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鋼結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)常用方法
更新時(shí)間:2021-04-10 17:51
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  無(wú)損檢測(cè)是指對(duì)材料或工件實(shí)施一種不損害或不影響其未來(lái)使用性能或用途的檢測(cè)手段。通過(guò)使用無(wú)損檢測(cè),能發(fā)現(xiàn)材料或工件內(nèi)部和表面所存在的缺欠,能測(cè)量工件的幾何特征和尺寸,能測(cè)定材料或工件的內(nèi)部組成、結(jié)構(gòu)、物理性能和狀態(tài)等。
  在我國(guó),無(wú)損檢測(cè)一詞最早被稱之為探傷或無(wú)損探傷,在國(guó)外,無(wú)損檢測(cè)一詞則被稱之無(wú)損檢查(非破壞檢查)、無(wú)損檢驗(yàn)、無(wú)損評(píng)價(jià)等不同術(shù)語(yǔ)形式和寫法。 “無(wú)損檢測(cè)”這種叫法是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織無(wú)損檢測(cè)技術(shù)委員會(huì)制定并發(fā)布的一項(xiàng)新的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(ISO/TS 18173:2005),在英語(yǔ)中稱為Non-destructive Testing 簡(jiǎn)稱NDT 。
  無(wú)損檢測(cè)隨著第二次世界大戰(zhàn)后的工業(yè)復(fù)蘇迅速發(fā)展起來(lái),至目前已廣泛應(yīng)用在機(jī)械制造、冶金、石油化工、兵器、船舶、航空與航天、核能、電力、建筑、交通等行業(yè)并且還進(jìn)一步擴(kuò)展到電子工業(yè)、食品工業(yè)等領(lǐng)域,成為控制產(chǎn)品質(zhì)量、保證設(shè)備安全運(yùn)行的極為重要的技術(shù)手段,在材料科學(xué)、物理學(xué)、生物工程、醫(yī)學(xué)等科研領(lǐng)域中也起著重要的作用。它囊括了諸如物理學(xué)、材料科學(xué)、電子技術(shù)、測(cè)量技術(shù)以及信息技術(shù)等多方面的內(nèi)容,材料的每一種特性幾乎都可以用作某種無(wú)損檢測(cè)方法的基礎(chǔ),幾乎所有形式的能量都能被利用來(lái)確定材料的物理特性,或用于檢測(cè)缺陷。
  無(wú)損檢測(cè)最突出的特點(diǎn)是“無(wú)損傷”,在無(wú)損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域,已經(jīng)能夠有效應(yīng)用的無(wú)損檢測(cè)方法已經(jīng)達(dá)到數(shù)十種之多,按物理原理或檢測(cè)對(duì)象和目的的不同,大致上可以分類為:
  利用放射性輻射特性的方法:X和γ射線照相檢測(cè);射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè);計(jì)算機(jī)輔助層析掃描檢測(cè);中子射線照相檢測(cè);中子活化分析;熒光X射線檢測(cè);放射性氣體吸附檢測(cè)等,利用聲學(xué)特性的方法:超聲檢測(cè);聲發(fā)射檢測(cè);聲振檢測(cè);聲全息;電磁聲檢測(cè)等,利用電、磁和電磁特性的方法:磁粉檢測(cè);漏磁檢測(cè);巴克豪森噪聲分析;磁測(cè)法檢測(cè);渦流檢測(cè);電位法檢測(cè);介電法檢測(cè);微波檢測(cè);渦流-聲檢測(cè)(電磁聲檢測(cè))等,利用滲透現(xiàn)象的方法:(液體)滲透檢測(cè),利用光學(xué)特性的方法:激光全息照相檢測(cè);目視檢測(cè),利用熱學(xué)特性的方法:紅外熱成像檢測(cè);熱圖法檢測(cè);熱電法檢測(cè);紅外測(cè)溫等,利用物質(zhì)泄漏特性的方法:泄漏檢測(cè)。在工業(yè)領(lǐng)域,目前最常用的有超聲波檢測(cè)、射線檢測(cè)、滲透檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、渦流檢測(cè)等,下面就常用的幾種方法做一下簡(jiǎn)單的介紹。
