無損檢測綜合知識
彭玉橋
北京華海恒輝科技有限公司無損檢測技術(shù)培訓(xùn)中心
1.1 無損檢測概論
1.1.1 無損檢測通用方法及技術(shù)
一、無損檢測的定義：不破壞材料的外形和性能的情況下，檢測該材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（組織與不連續(xù)）和性能，該技術(shù)稱為無損檢測。英文全稱：Non Destructive Testing (NDT)
二、常用無損檢測方法
（1）射線檢測：Radiographic Testing (RT)
l射線的種類與本質(zhì)：χ射線、γ射線和中子射線。χ射線和 γ射線與無線電波、紅外線、可見光、紫外線一樣，都是電磁波；而中子射線是粒子。
lX射線的產(chǎn)生：X射線管、 X射線機
lγ射線的產(chǎn)生：γ射線是放射性原子核在衰變時放射出來的電磁波。γ射線機
射線檢測：原理、方法與應(yīng)用
l利用射線透過物體時產(chǎn)生的吸收和散射現(xiàn)象，檢測材料中因缺陷存在而引起射線強度改變的程度來探測缺陷的方法稱為射線檢測技術(shù)，可分為：
⑴ 射線照相法；⑵ 熒光屏法；⑶ 工業(yè)電視法
l檢測對象類型：金屬；非金屬。 焊縫；鑄件。
l檢測缺陷類型：裂紋；氣孔；未焊透；未融合；夾渣；疏松；冷隔等。#
l射線檢測與超聲檢測比較：
⑴ 射線檢測優(yōu)點是缺陷顯示直觀；定量、定位準(zhǔn)確；可以定性；檢測結(jié)果可以長期保留。缺點是檢測周期長；成本高；大厚度工件檢測比較困難。
⑵ 超聲檢測優(yōu)點是檢測周期短；成本低；大厚度工件檢測方便；缺點是不能顯示缺陷形狀；不能**定量，不能定性。
（2）超聲檢測：Ultrasonic Testing (UT)
l超聲波的本質(zhì)：機械波，它是由于機械振動在彈性介質(zhì)中引起的波動過程，例如水波、聲波、超聲波等
l超聲波的類型：縱波和橫波 表面波（瑞利波）、板波
l超聲波的性質(zhì)：
（1）聲速：與材料性質(zhì)有關(guān)、與波的種類有關(guān)
（2）波的疊加、干涉及駐波
（3）反射、折射和波型轉(zhuǎn)換
l超聲波的產(chǎn)生：儀器、探頭
l超聲波與工件的接觸：耦合劑
l超聲波在工件內(nèi)的傳播與反射、波的接收
l超聲波檢測原理：探頭發(fā)射的超聲波通過耦合劑在工件中傳播，遇到缺陷時反射回來被探頭接收。根據(jù)反射回波在熒屏上的位置和波輻高低判斷缺陷的大小和位置。
l超聲檢測技術(shù)的特點：應(yīng)用范圍廣；穿透能力大；設(shè)備輕便；定量不準(zhǔn)確；定性困難。
l 檢測技術(shù)類型：縱波法；橫波法；表面波法；板波波；
l 常用檢測方法：穿透法；反射法；串列法；液浸法；
l 檢測對象類型：金屬；非金屬。 焊縫；板件；管件；鍛件。
l 檢測缺陷類型：面缺陷；體缺陷。定性困難。
l 數(shù)字化、智能化發(fā)展前景寬廣。#
（3）磁粉檢測: Magnetic Testing (MT)
l漏磁場：鐵磁材料磁化時磁力線由于折射而迤出到材料表面所形成的磁場稱為漏磁場
l剩磁：鐵磁材料磁化時所具有的磁性在磁化電流取消后繼續(xù)存在的性質(zhì)稱為剩磁
l鐵磁材料在磁場中被磁化后，缺陷處產(chǎn)生的漏磁場吸附磁粉而形成磁痕。磁痕的長度、位置、形狀反映了缺陷的狀態(tài)。
l磁粉檢測技術(shù)的特點：檢測表面和近表面缺陷；鐵磁材料；
l常用檢測方法：剩磁法；連續(xù)法。
l檢測對象類型：鐵磁材料。焊縫；鋼板；鋼管；螺栓等...
