无损检测技术.pdf

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1、 无损检测技术 （试用） 中国船级社武汉培训培训中心 二六年十月 - 1 - 前 言 （一） 无损检测是验船师执行检验工作的重要手段之一。 为了适应对验船师培训的需要， 在总结多年来对验船师无损检测培训工作经验和征求 CCS 各有关单位意见的基础上，现结 合验船师的工作特点和实际工作的应用需要， 并考虑验船师接受培训时间的时限要求， 特编 写此验船师无损检测技术培训教材 。以下称本教材 。 （二） 本教材以验船师实际工作应用需要为目的同时考虑验船师应有必要的无损检测基 本原理概念知识和培训时限要求（57 天） ，其内容比无损检测人员资格培训教材作较多简 化，即使如此，若验船师集中培训所有内容，

2、按培训时限要求也无法完成，因此验船师无损 检测培训方式宜采取自学辅导和课堂讲授结合进行， 即验船师在集中培训前对本教材无损检 测的基本原理、概念等进行自学（本教材将由 CCS 武汉培训中心在集中培训前寄给）验船 师在讲授培训前对自学内容必须先自学， 若有问题可在集中时进行辅导， 以便为集中讲授培 训打下必要的基础。 集中讲授内容主要结合实用，其中 （1） 射线无损检测部分主要是：焊接和铸造缺陷在影像中的特征；底片观察；射线底 片质量的评定及相关基本知识；缺陷质量评定方法和标准；结合标准 CB/T355894 实操评 片等。 （2）超声波检测部分主要是：模拟式 A 型超声波探伤仪的主要旋钮及其作

3、用；直探头 和斜探头简介；试块及作用；纵波直探头法；横波斜探头法；结合标准 CB/T355994 和 ZBU0500890 实操讲授焊缝及锻件探伤等。 （3）磁粉检测部分主要是：磁化方法；磁粉检测设备简介；磁粉和磁悬液；检测用试 块；磁粉检测工艺与控制；磁痕显示分析和结果评定等（包括实操演示） 。 （4）渗透检测部分主要是：渗透检测装置和渗透检测剂简介；渗透检测方法；渗透检 测的应用、显示痕迹与缺陷评定等（包括实操演示） 。 （5）其他部分：概论、监督检验和考试等。 上述内容将根据各项无损检测具体授课时间由本培训中心与授课教师研究再作适当调 整。 (三) 本教材主要参照：CCS（级）资格人员培

4、训教材 （射线、超声波、磁粉、渗透） 检测技术 ；原武汉交通科技大学讲义无损检测技术以及 CCS 武汉培训中心有关船舶无 损探伤和讲义等。 （四）由于我们水平限制和时间有限，本教材可能有不少欠妥甚至错误之处，恳请读者 指正。 （五）本教材虽有些海上设施无损检测内容，但不作培训讲授，此要求进行专门培训。 （六）本教材在编写中得到 CCS 无损检测人员资格认证委员会中南考试中心的老师指 导和支持在此表示感谢。 CCS 武汉培训中心 2006 年 10 月 - 1 - 目目 录录 第第 1 章章 无损检测概论无损检测概论1 第 1 节 无损检测的定义和目的1 第 2 节 无损检测的主要应用方面2 第

5、 3 节 无损检测的特点3 第 4 节 无损检测人员4 第 5 节 无损检测方法的主要种类及简介5 第 6 节 无损检测方法的应用与对比6 第第 2 章章 焊接缺陷和铸件、锻件缺陷及钢板缺陷焊接缺陷和铸件、锻件缺陷及钢板缺陷10 第 1 节 焊接缺陷10 第 2 节 铸件、锻件和钢板缺陷24 第第 3 章章 射线检测技术射线检测技术 26 第 1 节 射线的产生与性质26 第 2 节 射线检测设备简介27 第 3 节 射线检测器材29 第 4 节 射线检测的安全防护方法简介37 第 5 节 射线照相法检测有关技术简介37 第 6 节 检测结果的评定48 第 7 节 实操评片67 第第 4 章章

6、 超声波检测超声波检测68 第 1 节 超声波检测的物理基础68 第 2 节 超声检测仪器、探头和试块92 第 3 节 超声波检测通用技术105 第 4 节 典型工件的超声波检测124 - 2 - 第 5 节 实操演示146 第第 5 章章 磁粉检测磁粉检测147 第 1 节 磁粉检测物理基础147 第 2 节 磁化方法、磁化电流与退磁150 第 3 节 磁粉检测设备、器材与试块159 第 4 节 磁粉检测工艺与控制168 第 5 节 磁痕显示分析和结果评定172 第 6 节 磁粉检测的应用181 第 7 节 磁粉探伤实操演示188 第第 6 章章 渗透检测渗透检测189 第 1 节 渗透检测

