无损检测实验报告.docx

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无损检测实验报告

无损检测实验报告

实验目的

1.通过实验了解六种无损检测（超声检测、射线检测、涡流检测、磁粉检测、渗透检测、声发射检测）的基本原理。

2.掌握六种无损检测的方法，仪器及其功能和使用方法。

3.了解六种无损检测的使用范围，使用规范和注意事项。

二、实验原理

（一）超声检测（UT）

1.基本原理

超声波与被检工件相互作用，根据超声波的反射、透射和散射的行为，对被检工件经行缺陷测量和力学性能变化进行检测和表征，进而进行安全评价的一种无损检测技术。

金属中有气孔、裂纹、分层等缺陷（缺陷中有气体）或夹杂，超声波传播到金属与缺陷的界面处时，就会全部或部分反射。

超声波探伤仪的种类繁多，但在实际的探伤过程，脉冲反射式超声波探伤仪应用的最为广泛。

一般在均匀的材料中，缺陷的存在将造成材料的不连续，这种不连续往往又造成声阻抗的不一致，由反射定理我们知道，超声波在两种不同声阻抗的介质的交界面上将会发生反射，反射回来的能量的大小与交界面两边介质声阻抗的差异和交界面的取向、大小有关。

脉冲反射式超声波探伤仪就是根据这个原理设计的。

目前便携式的脉冲反射式超声波探伤仪大部分是A扫描方式的，所谓A扫描显示方式即显示器的横坐标是超声波在被检测材料中的传播时间或者传播距离，纵坐标是超声波反射波的幅值。

譬如，在一个钢工件中存在一个缺陷，由于这个缺陷的存在，造成了缺陷和钢材料之间形成了一个不同介质之间的交界面，交界面之间的声阻抗不同，当发射的超声波遇到这个界面之后，就会发生反射，反射回来的能量又被探头接受到，在显示屏幕中横坐标的一定的位置就会显示出来一个反射波的波形，横坐标的这个位置就是缺陷在被检测材料中的深度。

这个反射波的高度和形状因不同的缺陷而不同，反映了缺陷的性质。

2.仪器结构

a）仪器主要组成

探头、压电片和耦合剂。

其中，探头分为直探头、斜探头。

压电片受到电信号激励便可产生振动发射超声波，当超声波作用在压电片上时，晶片受迫振动引起的形变可转换成相应的电信号，从而接受超声波。

耦合剂是为了使超声波更有效的传入工件，在探头与工件表面之间施加的一层透生介质为耦合剂，作用在于排除探头与工件之间的空气。

b）主要旋钮

F1-F6菜单键，不同状态下有不同功能。

0ABC\4MNOS节键，调节参数值的大小。

设置及检测键。

快捷键。

dB增益，2GHI闸门，范围，移位。

电源键。

（二）射线检测

射线的种类很多，其中易于穿透物质的有X射线、丫射线、中子射线三种。

这三种射线都被用于无损检测，其中X射线和丫射线广泛用于锅炉压力容器焊缝和其他工业产品、结构材料的缺陷检测，而中子射线仅用于一些特殊场合。

射线检测最主要的应用是探侧试件内部的宏观几何缺陷（探伤）。

按照不同特征（例如使用的射线种类、记录的器材、工艺和技术特点等）可将射线检测分为许多种不同的方法。

射线照相法是指用X射线或丫射线穿透试件，以胶片作为记录信息的器材的无损的检测方法。

该方法是最基本的，应用最广泛的一种射线检测方法。

射线照相法原理

X射线是从X射线管中产生的，X射线管是一种两极电子管。

将阴极灯丝通电使之白炽电子就在真空中放出，如果两极之间加几十千伏以至儿百千伏的电压（叫做管电压）时，电子就从阴极向阳极方向加速飞行、获得很大的动能，当这些高速电子撞击阳极时。

与阳极金属原子的核外库仑场作用，放出X射线。

电子的动能部分转变为X射线能，其中大部分都转变为热能。

电子是从阴极移向阳极的，而电流则相反，是从阳极向阴极流动的，这个电流叫做管电流，要调节管电流，只要调节灯丝加热电流即可，管电压的调节是靠调整X射线装置主变压器的初级电压来实现的。

利用射线透过物体时，会发生吸收和散射这一特性，通过测量材料中因缺陷存在影响射线的吸收来探测缺陷的。

X射线和丫射线通过物质时，其强度逐渐减弱。

射线还有个重要性质，就是能使胶片感光，当X射线或丫射线照射胶片时，与普通光线一样，能使胶片乳剂层中的卤化银产生潜象中心，经过显影和定影后就黑化，接收射线越多的部位黑化程度越高，这个作用叫做射线的照相作用。