l檢測缺陷類型：裂紋；夾渣等... #
（4）滲透檢測：Penetrate Testing (PT)
l分子壓強與表面張力：每一個離液面的距離小于分子作用半徑r的分子，都受到一個指向液體內(nèi)部的力的作用。而這些表面分子及近表面分子組成的表面層，都受到垂直于液面且指向液體內(nèi)部的力的作用。這種作用力就是表面層對整個液體施加的壓力，該壓力在單位面積上的平均值叫分子壓強。分子壓強是表面張力產(chǎn)生的原因。
l液體潤濕：液體鋪展在固體材料的表面不呈球形，且能覆蓋表面，此現(xiàn)象稱液體潤濕現(xiàn)象。
l毛細現(xiàn)象：潤濕液體在毛細管內(nèi)的自動上升或下降稱為毛細現(xiàn)象。#
l具有潤濕作用的滲透劑在毛細管作用下滲入表面開口缺陷。在顯象劑作用下由于毛細管作用滲入到開口缺陷內(nèi)的滲透劑被析出表面形成痕跡。
l滲透檢測基本操作過程
l滲透檢測技術(shù)的特點：檢測表面開口缺陷；
l常用檢測方法：著色法；熒光法。
l檢測對象類型：金屬與非金屬材料。
l檢測缺陷類型：裂紋。#
（5）渦流檢測：Eddy Current Testing (ET)
l由于電磁感應(yīng)金屬材料在交變磁場作用下產(chǎn)生渦流。
l金屬材料中存在的裂紋將改變渦流的大小和分布，分析這些變化可檢出鐵磁性和非鐵磁性材料中的缺陷。
l渦流可用以分選材質(zhì)、測膜層厚度和工件尺寸以及材料的某些物理性能等。
l渦流檢測技術(shù)的特點：適用于導(dǎo)電材料；檢測近表面缺陷。
l常用檢測方法：穿過式線圈；內(nèi)通過式線圈；探頭式線圈。
l檢測對象類型：金屬與非金屬材料。
l檢測缺陷類型：裂紋。#
1.1.2常用無損檢測方法的應(yīng)用
一、應(yīng)用的部門：航空、航天、機械、核工業(yè)、汽車制造、船舶、電子、鋼結(jié)構(gòu)、商檢、進出口等。
二、應(yīng)用的對象
（1）缺陷探傷 （2）厚度測量 （3）性能測試 #
1.1. 3 常用無損檢測方法的范圍及局限性
1.2 材料及缺陷
1.2.1 金屬及合金的結(jié)構(gòu)
一、金屬
（1）純金屬：單一原子構(gòu)成的材料
（2）合金：某一金屬元素為基，添加一種或多種其他元素，通過冶金或粉末冶金方法制成的金屬材料。
二、單組元金屬結(jié)構(gòu)
（1）體心立方結(jié)構(gòu) （2）面心立方結(jié)構(gòu) （3）密排立方結(jié)構(gòu) 金屬結(jié)構(gòu)圖 #
三、合金的結(jié)構(gòu)
合金的結(jié)構(gòu)由多種成分組成，不是簡單的體心、面心、六方而是由“相”來表示的：
相：在合金內(nèi)，一個或多個成份、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)均勻的區(qū)域稱為“相”。一種合金可以有若干種不同的“相”構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)也由“相”所決定。
隨著溫度的變化，金屬的“相”也會隨著改變。相變圖 #
1.2.2 材料的性能
一、力學(xué)性能
（1）金屬材料的靜拉伸力學(xué)性能
l強度：金屬抗拉長久變形和斷裂的能力
l塑性：又稱范性，斷裂前材料發(fā)生不可逆長久變形的能力
l韌性：金屬在斷裂前吸收變形能量的能力
（2）金屬材料的彈性性能
l彈性（虎克定律）：
（3）金屬材料在靜加載下的力學(xué)性能
l扭轉(zhuǎn)性能 扭轉(zhuǎn)破斷圖
l彎曲、壓縮性能
l硬度 #
（4）金屬材料的沖擊性能
（5）金屬材料的疲勞性能
（6）金屬材料的蠕變性能
二、物理性能
（1）密度、比熱量、磁性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性等
（2）光學(xué)性能
（3）聲學(xué)性能 #
1.2.3 金屬材料中的各種缺陷及不連續(xù)性
一、不連續(xù)性：金屬或合金內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不均勻變化，稱為不連續(xù)性。
二、缺陷：對金屬材料的性能造成破壞的不連續(xù)性稱為缺陷。
常見的焊接缺陷：氣孔、夾渣、未融合、未焊透、裂紋、夾珠、鎢夾雜、夾層等 #
1.3 加工及缺陷
一、*初加工過程及相關(guān)缺陷
（1）鑄造：將熔融金屬澆注入鑄型型腔，冷卻后形成工件的加工過程；
常見的鑄造缺陷：氣孔、縮孔、疏松、冷裂、熱裂、冷隔、偏析、夾雜。
（2）塑性加工：鍛、軋、拔、鈑金等
常見的塑性加工缺陷：裂紋、折疊、分層、白點（氫脆） #
二、制造加工過程及相關(guān)缺陷
（1）焊接：通過加熱或加壓，使填充材料熔化、冷卻將工件連接在一起的加工方式稱焊接；
常見的焊接缺陷：氣孔、夾渣、未融合、未焊透、裂紋、夾珠、鎢夾雜
（2）表面加工：車、銑、刨、鍍、磨、噴丸、吹砂等常見的表面加工缺陷：氫脆
（3）熱處理：對金屬材料加溫并用不同方法冷卻使其組織結(jié)構(gòu)發(fā)生的方法稱熱處理；
常見的熱處理缺陷：淬裂
（4）其他熱加工工藝：粉末冶金等 #
1.4 在役中的材料
1.4.1 在役中材料的行為
受力、受壓、高低溫、摩擦、腐蝕 ...
