无损检测论文_范文大全

无损检测论文

【范文精选】无损检测论文

【范文大全】无损检测论文

【专家解析】无损检测论文

【优秀范文】无损检测论文

范文一:无损检测论文 投稿:谭滄滅

无损检测导论

论文

题 目: 超声波检测技术的应用及设备 系(院):

专 业:

学生姓名:

指导教师:

年 月 日

摘要

超声波在被检测材料中传播时,材料的声学特性和内部组织的变化对超声波的传播产生一定的影响,通过对超声波受影响程度和状况的探测了解材料性能和结构变化的技术称为超声检测。超声波检测应用主要包括在工业上对各种材料的检测和在医疗上对人体的检测诊断,通过它人们可以探测出金属等工业材料中有没有气泡、伤痕、裂缝等缺陷,可以检测出人们身体的软组织、血流等是否正常。运用超声检测的方法来检测的仪器称之为超声波探伤仪。它的原理是:超声波在被检测材料中传播时,材料的声学特性和内部组织的变化对超声波的传播产生一定的影响,通过对超声波受影响程度和状况的探测了解材料性能和结构变化的技术称为超声检测。超声检测方法通常有穿透法、脉冲反射法、串列法等。

关键词:超声波检测的原理 超声波检测的应用 超声波检测仪器及原理

1 超声波检测原理

1.1超声波检测的基本原理

超声波在均匀连续弹性介质中传播时,将产生极少能量损失;但当材料中存在着晶界、缺陷等不连续阻隔时,将产生反射、折射、散射、绕射和衰减等现象,从而损失比较多的能量,使我们由接收换能器上接收的超声波信号的声时、振幅、波形或频率发生了相应的变化,测定这些变化就可以判定建筑材料的某些方面的性质和结构内部构造的情况达到测试的目的。当超声遇到缺陷面时,反射回波幅度会异常增大,根据反射幅度、延迟和相位等就可以判断缺陷的位置、面积和形状。

1.2超声波检测方法

利用超声波探伤,主要有穿透法探伤和反射法探伤两种方式。

穿透法探伤使用两个探头,一个用来发射超声波,一个用来接收超声波。检测时,两个探头分置在工件两侧,根据超声波穿透工件后能量的变化来判别工件内部质量。

反射法探伤高频发生器产生的高频脉冲激励信号作用在探头上,所产生的波向工件内部传播,如工件内部存在缺陷,波的一部分作为缺陷波被反射回来,发射波的其余部分作为底波也将反射回来。根据发射波、缺陷波、底波相对于扫描基线的位置可确定缺陷位置;根据缺陷波的幅度可确定缺陷的大小;根据缺陷波的形状可分析缺陷的性质;如工件内部无缺陷,则只有发射波和底波。

超声波的接收和产生原理相似,当超声波遇到不连续性时,即会产生反射,反射的超声波使压电晶片振动,继而在压电晶片两端产生电压。最主要是如何将电脉冲转化为探伤仪屏幕上的波形,模拟机是通过显像管显示的。显像管的图像是电子打在荧光物质上,使荧光物质发光;电子经过一个电场而改变方向,打在屏幕的不同位置,使屏幕显现图像。显像管x

方向上的电压是探伤仪加在压电晶片上的电

压,y方向的电压是压电晶片振动产生的电压,

这样就形成了屏幕上的波形。

在工业超声波检测中,超声波的反射特性

主要用于探测材料中的缺陷。以最常用的A

型显示测超声脉冲反射法探测为例:

超声波探伤仪中高频脉冲电路产生的高

频脉冲振荡电流施加超声换能器中的压电元

件上,激发出超声波并传入被检工件。超声波

在被检工件中传播时,若在声路上遇到缺陷。

将会在界面上产生反射,反射回波被探头接收

转换成高频脉冲电信号输入超声波探伤仪的

接收放大电路,经过处理后在超声波探伤仪的

显示屏上显示出与回波声压大小成正比的回波波形,根据显示的回波幅度大小可以评估缺陷大小,显示屏上的水平扫描线可以调整为与超声波在该介质中的传播时间成正比,然后就可以根据回波在显示屏水平扫描线上的位置来判定缺陷在工件中的位置。利用工件底面回波在水平扫描线上的位置,还可以用于测定工件厚度。

2 超声检测的应用

2.1基于超声波速度特性的超声检测应用

同一波形的超声波在不同的材料中有不同的传播的速度,而在同一材料中,不同波形的超声波也有不同的传播速度。当材料的成分、显微组织、密度、内含物的比例、浓度、聚合物转化率、强度、温度、压强、速度等存在差异或发生变化时,期声速也将出现差异。