7、基本操作程序和方法分类189 第 2 节 渗透检测物理基本概念190 第 3 节 渗透检测和渗透检测装置简介193 第 4 节 渗透检测方法195 第 5 节 渗透检测的应用、显示痕迹与缺陷评定203 第 6 节 渗透检测实操演示211 第第 7 章章 验船师无损检测监督检验验船师无损检测监督检验212 第 1 节 概 述212 第 2 节 对工厂从事无损检测人员的资格和无损检测设备的要求212 第 3 节 船舶规范对船用金属材料的无损检测规定214 第 4 节 船舶规范对焊接质量无损检测的规定223 第 5 节 验船师无损检测监督检验一般方法228 附附 录录 无损检测有关标准无损检测有关标

8、准230 - 1 - 第1章 无损检测概论 第1节 无损检测的定义和目的 第1节 无损检测的定义和目的 1.1.1 无损检测的定义 为了保证产品质量和设备安全运行，必须对产品和设备进行检测。检测分为破坏性检 测和无损检测(又称无损探伤)两大类。破坏被检对象来检测材料或产品性能质量的方法称为 有损检测。如机械性能试验、化学分析、金相分析和爆破试验等。 在不使被检对象受伤、分离或损坏的前提下，利用声、光、电、磁等各种物理的方法 来检测材料、产品或结构物的性质、状态或内部结构的测试技术，称为无损检验。其中广泛 用来检测被检物内部及表面缺陷的检测方法又称无损探伤。 无损检测实际上就是把一定的物理能量加

9、到被检物上，再使用特定的检测装置来检测 这种物理能量的穿透、吸收、散射、反射、漏泄、渗透等现象的变化，从而检查被检物有没 有异常。 1.1.2 无损检测的目的 (1) 提高可靠性 可靠性的定义根据产品的种类、使用目的的不同而有所不同。就一般工业产品而言，可 以理解为： 在规定的使用条件下， 在预期的使用寿命内， 产品的部分或者整体都不发生破损， 而且在满足所需的性能条件下，所能够运转的时间与预期的使用寿命的比率(亦即利用度)。 一般将这一概念就作为衡量可靠性好坏的大致尺度。 这里， 引起产品的部分或者整体破损而 不能满足预期性能的原因，有设计方面的问题，有材料方面的问题，有加工方面的问题，也

10、有完全意外的自然因素或不能预计的灾害等问题；可以针对其发生的原因，采取措施，尽量 降低它们的发生概率。 为此所采取的措施之一就是进行无损检测，即从原材料的无损检测开始，到最终成品 的无损检测为止。通过一系列的检测，判定设计的好坏、原材料的好坏、制造工艺的好坏， 并找出可能引起破损的因素， 随后加以改进， 尽量减少其发生损坏的概率。 对于在役的设备， 在设备大修时， 采用无损检测对设备的有关部位进行检测， 可以预先发现设备运行中发生的 缺陷，或原有未超标缺陷是否扩展，防止设备在运行中发生破损，这种破损有可能造成灾难 性的事故。 (2) 改进制造工艺 人们想要按规定的质量要求制造产品时，为了要知道

11、所采用的制造工艺是否适宜，可 先根据预定的制造工艺制作试样或试制品。对它们进行无损检测。一边观察检测结果，一边 改进制造工艺，并反复进行试验，最后确定满足质量要求的产品制造工艺。例如，焊接工艺 评定，为了确定焊接规范，可根据预定的焊接规范制成试样，进行包括无损检测在内的必要 检测，随后根据检测结果，修正焊接规范，最后再确定能够达到质量要求的焊接规范。 (3) 降低制造成本 进行无损检测，往往被认为要增加检查费用，从而使制造成本也提高了。可是如果在 制造过程中间的适当环节正确地进行无损检测的话， 就能防止白白进行以后的工序， 从而降 低制造成本。例如：对于锻件，在粗加工后进行一次无损检测，如发现

12、超标缺陷，提前将该 锻件报废，避免了精加工中或以后发现严重缺陷而报废，造成浪费；又例如对于厚壁焊缝， - 2 - 在焊接完成后再检测发现有缺陷，需要返工修补。而返工需要花费许多工时或者很难修补， 因此可以在焊接完工前的中间阶段先进行无损检，确实证明没有缺陷后，再继续进行焊接， 这样焊接后就可能不需要再进行修补了。 如上两例所述，乍看起来进行无损检测要花费一定的工时，似乎使制造成本提高了。 但是， 如果考虑到由于不进行无损检测有缺陷的锻件精加工后报废而造成的工时、 材料的浪 费或修补和返工所焊缝需要的费用时， 无损检测的费用就显得微不足道了。 相反只会使产品 的成本降低。 第2节 无损检测的主要