  一、超聲波檢測(cè)
  超聲檢測(cè)又被稱為UT(Ultrasonic Testing),是利用超聲波對(duì)材料中的缺陷進(jìn)行檢測(cè)。超聲波就是頻率高于20kHz、超出人們耳朵辨別能力并且穿透性很強(qiáng)的聲波,對(duì)被測(cè)物體(比如工業(yè)材料)發(fā)射超聲,然后利用其反射來(lái)獲取被測(cè)物體內(nèi)部的信息并經(jīng)過(guò)處理形成圖???。反射法是目前應(yīng)用最多的獲取物體內(nèi)部特性信息的方法。反射法是基于超聲在通過(guò)不同聲阻抗組織界面時(shí)會(huì)發(fā)生較強(qiáng)反射的原理工作的,正如我們所知道,聲波在從一種介質(zhì)傳播到另外一種介質(zhì)的時(shí)候在兩者之間的界面處會(huì)發(fā)生反射,而且介質(zhì)之間的差別越大反射就會(huì)越大,所以我們可以對(duì)一個(gè)物體發(fā)射出穿透力強(qiáng)、能夠直線傳播的超聲波,然后對(duì)反射回來(lái)的超聲波進(jìn)行接收并根據(jù)這些反射回來(lái)的超聲波的先后、幅度等情況就可以判斷出這個(gè)組織中含有的各種介質(zhì)的大小、分布情況以及各種介質(zhì)之間的對(duì)比差別程度等信息(其中反射回來(lái)的超聲波的先后可以反映出反射界面離探測(cè)表面的距離,幅度則可以反映出介質(zhì)的大小、對(duì)比差別程度等特性),從而判斷出該被測(cè)物體是否有異常。在這個(gè)過(guò)程中就涉及到很多方面的內(nèi)容,包括超聲波的產(chǎn)生、接收、信號(hào)轉(zhuǎn)換和處理等。其中產(chǎn)生超聲波的方法是通過(guò)電路產(chǎn)生激勵(lì)電信號(hào)傳給具有壓電效應(yīng)的晶體(比如石英、硫酸鋰等),使其振動(dòng)從而產(chǎn)生超聲波;而接收反射回來(lái)的超聲波的時(shí)候,這個(gè)壓電晶體又會(huì)受到反射回來(lái)的聲波的壓力而產(chǎn)生電信號(hào)并傳送給信號(hào)處理電路進(jìn)行一系列的處理,最后形成圖像供人們觀察判斷。愛愛醫(yī)網(wǎng)+s/e6H7{Kk }-_;h0@
  這里根據(jù)圖像處理方法(也就是將得到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成什么形式的圖像)的種類又可以分為A型顯示、M型顯示、B型顯示、C型顯示、F型顯示等。其中 A型顯示是將接收到的超聲信號(hào)處理成波形圖像,根據(jù)波形的形狀可以看出被測(cè)物體里面是否有異常和缺陷在那里、有多大等,主要用于工業(yè)檢測(cè);M型顯示是將一條經(jīng)過(guò)輝度處理的探測(cè)信息按時(shí)間順序展開形成一維的"空間多點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)序圖",適于觀察內(nèi)部處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物體,如運(yùn)動(dòng)的臟器、動(dòng)脈血管等;B型顯示是將并排很多條經(jīng)過(guò)輝度處理的探測(cè)信息組合成的二維的、反映出被測(cè)物體內(nèi)部斷層切面的"解剖圖像"(醫(yī)院里使用的B超就是用這種原理做出來(lái)的),適于觀察內(nèi)部處于靜態(tài)的物體;而C型顯示、F型顯示現(xiàn)在用得比較少。
  超聲檢測(cè)不但可以做到非常準(zhǔn)確,而且相對(duì)其他檢測(cè)方法來(lái)說(shuō)更為方便、快捷,也不會(huì)對(duì)檢測(cè)對(duì)象和操作者產(chǎn)生危害,所以受到了人們?cè)絹?lái)越普遍的歡迎,有著非常廣闊的發(fā)展前景。
  二、射線檢測(cè)