利用专门的声速测定仪或利用普通的超声脉冲反射型探伤仪或测厚仪,将未知声速的材料与已知声速的标准试样比较,从而可以测出材料的声速或者声速变化。可以用于:

1、材料物理常数的测定

2、测量温度

3、测量流量

4、测量液体的黏度

5、测量应力

6、测量硬度

7、测定金属表面裂纹的深度

8、测量厚度

利用超声波的速度特性,还可以应用于混凝土强度检测、球墨铸铁的强度及石墨球化度的测量、确定陶土坯的湿度以确定进窑焙烧的时机、气体介质的特性分析,以及测量石油馏分的密度、氯丁橡胶乳液的密度等等。

2.2基于超声波谐振特性的超声检测应用

超声波是一种机械振动波,利用超声波谐振仪把频率可调的超声波垂直入射到被检工件中,当超声波与工件的固有频率发生频率共振时,相向传播的入射波与反射波互相叠加形成驻波。利用这种谐振特性,可以应用于:

测厚

检测缺陷

超声波谐振特性的一个典型应用时超声硬度计,它是借助超声传感器杆谐振频率的变化来测量硬度的,主要用于测定金属的洛氏硬度。超声硬度测量的优点时对试件表面破坏小、测量速度快、操作程序简单,特别适合成品工件百分之百检验,并且可以手握测头直接对工件检测,特别适合于不易移动的大型工件、不易拆卸的部件进行测量。

2.3超声波相控阵检测技术的应用

超声波相控阵检测技术是一种新型的特殊超声波检测技术,类似相控阵雷达、

声呐等其他波动物理学的原理,但是超声波具有波长较短,模式变化,以及更多复杂成分的特性,在材料无损评价领域获得越来越多的应用。工业超声波相控阵检测时,高频声束遵循超声波在材料中的传播规律通过被检测材料并能在屏幕上显示材料内部结构的回波图像,能比常规超声波检测获得更多的信息,不仅可以探测缺陷,而且在检测诸如压力容器和管路的腐蚀和绘制腐蚀图等方面也有其独特的功效。在航空领域可以应用于:

可用于老龄飞机的相控阵超声波检测

相控阵超声检测无需声透镜便可使声束聚焦,可以灵活而有效地控制声束和聚焦点的位置,实现复杂结构件和盲区位置缺陷的精确检测,并可以通过优化控制焦点尺寸和卢束方向,能使分辨率、信噪比、缺陷检出率等性能得到提高满足了老龄飞机检测可靠性的要求。

可用于新机新材料的无损检测

各种新型飞机都大量使用新材料.特别是钛合金材料。钛合金由于内部缺陷检测能力的高要求,在各种无损检测技术方案中.超声波方法是唯一能够满足应用需求的手段。钛合金材料具有较高的声衰减。为大尺寸工件的超声波检测带来了困难,常规超声波技术的相应解决方案是采用宽频带窄脉冲和聚焦探头技术.但仍然存在检测灵敏度和超卢波穿透能力之间进行折中取舍的困难.甚至于不能保证工件整体范围的足够检测灵敏度。即使检测对象是小尺寸棒材.在选择检测技术的时候仍然需要根据不同缺陷的取向和方位选择相应声学特性和指向特性的多个探头组合,检测工艺复杂化,同时增加了不可靠因素。相控阵技术针对以上问题解决了技术细节中存在的矛盾.提供了有效的解决途径。使用相控阵技术可以实现理想的声束聚焦。采用同样的脉冲电压驱动每个阵列单元.聚焦区域的实际声场强度远大于常规的超声波技术.从而对于相同声衰减特性的材料可以使用较高的检测频率。

3 超声波检测设备

超声波检测设备与器材包括超声波检测仪、探头、试块、耦合剂和机械扫描装置等。超声波检测仪和探头是超声波检测的关键设备,其性能的好坏影响超声波检测的检测灵敏度和定位定量精度。超声波检测试块和耦合剂是超声波检测的重要器材,试块类型和反射体的性质对超声波检测灵敏度和缺陷评定具有重要意义,耦合剂的类型和性能对超声波检测灵敏度和缺陷评定也有重要影响。

3.1超声波检测仪的分类

3.11按超声波的连续性可分为:

脉冲波探伤仪:仪器通过向探头的压电晶片周期性地发射持续时间很短的电脉冲,激励探头中压电晶片发生振动产生超声波,超声波在工件中传播,并在边界上产生反射和折射,探头的压电晶片接收从工件中反射回来的超声波并转变为电信号,仪器对这些电信号进行处理并以一定的方式显示出来,从而根据反射波在工件中的传播时间确定缺陷的位置,根据反射波的幅度判断缺陷的大小。

