单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,材料无损检测课程说明,课程任务：,通过学习本课程，使学员初步掌握：,材料无损检测的基本知识、操作技能与技术要点；,学会正确选择无损检测方法、相关仪器、设备，并能正确选定各种技术参数；,初步了解缺陷识别、产品质量评定的相关标准；,为今后从事材料或产品的无损检测工作、制定相应的无损检测工艺奠定理论和实践基础。,材料无损检测课程说明课程任务：,1,材料无损检测课程说明,课程内容：,本课程重点讲授,射线探伤,、,超声波探伤,、,表面探伤,等技术。对其它正在试用的新方法作为自学参考，课堂不作介绍。,为收到良好的教学效果，本课程采用,理论教学,与,实践教学,相结合的方法，既注重理论教学，更注重强化实验教学对学生动手能力的培养，以增强感性认识。,材料无损检测课程说明课程内容：,2,材料无损检测课程说明,课程特点,：,多科性本课程学时虽然不多，可知识内涵却十分丰富。多科性是说，这门技术的理论基础是以,近代物理学,、,化学,、,电子学,、,材料学,为支撑的；从工程角度来说，它又是以,全面质量管理科学,与,无损评定技术,紧密结合的一个崭新领域；在具体检测方法和相关原理上，又涉及到,磁、电、声、光、热、力,等各个领域；在取得准确的检测结果方面，有时尚,需多种检测方法的有机配合,、运用获得的多种信息对材料（包括试样和产品）的物理性能和变异以及各类缺陷做出准确的评价。,材料无损检测课程说明课程特点 ：,3,材料无损检测课程说明,实践性对材料、试样、产品的无损检测，主要是探测其中的,缺陷,，了解,各类缺陷的性质、位置 、尺寸、形状、分布规律,等等。,因此，对材料及工件内部缺陷的理解 、分布规律和特点的认识，熟悉它们在每种检测方法中的,显像规律,并做出正确的评价等方面，均与检验人员的实践经验密切相关。,此外，要想取得无损检验人员的,资格证,，更需经过一段较严格的,培训,和通过相关的,考试,；,要真正成为名副其实的,质检师,，往往要经过较,长期,的严格实践,砺炼！,材料无损检测课程说明实践性对材料、试样、产品的无损检,4,材料无损检测课程说明,实用性无损检测技术具有较为广泛的应用领域。它不仅用于,工业生产,中，在,医疗、生物技术、电子技术,、,地质科学,等诸多领域均可得到有效的运用。,尤其在,金属材料制造领域,，如,锅炉压力容器、化工机械、造船、海洋构造、航空航天以及核反应堆,等生产制造领域更是不可缺少的,质量保证手段,。,材料无损检测课程说明实用性无损检测技术具有较为广泛的,5,材料无损检测课程说明,教学要求：,重点掌握,各种无损检测方法的,基本原理,、,适用范围,和,技术要点,；,能够,正确选择,探伤方法、仪器、设备,，熟悉基本操作要领；,初步掌握拟订检验工艺、,缺陷识别,、,质量等级评定,等相关技能；,积极,参与课堂教学,，认真,记好笔记,，按时完成规定,实验,，主动,参加答疑,活动。,材料无损检测课程说明教学要求：,6,材料无损检测课程说明,主要教学参考书：,1.,李喜孟,主编.,无损检测,，,北京：机械工业出版社，2001；,2.,赵熹华,主编.,焊接检验,，,北京：机械工业出版社，1992；,3.梁启涵主编. 焊接检验，,北京：机械工业出版社，1980；,4.其他有关无损检测的参考书和,相关标准,。,材料无损检测课程说明主要教学参考书：,7,第 1 章 绪 论,1.1,材料无损检测的意义,1.1.1 材料无损检测的概念,材料,无损检测,，即指,不损伤产品,又能,发现缺陷,的检测方法或技术，亦称为,无损探伤,，属于,非破坏性检测方法,的范畴。,它与某些,破坏性检测,方法，如力学性能检验、化学分析试验、金相检验等具有很强的互补性。尤其适合,成品检验,和,在役运行产品,的,检验。,无损检测的英文缩写为：,NDT（ nondestructive test）,。