  射線檢測(cè)又被稱為 RT(Radiographic Testing),就是以具有穿透能力的射線如X射線、加瑪射線等穿透試件,再達(dá)于底片或屏幕等介質(zhì),以生成影像之紀(jì)錄,然后分析影像以了解試件質(zhì)量,當(dāng)?shù)灼┞队赬射線或加瑪射線時(shí)底片之感光乳化劑產(chǎn)生一種無(wú)法目視之變化,將底片在暗房?jī)?nèi)浸于顯影液后,曝光部分會(huì)變黑,變黑之程度則隨曝光量成正比,當(dāng)顯影完成后,立刻以中止液或清水清洗,以阻止繼續(xù)顯影作用,再將底片置于定影液中,以溶解感光乳化劑之未變黑部分,最后再以清水洗除定影液,將之干燥處理,以便判讀紀(jì)錄歸檔。
  X射線〈通常稱X光〉系由一種連續(xù)光譜,但強(qiáng)度不一之射線所構(gòu)成,此種射線大部份均產(chǎn)自以金屬鎢所制成之陽(yáng)極靶,當(dāng)高速電子群與特赦之陽(yáng)極靶撞擊時(shí),驟然減速,而失去其動(dòng)能,其所失之動(dòng)能部份即轉(zhuǎn)成波長(zhǎng)極短,目不能視,且具輻射能之電磁波型態(tài),輻射而出。X射線的能量依管電壓大小而定,亦即正極靶與負(fù)極燈絲間的電壓差而定, X射線能量愈高則其穿透能力愈強(qiáng)。國(guó)內(nèi)RT所使用的X光機(jī),能量大多為160KP~300KP,少數(shù)機(jī)構(gòu)裝有420KP,2.5Me等大型X光機(jī)。
  γ射線系由不穩(wěn)定同位素之衰變所產(chǎn)生的高能量電磁波,所發(fā)出的γ射線是單一能階或數(shù)種能階,國(guó)內(nèi)RT所使用的同位素大多為Ir-192,主要γ線的能量為 300、470、600Ke,平均能量為350Ke,因而最適于檢查15~30mm的熔接構(gòu)造鋼;少數(shù)機(jī)構(gòu)備有Co-60、Cs-137等γ射線裝備。
  三、磁粉檢測(cè)
  磁粉檢測(cè)又被稱為MT(Magnetic Particle Testing),是適用于鋼鐵等強(qiáng)磁性材料的表面附近進(jìn)行探傷的檢測(cè)方法。將檢測(cè)物磁化,其表面及表面垂直下方比較淺的部分(表面以下2~3mm)如果有傷痕等磁性的不連續(xù)處,從這些部分就會(huì)泄露出磁力線(稱為泄露磁力線)形成不連續(xù)部分的磁極。將磁粉(涂有顏色或是熒光)散布在檢測(cè)物表面,磁粉受到泄露磁場(chǎng)磁化,形成微小的磁石吸附在傷痕部位。由于磁粉吸附在傷痕部位,與實(shí)際傷痕大小相比,形成數(shù)倍至數(shù)十倍的磁粉圖像,因此很容易用目視觀察找出缺陷。
  磁粉探傷檢測(cè)的順序分為前期處理、磁化、磁粉使用、觀察,以及后期處理。
  (1)前期處理
  探探傷面如果有油脂、涂料、銹、或其他異物附著的情況下,不僅會(huì)妨礙磁粉吸附在傷痕上,而且還會(huì)出現(xiàn)磁粉吸附在傷痕之外的部分形成疑私圖像的情況。因此在磁化之前,要采用物理或者化學(xué)處理,進(jìn)行去除污垢異物的步驟。
  (2)磁化
  將檢測(cè)物適當(dāng)磁化是非常重要的。通常,采用與傷痕方向與磁力線方向垂直的磁化方式。另外為了適當(dāng)磁化,根據(jù)檢測(cè)物的形狀可以采用多種方法。
  (3)磁粉使用
  為了讓磁粉吸附在傷痕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,也就是說(shuō)需要優(yōu)秀的吸附性能。另外,要求形成的磁粉圖像必須有很高的識(shí)別性。一般,磁粉探傷中使用的磁粉有在可見光下使用的白色、黑色、紅色等不同磁粉,以及利用熒光發(fā)光的熒光磁粉。另外,根據(jù)磁粉使用的場(chǎng)合,有粉狀的干性磁粉以及在水或油中分散使用的濕性磁粉。磁粉使用時(shí)間分為一邊通過(guò)磁化電流一邊使用磁粉的連續(xù)法,以及在切斷磁化電流的狀態(tài)即利用檢測(cè)物的殘留磁力的殘留法兩種。
  (4)觀察
  為了便于觀察附著在傷痕部位的磁粉圖像,必須創(chuàng)造容易觀察的環(huán)境。普通磁粉需要在盡可能明亮的環(huán)境下觀察,熒光磁粉則要使用紫外線照射燈將周圍盡量變暗才容易觀察。
  (5)后期處理
  磁粉探傷結(jié)束,檢測(cè)物有可能仍作為產(chǎn)品或是需要送往下一個(gè)加工步驟接受機(jī)械加工等。這時(shí)就需要進(jìn)行脫磁、去除磁粉、防銹處理等后期處理。
  四、滲透檢測(cè)