连续波探伤仪:仪器通过探头向工件中发射连续且频率不变或在小范围内周期性变化的超声波,根据透过工件的超声波强度变化判断工件中有无缺陷和缺

陷大小。

调频波探伤仪:仪器通过探头向工件中发射连续的频率周期性变化的超声波,根据发射波与反射波的差频变化情况判断工件中有无缺陷。

3.12按缺陷显示方式可分为:

A型显示探伤仪:A型显示是一种波型显示,探伤仪荧光屏的横坐标代表声波的传播时间(如果超声波在均匀介质中传播,则声速是恒定的,则传播时间可以转变为传播距离),纵坐标代表反射波的幅度,由反射波的位置可以确定缺陷的位置,反射波的幅度可以估算缺陷的大小。

B型显示探伤仪:B型显示是一种图象显示,探伤仪荧光屏的横坐标是靠机械扫描来代表探头的扫查轨迹,纵坐标是靠电子扫描来代表声波的传播时间或距离,因而可以直观地显示出被探工件任一纵截面上缺陷的分布及缺陷的深度。

C型显示探伤仪:C型显示也是一种图象显示,探伤仪荧光屏的横坐标和纵坐标都是靠机械扫描来代表探头在工件表面的位置,探头接收信号幅度以光点辉度表示,因而探头的工件表面移动时,荧光屏上便显示出工件内部缺陷的平面图象,但不能显示缺陷的深度。

3.2超声波探伤仪的工作原理

同步电路产生的触发脉冲同时加至扫描电路和发射电路,扫描电路受触发开始工作,产生锯齿波扫描电压,加至示波管水平偏转板上,使电子束发生水平偏转,在荧光屏上产生一条水平扫描线。同时,发射电路受触发产生高频脉冲,施加至探头,激励压电晶片振动,产生超声波,超声波通过透声介质进入被检工件,超声波在工件中传播,遇到边界产生反射,返回到探头,又被压电晶片转变为电信号,经接收电路放大和检波,加到示波管垂直偏转板上,使电子束发生垂直偏转,在水平扫描线的相应位置上产生缺陷回波和底波。

范文二:无损检测论文 投稿:吕峂峃

钢结构无损检测 (中铁九桥工程有限公司中心实验室 魏琳)

摘要:通过对应用于建筑钢结构行业中的几种常规无损检测方法的简述,归纳了被检对象所适用的不同无 损检测方法。为广大工程技术人员和管理人员了解、学习、应用无损检测技术提供参考。

关键词:建筑钢结构;无损检测

一、 前言 建筑钢结构由于其强度高、工业化程度高以及综合经济效益好等优点,自上世纪 90 年代,特别是近年来得 到了迅猛发展,广泛应用于工业和民用等领域。由于一些重点工程,建筑钢结构发生了严重的质量事故,所以建筑钢结构的安全性和可靠性越来越受到重视。 建筑钢结构的安全性和可靠性源于设计,其自身质量则源于原材料、加工制作和现场安装等因素。评价建筑钢结构的安全性和可靠性一般有三种方式:⑴模拟实验;⑵破坏性实验;⑶无损检测。模拟实验是按一定比例模拟建筑钢结构的规格、材质、结构形式等,模拟在其运行环境中的工作状态,测试、评价建筑钢 结构的安全性和可靠性。破坏性实验是采用破坏的方式对抽样试件的性能指标进行测试和观察。但破坏性实验只适用于抽样,而不能对全部工件进行实验,所以不能得出全面、综合的结论。无损检测则能对原材料和工件进行 100%检测,且经济成本相对较低。无损检测技术是以不损伤被检对象 的结构完整性和使用性能为前提,应用物理原理和化学现象,借助先进的设备器材,对各种原材料,零部 件和结构件进行有效的检验和测试,借以评价它们的完整性、连续性、致密性、安全性、可靠性及某些物理性能。无损检测不仅仅要探测和发现缺陷,而且要发现缺陷的大小、位置、当量、 性质和状态。应用于钢结 构行业中的常规无损检测方法有磁粉检测(Magnetic Testing 简称 MT)、渗透检测(Penetrate Testing, 简称 PT)、涡流检测(Eddy current Testing 简称 ET)、声发射检测(Acoustic Emission Testing 简称 AET)、超声波检测(Ultrasonic Testing,简称 UT)、射线检测(Radiography Testing,简称 RT)。

二、公司目前使用的检测方法,分为以下几类:

2.1 磁粉检测(MT)

2.1.1 铁磁性材料被磁化后,产生在被检对象上的磁力线均匀分布。由于不连续性的存在,使工件表面和近表面 的磁力线发生了局部畸变而产生了漏磁场,漏磁场吸附施加在被检对象表面的磁粉,形成在合适光照下可 见的磁痕,从而达到检测缺陷的目的。