因为X射线或丫射线的使卤化银感光作用比普通光线小得多，所以必须使用特殊的

X射线胶片，这种胶片的两面都涂敷了较厚的乳胶，此外，还使用一种能加强感光作用的增感屏，增感屏通常用铅箔做成把这种曝过光的胶片在暗室中经过显影、定影、水洗和干燥，再将干燥的底片放在观片灯上观察，根据底片上有缺陷部位与无缺陷部位的黑度图象不一样，就可判断出缺陷的种类、数量、大小等。

（三）涡流检测

1.实验原理

涡流检测是以电磁感应为基础的，它的基本原理可以描述为：

当载有交变电流的检测线圈靠近导电试件时，由于线圈中交变的电流产生交变的磁场，从而试件中会感生出涡流。

涡流的大小、相位及流动形式受到试件导电性能等的影响，而涡流的反作用磁场又使检测线圈的阻抗发生变化，因此，通过测定检测线圈阻抗的变化，就可以得出被测试件的导电性差别及有无缺陷等方面的结论。

2.仪器结构

EEC-39RF智能全数字四频远场涡流仪

根据电磁感应的互感原理，只有两个导体之间才能产生互感效应。

故产生涡流的基本条件是：

能产生交变激励电流及测量其变化的装置，检测线圈（探头）和被检工件（导体）。

通常受检工件包括金属管、棒、线材，成品或半成品的金属零部件等。

如图1-3涡流仪器基本结构图所示，它是一个最基本的涡流仪器图。

检测线圈拾取的涡流信号可由线圈的感抗变化来表示。

线圈的感抗包括阻抗和电抗。

图1-3涡流仪器基本结构

（四）磁粉检测

磁粉探伤又称MT适用于钢铁等磁性材料的表面附近进行探伤的检测方法。

利用铁受磁石吸引的原理进行检查。

在进行磁粉探伤检测时，使被测物收到磁力的作用，将磁粉（磁性微型粉末）散布在其表面。

然后，缺陷的部分表面所泄漏出来泄露磁力会将磁粉吸住，形成指示图案。

指示图案比实际缺陷要大数十倍，因此很容易便能找出缺陷。

磁粉探伤方法

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。

磁粉检测方法应用比较广泛，主要用以探测磁性材料表面或近表面的缺陷。

多用于检测焊缝，铸件或锻件，如阀门，泵，压缩机部件，法兰，喷嘴及类似设备等。

（五）渗透检测

零件表面被施涂含有荧光染料或着色染料的渗透剂后，在毛细管作用下，经

过一段时间，渗透液可以渗透进表面开口缺陷中；经去除零件表面多余的渗透液后，再在零件表面施涂显像剂，同样，在毛细管的作用下，显像剂将吸引缺陷中保留的渗透液，渗透液回渗到显像剂中，在一定的光源下（紫外线光或白光），缺陷处的渗透液痕迹被现实，（黄绿色荧光或鲜艳红色），从而探测出缺陷的形貌及分布状态。

渗透检测的优点：

a.可检测各种材料；金属、非金属材料；磁性、非磁性材料；焊接、锻造、轧制等加工方式；

b.具有较高的灵敏度（可发现0.1卩m宽缺陷）

c.显示直观、操作方便、检测费用低。

渗透检测的缺点及局限性：

a.它只能检出表面开口的缺陷；

b.不适于检查多孔性疏松材料制成的工件和表面粗糙的工件；

c.渗透检测只能检出缺陷的表面分布，难以确定缺陷的实际深度，因而很难对缺陷做出定量评价。

（六）声发射检测

材料中局域源快速释放能量产生瞬态弹性波的现象称为声发射，声发射是一

种常见的物理现象，大多数材料变形和断裂时有声发射发生，但许多材料的声发射信号很弱，人耳不能直接听见，需要借助灵敏的电子仪器才能检测出来，用仪器探测、记录、分析声发射信号和利用声发射信号推断声发射源的技术称为声发射技术。

如图，从声源发射的弹性波最终传播到达材料的表面，引起可以用声发射传感器探测的表面位移，这些探测器将材料的机械振动转化为电信号，然后再被放大、处理和记录，人们根据观察到的声发射信号进行分析与推断，以了解材料的内部损伤情况。