  滲透檢測(cè)又被稱為PT(Penetrant Testing),滲透檢測(cè)方法不受檢測(cè)對(duì)象物材質(zhì)的限制,幾乎適用于所有材料及產(chǎn)品的表面檢測(cè)。滲透探傷檢測(cè)時(shí),先將顏色容易辨認(rèn)或能發(fā)光的滲透性良好的液體(滲透液)滲入到檢測(cè)對(duì)象物表面開口的細(xì)微缺陷內(nèi)部,再將滲入的液體吸回到檢測(cè)物表面,此時(shí)缺陷圖形被放大可以容易地檢測(cè)出缺陷。
  滲透檢測(cè)的順序分為前期處理→滲透處理→清洗處理→顯像處理→觀察→后期處理。
  (1)前期處理
  在滲透探傷檢測(cè)中,由于以檢測(cè)物上表面開口傷痕作為檢測(cè)對(duì)象,所以把滲透液滲透到傷痕內(nèi)部去這一(滲透)工序最為重要。為此,須將會(huì)妨礙滲透液滲透到表面開口傷痕中去的塵埃、油脂類物質(zhì)或液體等預(yù)先去除掉。而采用石油類溶劑、有機(jī)類溶劑等進(jìn)行預(yù)先清洗的工序就叫做前期處理。
  (2)滲透處理
  滲透處理就是利用毛細(xì)現(xiàn)象,把含有肉眼能容易辨認(rèn)的顏色(染色滲透液)或發(fā)光(熒光滲透液)的液體,滲透到被測(cè)物表面開口的裂痕或是針孔之類的細(xì)微缺陷內(nèi)。
  (3)清洗處理
  清洗處理是指在滲透處理結(jié)束后去除被測(cè)物表面附著的多余滲透液的工序。
  一般情況下,滲透液的種類分為水洗性,溶劑去除性、后乳化性,清洗處理的方法則根據(jù)滲透液的種類不同而不同。
  (4)顯像處理
  顯像處理是指,把已經(jīng)進(jìn)入并殘留在傷痕內(nèi)的滲透液,利用毛細(xì)現(xiàn)象吸回被測(cè)工件表面的工序。把顯像劑粉末均勻地散布在檢測(cè)物表面后,形成含有無(wú)數(shù)細(xì)小空隙的粉層。該粉層將缺陷內(nèi)的滲透液吸回到工件表面,此時(shí)缺陷部分被適當(dāng)?shù)胤糯?,從而使其容易被肉眼檢測(cè)出來(lái)。
  (5)觀察
  被顯像劑從傷痕內(nèi)吸出來(lái)的滲透液在檢測(cè)物表面的顯像劑粉層上形成顯示缺陷的圖樣。針孔為斑點(diǎn)狀,裂痕為線狀。通常,以目視觀察此缺陷圖樣來(lái)確認(rèn)傷痕的存在。
  五、渦流檢測(cè)
  渦流檢測(cè)又被稱為 ET(Eddy current Testing),就是利用鐵磁線圈在工件中感生的渦流,分析工件內(nèi)部質(zhì)量狀況的無(wú)損檢測(cè)方法。渦流的產(chǎn)生源于一種叫做電磁感應(yīng)的現(xiàn)象。當(dāng)將交流電施加到導(dǎo)體,例如銅導(dǎo)線上時(shí),磁場(chǎng)將在導(dǎo)體內(nèi)和環(huán)繞導(dǎo)體的空間內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng),該磁場(chǎng)隨著交流電流上升到最大值而擴(kuò)張,隨著交流電流減小至0而消隱。如果將另外一個(gè)導(dǎo)體放入該變化的磁場(chǎng)中,電流將在那個(gè)導(dǎo)體中產(chǎn)生。渦流就是感應(yīng)產(chǎn)生的電流,它在一個(gè)環(huán)路中流動(dòng)。之所以叫做“渦流”,是因?yàn)樗c液體或氣體環(huán)繞障礙物在環(huán)路中流動(dòng)的形式是一樣的。
  渦流作為一種NDT工具的一大優(yōu)點(diǎn)是它能夠做多種多樣的檢查和測(cè)量。在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境下,渦流可以用于:裂縫檢查、材料厚度測(cè)量、涂層厚度測(cè)量 、對(duì)以下材料的傳導(dǎo)性測(cè)量:材料簽定 、熱破壞檢測(cè)、硬化層(滲碳層)深度檢測(cè)、熱處理監(jiān)測(cè)。渦流檢測(cè)的優(yōu)越性主要包括:對(duì)小裂紋和其它缺陷的敏感性 ;檢測(cè)表面和近表面缺陷 ;檢驗(yàn)結(jié)果是即時(shí)性的;
  設(shè)備接口性好;該方法不僅用于探傷檢驗(yàn)僅需要作很少的準(zhǔn)備工作 ;測(cè)試探頭不需要接觸被測(cè)物 ;可檢查形狀尺寸復(fù)雜的導(dǎo)體。
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