2.1.2 适用范围 可以对铁磁性原材料,如钢板、钢管、铸钢件等进行检测,也可以对铁磁性结构件进行检测。

2.1.3 局限性 仅适用铁磁性材料及其合金的表面和近表面的缺陷检测,对检测人员的视力、工作场所、被检对象的规格、 形状等有一定的要求。

2.1.4 优点 经济、方便、效率高、灵敏度高、检测结果直观。

2.2渗透检测(PT)

2.2.1 在被检对象表面施加含有荧光染料或着色染料的渗透液,渗透液在毛细血管的作用下,经过一定时间 后,渗透液可以渗透到表面开口的缺陷中去。经过去除被检对象表面多余的渗透液,干燥后,再在被检对 象表面施加吸附介质(显象剂)。同样在毛细血管的作用下,显象剂吸附缺陷中的渗透液,使渗透液回渗 到显象剂中,在一定的光照下,缺陷中的渗透液被显示。从而达到检测缺陷的目的。

2.2.2 适用范围 适用于非多孔状固体表面开口缺陷。

2.2.3 局限性 仅适用于表面开口缺陷的检测,而且对被检对象的表面光洁度要求较高,涂料、铁锈、氧化皮会覆盖表面 缺陷而造成漏检。对检测人员的视力有一定要求,成本相对较高。

2.2.4 优点 设备轻便、操作简单,检测灵敏度高,结果直观、准确。

2.3超声波检测(UT)

2.3.1超声波是指频率大于 20 千兆赫兹的机械波。根据波动传播时介质的振动方向相对于波的传播方向不同,可 将波动分为纵波、横波、表面波和板波等。用于钢结构检测的主要是纵波和横波。 超声波探伤仪激励探头产生的超声波在被检对象的介质中按一定速度传播,当遇到异面介质(如气孔、夹 渣)时,一部分超声波反射回来,经仪器处理后,放大进入示波屏,显示缺陷的回波。

2.3.2 适用对象 适用于各类焊逢、板材、管材、棒材、锻件、铸件以及复合材料的检测,特别适合厚度较大的工件。

2.3.3 局限性 检测结果可追溯性较差;定性困难,定量不精确,人为因素较多;对被检工件的材质规格,几何形状有一 定要求。

2.3.4 优点 检测成本低、速度快、周期短、效率高;仪器小、操作方便;能对缺陷进行精确定位;对面积型缺陷的检 出率较高(如裂纹、未熔合等)

2.4 射线检测(RT)

2.4.1 原理 射线是一种波长短、频率高的电磁波。 射线检测,常规使用×射线机或放

射性同位素作为放射源产生射线,射线穿过被检对象,经过吸收和衰减, 由于被检试件中存在厚度差的原因,不同强度的射线到达记录介质(如射线胶片),射线胶片的不同部位 吸收了数量不等的光子,经过暗室处理后,底片上便出现了不同黑度的缺陷影象,从而判定缺陷的大小和 性质。

2.4.2 适用范围 适用较薄而不是较厚(如果工件的厚度超过 80mm 就要使用特殊设备进行检测,如加速器)的工件的内部体 积型缺陷的检测。

2.4.3 局限性 检测成本高、周期长,工作效率低;不适用角焊逢、板材、管材、棒材、锻件的检测;对面状的缺陷检出 率较低;对缺陷的高度和缺陷在被检对象中的深度较难确定;影响人体健康。

2.4.4 优点 检测结果直观、定性定量准确;检测结果有记录,可以长期保存,可追溯性较强。

三、结论

综上所述,每种无损检测方法的原理和特点各不相同,且适用的检测对象也不一样。在建筑钢结构的行业中应根据结构的整体性能,检测成本及被检对象的规格、材质、缺陷的性质、缺陷产生的位置等诸多因素合理选择无损检测方法。一般地,选择无损检测方法及合格等级,是设计人员依据相关规范而确定的。有的工程,业主也有无损检测方法及合格等级的要求,这就需要供需双方相互协商了。

范文三:无损探伤论文无损检测论文 投稿:许惹惺

!19!