,第 1 章 绪 论 1.1 材料无损检测的意义,8,1.1.2 对实际工程材料的辨证认识,材料力学,对于材料的认识是基于“,均匀性,、,连续性,和小变形假设”来讨论问题的。,而,实际工程材料及产品,在制造过程中，往往因,冶金,、,结构,、,工艺因素,的复杂性及,操作人员技术水平的差异,，即使按照同一工艺规程操作，也往往会产生,各种各样,的,工艺缺陷,。,总之，实际工程材料和构件并不那麽理想，,有缺陷是绝对的,，,没有缺陷则是相对的,。,1.1.2 对实际工程材料的辨证认识,9,工艺缺陷举例,铸件,：可能有,缩孔,、,疏松,、,冷隔,、,裂纹,等；,焊件：,可能有,气孔,、,夹杂,、,未熔合,、,未焊,透,以及,焊接裂纹,等；,锻件,：往往有,裂纹,、,褶皱,、,夹层,等；,热处理件：,也可能出现,裂纹,、,偏析,、,组织粗大,等等。,工艺缺陷举例铸件：可能有缩孔、疏松、冷隔、裂纹等；,10,1.1.3 材料无损检测的意义,(1),质量、安全保证,即控制产品质量，保证设,备安全运行。,生产,高质量产品,的需要,生产高质量的产品，往往需要从原材料、试板，到零件、部件乃至最终产品，都进行较严格的质量把关，即实行全面质量管理。而无损探伤技术恰好是必不可少的技术手段。,设备,在役安全运行,期间跟踪监测的需要,设备运行期间也可能产生新的缺陷。如：应力腐蚀裂纹、延迟裂纹、疲劳裂纹等等。需要定期或不定期地进行质量跟踪，以保证其运行的安全性。如核反应堆中的压力容器。,1.1.3 材料无损检测的意义,11,（2）,工艺、技术保证,即改进制造技术，优化制造工艺；,在,新产品,研制,、,新工艺,制定,过程中，对于某些,工艺参数,、,工艺措施,的确定，有时需要进行严格的,工艺评定,，借助先进的,无损检测技术,可,筛选出最佳规范,，进而,制定出新产品的工艺规程,，最终制造出合格的产品或优质产品。,12,（3）,效率、效益保证,及时发现缺陷，降低生产成本；,在复杂产品的加工过程中往往经历：,“,零件制备,部件组成,结构总成”,等较长生产周期。在,重点工序,适时进行合理,、,适度,的检验，可,及时消除,该工序产生的缺陷、防止同类缺陷的重复出现。这样做比在产品加工完成后再来消除缺陷更,节省时间,、材料和工时。从而,降低了生产成本,。而且，,及时返修,在,操作上也较为容易,。,（3）效率、效益保证及时发现缺陷，降低生产成本；,13,特别值得注意的是,：,在商品经济时代，时间就是效益，时间就是生命！,若由于产品质量问题成堆，工艺难度增大，因而拖延工期，最终造成合同违约，还会引起进一步的,经济纠纷,，甚至因产品报废，还会带来更大的,经济损失,。,所以，,严密的组织管理,，,高效的检测手段,，,精干的检验队伍,，,是现代工业产品质量控制的,法宝,。,特别值得注意的是：,14,（4）,信誉、实力的见证,积累技术资料，促进技术进步,成功的检测数据,、,配套的原始底片,、,合格的检验报告,、,标准的检测试板,等等，都是宝贵的技术资料。既可用于技术交流，又可长期存档。,依托精干的检测队伍、,先进的检测设备,以及严密的管理措施所建立起来的,质量保证体系,，不但能够提高材料的潜能、促进企业的技术进步，还能,提高企业的信誉,和产品的,国际竞争力,。,特别是在出现,产品质量纠纷,时，上述,检验资料,的,法律价值,就会,凸现出来,！,（4）信誉、实力的见证积累技术资料，促进技术进步,15,1.1.4,区别,适度检验,和,过度检验,无损检测技术的,两面性,事物总是一分为二的，都具有,二重性,。,在产品制造和在役运行过程中，,及时、适度地,采用无损检测技术，是优质高产的重要保证。但是，,过分地,采用该项技术，也会延误工期，同时无端提高生产成本。因此，应,参考有关标准,，合理选择检测工艺。,这就是强调,经济性原则,，正确处理好,质量检测,与降低,生产成本,和,生产周期,的关系！,1.1.4 区别适度检验和过度检验,16,1.2 材料无损检测的特点及检测依据,1.2.1,材料无损检测的特点,材料无损检测技术主要用于未知工艺缺陷的检验。