1.4.2 在役工況導(dǎo)致缺陷和失效
一、腐蝕：腐蝕裂紋、腐蝕坑、腐蝕減薄
二、疲勞：疲勞裂紋、疲勞斷裂
三、磨損：材料減薄、摩擦裂紋
四、過負載：變形、斷裂
五、脆性斷裂：鎘脆、氫脆
1.4.3 金屬中破裂發(fā)展的概念
一、缺陷的形成（應(yīng)力集中）
二、缺陷的發(fā)展（載荷）
三、斷裂 #
1.5 質(zhì)量及標(biāo)準(zhǔn)化
1.5.1 質(zhì)量、質(zhì)量控制及標(biāo)準(zhǔn)化
一、質(zhì)量的定義：（GB/T 6583-92）
反映產(chǎn)品或服務(wù)滿足明確或隱含需要能力的特征和特性的總和。
通常認為，質(zhì)量有狹義和廣義兩種含義，狹義的質(zhì)量就是產(chǎn)品質(zhì)量。對無損檢測而言，可以認為是指無損檢測各種方法檢測結(jié)果的正確性和可靠性；廣義的質(zhì)量除產(chǎn)品質(zhì)量外，還包括了工作質(zhì)量。對無損檢測而言，可以認為是指無損檢測人員在實施無損檢測工作過程中，各個方面、各個環(huán)節(jié)工作的好壞。它取決于工作人員的責(zé)任心與技術(shù)水平等綜合條件，這些條件直接或間接的影響到無損檢測的結(jié)果。 #
二、質(zhì)量控制的定義：（GB/T 6583-92）
為達到質(zhì)量要求所采取的作業(yè)技術(shù)和活動。質(zhì)量控制的目的，監(jiān)視一個過程并排除不滿意的原因，以取得經(jīng)濟效益。
三、標(biāo)準(zhǔn)化的定義：制定和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的過程
1.5.2 質(zhì)量體系
一、定義：為實施質(zhì)量管理的組織結(jié)構(gòu)，職責(zé)，程序過程和資源。
二、質(zhì)量體系要素
在質(zhì)量管理中，有關(guān)內(nèi)容可分為若干個質(zhì)量體系要素。在GB/19004一ISO9004”質(zhì)量管理和質(zhì)量體系要素——指南”中質(zhì)量體系要素有20個。這些要素都取決于人的因素、機器的因素、材料的因素、方法的因素以及工作環(huán)境的固素。 #
即人、機、料、法、環(huán)五個因素，無損檢測就是從這五個因素著手去提高質(zhì)量。對各種檢測方法，其主要內(nèi)容：
(1) 無損檢測人員的管理
l 人員資格：凡從事無損檢測的人員必須按照各行業(yè)規(guī)定的無損檢測人員資格考核規(guī)則（如國內(nèi)無損檢測學(xué)會執(zhí)行的《GB/T 9445：1999 無損檢測人員資格鑒定與認證》）參加培訓(xùn)和考核，取得相應(yīng)的資洛證書、方可從事該行業(yè)相應(yīng)方法和等級的無損檢測工作。無損檢測資格分為初級（I級）、中級（II級）和**（III級）三個等級。（各等級的職責(zé)）
l 培訓(xùn)考核：培訓(xùn)可以是長期的或短期的，集中的或分散的，一般應(yīng)有培訓(xùn)記錄。一個單位的無損檢測部門或其主管部門，應(yīng)當(dāng)制訂培訓(xùn)計劃，以便于按照人員情況：工作需要進行人員技術(shù)培訓(xùn)。 #
l 建立無損檢測人員的技術(shù)檔案。對每一位從事無損檢測的人員應(yīng)建立個人技術(shù)檔案，內(nèi)容至少應(yīng)包括：個人簡歷；檢測質(zhì)量方面的獎懲情況；檢測人員的工作記錄，包括中斷無損檢測工作的起止時間；接受技術(shù)培訓(xùn)的情況等。
l 對射線檢測人員還應(yīng)建立“健康檔案”和射線劑量記錄。射線檢測屬特殊有害工種，為了呆障射線檢測人員的健康與**，應(yīng)建立射線檢測人員的健康檔案和進行射線劑量記錄，此項工作應(yīng)歸口于單位的**技術(shù)和工業(yè)衛(wèi)生部門管理，但為了便于對無損檢測人員的管理，也應(yīng)同時納入無損撿測部門的質(zhì)量管理之中。
l 國際和我國無損檢測人員資格認證現(xiàn)狀。