无损检测在混凝土检测技术中的应用

沈先华

(中国水利水电第十二工程局有限公司施工科研所,重庆󰀁404500)

󰀁󰀁摘󰀁要:混凝土无损检测技术,是在不破坏结构件的情况下,直接从结构物上测试或钻取芯样测试,推定混凝土强度及缺陷等。本文介绍了超声无损检测的基本原理,结合工程实例分析,得出PSD判据法可用于混凝土构件缺陷定性和定量的分析,并建议使用该法时结合超声成像法作为最终判据。

󰀁󰀁关键词:无损检测;混凝土缺陷;PSD判据法󰀁󰀁中图分类号:TU528󰀁07文献标识码:B

文章编号:1672-4011(2010)06-0019-02

表1Hi/m0󰀁51󰀁01󰀁52󰀁02󰀁53󰀁03󰀁54󰀁04󰀁55󰀁05󰀁56󰀁06󰀁57󰀁07󰀁58󰀁0

某一混凝土桩的实测数据

Ti/󰀂sAi/dBHi/m183238󰀁5183239󰀁0183239󰀁01832310󰀁01842310󰀁51812411󰀁01812311󰀁51822312󰀁01812312󰀁51812313󰀁01812313󰀁51812314󰀁01832314󰀁51812315󰀁01832015󰀁51951716󰀁0

Ti/󰀂sAi/dBHi/m

1832316󰀁51822317󰀁01821817󰀁52041617󰀁61802317󰀁71502317󰀁81812317󰀁91822318󰀁01812318󰀁11802318󰀁21772518󰀁31752518󰀁41752418󰀁51752419󰀁01742519󰀁51752520󰀁0

Ti/󰀂sAi/dB

178251792517724175241802317918260625510230818020181221812318023178231792018223

0󰀁前󰀁言

混凝土是我国建筑结构工程最为重要的材料之一,它

的质量直接关系到结构的安全。多年来,结构混凝土质量的传统检测方法是以按规定的取样方法,制作的立方体试件,在规定的温、湿度环境下,养护28d时按标准实验方法测得的试件抗压强度来评定结构构件的混凝土强度。用试件实验测得的混凝土性能指标,往往是与结构物中的混凝土的性能有一定差别。因此,直接在结构物上检测混凝土质量的现场检测技术,已成为混凝土质管理的重要手段,这一检测技术已引起各国建筑工程界的重视和承认。

1󰀁超声无损检测的基本原理

1󰀁1󰀁无损检测

所谓混凝土󰀂无损检测 技术,就是要在不破坏结构构件的情况下,利用测试仪器获取有关混凝土质量等受力功能的物理量,因该物理量与混凝土质量(强度、混凝土缺陷)之间有较好的相关关系,可采用获取的物理量去推定混凝土质量(强度、混凝土缺陷)。

混凝土超声检测是用超声波探头中的压电陶瓷或其他类型的压电晶体加载某频率的交流电压后激发出固定频率的弹性波,在材料或结构内部传播后再由超声波换能器接收,即压电逆效应,通过对采集的超声波信号的声速、振幅、频率以及波形等声学参数进行分析,以此推断混凝土结构的力学特性、内部结构及其组成情况。超声波检测可用于混凝土结构的测厚、探伤,混凝土的弹性模量测定以及混凝土力学强度评定等方面。2󰀁2󰀁PSD判据法(斜率法)

针对不同的混凝土构件进行评判,评判的方法主要有超声参数直观评判法、概率评判法和PSD法(即斜率法),本文结合混凝土孔灌注桩利用直观评判法和PSD判据法对混凝土构件缺陷进行评判和对比分析。PSD(ProductofSlo󰀂peandDifference)判据法即用󰀂声参数一深度曲线相邻两点之间的斜率(Si)与差值(ti-ti-1)之积 作为判据,简称PSD判据。

(1)根据超声参数综合评判法,发现在8m,10m,17󰀁7~18󰀁1m处出现波动,声时均大于正常值,幅值出现明显衰减,均小于正常值,所以可判定8m,10m,17󰀁7~18󰀁1m处存在可疑缺陷。

(2)根据PSD判据法,结合表2,发现该桩在8m,10m,17󰀁7~18󰀁1m的判据值均大于1,出现较大幅度的变化,说明该桩在8m,10m,17󰀁7~18󰀁1m处均出现可疑缺陷。

表2H0󰀁51󰀁01󰀁52󰀁02󰀁53󰀁03󰀁54󰀁04󰀁55󰀁05󰀁56󰀁06󰀁57󰀁07󰀁58󰀁0

T183183183183184181181182181181181181183181183195

K0000000000000003

各测点的PSD判据值KiH8󰀁59󰀁09󰀁010󰀁010󰀁511󰀁011󰀁512󰀁012󰀁513󰀁013󰀁514󰀁014󰀁515󰀁015󰀁516󰀁0

T183182182204180150181182181180177175175175174175

K300101200000000000

H16󰀁517󰀁017󰀁517󰀁617󰀁717󰀁817󰀁918󰀁018󰀁118󰀁218󰀁318󰀁418󰀁519󰀁019󰀁520󰀁0

T178179177175180179260255230180181181180178179182

K000030656363250000000

3󰀁缺陷类型的评判

(1)根据超声参数综合评判法,很快发现尽管我们能相互比较声时的长短和幅值衰减的大小,但却无法具体说明这些可疑缺陷的类型,这是由于只是根据缺陷的类型分析比较了T和A值的相对大小,但反之却不能成立。