13、应用方面 第2节 无损检测的主要应用方面 1.2.1 材料、部件和焊缝的缺陷检查 目前无损检测用得最多的是检查材料、 部件和焊缝的缺陷。 检查缺陷大致可分为两种情 况：一种是在制造加工时进行检查，另一种是在使用过程中定期检查。这类检查是为了达到 以下目的： (1) 质量评定 原材料的制造、部件的加工和焊接接头的焊接等进行缺陷检查，目的就是为了进行材 料、 部件和焊缝的质量评定。 即不论是原材料、 部件还是焊缝， 在加工制造过程中进行检查， 都是为了鉴定制品是否按规定的标准或设计要求进行加工制造， 是否符合质量要求。 无损检 测就是实现这一目的的一种质量控制手段。因此，利用无损检测的结果对材料、

14、部件和焊缝 的评定就是质量评定。此时，所给定的判断标准就是质量控制的控制界限。这个控制界限是 以已经掌握的理论为基础，再加上过去的经验而定的。如果质量达到这个程度的话，则可以 断定在设计要求的条件下使用时，是不会发生造成重大灾害的损坏事故的。 (2) 寿命评估 机器和结构物的材料和焊缝在开始使用后，每隔一定时间要进行一次缺陷检查，来推 断评定在下一次检查前能否安全使用。 这就是所谓机器和结构物的寿命评估。 也就是要进行 定期的在役检查， 其目的是要检查出在使用条件下新产生的缺陷或原有的未超标缺陷是否有 扩展而达到超标的程度。根据缺陷的种类、形状、大小、产生部位、应力水平、应力方向等 等，预测在

15、下次检查时会发展到什么程度，并确定是否需修补或者应该报废。因此，其评定 标准应根据缺陷发生的原因而有所不同， 它只能表示寿命评估的标准而不能表示质量评定时 所需的判断标准。 寿命评估主要就是根据无损检测技术检测出的缺陷情况，即缺陷的种类、形状、大小、 位置和方向作为依据，所以要求尽量正确地测出缺陷的。现在对在使用条件下发生的缺陷， 已采用断裂力学的方法来评定。 1.2.2 组合件的内部结构或内部组成情况的检查 要检查结构上不能拆开的组合件，或虽然能够拆开、但很难再装好的组合件的内部结 构或内部组成情况，以及其内部结构是否异常时，可以利用射线检测法、内窥镜法等方法进 行检查。例如，检查组合件内部

16、的管路是否堵塞，电气元件的线路或者检查行李、货物中是 什么东西等等。 1.2.3 材料和部件的计量检测 材料的厚度以及材料在使用过程中的腐蚀减薄量等，可以用超声波测厚仪用来测定， 其准确度一般可达 0.1mm，要求高的还可达 0.01mm。 - 3 - 对要求耐磨或耐腐蚀的零件进行表面处理，其硬化深度或镀层厚度有一定的尺寸要求 时， 可采用无损检测来测定。 例如， 用涡流检测法来测定渗碳淬火层的深度和镀层的厚度等。 还可以用无损检测的方法检测金属的硬度，例如现在已经有市售的超声波硬度计。 1.2.4 材质检查 使用设计所要求的、规定成分的材料或按规定进行过各种处理的材料，是保证机器部 件安全使

17、用的先决条件。 无损检测就可用来验证材料品种是否正确， 是否按规定进行了处理。 如采用电磁感应检测法来判别铝合金的材料品种和判别热处理后的状态就是一个例子。 第3节 无损检测的特点 第3节 无损检测的特点 1.3.1 无损检测和有损检测之间的关系 如前所述，无损检测是在不使被检对象受伤、分离或损坏的前提下，利用各种物理的 方法来对被检测材料、产品或结构物的性质、状态或内部结构进行评价的一种检测方法。为 了进行评价，必须事先对同样条件的试样进行无损检测，随后再进行破坏性检测，求出这两 个检测结果之间的关系。 也就是把无损检测所得到的结果与破坏性检测所得到的结果互相对 比，从而知道怎样评价无损检测

18、所得到的结果。可以这样说，无损检测的评价标准是以有损 检测为基础的。 1.3.2 无损检测的时机 为了准确不漏的评价被检物的质量，选择适当的无损检测的时机是非常重要的。一般 要考虑以下两种情况： (1) 从生产工序来考虑 被检物在制造过程中，如果做了某道工序之后要对材料或焊缝质量产生影响的话，那 末在这道工序之前作出的质量评定就会与之后的评定不一致。 因此， 质量评定的时间应该选 择在这道工序之后。 例如当考虑到工件热处理会引起质量变化时， 一般应在热处理之后作无 损检测。 有些重要工件还要求在热处理前后各做一次无损检测， 之前是对原材料作质量评价， 发现存在严重的报废缺陷， 就可避免白作热处