它是对破坏性检验的补充和完善。其特点是：,非破坏性,是指在获得检测结果的同时，除了剔除不合格品外，,不损失零件,。因此，,检测规模,不受零件多少的限制,，既可抽样检验，又可在必要时采用普检。因而，更具有,灵活性,（,普检、抽检均可,）和,可靠性,。,1.2 材料无损检测的特点及检测依据,17,互容性,即指检验方法的互容性，即：,同一零件,可同时或依次,采用不同的检验方法,；而且又,可重复,地进行同一检验。这也是非破坏性带来的好处。,动态性,这是说，无损探伤方法可对,使用中的零件,进行检验，而且能够适时,考察产品运行期的,累计影响,。因而，可查明结构的,失效机理,。,严格性,是指无损检测技术的严格性。首先无损检测需要,专用仪器,、,设备,；同时也需要,专门训练的检验人员,，按照,严格的规程,和,标准,进行操作。,互容性即指检验方法的互容性，即：同一零,18,检验结果的分歧性,不同的检测人员,对,同一试件的检测结果,可能有分歧,。特别是在,超声波检验,时，同一检验项目要由,两个,检验人员,来完成。需要“,会诊,”！,概括起来,无损检测的特点,是,：非破坏性、互容性、动态性、严格性以及检测结果的分歧性等。,应注意,扬长避短,，,科学利用,！,检验结果的分歧性不同的检测人员对同一试件,19,1.2.2 实施无损检验的依据,产品图样,图样是生产中使用的最基本的技术资料，也是加工、检验的依据。尤其在图样的技术要求中，往往规定了原材料、零件、产品的质量等级、具体要求以及是否需要作无损检验等等。,相关标准,生产企业往往要贯彻相关标准，如：,企业标准,、,行业标准,、,国家标准,、,国际标准,等等。这些都是产品加工的,指导性文件,，自然也是实施无损检测的指导性文件。在具体标准中，往往详细规定了,检验对象,、,检验方法,、,检验规模,等等。,1.2.2 实施无损检验的依据,20,技术文件,产品生产工艺部门下达的各种技术文件，如,工艺规程,、,检验卡片,、,产品检验报告,、,返修单,等等。有时还要追加或改变检验要求等等。,订货合同,某些产品的,特殊检验要求,、,质量控制的条款,，有时可能较详细的强调在,订货合同中,，应引起,特别注意,。,技术文件 产品生产工艺部门下达的各种技术文件，如,21,本章小结,无损检测的作用,：在,不损伤材料或产品,的条件下，,发现缺陷,、,改进工艺,、,控制质量,、,降低成本,、维持和,保证设备的安全运行,，为企业和产,品创建较为完备而可靠的,技术档案,并提供法律,依据。,2.,无损检测技术的采用,：应贯彻,适时,、,适度,的原则，应用时，要,参考相关标准,！,3.无损检测的特点是：非破坏性、互容性、动态性、严格性以及检测结果的分歧性等。,应注意,扬长避短,，,科学利用,！,本章小结无损检测的作用：在不损伤材料或产品的条件下，发现缺陷,22,本章思考题：,1. 材料无损检测有哪些,实际意义,？,2. 如何处理好,适度检验,问题？,3. 无损检测的,基本特点,有哪些?,4. 哪些检验属于破坏性检验?,本章思考题：,23,第2章 缺陷分析,本章提要,：,缺陷分析是无损检测的技术基础。,主要解决两方面的问题：,一是弄清缺陷的,分类、性质、危害性,；,二是分析缺陷的,产生原因,，以便有效地,识别缺陷,、,消除缺陷,，提高工艺质量。,本章重点讲授,缺陷分类,、,危害性,。缺陷的产生原因应结合,材料成型原理,课程内容深入理解与总结。,最后，对,常用检测方法,作,简要介绍,。,第2章 缺陷分析 本章提要：,24,2.1 工艺缺陷的概念及分类,2.1.1 工艺缺陷的概念,（1）,什么是工艺缺陷,？,在材料加工成型过程中，经常会出现,某种或某些不合乎质量要求的,外观缺陷,、,性能缺陷,、,组织缺陷,和更为严重的,内部几何不连续型缺陷,（如,裂纹,、,孔洞,、,夹杂,等）。