(2)根据PSD判据法,结合表2,求出相应的夹层断桩时的临界判据值KcD,以判断可疑区缺陷的严重程度。取该桩非可疑区段声速的平均值,本例中Vl=0󰀁455cm/󰀂s;󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁(下转第21页)

2󰀁工程实例

下面以一根长20m、桩径󰀁1m、检测管间距为0󰀁82m的

灌注桩的实测数据为例进行分析。表1为该桩的实测数据,表中Hi为深度,Ti为声时,Ai为波幅衰减值。

!21!

力、物理化学反应等)。这些都是影响沥青混合料抗裂性能不可忽视的因素。

微裂缝可来自于材料内部,由于材料、施工等原因而产生。在裂缝尖端可产生高达数倍的应力集中,从而使裂缝发展。今年来,断裂力学在道路工程中的应用越来越广泛,美国SHRP研究计划首次将弹塑性断裂力学的断裂依据J积分作为沥青混合料低温抗裂性能的评价指标之一。3󰀁6󰀁应力松弛试验

应力松弛试验主要分为弯曲应力松弛试验和压缩应力松弛试验。弯曲应力松弛试验是采用弯曲应力松弛方式,梁下缘受拉相当于路表降温时的情况,试件尺寸5∀30∀250(mm),跨径200mm。中间一点加载,加载速率用50mm/min,至预定应变水平时保持恒定,梁底应变由跨中挠度求算。弯曲应力松弛试验评价指标主要有:应力松弛时间和应力松弛模量。3󰀁7󰀁弯曲破坏试验

低温弯曲破坏试验的试验条件各异,国外曾采用82󰀁55∀82󰀁55∀381(mm)梁的三点加载试验确定沥青混凝土低温劲度模量和抗弯拉强度,弯曲试验在万能试验机上进行。低温弯曲破坏试验的评价指标主要有:弯拉应力、应变及劲度模量。

3󰀁沥青混合料低温开裂的评价方法

目前世界上有许多试验方法已经用于研究沥青混合料的低温开裂,这些方法为温度开裂模型提供了输入参数,试验方法归纳如下:

3󰀁1󰀁间接拉伸试验(劈裂试验)

该试验方法是通过加载 101󰀁6∀63󰀁5(mm)的沥青混凝土试件进行加载,从而通过传感器和LVDT来获得沥青混合料的劈裂强度及垂直和水平变形。该法现已利于#公路工程沥青及沥青混合料试验规程∃(JTJ052-2000)[5]。该法主要目的是为了提供路面设计的力学参数以及用于预测沥青路面的开裂情况3󰀁2󰀁直接拉伸试验

直接拉伸试验的试件可以根据试验设备及试验要求不同做成小梁试件或做成󰀂八字形 试件等。试验温度和加载速率根据有关规定和要求选用。直接拉伸试验评价指标主要有:拉伸强度、应变及模量。直接拉伸试验因能较好地反映沥青路面的受力状况而被国内外用于沥青路面的低温抗裂研究。通过该试验可以得到沥青混合料的强度󰀂温度关系曲线供预估开裂温度用。3󰀁3󰀁蠕变试验

我国󰀂八五 科技攻关中提出用弯曲蠕变试验来评价沥青混合料的低温抗裂性能。试件尺寸为30∀35∀250(mm),试验温度为0%。从弯曲蠕变试验可以得出不同时间的弯曲蠕变劲度及蠕变温度期的应变增长率。低温蠕变试验按其加载方式的不同可以分为直接拉伸蠕变、劈裂拉伸蠕变和弯曲蠕变试验。其中常用的是弯曲蠕变和劈裂蠕变。3󰀁4󰀁约束试件的温度应力试验

约束试件温度应力试验(Thethermalstressrestrainedspecimentest)又称冻断试验,是SHRP计划从众多的试验方法中筛选出来的作为评价沥青混合料低温抗裂性的方法。它能够模拟实际温度变化及混合料实际受力状况,较真实地反映出混凝土的低温抗裂性能。温度应力试验是一个非常有前途的试验,模拟现场条件好,表达直观。3󰀁5󰀁切口小梁弯曲试验

路面产生开裂是从内部潜在微裂缝扩展开始的,这些(上接第19页)

