工业无损探伤的方法很多,目前国内外zui常用的探伤方法有五种,即人们常称的五大常规探伤方法。本文将首先介绍五大常规探伤方法及其特点,
五大常规探伤方法概述
五大常规方法是指射线探伤法、超声波探伤法、磁粉探伤法、涡流探伤法和渗透探伤法。
1、涡流探伤方法
涡流检测工作原理(eddy current testing)是许多无损检测(ndt)方法之一,它应用“电磁学”基本理论作为导体检测的基础。
涡流检测是把导体接近通有交流电的探头,建立交变磁场,该交变磁场通过导体,并与之发生电磁感应作用,在导体内建立涡流。探头导体中的涡流也会产生自己的磁场,涡流磁场的作用也会改变原磁场的强弱,进而导致电压和阻抗的变化。因此当导体出现缺陷或测量的金属材料发生变化时,将影响到涡流的强度和分布,涡流的变化又引起了检测探头电压和阻抗的变化,根据这一变化,就可以间接地知道导体内缺陷的存在及金属材料的缺陷
由于试件形状的不同,检测部位不同,所以检测探头的形状与接近试件的方式也不尽相同。为了适应各种检测需要,设计了各种各样的检测探头和涡流检测仪器。
电流(电压)对涡流的影响
h = 4 (3.14) n i/10 l = 4 (3.14) n i/ 10
1.检测探头的作用:
1)交变的激励电流作用下产生交变磁场,使试件感生涡流。
2)拾取因试件物性变化引起涡流磁场变化的信息,并将其转换为电信号
2、检测探头及分类
在涡流检测中,是靠检测探头来建立交变磁场,把能量传递给被检导体;同时又通过涡流所建立的交变磁场来获得被检测导体中质量信息。所以说,检测探头是一种换能器。
检测探头的形状、尺寸和技术参数对于zui终检测结果是至关重要的。在涡流检测中,往往是根据被检试件的形状、尺寸、材料和质量要求(检测标准)等来选定检测的种类。常用的检测探头有三类,它们适用的范围见表。
表2-1 检测方法与应用分类
检测对象
应用范围
穿过式探头
管、棒、线
在线 离线检测
内通过式探头
管内壁、钻孔
离线检测
放置式探头
板、轴承圈、管、机械零件
在线 离线旋转检测
1) 穿过式探头
穿过式探头是将被检试件放在探头内进行检测的探头,主要应用于管、棒、线材金属材料的探伤。由于探头产生的磁场首先作用在试件外,因此检出缺陷的效果较好,内缺陷的检测是利用磁场的渗透来进行的。
2) 内通过式探头
内通过式探头是放在工件内部进行检测的探头,主要用来检查管子的缺陷,也可用来检测成套设备中管子的质量,如热交换器管的在役检验。
3) 放置式探头
放置式探头是放置在试件表面上进行检测的探头,它不仅适用于形状简单的板材、板坯、方坯、圆坯、圈及棒材及大直径管材的扫描探伤,也适用于形状较复杂的机械零件的检查。与穿过式线圈相比,由于探头式线圈的体积小,磁场作用范围小,所以适于检出尺寸较小的缺陷。
涡流检测的应用范围:
1 不连续缺陷:裂纹、夹杂物、气孔,脱层,材质不均匀等。
2 电导率:化学成分、硬度、应力、温度、热处理状态等。
3 磁导率:铁磁性材料的热处理、化学成分、应力、温度等。
4 试件几何尺寸:形状、大小、膜厚等。
涡流检测的优点:
1:对于金属管、棒、线材和板材的检测,不需要接触,也不需要耦合介质,所以检测速度高,易于实现自动化检测,特别适合在线普检。
2:对于缺陷的探测灵敏度很高,且在一定范围内有良好的线性指示,可对大小不同缺陷进行评价,所以可用作质量管理与控制,如裂纹、材质、尺寸、形状及电导率和磁导率等。
3:由于检查时不需要工件又不用耦合介质,所以可进行高温下的检测。由于探头可伸入到远处作业,所以可对工件的狭窄区域及深孔壁等进行检测。
4:由于是采用电信号显示,所以可存储、再现及进行数据比较和处理。
涡流检测的缺点:
1:涡流探伤的对象必须是导电材料,且由于电磁感应的原因。
检测频率与涡流渗透深度成反比
相对于ndt其它方法,涡流检测zui大优势之一是检测过程不损伤表面涂层如电镀,油漆、油渍,不需要耦合剂,可在线形成自动化探伤大大节省了时间和成本。
