,此種射線大部份均產(chǎn)自以(yǐ)金屬鎢(wū)所製成之陽極靶,當(dāng)高速電子群與特赦之陽極靶撞擊時,驟然減速,而失去其動能,其所失之動能部份即轉成波長極短,目不能視,且具輻射能之電磁波型態,輻射而出。X射線的能量依管電壓大小而定,亦即正極靶與(yǔ)負極燈絲間的(de)電壓差(chà)而定, X射線能量(liàng)愈高則其穿透能力愈強。國內RT所使用的X光機,能量大(dà)多為160KP~300KP,少數機構(gòu)裝有420KP,2.5Me等大型X光機。
  γ射線係由不穩定同位素之衰變所(suǒ)產生的高能量電磁波,所發出的γ射線是單一(yī)能階或數種(zhǒng)能階,國內RT所使(shǐ)用的同位素大多為Ir-192,主要γ線的能量為 300、470、600Ke,平均能量為350Ke,因而最適(shì)於檢查15~30mm的熔接構造鋼;少數機構(gòu)備有Co-60、Cs-137等(děng)γ射線裝備。
  三、磁粉檢測
  磁粉檢測又(yòu)被稱為MT(Magnetic Particle Testing),是適用於鋼鐵等強(qiáng)磁性材料的表麵附近進行探(tàn)傷的檢測方(fāng)法。將檢測物磁化,其表麵及表麵垂直(zhí)下方比較淺的部(bù)分(表麵以下2~3mm)如果有傷痕等磁性的不連續處,從這些部分(fèn)就會泄露出磁力線(稱為泄(xiè)露磁力線(xiàn))形成不連(lián)續部分的磁極。將磁(cí)粉(塗有顏色或是(shì)熒光)散布在檢測物表麵,磁(cí)粉受到泄露磁場磁化,形成微小的(de)磁石吸附在傷痕部位。由於磁粉吸附在傷痕部位,與實際(jì)傷痕大小相比,形成數倍至數十倍的磁粉圖像,因此很容易用目視觀察找(zhǎo)出缺陷(xiàn)。
  磁(cí)粉探傷檢測的順序分為(wéi)前期處理、磁化、磁(cí)粉使(shǐ)用、觀察,以及後期處理(lǐ)。
  (1)前期處理
  探探傷麵如果有油脂、塗料、鏽、或其他異物附著的情(qíng)況下,不僅會妨礙磁粉吸附在傷痕上(shàng),而且還會出現(xiàn)磁粉吸附在傷痕之外的部分形成疑私圖像的(de)情況。因(yīn)此在磁化(huà)之前,要采用物理或者化學處(chù)理,進行去除汙垢異物的步驟。
  (2)磁化
  將檢測物適當磁(cí)化是非常重要的。通常,采用與(yǔ)傷痕方向與磁力線方向垂直的磁化方式。另外為了適當磁化,根據檢測物的形狀可以采用多種方法。
  (3)磁粉使用(yòng)
  為(wéi)了讓(ràng)磁粉吸(xī)附在傷(shāng)痕(hén)部的磁極間形成檢出圖像,使用的磁粉必須容易被傷痕部的微弱磁場(chǎng)磁化,吸附在磁極上(shàng),也就是說需要優秀的吸附性能(néng)。另外,要求形成的磁粉圖像必須有很高的(de)識別性。一般,磁粉探傷中(zhōng)使用的(de)磁粉有在可見光下使用的白色、黑色、紅色等不同磁粉,以及利用熒(yíng)光發光的熒光磁粉。另外,根據磁粉使用的場合,有粉狀的幹性磁粉(fěn)以及在水或油中分散使用的濕性磁粉。磁(cí)粉使用時間分為(wéi)一邊通過磁化電流一邊使用磁粉的連續法,以及在切斷磁化電流的狀態即(jí)利用(yòng)檢(jiǎn)測物的殘留磁力的殘留法兩種。
  (4)觀察(chá)
  為了便於觀察附著在傷痕部位的磁粉圖像,必須創造容易觀察的環境。普通磁粉需要在盡可(kě)能明亮的環境下觀察(chá),熒光磁粉則要使用紫外(wài)線照射燈將周圍(wéi)盡量變暗才容易觀察。
  (5)後期處理
  磁粉探傷結束,檢(jiǎn)測物有可能仍作為(wéi)產品或是(shì)需要送(sòng)往下一個加工步驟接受機(jī)械加(jiā)工等。這時就需要進行脫磁、去除磁粉、防鏽處理等(děng)後期處理。
  四、滲透檢測