为夹层中夹杂物的声速,根据地质条件及成因分析,若在该深度存在夹层,很可能是砂、石、泥的混合物,本例中V2=0󰀁32cm/󰀂s;该桩检测管间距L=82cm;在K值最大点的测点间距已加密,AH=10cm,所以KcD为:KcD=[822∀(0󰀁455-0󰀁32)2]/0󰀁4552∀0󰀁322∀10

=578󰀁03󰀂s2/cm

将可疑点的判据值Ki与断桩临界判据值KcD比较,若K>KcD者为断桩,本例中,17󰀁9m的判据值为656大于临界判据KcD(578),所以17󰀁9m处可判为断桩,其余8m,10m处Ki

4󰀁结󰀁语

国内外用于评价沥青混合料的低温抗裂性能的试验方法多种多样,各有特点。但是以上试验方法中,有些方法的试验条件及参数不能同时适应于各种沥青混合料。有些试验方法虽然能模拟现场沥青混合料的力学行为,但试验费用高,无法推广。从试验的可操作性,试验技术难易度、试验工作量大小、试验所得结果与实际情况的相关性和试验的可推广应用性等方面综合比较,劈裂试验和蠕变试验是各个方面都较为优越的试验。[ID:6208]

参考文献:

[1]󰀁国家发展改革委交通运输司.󰀂五纵七横 国道主干线系统规

划[R].综合运输,2007,(12).

[2]󰀁李󰀁芬.沥青混凝土路面细观结构和水破坏研究[D].武汉:武汉理工大学交通学院,2006.

[3]󰀁张登良.沥青路面[M].北京:人民交通出版社,1999.

[4]󰀁郝培文,张登良.沥青混合料低温抗裂性能评价指标[J].西安公路交通大学学报,2000,20(3):1-5.[5]󰀁JTJ052-2000,公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].

做简单的定性比较。

(3)PSD判据法基本可以判定可疑缺陷的类型,尤其是对于断桩判断较为准确,也可以对缺陷的大小做出一定的定量分析,但判断力不够强。

(4)在利用PSD判据法对混凝土缺陷进行定性和定量分析时,不宜过于绝对化,由于超声成像技术能够实现缺陷的自动定量,所以建议适当结合超声成像法作为最终判据。[ID:6271]

参考文献:

[1]󰀁吴慧敏.结构混凝土现场检测新技术:混凝土非破损检测[M].

长沙:湖南大学出版社,1998.

[2]󰀁父新漩.混凝土无损检测技术手册[M].北京:人民交通出版社,2003.

[3]󰀁邸小坛,周󰀁燕.旧建筑物的检测加固与维护[M].北京:地震

出版社,1992.

[4]󰀁李为杜.混凝土无损检测技术[M].上海:同济大学出版社,1989.[5]󰀁冯子蒙.超声无损检测与评价的关键技术问题及其解决方案

[J,(󰀁

4󰀁结󰀁论

(1)无论是超声参数综合评判法还是PSD判据法都能较准精确地判定混凝土构件中是否存在可疑缺陷,并且能判定可疑缺陷的大致位置。

(

范文四:无损检测论文无损检测技术论文检测论文 投稿:何臁臂

本文由worklv贡献

pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT,或下载源文件到本机查看。

内 蒙 古 电 力 技 术

2010 年第 28 卷第 6 期 INNER MONGOLIA ELECTRIC POWER

33

衍射时差法超声检测在电站设备 无损检测中的应用研究

Application Research of Ultrasonic TOFD Testing in Power Station Non-destructive Testing

田力男,卫志刚,张

(内蒙古电力科学研究院,内蒙古

涛,张艳飞

呼和浩特

010020 )

[ 摘要 ] 衍射时差法超声检测(TOFD)技术是一种新型检测技术,与常规超声检测相比有 较大优势。 选用 OmniScan-MX 检测仪,对扫查装置进行改装,并设计加工特种试块;设置各类

检测参数,制定出具体的 TOFD 检测程序对试块进行非平行扫查:检测出特种试块内不同性 质、不同方位的所有缺陷,且成像直观、易于识别。 将 TOFD 检测技术实际运用于电站设备的 无损检测,取得了较好的检测结果。 研究表明:TOFD 检测技术能够提高缺陷的检出率、降低误 判率,但也存在一些局限性。

[ 关键词] 衍射时差法超声检测;无损检测;焊缝缺陷;电站设备;OmniScan-MX 检测仪 [ 文献标志码 ] B [ 文章编号 ] 1008-6218 (2010)06-0033-05

1 TOFD 技术概述

1.1

发展状况

情况下,接收探头首先接收直通波,最后接收底面反 射波。如有缺陷存在,则在直通波和底面反射波之间 还会接收到缺陷端点(或边界)的衍射波,如图 1 所 示。 上述波信号最初表现为 A 扫描信号,连同位置 编码器传出的坐标值被主机接收, 经数字图像化处 理,最终形成 B、D 等二维图像扫描显示。 检测人员 主要根据这些显示进行缺陷的定性、 定位及定量 [2]。

