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钢结构无损检测常用方法
日期:2017-8-12 9:21:54 作者:佚名 来源:本站原创
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  无损检测是指对材料或工件实施一种不损害或不影响其未来使用性能或用途的检测手段。通过使用无损检测,能发现材料或工件内部和表面所存在的缺欠,能测量工件的几何特征和尺寸,能测定材料或工件的内部组成、结构、物理性能和状态等。
  在我国,无损检测一词最早被称之为探伤或无损探伤,在国外,无损检测一词则被称之无损检查(非破坏检查)、无损检验、无损评价等不同术语形式和写法。 “无损检测”这种叫法是国际标准化组织无损检测技术委员会制定并发布的一项新的国际标准(ISO/TS 18173:2005),在英语中称为Non-destructive Testing 简称NDT 。
  无损检测随着第二次世界大战后的工业复苏迅速发展起来,至目前已广泛应用在机械制造、冶金、石油化工、兵器、船舶、航空与航天、核能、电力、建筑、交通等行业并且还进一步扩展到电子工业、食品工业等领域,成为控制产品质量、保证设备安全运行的极为重要的技术手段,在材料科学、物理学、生物工程、医学等科研领域中也起着重要的作用。它囊括了诸如物理学、材料科学、电子技术、测量技术以及信息技术等多方面的内容,材料的每一种特性几乎都可以用作某种无损检测方法的基础,几乎所有形式的能量都能被利用来确定材料的物理特性,或用于检测缺陷。
  无损检测最突出的特点是“无损伤”,在无损检测技术领域,已经能够有效应用的无损检测方法已经达到数十种之多,按物理原理或检测对象和目的的不同,大致上可以分类为:
  利用放射性辐射特性的方法:X和γ射线照相检测;射线实时成像检测;计算机辅助层析扫描检测;中子射线照相检测;中子活化分析;荧光X射线检测;放射性气体吸附检测等,利用声学特性的方法:超声检测;声发射检测;声振检测;声全息;电磁声检测等,利用电、磁和电磁特性的方法:磁粉检测;漏磁检测;巴克豪森噪声分析;磁测法检测;涡流检测;电位法检测;介电法检测;微波检测;涡流-声检测(电磁声检测)等,利用渗透现象的方法:(液体)渗透检测,利用光学特性的方法:激光全息照相检测;目视检测,利用热学特性的方法:红外热成像检测;热图法检测;热电法检测;红外测温等,利用物质泄漏特性的方法:泄漏检测。在工业领域,目前最常用的有超声波检测、射线检测、渗透检测、磁粉检测、涡流检测等,下面就常用的几种方法做一下简单的介绍。
  一、超声波检测
  超声检测又被称为UT(Ultrasonic Testing),是利用超声波对材料中的缺陷进行检测。超声波就是频率高于20kHz、超出人们耳朵辨别能力并且穿透性很强的声波,对被测物体(比如工业材料)发射超声,然后利用其反射来获取被测物体内部的信息并经过处理形成图???。反射法是目前应用最多的获取物体内部特性信息的方法。反射法是基于超声在通过不同声阻抗组织界面时会发生较强反射的原理工作的,正如我们所知道,声波在从一种介质传播到另外一种介质的时候在两者之间的界面处会发生反射,而且介质之间的差别越大反射就会越大,所以我们可以对一个物体发射出穿透力强、能够直线传播的超声波,然后对反射回来的超声波进行接收并根据这些反射回来的超声波的先后、幅度等情况就可以判断出这个组织中含有的各种介质的大小、分布情况以及各种介质之间的对比差别程度等信息(其中反射回来的超声波的先后可以反映出反射界面离探测表面的距离,幅度则可以反映出介质的大小、对比差别程度等特性),从而判断出该被测物体是否有异常。在这个过程中就涉及到很多方面的内容,包括超声波的产生、接收、信号转换和处理等。其中产生超声波的方法是通过电路产生激励电信号传给具有压电效应的晶体(比如石英、硫酸锂等),使其振动从而产生超声波;而接收反射回来的超声波的时候,这个压电晶体又会受到反射回来的声波的压力而产生电信号并传送给信号处理电路进行一系列的处理,最后形成图像供人们观察判断。爱爱医网+s/e6H7{Kk }-_;h0@