我们把这些“,冶金因素,、,结构因素,、,工艺因素”,导致的产品质量,不符合,相关标准要求,的,各类缺陷,统称为工艺缺陷,。,2.1 工艺缺陷的概念及分类2.1.1 工艺缺陷的概念,25,（2）工艺缺陷的辨证分析,缺陷产生的绝对性 就是说，在实际生产中，要获得,没有任何缺陷的产品,，在技术上是,相当困难,的；要使成批生产的产品都没有任何缺陷，是,不经济,的，甚至是,不可能的,。,缺陷评定标准的相对性,即“,判废标准,”的,相对性,。就是说，不同的产品或同一产品，往往因使用条件,工况不同,，对其,质量要求也不同,，因而，对工艺缺陷的容限，即“,判废标准,”也不尽相同 。,（2）工艺缺陷的辨证分析,26,判废标准的制定原则：,一般地说，产品质量,等级越高,、失效后,危害性越大,，对缺陷控制也,越严格,。因此，必须注意,贯彻和参照有关标准,，不能随意判废。即,合于使用,的原则。,工艺缺陷的修复：,轻微的缺陷，,不影响使用,，是可以容忍的；,严重的缺陷，,不符合使用要求,，则必须给予处理：,有些缺陷能够及时修复；而有些缺陷则可能无法修复，产品就得,判废,！,判废标准的制定原则：,27,举例说明,比如：,焊缝余高过大,，属于焊缝形状不良，严重时可以,修磨,；必要时,甚至可以磨平。,再如：,铸件的表面砂眼,，可以通过,焊补,来修复。,特别指出，考虑到焊接接头组织和性能的恶化，某些产品的,焊接修复,不允许超过,2次,！所以，应该注意,制定严格的修复工艺,，否则就会造成,经济损失,！,举例说明比如：焊缝余高过大，属于焊缝形状不良，严重时可以修磨,28,2.1.2 工艺缺陷的分类,工艺缺陷种类繁多，产生原因也相当复杂。为了便于分析和处理工艺缺陷、制定检验工艺、方便技术交流，有必要对其进行分类。,(1),按,技术内涵,大体分为：,加工,、,装配缺陷,如焊件,坡口角度,、,装配间隙,不均匀，,错边量,过大等；,形状,、,尺寸缺陷,如,工件变形,、焊缝,宽窄不一,致、焊缝,余高过大,、,表面塌陷,、,满溢、焊瘤,等等；,2.1.2 工艺缺陷的分类,29,几何不连续型缺陷, 如焊件中的裂纹、孔洞、夹杂、未熔合、未焊透，铸件中的缩孔、疏松、裂纹等等；,组织、性能缺陷,如机械性能不良、耐腐蚀性下降、过热组织、脆性组织、偏析等等；,其它工艺缺陷, 如,飞溅,、表面,划伤,、,电弧擦伤,、,凿痕,、,磨痕,等等。,几何不连续型缺陷 如焊件中的裂纹、孔洞、夹杂、未,30,（2）按,工艺方法,（工艺责任）分为：,焊接缺陷,因实施焊接工艺而引起的,缺陷；,铸造缺陷,因实施铸造工艺而引起的,缺陷；,锻压缺陷,因实施锻造、冲压工艺而引,起的缺陷；,热处理缺陷,（略）,（2）按工艺方法（工艺责任）分为：,31,（3）按,缺陷性质,不同分为：,裂纹,如冷裂纹、热裂纹、再热裂纹、,层状撕裂、火口裂纹等；,孔穴,如缩孔、气孔等；,固体夹杂,如夹渣、夹钨等；,未熔合,如坡口未熔合、层间未熔合；,未焊透,如根部未焊透、中部未焊透；,其它缺陷,未包含在以上5种缺陷中的缺陷，如,咬边,、,烧穿,、,焊瘤,、,电弧划伤,等。,（3）按缺陷性质不同分为：,32,（4）按,缺陷的埋藏深度,分为：,表面缺陷,如表面气孔、表面裂纹、砂眼、咬边等；,近表面缺陷,如皮下气孔、夹杂等；,内部缺陷,如内部夹杂、气孔、缩孔、裂纹、未熔合、未焊透等；,(5)按,缺陷的,几何特征,不同分为：,体积型,如孔洞、夹杂等；,面积型,如裂纹、未熔合、夹层等；,（4）按缺陷的埋藏深度分为：,33,（6）,按具体缺陷的,位置特征,又有不同的称谓：例如：,裂纹可分为：,HAZ,裂纹、,焊缝,裂纹、,火口,裂纹、,焊趾,裂纹、,焊根,裂纹等；,未熔合可分为：,坡口,未熔合、,层间,未熔合、,根部,未熔合。,（7）其它分类：,按裂纹,走向,不同有：,横向,裂纹、,纵向,裂纹、,人字,形裂纹、,辐射,形裂纹等称谓；,按裂纹,尺寸,不同又有：,宏观裂纹,、,微裂纹,等称谓。