19、理所造成的浪费； 之后是对热处理工艺操作的 检查，检测是否因为热处理而产生裂纹。 另外，不同工序之后有时需要的检测方法也不同，所以有的标准中明确规定了在什么 时间、用什么检测方法来进行检测。 (2) 考虑时效问题 纵然没有增加特别的工序，但由于时效变化，被检物的质量也可能发生变化，所以必 须待充分变化后再对它进行检测评定。 例如某些高强度钢焊缝有时会发生延迟断裂， 它是在 焊接后几小时或更长的时间才开始发生，而后逐渐扩大。因此如果焊接后过早地进行检验， 则检验后仍会发生作为危害性缺陷的裂缝，所以有的标准明确规定要在焊接完 24 小时后作 相应的无损检测。 以上两例说明，选择什么时间进行检验，对

20、正确地评定质量是极为重要的。 1.3.3 无损检测结果的可靠性 无损检测是把一定的物理能量加到被检物上去，再使用特定的检测装置检测这种物理 能量的穿透、吸收、散射、反射、漏泄、渗透等现象的变化，来检查被检物有没有异常。因 此能不能把这种异常情况检查出来，与被检物的材质、组织成分、形状、表面状态、所采用 - 4 - 的物理能量的性质，以及被检物异常部分的状态、形状、大小、方向性和检测装置的特性等 有很大的关系。 一般来说，不管采用那一种检测方法，要完全检查出异常部分是不可能的。也就是说， 虽然经过无损检测，得到了没有缺陷的信息。也不应该认为一定没有缺陷。另外，用无损检 测测得的异常部分的种类、形

21、状、大小、方向性等信息，由于所用检测方法的不同而不同。 例如焊缝中有的缺陷用射线检测没有发现，而用超声波检测却能获得很强的信号。 以上所述的可靠性问题，应是采用无损检测在进行质量评定或是进行寿命评估中需要 特别关注的问题。 1.3.4 无损检测方法和无损检测规范的选择 前已述及关于无损检测结果的可靠性，尤其是当采用不适当的检测方法以及检测规范 不正确时，检测结果的可靠性就更差。由于检测方法本身的特点所限，缺陷不能完全检出。 为了尽量提高检测结果的可靠性， 必须选择适合于需要检测的被检物异常性质的检测方法和 检测规范。为此，必须预先分析被检物的材质、加工种类、加工过程或使用用途，必须预计 缺陷可

22、能是什么种类，什么形状、在什么部位，什么方向，随后再选择最适当的检测方法。 所以按现有检测规范来确定的检测方法有时就不一定是最适当的方法， 必须选择能够发挥检 测方法最大能力的捡测规范。 1.3.5 无损检测方法的综合应用 考虑到前述无损检测可靠性的局限性，在实际检测中如果可能，不要只采用一种无损 检测方法， 而应尽可能多地同时采用二种或二种以上的方法， 以便让各种方法互相取长补短， 从而取得更多的信息依据。例如某些重要的大型船体和大型钢制桥梁的焊缝，除进行 100 的超声波检测外，还要用射线检测作一定比例的抽查，对于焊缝表面还要作 100的磁粉检 测。 另外，在评价被检物质量时还应根据有关材

23、料的、焊接的、加工工艺的知识综合起来 作出判断。可以说无损检测结果的评价判断技术是有关物理、化学、机械、电气、材料等的 高度综合性的技术。 值得指出的是，不要用无损检测去盲目追求“高质量”，因为正是为了要保证产品的经 济性和充分安全性才去进行无损检测的。 要充分认识到， 必须判断所得到的检测结果的本质 是什么，要区别可以允许的缺陷和不可允许的缺陷。 第4节 无损检测人员 第4节 无损检测人员 1.4.1 无损检测人员的责任 目前应用无损检测最重要的目的是为了预防材料和结构物等在使用中由于损坏而影响 到人身安全的大事故。因此，无损检测技术人员的责任极为重大。前已述及，无损检测技术 易受各种条件的

24、影响， 即使使用最高级的技术迄今还不可能完全地把缺陷捡测出来。 如再由 于技术上不熟练或者进行检测时粗心大意，其结果就非常不可靠。 用这种不可靠的结果来 判断牢固程度，则其可靠性恐怕就更低了。如果作了错误的检测和判断，则会危及许多人的 生命安全，并造成很大的经济损失。 因此，无损检测人员必须充分理解这一点，充分认识到所担负的工作的责任重大，必 须经常钻研技术，在自己的职责范围内，正确使用所定的无损检测方法，尽可能正确地查清 缺陷，努力获得能作出正确判渐的检测结果。必须以测得的检测结果为基础，按照关于应用 - 5 - 标准和有关项目的工程知识，既不过严也不过宽，坚持作到稳当的评定和判断。 1.4