  这里根据图像处理方法(也就是将得到的信号转换成什么形式的图像)的种类又可以分为A型显示、M型显示、B型显示、C型显示、F型显示等。其中 A型显示是将接收到的超声信号处理成波形图像,根据波形的形状可以看出被测物体里面是否有异常和缺陷在那里、有多大等,主要用于工业检测;M型显示是将一条经过辉度处理的探测信息按时间顺序展开形成一维的"空间多点运动时序图",适于观察内部处于运动状态的物体,如运动的脏器、动脉血管等;B型显示是将并排很多条经过辉度处理的探测信息组合成的二维的、反映出被测物体内部断层切面的"解剖图像"(医院里使用的B超就是用这种原理做出来的),适于观察内部处于静态的物体;而C型显示、F型显示现在用得比较少。
  超声检测不但可以做到非常准确,而且相对其他检测方法来说更为方便、快捷,也不会对检测对象和操作者产生危害,所以受到了人们越来越普遍的欢迎,有着非常广阔的发展前景。
  二、射线检测
  射线检测又被称为 RT(Radiographic Testing),就是以具有穿透能力的射线如X射线、加玛射线等穿透试件,再达于底片或屏幕等介质,以生成影像之纪录,然后分析影像以了解试件质量,当底片暴露于X射线或加玛射线时底片之感光乳化剂产生一种无法目视之变化,将底片在暗房内浸于显影液后,曝光部分会变黑,变黑之程度则随曝光量成正比,当显影完成后,立刻以中止液或清水清洗,以阻止继续显影作用,再将底片置于定影液中,以溶解感光乳化剂之未变黑部分,最后再以清水洗除定影液,将之干燥处理,以便判读纪录归档。
  X射线〈通常称X光〉系由一种连续光谱,但强度不一之射线所构成,此种射线大部份均产自以金属钨所制成之阳极靶,当高速电子群与特赦之阳极靶撞击时,骤然减速,而失去其动能,其所失之动能部份即转成波长极短,目不能视,且具辐射能之电磁波型态,辐射而出。X射线的能量依管电压大小而定,亦即正极靶与负极灯丝间的电压差而定, X射线能量愈高则其穿透能力愈强。国内RT所使用的X光机,能量大多为160KP~300KP,少数机构装有420KP,2.5Me等大型X光机。
  γ射线系由不稳定同位素之衰变所产生的高能量电磁波,所发出的γ射线是单一能阶或数种能阶,国内RT所使用的同位素大多为Ir-192,主要γ线的能量为 300、470、600Ke,平均能量为350Ke,因而最适于检查15~30mm的熔接构造钢;少数机构备有Co-60、Cs-137等γ射线装备。
  三、磁粉检测
  磁粉检测又被称为MT(Magnetic Particle Testing),是适用于钢铁等强磁性材料的表面附近进行探伤的检测方法。将检测物磁化,其表面及表面垂直下方比较浅的部分(表面以下2~3mm)如果有伤痕等磁性的不连续处,从这些部分就会泄露出磁力线(称为泄露磁力线)形成不连续部分的磁极。将磁粉(涂有颜色或是荧光)散布在检测物表面,磁粉受到泄露磁场磁化,形成微小的磁石吸附在伤痕部位。由于磁粉吸附在伤痕部位,与实际伤痕大小相比,形成数倍至数十倍的磁粉图像,因此很容易用目视观察找出缺陷。
  磁粉探伤检测的顺序分为前期处理、磁化、磁粉使用、观察,以及后期处理。
  (1)前期处理
  探探伤面如果有油脂、涂料、锈、或其他异物附着的情况下,不仅会妨碍磁粉吸附在伤痕上,而且还会出现磁粉吸附在伤痕之外的部分形成疑私图像的情况。因此在磁化之前,要采用物理或者化学处理,进行去除污垢异物的步骤。
  (2)磁化
  将检测物适当磁化是非常重要的。通常,采用与伤痕方向与磁力线方向垂直的磁化方式。另外为了适当磁化,根据检测物的形状可以采用多种方法。
  (3)磁粉使用