,（6）按具体缺陷的位置特征又有不同的称谓：例如：,34,按具体缺陷,产生机理,又有不同的分类，例如：,焊接接头中的,裂纹,因其产生机理不同有：,热裂纹,、,冷裂纹,、,再热裂纹,、,层状撕裂,等；,焊件中的,气孔,又分为：,氢,气孔、,氮,气孔、,CO,气孔等等。,按具体缺陷产生机理又有不同的分类，例如：,35,22 工艺缺陷的危害及其对产品质量的影响,2.2.1 工艺缺陷的危害性（定性分析）,应该指出，处在,同一位置,上的,不同性质的缺陷,、或处在,不同位置,的,同一性质,的缺陷，其,危害性,是,不尽相同,的：,(1),对于,同一性质,的缺陷（即使数量、大小相同）有：,22 工艺缺陷的危害及其对产品质量的影响 2.2.1 工,36,表面,缺陷比,内部,缺陷危害性大;,位置特征,高应力区,的缺陷比,低应力区,的缺陷危害性大；,应力特征,与主应力垂直,的片状缺陷比,平行,主应力时危害性大；,走向特征,应力集中区,的缺陷比,非应力集中区,的缺陷危害性大；,缺口效应,对疲劳强度的影响,比,静载强度,的影响大；,载荷特征,未发现的缺陷,比,已发现的缺陷,危害性大；,掌控状态,表面缺陷比内部缺陷危害性大; 位置特征,37,(2),不同性质的缺陷,危害性排序,（从大到小）：,裂纹,未熔合，未焊透,咬边,夹杂,（条状）,夹杂,(圆形),气孔,。,应该强调，任何一种缺陷达到相当严重的程度都会造成危害，不仅会造成结构的破坏，甚至会酿成灾难性事故！,尤其对于,裂纹类,缺陷,工艺上是,不能容忍的！,必须,彻底铲除,!,(2)不同性质的缺陷危害性排序（从大到小）：,38,2.2.2 工艺缺陷产生,危害的本质,(1),使工件的,有效承载截面F,受到,削弱,，因而使实际,平均应力增大,。,(2),缺陷造成的几何不连续，导致局部应力集中！,引起,缺口尖端,的局部,三向拉应力,，使材料性能,变脆,，即产生,缺口效应,；,可能引起裂纹,失稳扩展,，造成低应力破坏（,脆断,）；,结构的,应力集中点,又容易,引发疲劳裂纹,；成为,疲劳裂纹源!,应力集中区也容易,加剧,引起,应力腐蚀开裂,。,2.2.2 工艺缺陷产生危害的本质,39,总之，材料强度越高、加工精度越高、对应力集中越敏感，工艺缺陷造成的危害越大。,2.2.3 工艺缺陷的产生原因,这个问题十分复杂，需要具体问题具体分析。从总体上说，主要来自：,冶金因素,如化学成分、碳当量、杂质含量、冷却速度等等；,结构（力学）因素,如壁厚、应力集中、截面突变、拘束应力等等；,工艺因素,预热条件、烘干温度、清理、环境湿度、规范参数等等；,总之，材料强度越高、加工精度越高、对应力集中越敏感，工艺缺陷,40,对于每种,具体缺陷的产生原因,，还要结,材料成型原理,课程的学习来,深入理解,。,譬如: 焊接,冷裂纹,的产生原因,(,三要素,):,接头中的淬硬组织,M,;,接头中的较高拘束应力,R,;,扩散氢含量的影响。,三因素,相互促进,，加剧焊缝在,焊根,或,熔合线处,的开裂倾向。,对于每种具体缺陷的产生原因，还要结材料成型原,41,2.3 材料无损检测方法 的种类及其适用性,2.3.1,常用的无损探伤方法及探伤原理,材料或工件未知工艺缺陷的检测中常用的无损探伤方法有：,(1),射线探伤,（,RT,） 是利用射线的,穿透性,和,衰减性,来发现缺陷，即,射线能够穿透物质,并且在物质中,有衰减,的物理特性来发现缺陷的。,该法是工业生产中,最常用,的NDT方法!,2.3 材料无损检测方法 的种类及其适用,42,2.3.1,常用的无损探伤方法及探伤原理,(2),超声波探伤,（,UT,） 是利用超声波在物质中,传播,、,反射,和,衰减,等物理性质来发现缺陷的。,该法与射线探伤法形成优势互补.,(3),磁力探伤,（,MT,） 是通过对铁磁材料进行磁化所产生的,漏磁场,来发 现其,表面,及,近表面,缺陷的。,在,黑色金属,的,表面检测,中应用广泛.,2.3.1 常用的无损探伤方法及探伤原理(2)超声波探伤（U,43,2.3.1,常用的无损探伤方法及探伤原理,(4),渗透探伤,（,PT,） 是利用,荧光染料,或,红色染料,渗透剂的渗透作用显现工件,表面开口型,缺陷痕迹的。