25、.2 无损检测人员的资格等级及持证上岗 基于前述无损检测人员的重大责任，要求无损检测人员要有一定的技术水平才能从事 这项工作。因此，世界各国都实行无损检测技术人员的资格鉴定制度，以使无损检测的技术 水平稳定上升，检测结果的可靠性不断提高。 中国船级社在船舶系统推行了这一制度，制定了无损检测人员资格认证规范 2000 和无损检测人员资格认证管理程序 。规范中将无损检测人员按技术水平分为三个等级， 级水平最低，级水平最高。规范中规定了无损检测人员资格鉴定认证机构，申请和考试 的程序，考试内容以及各级无损检测人员的职责。 第5节 无损检测方法的主要种类及简介 第5节 无损检测方法的主要种类及简介 1

26、.5.1 无损检测方法的主要种类 无损检测发展到现在已有许多种方法，如目视检测法、渗漏检测法、射线检测法、超 声波检测法、磁粉检测法、渗透检测法、涡流检测法、声发射法、激光检测法等等。以上方 法中除目视检测法外都需要一定的检测设备、工具或器材。 以下的五种方法是最常用的，称为五种常规方法： 射线检测法（Radiographic TestingRT） 超声波检测法（Uitrasonic TestingUT） 磁粉检测法（Magnnetic Particle TestingMT） 渗透检测法（Liquid Penetrant TestingPT） 涡流检测法（Eddy Current Testin

27、gET） 以下将对五种常规方法简介如下。 1.5.2 射线检测法（RT） 射线检测法目前广泛采用的是射线照相法，它是利用某些射线(如 X、 射线)穿透工件 时，由于缺陷与工件材料对射线的衰减作用不同，从而使胶片感光不一样经暗室处理后在 底片上形成黑度不同的影像，据此来判断材料内部的缺陷情况。 射线照相法缺陷显示比较直观，探伤结果可长期保存。但消耗胶片，探伤成本较高， 生产效率相对较低。 为此， 一些大工厂为了提高生产率， 降低成本， 采用了射线实时成象法。 即采用图象增强器代替胶片， 将图像变成电信号输入工业电视系统在荧光屏上显示， 可以实 现实时检测。此法的缺点是灵敏度相对较低。 射线检测法

28、的优点是能通过显示的缺陷形貌对缺陷定性、定量和定位；其缺点是穿透 能力不及超声波，对于垂直于射线的裂纹检出困难较大，此外射线对人体有害，需要投入防 护的投资。 1.5.3 超声波检测法（UT） 超声波检测法是利用超声波能在弹性介质中传播，在界面上产生反射、折射等特性来 探测材料内部或表面缺陷的探伤方法。 利用压电效应在探头的压电晶片上产生高频脉冲超声 波在工件中传播， 遇缺陷反射回压电晶片使其产生高频电脉冲， 经仪器接收放大在示波屏上 显示出缺陷回波，从而发现缺陷。 超声波检测不但检测厚度大，而且灵敏度高，速度快，成本低，能对缺陷准确定位和 - 6 - 对缺陷定当量。 超声波对人体无害。 然而

29、超声波检测法， 缺陷显示不直观， 检测技术难度大， 易受主、客观条件的影响，检测结果不便保存。 随着超声波检测新技术的研发，数字化、自动化、三维成像、相控阵等新技术的应用， 用超声波检测来评价被检物的质量，将会变得愈来愈可靠。 1.5.4 磁粉检测法（MT） 磁粉检测法是利用被磁化的工件在其缺陷处形成漏磁场吸附磁粉显示缺陷的探伤方 法。利用电磁铁、永久磁铁或直接对工件通电的方法，使铁磁性工件表面和近表面的缺陷处 形成漏磁场，喷洒磁粉被漏磁场吸附而形成磁痕，从而发现缺陷。 磁粉检测法缺陷显示直观，操作简单，成本低，速度快。但磁粉检测法只能探伤铁磁 性材料表面或近表面缺陷，如铁、钴、镍及其合金，但

30、非磁性的奥氏体不锈钢例外。 1.5.5 渗透检测法（PT） 渗透检测法是利用液体的毛细管现象来检测工件表面开口缺陷的探伤方法。在比较光 洁的工件表面上， 均匀涂上渗透液， 如果工件表面存在开口缺陷就会因为毛细管现象而将渗 透液吸入缺陷，将工件表面的渗透液去除后，涂上显像剂，又利用毛细管现象将缺陷中的渗 透液吸出在洁白的显像剂上形成迹痕，从而发现缺陷。 渗透检测法又分着色法和荧光法两种。着色渗透检测法是采用带有鲜红色彩的渗透剂， 可在日光下观察缺陷；荧光渗透检测法是采用带有荧光物质的渗透剂，需要在较暗的室内， 在紫外线的照射下观察缺陷。后者的灵敏度比前者高。 渗透检测法不受材料种类的限制，可一次