三、超声检测实验认知

1.实验步骤

a）仪器调整

1）调节探测范围在200mm

（2）调节材料声速为3240m/s。

（3）调节收发模式为单晶模式。

（4）调节探测头K值为2.5。

（5）其他参数按照书中37页表1-11调节。

b）标定：

按1：

1标定，采用CSK-IA型试块定。

c）测定斜探头参数：

所用试块为CSK-IA型，选用埋深为15的①2孔。

d）侧距离-波幅曲线：

采用CSK-IIIA型试块。

一般根据所测工件的厚度来选择绘制距离-波幅曲线的孔数（间隔为每10mm一个孔），选用的厚度为大于2倍的工件厚度。

e）表面补偿：

因焊板的表面光洁度与试块不同，需要测定焊板的表面补偿，因为实验条件限制，根据经验一般确定为+4dB;

f）缺陷扫查；

g）缺陷评定。

2.结果分析

测试数据的分析处理及缺陷判定严格按照《中华人民共和国行业标准基桩低应变动力检测规程（JGJ/T93-95）》的相关规定进行，即根据声时曲线、曲线和声幅曲线等三条曲线来判定缺陷的部位和大小。

声波波形能直观反映某测点是否有缺陷。

用反射波法评价工件完整性时，可按波形好坏直接判断工件是否有缺陷，是否有严重的缺陷。

同理，在声波透射法检测过程中，检测人员检测时面对单一测点的波形，而后根据波形才确定声时值和声幅值，若工件是均质的，声波波形有两头小、中间大、同频率等特征，若声波经过缺陷，声波波形就会明显变化，当缺陷特别严重时表现在波形上为声幅很低、首波不易确认，频率变小且同一波形中有不同频率成分，比较容易直接判断

在检测时，声时、声幅和波形三种曲线常出现后面三种情况：

（1）某一测点声时超判据，而声幅未超判据，且波形完好时；

（2）声时未超判据，声幅超判据，波形除首波外其它正常；（3）声时未超判据，声幅未超判据，波形不正常（整个波形幅值较低）。

下面对这三种情况进行分析。

第

（1）种情况表示该处工件仍为均质的，工件的强度略有变小，若声

时超标不大（比正常的声时差10~20卩s）且在一两个加密点出现，缺陷不影响桩的安全性能；或者因为测管弯曲，在测管拐点处数据超判据，就不是工件有缺陷，此测线声时超标处无缺陷。

第

（2）种情况表示该工件局部有细小气泡或空洞，不影响桩的安全性能。

第（3）种情况表示换能器位于工件强度变化的界面处，往往预示着在该测点附近可能有更大形式的缺陷出现。

在工件检测过程中，当缺陷范围较大且桩身长度较短时，此缺陷处测线声时也不会超标；另外当测管弯曲时，测距越来越小，缺陷处的声时有可能比测距较大处的声时小得多，因此在此处测线有可能不会超标，但仍需判为缺陷。

因此在检测过程中不能根据某单一指标来确定是否有缺陷，而应综合各个指标来分析是否有缺陷以及缺陷的范围和程度。

3.实验感悟超声波检测常用的一种无所检测技术，超声波检测常用来检测厚度大、灵敏度高、速度快、成本低、对人体无害，能对缺陷进行定位和定量。

超声波探伤对缺陷的显示不直观，探伤技术难度大，容易受到主客观因素影响，以及探伤结果不便于保存，超声波检测对工作表面要求平滑，要求富有经验的检验人员才能辨别缺陷种类、适合于厚度较大的零件检验，使超声波探伤也具有其局限性。

因此要认真学习，总结实践经验，这样才能在检测中得心应手。

四、声发射检测实验认知

1.操作简介

1.打开桌面的检测软件

2.实时处理实时处理包括以下菜单项：

•文件

•硬件参数设置

•工作方式选择

•采样选择

•鉴别方式选择

•显示选择

•参数设置总览

a）文件

选择此菜单后，如图1.2所示，在文件列表中，将显示文件夹下已经存在的试验名称。

用户在设置新的试验名称时，应参照已存在的试验名称，避免重复。

当输入的试验名称已经存在时，系统将弹出对话框，提示用户重新输入。

当设置完成后，按“添加”按钮可以在文件列表框中查看到。

按“返回”按钮则完成试验名称的设定。

如果想删除已存在的试验名称，请在文件列表框双击此文件名称，按“删除”键，弹出如图1.2.3所示的对话框，按“确认”按钮，将删除此试验名称下的所有数据，按“取消”按钮则不删除。