,注意:不能用于,多孔型,材料!,(5),涡流探伤,(,ET,) 是利用,涡流的集肤效应,及其在,缺陷处,的,畸变行为,来发现和检测缺陷的。,此外，还有,液晶探伤,、,中子探伤,、,全息探伤,、,声发射探伤,等等。,2.3.1 常用的无损探伤方法及探伤原理(4)渗透探伤（PT,44,检测方法简介的说明,有关各种检测方法的,技术内涵,和,要点,将在今后各章的讲授中，深入理解。,总之，每种方法既,有它的优势,，也有它的,局限性,。这一点就像,没有包治百病的良药,一样！,应用是应根据,检测工艺需要,认真进行,选择,!,检测方法简介的说明有关各种检测方法的技术内涵和要点将在今后各,45,2.3.2,五种常用无损探伤法的适用性,射线探伤,：,适用于,材料内部,体积型缺陷,：孔洞、夹杂、未焊透等；,对于面积缺陷,（如裂纹等）,有选择性,：即缺陷平面与射线透照方向平行或接近平行时非常适用；而,当缺陷平面,与,射线透照方向,垂直时,极不敏感,！易出现,漏检!,超声波探伤,：,适用于,大多数缺陷,的检测，但检出容易，,定量难,。不易发现细小裂纹。另外，由于检测系统,存在盲区,，故,不适合,薄板,的检测。,2.3.2五种常用无损探伤法的适用性,46,2.3.2,五种常用无损探伤法的适用性,磁力探伤,：,适合铁磁性材料,的,表面,缺陷及,近表面,缺陷的探伤；,不适用,于非铁磁性材料，如,铜,、,铝,、奥氏体钢等等；,(4),渗透探伤,：,适用,于各种材料,表面的,开口型,缺陷,的检测（如裂纹、针孔等）；但,不适用,多孔型材料,；,(5),涡流探伤,：适用于各种导电材料的,表面,及,近表面,缺陷的探测。,不适于,非导电材料,的缺陷检测。,2.3.2五种常用无损探伤法的适用性 磁力探伤：适合铁,47,本章小结,本章从不同角度对,缺陷分类,，以便加强理解和记忆。对于,缺陷的认识还没有完结,，仍须通过其它课程的学习加以深化。在具体检测方法中，,如何显现缺陷的形态,，更要结合试验深入掌握。,最后，对,常用的无损检测方法,的,适用性,作出,简要的总结,。后续课程将会深入理解这一点。,本章小结本章从不同角度对缺陷分类，以便加强理解和记忆。对于缺,48,本章思考题,1.工艺缺陷是如何分类的？,2.工艺缺陷产生危害的本质是什麽？,3.不同性质的工艺缺陷的危害性是否相同？试说明之。,4.同一种缺陷在不同条件下,危害性是否相同？试说明之。,5.常用的无损检测方法的适用性如何?,6.什么是咬边、未熔合、未焊透、夹杂？,本章思考题1.工艺缺陷是如何分类的？,49,第3章 射线检测,本章重点内容：,（1）,射线的产生及性质,更好地利用它；,（2）射线检测的,基本原理,更好地理解,各种缺陷,的,显像状况,；,（3）,重点掌握,射线,照相法检测技术,学以致用；,（4）了解,射线的防护,知识,保护环境和,注意人身安全,。,第3章 射线检测 本章重点内容：,50,本章概要,射线检测,的英文缩写,RT,ray testing,基本原理,利用射线能,穿透物质,且在不同物质中的,衰减情况有差异,的特性来发现构件中的缺陷；,依据显示缺陷的方法不同，分为以下几种,具体的方法,：,电离法,荧光屏观察法,工业电视法,照相法,计算机断层扫描法CT,本章概要射线检测的英文缩写 RT ray testin,51,本章概要,根据,射线源不同,，又分为：,X射线,检测；,射线,检测；,高能射线,检测。,本章将以,X射线照相法,检测技术为,核心,， 讲授射线检测技术。,射线检测,又称,射线探伤,。,这部分内容也是,课程的重点,。,本章概要根据射线源不同，又分为：,52,3.1 射线检测的物理基础,3.1.1,射线的本质,射线本身就是一种,波长很短,的,电磁波,。,X,射线,统称为,光子,。