  滲透檢(jiǎn)測又被稱為PT(Penetrant Testing),滲透檢測方法不受檢測對象物材質的限(xiàn)製,幾乎適用於所有材料及產品的表麵檢測。滲透探傷檢測(cè)時(shí),先將顏色容易辨認或能發光(guāng)的滲透(tòu)性良好(hǎo)的(de)液體(滲透(tòu)液)滲入到檢測對象物表麵開口的(de)細微缺陷內部,再將滲入的液體吸回到(dào)檢測物表麵,此時缺(quē)陷圖形被放大可以容易地檢(jiǎn)測出缺(quē)陷。
  滲透檢(jiǎn)測的順(shùn)序(xù)分為前期處(chù)理→滲(shèn)透處理→清洗處理→顯像(xiàng)處理→觀察→後期處理。
  (1)前期處理
  在滲透探傷檢測中,由於以檢測物上表麵(miàn)開口傷痕作為(wéi)檢測(cè)對象,所以把滲(shèn)透液滲(shèn)透到傷痕內部去這一(滲透)工序最為(wéi)重要。為此,須將會妨礙滲透液滲(shèn)透到表麵開口傷痕中去的塵埃、油脂類(lèi)物質或液體等預先去除掉(diào)。而采用石油類溶劑、有機類溶劑等進(jìn)行預先清洗的工序(xù)就叫做前期處理。
  (2)滲透處理
  滲透處理就是利(lì)用毛細現象,把含(hán)有肉眼能容易辨認的顏色(染色滲(shèn)透液)或發光(熒光滲透液)的液體,滲透到被測物表麵開口(kǒu)的(de)裂痕或是針孔之類的(de)細微缺陷內。
  (3)清洗處理
  清洗處理(lǐ)是指在滲透處理結束後去除被測物表麵附著的(de)多餘滲透液的工序。
  一般情況下,滲透液的種類分為水洗性,溶劑去除性、後乳化性(xìng),清洗處理的方法則根據滲透(tòu)液的種類不同而不同。
  (4)顯像處理
  顯像處理是指,把已經進入並殘留在傷痕內的滲透液,利用毛細現象吸回被測工件表麵的工序。把顯像劑粉(fěn)末均勻地散布在檢測物表麵後,形成含有無數細小空隙的粉層。該粉層將缺陷內的(de)滲透液(yè)吸(xī)回到(dào)工件(jiàn)表麵,此時缺(quē)陷部分被適當地放(fàng)大,從而使其容易(yì)被肉眼檢測出來。
  (5)觀(guān)察
  被顯(xiǎn)像劑從傷(shāng)痕內吸出來的滲透液在檢測物表麵的顯像劑粉層上形成顯示缺陷的圖樣。針(zhēn)孔為斑點狀,裂痕為線狀。通(tōng)常,以目視觀察(chá)此缺陷圖樣來確認傷痕的存在。
  五、渦流檢測
  渦流檢測又被稱為 ET(Eddy current Testing),就是利用鐵磁線圈在工件中感(gǎn)生的(de)渦流,分析工件內部質量狀況的無損檢測方法。渦流的(de)產生源於一種叫(jiào)做電磁感應的現象。當將交流電施(shī)加到導體,例如銅導線上時,磁(cí)場將在導體內和環繞(rào)導(dǎo)體的空間內產生磁場,該磁場隨著交流電流上(shàng)升到最大值而(ér)擴張,隨著交(jiāo)流電(diàn)流減小至0而消隱(yǐn)。如果將另外一個導體(tǐ)放入該變化的磁場中(zhōng),電流將在那個導體中產生。渦流就是(shì)感(gǎn)應產生的電流,它在一個環路中流動。之所以叫做“渦流”,是因為它與(yǔ)液體或氣體環繞障礙物在環路中流動的形式是一樣的。
  渦流(liú)作為一種NDT工具的一(yī)大優點(diǎn)是它能夠做多種多樣的檢查和測量。在適當的環境下,渦流可(kě)以用於:裂縫檢查、材料厚度測量(liàng)、塗層厚度(dù)測量 、對以下材料的傳導性(xìng)測(cè)量:材料簽定 、熱(rè)破(pò)壞檢測、硬化層(滲(shèn)碳層)深度檢測、熱處理監測。渦流檢測的優越性主要包括:對小裂紋和其它缺陷的敏感性 ;檢測表(biǎo)麵和近表麵缺陷 ;檢驗結果(guǒ)是即時性的;
  設備接口性好;該方法不僅用於探傷檢驗僅需要作(zuò)很少的準備(bèi)工作 ;測試探頭不需要(yào)接觸被測物 ;可檢查形狀尺寸複雜的導體。
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