b）硬件参数设置

选择此菜单后

⑴设置通道数

⑵波形类型设置

⑶浮动门槛设置

⑷外部模拟量选择

⑸增益设置（一般不用改）

⑹门槛设置（一般不用改）

⑺撞击定义时间设置

已设置在100微秒

⑻事件间隔时间

已设置在10000微秒

c）工作方式选择选择此项菜单后，可选择5种工作方式。

•独立通道

•线定位

•柱面定位

•球面定位

•任意三角形布阵

本设备选独立通道

d）鉴别方式选择在实时处理过程中，可以不设置此项。

待试验结束后再进行鉴别。

e）采样选择

有两种采样方式：

•声发射参数和外部模拟量以一个固定的间隔时间来采样。

•随声发射参数以外部模拟量的变化来采样。

⑴时间采样用鼠标点击“采样选择”菜单项后，点击“时间”子菜单，共有14项采样时间供选择，点击某一采样时间后，此项前面有一对号标记，表示此项有效。

采样时间一经选定，在试验过程中不可以更改。

采样时间的选择可以根据试验时间的长短来设置，试验时间短则选用较短的采样时间比较合适。

⑵随外部模拟量采样仪器未与试验机同步，用不到。

f）参数设置总览当所有的参数和选项都设置完毕，可以用鼠标点击此菜单，弹出一参数和选项设

2.结果分析

3.

a）信号类型突发型

它反映了

撞击：

超过门槛并使某一个通道获取数据的任何信号称之为一个撞击。

声发射活动的总量和频度，常用于声发射活动性评价。

事件：

同一个撞击被多个通道同时检测到并能进行定位计数：

超过门槛信号的振荡次数，用于声发射活动性评价。

参数

含义

特点和用途

上升时间

信号第一次越过门槛至最大振幅所经历的时间间隔以卩S表示

因受传播的影响而其物理意义变得不明确，有事用于几点噪声鉴别

有效值电压

米样时间内，信号的均方值，以V表示

与声发射的大小有关，测量简便，不受门槛的影响，适用于连续型信号，主要用于连续型声发射活动性评价

平均信号电平

米样时间内，信号电平的均值，以Db表示

提供的信息和用途与RMS相似，对幅度动态范围要求咼而时间分辩率要求不咼的连续型信号，尤为有用。

也用于背景噪声水平的测量

撞击和撞击计数

超过门槛并使某一通道获取数据的任何信号称之为一个撞击。

所测得的撞击个数，可分为总计数、计数率

反映声发射活动的总量和频度，常用于声发射活动性评价

事件计数

产生声发射的一次材料局部变化称之为一个声发射事件。

可分为总计数、计数率。

反映声发射事件的总量和频度，用于源的活动性和定位集中度评价，与材料内部损伤、断裂源的多少有关

幅度

信号波形的最大振幅值，通常用dBae表示（传感器

输出1卩V为OdB）

与事件大小有直接的关系，直接决定事件的可测性，常用于波源的类型鉴别、强度及衰减的测量

能量计数

信号检波包络线下的面积，可分为总计数和计数率

反映事件的相对能量或强度。

对门槛、工作频率和传播特性不甚敏感，可取代振铃计数，也用于波源的类型鉴别

振铃计数

当一个事件撞击传感器时，使传感器产生振铃。

越过门槛信号的振荡次数，可分为总计数和计数率

信号处理简便，适于两类信号，又能粗略反映信号强度和频度，因而广泛用于声发射活动性评价，但受门槛值大小的影响

持续时间

信号第一次越过门槛至最终降至门槛所经

与振铃计数十分相似，但常用于特殊波源类型和

历的时间间隔，以ms表示

噪声的鉴别

c）2.3参数分析法

单参数分析法：

计数法、能量分析法、幅度分析法

经历图分析方法：

时间变化分布分析方法：

统计规律关联分析方法：

参数之间d）波形分析法

频谱分析法

神经网络分析法小波分析法

4.实验感悟

声发射检测也是一种常用的检测方法，操作简单，结果会由计算机处理，显示结果则简明易懂。

不同于其他检测方法的是，声发射是一种被动的动态检验方法，声发射探测到的能量来自被测试物体本身，而不是象超声或射线探伤方法一样由无损检测仪器提供。

而且对线性缺陷较为敏感，广泛应用于各个领域，是一种很实用，很准确的无损检测方法。

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