,根据波谱图可查得:,X射线的波长为:,0.0010.1nm,;,射线的波长为:,0.00030.1nm,.,射线比X射线的波长还短，,因此，其,穿透能力更强,!,3.1 射线检测的物理基础 3.1.1 射线的本质,53,3.1.2,射线的性质,(1),不可见，直线传播,具有,隐蔽性,和,指向性,；,(2),不带电，因而不受电磁场影响,电中性,；,(3),能穿透物质，但有衰减,具有,穿透性,和,衰减性,；,(4),能与某些物质,产生光化作用,，使荧光物质发光；可使胶片感光,可成像,；,(5)能,使某些气体电离,即产生,电离辐射,；,(6),与光波一样,，,有反射、折射、干涉现象,；,(7)能产生,生物效应,，伤害和,杀死生物细胞,对人体有害,。,3.1.2 射线的性质,54,3.1.3,射线的产生,射线的性质，,有利,、,有弊,，应该科学地加以,利用,和,防范,！射线学就是研究如何利用与防范射线的科学。下面介绍,产生x射线,的主要设备:,(1）,x光管,基本组成,：,阴极部件,：灯丝（钨丝）,发射电子,；,阴极罩,聚焦电子,。,阳极部件,：阳极靶,接收电子,；,冷却介质,散热,作用。,真空管,玻璃,或,金属陶瓷,制作的,真空外罩,。,3.1.3 射线的产生,55,(,2)X射线管及其工作原理,u,15,500kv,高压电源,高压电缆,阳极靶,电子流,玻壳管,阴极罩,灯丝,(2)X射线管及其工作原理u15500kv 高压电源,56,(3),X射线的产生过程表述,首先，对,灯丝,通电,预热,产生,电子热发射,形成,电子云,；（大约20分钟左右）,然后，对阴极和阳极施加高压电（几百kv）， 形成,高压电场,，,加速电子,，并使其,定向运动,；,被加速的,电子最终撞击到阳极靶上,，将其高速运动的,动能,转化为,热能,和,X射线,。,(3) X射线的产生过程表述,57,(4)几点说明,高速运动电子的能量，,绝大多数转换为热能,，转化为X射线的能量比率,仅占,1,左右；因此阳极靶,必须散热和冷却,；这个问题应该由X射线管的设计人员解决。,产生,X射线的强度,与,管电流,成正比，与,管电压,的,平方,成正比，与,阳极靶材料,的,原子序数成正比,。因此，恰当选择管电流、管电压和阳极靶材料至关重要。,换言之，,X射线的强度,可由,管电流,和,管电压,灵活调节,！,(4)几点说明 高速运动电子的能量，绝大多数转换为热能，转,58,常用的,阳极靶,材料为,钨,。它具有,高原子序数,和,高熔点,。,X射线的强度的分布规律：,在,垂直电子束的方向,上,最强,；在平行电子束的方向上最弱。这就是说，,X射线的强度在空间的分布是,不均匀的,，而且具有一定的,扩散角,，并,不是,平行光,！,了解这一点，对应用也很重要（后面在,象质计,的,布置,时将提到）。,常用的阳极靶材料为钨。它具有高原子序数和高熔点。,59,3.1.4 ,射线的产生,射线,是由,放射性同位素,的原子核,衰变,过程,伴随产生的,。,常用于射线探伤的放射性同位素主要有：,钴60,、,铱192,、,铯,137,/,134,等。,射线的特点：,强度高于X射线，,穿透力强,，适合,厚板透视,；,强度,无法直接调节,，射线长期存在，,防护更要注意！,可实现,周向辐射,，透视,效率高,。,3.1.4 射线的产生 射线是由放射性同位素的原子核衰变,60,3.1.5 ,射线的半衰期,3.1.5 射线的半衰期,61,3.2 射线检测的基本原理,3.2.1 射线在物质中的,衰减定律,射线在穿透物质的同时也会发生衰减现象。其发生衰减的根本原因有两点：,散射,和,吸收,。,其衰减规律成负指数规律：,I,= I,0, e,（3-1）,式中，,I,0,射线的初始强度；,I,射线的透射强度；, 工件的厚度；,线衰减系数。,3.2 射线检测的基本原理3.2.1 射线在物质中的衰减定,62,线衰减系数,线衰减系数,入射光子在物质中,穿行单位距,离,时，与物质,发生相互作用,的,几率。,不同材料,具有,不同的衰减系数,。