31、检出工件表面不同方向缺陷，灵敏度高，使 用方便，操作简单，适用于无电源、水源的野外现场检测。但渗透检测法只适用于检测材料 表面开口缺陷，所用试剂有一定的毒性，要求工件表面光洁，不能检测多孔性材料。 1.5.6 涡流检测法（ET） 涡流探伤是根据高频电流在工件材料中产生的感生涡流大小的变化来检验工件材料表 面缺陷的探伤方法。涡流探伤是以电磁感应理论为基础的，当高频电流通过线圈时，便在靠 近线圈的工件表面感应出涡流， 涡流又产生自己的磁场与线圈激励的磁场相互作用。 当工件 表面存在缺陷时，涡流磁场就会发生变化，从而引起检测线圈电流的变化，据此可以判定工 件表面的缺陷情况，涡流探伤简称 ET。 涡流

32、探伤速度快，成本低，操作简单，易于实现自动化，可用于磁性或非磁性导电材 料的检测。但涡流探伤只能探伤表面或近表面缺陷，而且只适用于导电材料。 第6节 无损检测方法的应用与对比 第6节 无损检测方法的应用与对比 1.6.1 内部缺陷的检测 适合于检测内部缺陷的方法主要有两种：射线照相法（RT）和超声波检测法（UT） ， 下面分项对这两种方法进行比较。 1.6.1.1 按被检物种类对比 (1) 锻件内部的缺陷由于锻造而大多被压成平面的形状。因此在超声波探伤时，多数 采用从表面进行垂直探伤的方法，这样比较容易检出缺陷；而用射线照相法探伤时，这种缺 陷往往很难检测出来。 (2) 压延件内部的缺陷，由压

33、延而被压成同表面平行的形状。因此，其缺陷的检测与 - 7 - 锻件相类似。 (3) 铸件和焊缝内部的缺陷，因为铸造或焊接后就成形了，一般都呈立体状。因此， 用射线检测法就比较容易检测出来， 用超声波检测法虽然也能检出但比起射线检测法效果较 差。 1.6.1.2 按缺陷种类对比 (1) 分层：是压延件中与表面平行的内部缺陷，一般用超声波检测法很容易检测出来， 而用射线检测法很难检出。 (2) 铸件的气孔和缩孔：大多体积型的内部缺陷，用射线照相检测法一般很容易检测 出来。用超声波检测法有时也能检测出来，但如果铸件的晶粒粗大时，超声波的衰减就大， 所以比射线照相检测法效果差，甚至检测不出来。 (3)

34、 焊缝内的气孔：是球形缺陷，用射线照相检测法一般很容易检出。用超声波检测 往往较难检出，假如气孔尺寸大或者密集，则有时也能检出。 (4) 焊缝内的未焊透：是使焊缝钝边处发生的缺陷，因为它留有一部分坡口面，所以 呈平面状，用射线照相检测法和超声波检测法，一般都能把它检测出来。 (5) 焊缝内的未熔合：是焊缝的熔敷金属与母材之间或者熔敷金属层间发生的缺陷， 这种缺陷一般都是残存的空隙。 对于坡口边沿未熔合， 用射线和超声波检测法都很可能检测 出；对于层间未熔合，用射线照相检测法不能检出，而用超声波检测法则能检出。 (6) 焊缝内的裂纹：是在焊缝内部或表面上发生的缺陷，其形状接近于平面，而一般 都多

35、少带有些凹凸不齐的形状，方向是不规则的。由于裂纹的间隙很小，用射线照相检测法 时，当射线照射的方向与裂纹的方向平行时，能检测出来，但检出率低；当射线照射的方向 与裂纹的方向大致垂直时，几乎就检测不出。如用超声波检测，当超声波的波束与裂纹面大 致垂直时就能检测出来。 (7) 焊缝内的夹渣：也是焊缝内部的体积型缺陷，形状不定，一般用射线照相检测法 较容易探出。用超声波检测法也可以探出，但其效果比射线照相法要差。 1.6.1.3 检测特征对比 (1) 对缺陷形状的确定：用射线照相检测法时可以根据 X 射线底片上所记录的缺陷图 象，很容易地进行判别。超声波检测法时若应用各种扫查法的话，也能大致判别出平