(2) 無損檢測設(shè)備及器材的管理
該項管理主要是建立設(shè)備臺帳和設(shè)備使用卡以及設(shè)備的周期撿定(周檢)制度,應(yīng)詳細記錄設(shè)備進廠日期和性能、價值及附件情況：檢修和零件更換情況以及設(shè)備周檢情況，設(shè)備應(yīng)有專人負責(zé)維護保養(yǎng)，設(shè)備可以集中管理，也可以分散管理，對于關(guān)鍵設(shè)備應(yīng)記錄其使用的頻度分折設(shè)備利用率。
要用好、管好、修好設(shè)備，要對操作人員進行培訓(xùn)、考核，發(fā)設(shè)備操作許可證后方可上崗。設(shè)備應(yīng)制定**操作規(guī)程，要嚴格按操作規(guī)程進行操作,設(shè)備發(fā)生事故，應(yīng)填寫事故報告單以分析事故發(fā)生的原因和責(zé)任者。
無損檢測設(shè)備和器材管理的內(nèi)容主要有:
l 檢測設(shè)備的管理（包話X射線探傷機、超聲波探傷儀、磁粉探傷儀等檢測儀器設(shè)備）； # l 輔助設(shè)備的管理（黑度計、評片燈、自動洗片機等輔助設(shè)備）；
l 無損檢測器材的管理（滲透劑、射線膠片、象質(zhì)計、顯定影液、增感屏等器材）。
(3) 無損檢測工藝的管理
檢測工藝的管理是質(zhì)量管理重要組成部分，無損檢測工藝應(yīng)符合有關(guān)規(guī)范，規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)，并隨這些標(biāo)準(zhǔn)的變化，按年號修訂以及按新頒標(biāo)準(zhǔn)制定相應(yīng)的工藝規(guī)程。檢測工藝是質(zhì)量管理和質(zhì)量保證手冊中一種強制性的要求。對于具體的產(chǎn)品或重要的特殊結(jié)構(gòu)的檢測，還應(yīng)建立工藝卡，作為射線檢測人員具體操作的指導(dǎo)性工藝文件。 #
(4) 建立無損檢測質(zhì)量管理制度
無損檢測質(zhì)量管理制度是質(zhì)量管理的具體文件。它應(yīng)對無損檢測整個工作內(nèi)容，在質(zhì)量方面作出規(guī)定。它是整個質(zhì)量管理和質(zhì)量保證體系中的核心內(nèi)容和文件。其內(nèi)容應(yīng)包括：檢測的工作程序即從檢測項目的委托、編號、檢測操作、標(biāo)記報告等作出規(guī)定。同時, 還應(yīng)制定檢測設(shè)
備、檢測人員、工藝規(guī)程等管理制度。這些管理制度是以制度的形式，進一步細化整個檢測的質(zhì)量管理內(nèi)容。它們應(yīng)具備具體實施的可操作性。
上述的內(nèi)容就構(gòu)成了整個無損檢測質(zhì)量管理和質(zhì)量保證體系的基本內(nèi)容，這些內(nèi)容又是互相有聯(lián)系的一個整體。各個單位可以根據(jù)本草位（工廠企業(yè)、事業(yè)，公司等實體〕的具體情況，作出補充性的一些質(zhì)量管理制度。如建立有關(guān)工藝紀(jì)律監(jiān)督的制度，以保證工藝規(guī)程的正確實
施。建立審片制度，以確保評片質(zhì)量等。以上這些制度正常運作之后，就能夠有效地確保檢測的工作質(zhì)量。 #
1.5.3 檢查、檢驗、檢測
一、檢查（Check ）
對機構(gòu)、部門執(zhí)行某個標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程或體系與規(guī)定的要求進行比較以確定其符合性的活動。
二、檢驗（ Inspection ）
對產(chǎn)品或服務(wù)的一種或多種特性進行測量、檢查、試驗、度量，并將這些特性與規(guī)定的要求進行比較以確定其符合性的活動。
三、檢測（ Test ）
開展檢驗的一種技術(shù)活動，通常采用儀器設(shè)備或器具，按照規(guī)定的程序操作獲取某些技術(shù)參數(shù)，從而對產(chǎn)品或服務(wù)的一種或多種特性做出結(jié)論。 #