  为了让磁粉吸附在伤痕部的磁极间形成检出图像,使用的磁粉必须容易被伤痕部的微弱磁场磁化,吸附在磁极上,也就是说需要优秀的吸附性能。另外,要求形成的磁粉图像必须有很高的识别性。一般,磁粉探伤中使用的磁粉有在可见光下使用的白色、黑色、红色等不同磁粉,以及利用荧光发光的荧光磁粉。另外,根据磁粉使用的场合,有粉状的干性磁粉以及在水或油中分散使用的湿性磁粉。磁粉使用时间分为一边通过磁化电流一边使用磁粉的连续法,以及在切断磁化电流的状态即利用检测物的残留磁力的残留法两种。
  (4)观察
  为了便于观察附着在伤痕部位的磁粉图像,必须创造容易观察的环境。普通磁粉需要在尽可能明亮的环境下观察,荧光磁粉则要使用紫外线照射灯将周围尽量变暗才容易观察。
  (5)后期处理
  磁粉探伤结束,检测物有可能仍作为产品或是需要送往下一个加工步骤接受机械加工等。这时就需要进行脱磁、去除磁粉、防锈处理等后期处理。
  四、渗透检测
  渗透检测又被称为PT(Penetrant Testing),渗透检测方法不受检测对象物材质的限制,几乎适用于所有材料及产品的表面检测。渗透探伤检测时,先将颜色容易辨认或能发光的渗透性良好的液体(渗透液)渗入到检测对象物表面开口的细微缺陷内部,再将渗入的液体吸回到检测物表面,此时缺陷图形被放大可以容易地检测出缺陷。
  渗透检测的顺序分为前期处理→渗透处理→清洗处理→显像处理→观察→后期处理。
  (1)前期处理
  在渗透探伤检测中,由于以检测物上表面开口伤痕作为检测对象,所以把渗透液渗透到伤痕内部去这一(渗透)工序最为重要。为此,须将会妨碍渗透液渗透到表面开口伤痕中去的尘埃、油脂类物质或液体等预先去除掉。而采用石油类溶剂、有机类溶剂等进行预先清洗的工序就叫做前期处理。
  (2)渗透处理
  渗透处理就是利用毛细现象,把含有肉眼能容易辨认的颜色(染色渗透液)或发光(荧光渗透液)的液体,渗透到被测物表面开口的裂痕或是针孔之类的细微缺陷内。
  (3)清洗处理
  清洗处理是指在渗透处理结束后去除被测物表面附着的多余渗透液的工序。
  一般情况下,渗透液的种类分为水洗性,溶剂去除性、后乳化性,清洗处理的方法则根据渗透液的种类不同而不同。
  (4)显像处理
  显像处理是指,把已经进入并残留在伤痕内的渗透液,利用毛细现象吸回被测工件表面的工序。把显像剂粉末均匀地散布在检测物表面后,形成含有无数细小空隙的粉层。该粉层将缺陷内的渗透液吸回到工件表面,此时缺陷部分被适当地放大,从而使其容易被肉眼检测出来。
  (5)观察
  被显像剂从伤痕内吸出来的渗透液在检测物表面的显像剂粉层上形成显示缺陷的图样。针孔为斑点状,裂痕为线状。通常,以目视观察此缺陷图样来确认伤痕的存在。
  五、涡流检测
  涡流检测又被称为 ET(Eddy current Testing),就是利用铁磁线圈在工件中感生的涡流,分析工件内部质量状况的无损检测方法。涡流的产生源于一种叫做电磁感应的现象。当将交流电施加到导体,例如铜导线上时,磁场将在导体内和环绕导体的空间内产生磁场,该磁场随着交流电流上升到最大值而扩张,随着交流电流减小至0而消隐。如果将另外一个导体放入该变化的磁场中,电流将在那个导体中产生。涡流就是感应产生的电流,它在一个环路中流动。之所以叫做“涡流”,是因为它与液体或气体环绕障碍物在环路中流动的形式是一样的。
  涡流作为一种NDT工具的一大优点是它能够做多种多样的检查和测量。在适当的环境下,涡流可以用于:裂缝检查、材料厚度测量、涂层厚度测量 、对以下材料的传导性测量:材料签定 、热破坏检测、硬化层(渗碳层)深度检测、热处理监测。涡流检测的优越性主要包括:对小裂纹和其它缺陷的敏感性 ;检测表面和近表面缺陷 ;检验结果是即时性的;
  设备接口性好;该方法不仅用于探伤检验仅需要作很少的准备工作 ;测试探头不需要接触被测物 ;可检查形状尺寸复杂的导体。

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