36、面状、 圆柱状和球状等缺陷。 (2) 对缺陷的定性：用射线照相检测法时可以根据 X 射线底片上所记录的缺陷图象， 很容易地进行定性。超声波检测法时，若能判定缺陷发生的部位，结合动态波形，有时也能 大致估计缺陷的性质，但有时准确度不高。 (3) 对缺陷定量：用射线照相检测法时，根据 X 射线底片的缺陷图象，可以相当精确 地判别缺陷的二维方向尺寸，但厚度方向上的尺寸很难判别。对于超声波检测法，若采用适 当的测长方法， 也能判别二维方向的尺寸， 但在一般情况下判别的精确度比射线照相检测法 要差。厚度方向尺寸的判别精确度要求较低，有时也能估计得出。 (4) 对缺陷厚度方向上的定位：用超声波检测法时，根

37、据读出的声程、深度或水平距 离以及探头的 K 值或折射角，就可以正确地求出。用射线检测法时，常规的方法不能确定； 如采用立体照相法也可以求出缺陷在厚度方向的部位。 (5) 对检测结果的记录：用射线照相检测法时，可以把被检物的二维方向的投影图象 在 X 射线底片上作永久的记录。而超声波检测法是实时进行的，其在示波管上显示的信息， 是瞬间的图象，随着探头的移动，图象也跟着变化，不能作为永久的记录。采用数字式超声 波检测仪可将缺陷波形图记录下来，但记录的准确与否与检测人员的主观判断有较大关系， 不如射线照相检测法的底片记录客观。 (6) 对于是否需判断者在现场：射线照相检测法的结果判断是在底片处理后

38、进行的， - 8 - 不需要判断者亲临照相现场。而超声波检测法，示波管图象不能作记录，因此必须随时要作 判断， 即使能记录也与检测人员的主观判断有关， 所以需要有判断能力的技术人员来进行检 测操作。 (7) 能否从单面进行检测：因射线照相检测法用的是穿透法，所以必须把射线源和 X 射线胶片分别安放在被检物的两面。 而超声波检测法用的是反射法， 只要把探头接触在被检 物的一面即可进行。 (8) 关于被检物厚度的上限和下限 上限：用射线照相检测法时，如被检物是钢材，厚度约可为 460 毫米(用直线加速器)， 而超声波检测法对某些钢种，可以高达 23 米。 对于下限用射线照相检测法时原则上是没有限制

39、的。但超声波检测法因受盲区的限制， 其厚度下限对钢材，一般来说约为 6mm，如采取一些必要的措施可达 3mm。 (9) 关于检测装置的小型轻便性：当被检物厚度增加时，超声波检测法不需要采用特 别大型的装置，而射线照相检测法就需要大型的装置。 (10) 对于检测速度：射线照相法检测花费的时间，如果只考虑射线照射和暗室处理这 两道工序，至少也要 10 分钟以上。而超声波检测如果用探头接触法的话，当时就可以得出 接触部位的检测结果， 在一定的检测范围内花费的检测时间比射线照相法检测的时间要少得 多。 (11) 对于耗材费用和总费用 耗材费用：用射线照相检测法时要消耗价格较高的 X 射线胶片，还要消耗

40、增感屏和照 相药品， 因此单位焊缝长度的检测费用就相当的高。 而超声波检测法虽然也要消耗耦合剂和 磨耗探头等，但单位焊缝长度的消耗品费用要低得多。 总费用：超声波检测法同射线照相检测法相比，其设备费用和消耗品的费用都较低， 检测时间和操作人员数量都少， 故人工费也低得多， 一般来说超声波检测的总费用是很少的。 (12) 对安全管理的要求：用射线照相检测法时需要进行射线防护，而用超声波检测法 时，不必担心对人体会有什么伤害。 1.6.2 表层缺陷的检测 适合于检测表层缺陷的主要方法为磁粉检测法（MT） 、渗透检测法（PT）以及涡流检 测法（ET） ，下面分项对这三种方法进行比较。 1.6.2.1

41、 按被检物种类对比 磁粉检测法和渗透检测法适用于铸件、锻件、压延件、管材以及焊缝，但对线材来说 是不合适的(除非在特殊的情况下)。涡流检测法适用于圆形截面、较长的管材和线材，对于 压延件尚合适；但对于锻件，当表面光洁度较高时，可用来检测表面裂纹；对铸件和焊缝来 说除了在特殊的情况下都不太合适。 1.6.2.2 按缺陷种类对比 (1) 表面开口的裂纹：用磁粉检测法、渗透检测法和涡流检测法都适合。近表面裂纹 可以用磁粉检测法和涡流检测法，但不能用渗透检测法。 (2) 折叠：一般是露出表面的重叠折痕，所以用磁粉检测法和渗透检测法都可以检出， 涡流检测法一般也能检出。 (3) 白点：是钢材断口中出现的