1.6 標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)、技術(shù)條件及規(guī)程
一、標(biāo)準(zhǔn)（ Standard ）
二、法規(guī)（ Code ）
三、技術(shù)條件（Technology Condition ）
四、規(guī)程（ Procedure ）
實施無損檢測時儀器所用的技術(shù)參數(shù)和操作程序稱為無損檢測工藝或規(guī)程
五、作業(yè)指導(dǎo)書（工藝卡 Instruction ） #
1.7 向業(yè)主提供的技術(shù)文件：工藝卡、記錄及報告
一、工藝卡（ Instruction ）
根據(jù)工藝規(guī)程編制的用以指導(dǎo)Ⅰ、Ⅱ級人員實際操作的技術(shù)指導(dǎo)書，通常它是以表格的形式出現(xiàn)。實際上工藝卡是工藝規(guī)程的濃縮。
二、記錄（Record）
Ⅰ、Ⅱ級人員在實際操作時，對操作過程和技術(shù)參數(shù)所做的原始記錄。
三、報告（Report）
Ⅱ級人員在實際操作后對檢測結(jié)果的評定意見。 #
工藝卡、記錄及報告（超聲、磁粉）
附：5.2.1持有NDT Ⅰ級證書的人員有資格按照NDT指導(dǎo)書，并在II級和III級人員的監(jiān)督下進行NDT操作。
I級人員應(yīng)能：
（a）調(diào)整設(shè)備；
（b）進行檢測；
（c）按照文件提供的驗收標(biāo)準(zhǔn)進行記錄并對檢測結(jié)果分類；
（d）按檢測結(jié)果寫出檢測報告。
5.2.2 Ⅰ級人員不應(yīng)負責(zé)選擇檢測方法或技術(shù)。
5．3 NDTⅡ級
持有NDT Ⅱ級證書的人員有資格按所制定的或經(jīng)認可
的工藝規(guī)程，執(zhí)行和指導(dǎo)無損檢測工作，具體包括：
（a）解釋該Ⅱ級人員具有資格的檢測方法的應(yīng)用局限性；
（b）按NDT法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)條件和工藝規(guī)程編寫適合
干實際工作情況的檢測指導(dǎo)書；
（c）安裝設(shè)備并驗證其調(diào)整情況；
（d）執(zhí)行和監(jiān)督檢測;
（e）按照適用的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)條件，解釋和評定檢
測結(jié)果；
（f）執(zhí)行或監(jiān)督所有Ⅰ級人員的工作；
（g）培訓(xùn)或指導(dǎo)Ⅱ級以下的人員；
（h）組織編寫無損檢測結(jié)果的報告。
5．4 NDT Ⅲ級
5.4.1 持有Ⅲ級證書的人員可被授權(quán)來指導(dǎo)其具有資格的
各種NDT方法的全部工作，包括:
（a）對NDT裝備和工作人員承擔(dān)全部責(zé)任；
（b）制定和批準(zhǔn)檢測技術(shù)和工藝規(guī)程；
（c）解釋法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)條件和工藝規(guī)程；
（d）確定用于特定NDT工作的特殊檢測方法、技術(shù)和工
藝規(guī)程；
（e）按現(xiàn)行法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)條件解釋和評定檢測結(jié)果；
（f ）若被認證機構(gòu)授權(quán)，可受理資格鑒定考試；
（g）可執(zhí)行或監(jiān)督所有Ⅰ級和Ⅱ級人員的工作。
5.4.2 持有Ⅲ級證書的人員應(yīng)：
（a）對所有的材料、加工和產(chǎn)品制造工藝有足夠的實際
知識，以便選擇檢測方法、制定檢測技術(shù)；并在沒有現(xiàn)
成標(biāo)準(zhǔn)可采用的情況下協(xié)助建立驗收標(biāo)準(zhǔn)；
（b）一般地熟悉其它NDT方法；
（c）具有培訓(xùn)或指導(dǎo)Ⅲ級以下人員的能力。