裂纹和腐蚀:
涡流能利用低频进行裂纹和腐蚀检测。典型的裂纹检测包括飞机翼桁,机身蒙皮的内表检测则是zui普通的腐蚀检测。这种检测也能应用于钢,铜及铜等其它金属材料或制品。
2、射线探伤方法
射线探伤是利用射线的穿透性和直线性来探伤的方法。这些射线虽然不会像可见光那样凭肉眼就能直接察知,但它可使照相底片感光,也可用特殊的接收器来接收。常用于探伤的射线有x光和同位素发出的γ射线,分别称为x光探伤和γ射线探伤。当这些射线穿过物质时,该物质的密度越大,射线强度减弱得越多,即射线能穿透过该物质的强度就越校此时,若用照相底片接收,则底片的感光量就小;若用仪器来接收,获得的信号就弱。因此,用射线来照射待探伤的零部件时,若其内部有气孔、夹渣等缺陷,射线穿过有缺陷的路径比没有缺陷的路径所透过的物质密度要小得多,其强度就减弱得少些,即透过的强度就大些,若用底片接收,则感光量就大些,就可以从底片上反映出缺陷垂直于射线方向的平面投影;若用其它接收器也同样可以用仪表来反映缺陷垂直于射线方向的平面投影和射线的透过量。由此可见,一般情况下,射线探伤是不易发现裂纹的,或者说,射线探伤对裂纹是不敏感的。因此,射线探伤对气孔、夹渣、未焊透等体积型缺陷zui敏感。即射线探伤适宜用于体积型缺陷探伤。
3、超声波探伤方法
人们的耳朵能直接接收到的声波的频率范围通常是20hz到20khz,即音频。频率低于20hz的称为次声波,高于20khz的称为超声波。工业上常用数兆赫兹超声波来探伤。超声波频率高,则传播的直线性强,又易于在固体中传播,并且遇到两种不同介质形成的界面时易于反射,这样就可以用它来探伤。通常用超声波探头与待探工件表面良好的接触,探头则可有效地向工件发射超声波,并能接收界面反射来的超声波,同时转换成电信号,再传输给仪器进行处理。根据超声波在介质中传播的速度和传播的时间,就可知道缺陷的位置。当缺陷越大,反射面则越大,其反射的能量也就越大,故可根据反射能量的大小来查知各缺陷的大校常用的探伤波形有纵波、横波、表面波等。
4、磁粉探伤方法
磁粉探伤是建立在漏磁原理基础上的一种磁力探伤方法。当磁力线穿过铁磁材料及其制品时,在其不连续处将产生漏磁场,形成磁极。此时撒上干磁粉或浇上磁悬液,磁极就会吸附磁粉,产生用肉眼能直接观察的明显磁痕。因此,可借助于该磁痕来显示铁磁材料及其制品的缺陷情况。磁粉探伤法可探测露出表面缺陷。
探伤中对缺陷的显示方法有多种,有用磁粉显示的,也有不用磁粉显示的。用磁粉显示的称为磁粉探伤,因它显示直观、操作简单、人们乐于使用,故它是zui常用的方法之一。不用磁粉显示的,习惯上称为漏磁探伤,它常借助于感应线圈、磁敏管、霍尔元件等来反映缺陷,它比磁粉探伤卫生,但不如前者直观。由于目前磁力探伤主要用磁粉来显示缺陷,因此,人们有时把磁粉探伤直接称为磁力探伤,其设备称为磁力探伤设备。
5、渗透探伤方法
渗透探伤是利用毛细现象来进行探伤的方法。对于表面光滑而清洁的零部件,用一种带色或带有荧光的、渗透性很强的液体,涂覆于待探零部件的表面。若表面有肉眼不能直接察知的微裂纹,由于该液体的渗透性很强,它将沿着裂纹渗透到其根部。然后将表面的渗透液洗去,再涂上度较大的显示液。放置片刻后,由于裂纹很窄,毛细现象作用显著,原渗透到裂纹内的渗透液将上升到表面并扩散,在白色的衬底上显出较粗的红线,从而显示出裂纹露于表面的形状,因此,常称为着色探伤。若渗透液采用的是带荧光的液体,由毛细现象上升到表面的液体,则会在紫外灯照射下发出荧光,从而更能显示出裂纹露于表面的形状,故常常又将此时的渗透探伤直接称为荧光探伤。此探伤方法也可用于金属和非金属表面探伤。其使用的探伤液剂有较大气味,常有一定毒性。
除以上五大常规方法外,近年来又有了红外、声发射等一些新的探伤方法。
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