,一般规律是：,f (,z,) ，且与三者,成正比,。,其中:, 射线的波长；, 材料密度；,z, 原子序数；,线衰减系数线衰减系数入射光子在物质中穿行单位距,63,3.2.2 射线检测的基本原理,射线检测主要是利用它的,指向性,、,穿透性,、,衰,减性,等几个基本性质。具体分析（参考下图）：,（1）,无缺陷区,的射线透射强度：,I,=I,0,e,衰减定律,A,B,X,I,0,I,x,=A+X+B,X 缺陷厚度；,A 缺陷上部厚度；,B 缺陷下部厚度；,I,x,3.2.2 射线检测的基本原理 射线检测主要是,64,（2）,有缺陷区,的射线透射强度：,I,x,= I,0,e,A,e,X,e,B,= I,0,e,A,e,B,e, X, e,X,e, ,X,= I,0,e,e, （,),X,= I,e, （,),X,(3-2),显然有：,I,x,/,I,=,e, （,),X,(3-3),（2）有缺陷区的射线透射强度：,65,讨论与结论,当,I,；比如，钢中的气孔、夹渣就属于这种；,当, ,时，,I,x, C,S, C,R, 同一介质中，声速、波长、频率之间的关系为：,C = f =,常数,。,注意！,100,按超声波振动持续时间分为：,(1),连续波,在有效作用时间内声波不间,断地发射；,(2),脉冲波,在有效作用时间内声波以脉,冲方式间歇地发射。,注意: 超声波检测过程常采用,脉冲波,。,按超声波振动持续时间分为：,101,4.1.4 超声波的基本性质,(1),具有良好的指向性：,直线传播,，符合几何光学定律；象光波一样，方向性好；,束射性,，象手电筒的光束一样，能集中在超声场内定向辐射。,声束的扩散角满足如下关系：,= arcsin 1.22(/D) (4-1),可见，,波长越短,，,扩散角越小,，,声能越集中,。,4.1.4 超声波的基本性质,102,(2),具有较强的,穿透性,，但有,衰减,；,穿透性,来自于它的高能量，因为声强正比于频率的平方；所以，超声波的能量比普通声波大100万倍！可穿透金属达数米！,衰减性,源于三个方面：,扩散,、,散射,和,吸收,；,（3）,只能在弹性介质中传播,，,不能在真空,（空,气近似看成真空）中传播；,强调,：,横波不能在气体、液体中传播,！,表面波,看作是纵波与横波的合成，,所以，也不能在气体、液体中传播！,(2)具有较强的穿透性，但有衰减；,103,（4）遇到界面将产生,反射,、,折射,和,波型转换,现象；,（5）对人体无害优于射线的性质。,主声轴,N,近场区长度,N=D,2,/4,超声场及 近场区,压电晶片,（4）遇到界面将产生反射、折射主声轴 N近场区长度N=D2,104,4.2 超声波在介质中的传播,4.2.1 超声波在金属中的衰减定律,超声波在,金属中,主要的衰减原因是,散射和扩散,；在,液体中主要是吸收,。研究表明，超声波在金属中的衰减规律可用下面的关系式表达：,P,X,= P,0,e,-x,(4-2),衰减系数；dB/m,x 声束传播的距离，即声程 m。,4.2 超声波在介质中的传播 4.2.1 超声波在金属中的,105,(4-2)式表明，超声波的声压在其传播的路径上，呈负指数规律衰减。,这里强调指出：,衰减系数,为频率,f,4,和晶粒尺寸,d,3,的函数。所以，粗晶检测时，应适当降低超声波频率，弥补能量的不足。,研究表明，声压p与超声波探伤仪示波屏上的波高h成正比关系：,p1/p2 = h1/h2,(4-3),实际探测时，超声波探伤仪示波屏上的波高h能够反映声波的衰减状况。,(4-2)式表明，超声波的声压在其传播的路径上，呈负指数规律,106,超声波探伤仪示波屏上波高h的衰减状况,这里，B1 B6代表超声波在工件底面的,6次反射波。波高h依次递减。,T,B1,B2,B6,超声波探伤仪示波屏上波高h的衰减状况这里，B1 B6代,107,4.2 超声波在介质中的传播,4.2.2 超声波在异质界面处产生的各种现象,(1)垂直入射异质界面时的,