42、具有白色光泽的斑点。如果切削加工后出现在表面时， 用磁粉检测法和渗透检测法都适合。但用电涡流检测法不能检出。 (4) 疏松：一般是形状不规则的线状缺陷的集合体，用渗透检测法最合适，用磁粉检 测法也还可以，但用涡流检测法不能检出。 (5) 针孔：一般是直径微小的圆形开口缺陷，所以用磁粉检测法和渗透检测法都适合， - 9 - 而涡流检测法不适合(除非在特殊情况下)。 (6) 钢棒的线状缺陷：一般深度较浅，所以用磁粉检测法最适合，用渗透检测法和涡 流检测法也可能检出。 1.6.2.3 按检测特征对比 (1) 缺陷的定性：用磁粉检测法和渗透检测法时大多是根据缺陷显示迹痕的形状来判 别的。 而涡流检测法

43、是用示波屏上的连续波形或相位图来显示的， 一般无法判别缺陷的种类。 (2) 对检测结果的记录：涡流检测法所用的仪器多为数字式的，示波屏上的显示一般 都能同步地记录下来，比较起来是最好的了。磁粉检测法和渗透检测法可以用透明胶带、照 相和其他办法把缺陷迹痕复制下来。 (3) 关于检测装置的小型轻便性：渗透检测法中，用溶剂去除型着色渗透液的方法， 因为不需要用什么装置，因此轻便性是最好的，但是采用荧光渗透检测法时，其检测装置是 固定在室内的，一般不宜在现场使用。磁粉检测法和涡流检测法，既有携带式的，也有固定 式的装置，携带式的在现场使用比较方便，在工厂车间里大都采用固定装置，涡流检测法还 能实现自动

44、化检测。 (4) 检测速度：涡流检测法是用检测线圈来检测电和磁的变化，因此可以进行快速检 测， 能最迅速地获得探伤结果。 磁粉检测法的检测速度也比较快， 而渗透检测法因为有渗透、 清洗和显像等几道需要一定时间工序，因此操作时间较长。 (5) 设备费用：磁粉检测法和涡流检测法，不管是携带式或固定式都需要一定的设备； 携带式设备投资一般不大， 固定式设备投资较巨大， 但总的来说涡流检测设备比磁粉检测设 备贵得多。渗透检测法中溶剂去除型不需要设备，其余方法也需要相当数量设备的，特别是 荧光渗透检测法需要固定装置，一般说来其设备费用与磁粉检测法的固定装置差不多。 (6) 耗材费用：磁粉检测法和渗透检测

45、法需要消耗磁粉和各种检测剂，需要少量的耗 材消费。涡流检测法除探头需经常更换外，一般不需其它耗材，所以耗材费用最少。 - 10 - 第2章 焊接缺陷和铸件、锻件缺陷及钢板缺陷 第1节 焊接缺陷 第1节 焊接缺陷 2.1.1 焊接缺陷的存在及分类 2.1.1.1 焊接缺陷的存在 在焊接结构(件)中要获得无缺陷的焊接接头，在技术上是相当困难的，也是不经济的。 为了满足焊接结构(件)的使用要求， 应该把缺陷限制在一定的范围之内， 使其对焊接结构(件) 的运行不致产生危害。由于不同的焊接结构(件)使用的场合不同，对其质量要求也不一样， 因而对缺陷的容限范围也不相同。 焊接结构(件)中由于缺陷的存在，影

46、响着焊接接头的质量。评定焊接接头质量优劣的依 据，是缺陷的种类、大小、数量、形态、分布及危害程度，若接头中存在着不符合标准要求 的焊接缺陷，一般可通过补焊来修复，或者采取铲除焊道后重新进行焊接，有时直接作为判 废的依据。 2.1.1.2 焊接缺陷的分类 焊接缺陷的种类很多，有熔焊产生的缺陷，也有压焊、钎焊产生的缺陷。这里主要介绍 熔焊缺陷的分类，其他方法的焊接缺陷不作介绍。 根据有关标准要求，可将熔焊缺陷分为以下六类。 第一类裂纹 第二类气孔 第三类固体夹杂 第四类未熔合和未焊透 第五类形状缺陷 第六类其他缺陷。 上述六类缺陷的名称见表 21 熔焊缺陷除了以上六类之外，还有金相组织不符合要求(如晶粒粗大、金相组织的成分 不合格等)及焊接接头的理化性能不符合要求的性能缺陷(包括化学成分、力学性能及不锈钢 焊缝的耐腐蚀性能等)。这类缺陷大多是由于违反焊接工艺或错用焊接材料所引起的，不在 本节讨论之列。 - 11 - 熔焊焊接接头中常见缺陷的名称 表 2