焊缝

20 世纪 70 年代,衍射时差法超声检测(Time of flight diffraction ,以下简称 TOFD)技术问世于英国, 最初应用于核反应堆的厚壁压力容器检测 [1]。 20 世 纪末,随着计算机技术的飞速发展,TOFD 技术与数

字化超声设备相结合, 发展成为一种超声成像检测 技术。 21 世纪初,TOFD 技术引入我国,先后在西气 东输和神华煤液化工程中应用成功, 目前 TOFD 技 术被广泛应用于核工业、航空航天、电力、机械制造、 石油、化工等领域。

发射探头 扫查方向

接收探头

焊缝中的 声束

1.2

检测原理

TOFD 是 1 种新型超声检测技术, 它可通过超

声波的尖端衍射来检测缺陷, 通过波的传播时差测 量缺陷,通过信号的图像化处理来显示缺陷 [1]。 进行 TOFD 检测时,发射探头发射声脉冲。 一般

[ 收稿日期 ] 2010-06-10

图1

TOFD 扫查示意图

1.3

优缺点 与 常 规 超

声 检 测 技 术 相 比 ,TOFD 技 术 主 要 具

[ 作者简介 ] 田力男(1968 —),男,内蒙古人,硕士,高级工程师,从事无损检测及金属技术监督工作。 [ 基金项目 ] 内蒙古电力科学研究院 2008 年自筹经费科研项目。

34

有以下优点 [3]:

内 蒙 古 电 力 技 术

2010 年第 28 卷第 6 期

3

特种试块的设计加工

针对电站锅炉、压力容器、承压管道焊缝的结构

(1) 测量精度高(一 般 为 ±1 mm),并 能 测 量 缺 陷的自身高度,但有一定的测量误差;常规超声检测 无法测量缺陷自身高度。 (2) 可以检出有效区域内任意方向上的缺陷。 (3) 借助 B、D 扫描显示,有效提高了缺陷检出 率及缺陷定性的准确性,降低了误判率。 (4) 一次扫查即可得到整条焊缝的信息,并可 离线分析。 但 是 ,TOFD 技 术 是 由 超 声 检 测 技 术 发 展 而 来 的分支,仍然存在超声检测固有的局限性,如不能精 确检测近表面缺陷、难以检测各类粗晶材料等。 特点及焊接缺陷的类型和分布规律,设计了 10 个特 种 试 块 (编 号 为 TOFDD1 — TOFDD10 ),在 试 块 的 不 同位置上制作了 14 个缺陷, 包括未熔合、 裂纹、气 孔、夹渣、未焊透 5 类缺陷。 试块焊缝的结构形式包 括等厚对接、不等厚对接及根部错边。委托山东某焊 接培训中心采用特种方法对试块进行加工, 在焊缝 中形成了预规划的人工缺陷,见图 4。 试块加工完后 均进行了射线探伤(见图 5)。

2 TOFD 检测设备及配置

使 用 加 拿 大 R/DTech 公 司 (现 属 奥 林 巴 斯 公 司 )制 造 的 OmniScan-MX 检 测 仪 ,配 置 探 头 、楔 块 及简易扫查架(见图 2)。 简易扫查架用于实际检测, 但所配直杆长度仅为 200 mm,难以实现不同情况下

图4 部分 TOFD 特种试块

PCS (发射探头和接收探头入射点之间的距离)的设 置 ,因 此 ,另 外 制 作 了 1 根 直 径 10 mm、长 500 mm

的长直杆。

图 5 图2

试块的射线探伤结果

OmniScan-MX 检测仪、探头、楔块及简易扫查架

此外, 对某检测设备公司提供的 1 个扫查架研 发样品进行了工装改造, 设计并制作了楔块架及编 码器夹持装置, 使之与 OmniScan-MX 检测仪所配 置的楔块及编码器组联。 经工装改造后的扫查架能 够使探头与工件更好地耦合(见图 3)。 现场试验表 明,扫查的稳定性和实用性均优于原简易扫查架。

4

TOFD 检测程序及参数设置[4]

在不同领域中,被检测对象在材质、厚度、结构

形式、缺陷特性等方面各不相同,不同制造商生产的

TOFD 探伤仪又有各自的特点和和操作模式。 因此, 运用 TOFD 技术对电站设备进

行无损检测, 就必须

有针对性地通过试验对各类检测参数进行设置,并 制定出具体的检测程序。

编码器后置夹持

4.1

TOFD 检测程序

经过反复试验,确定了适合电站锅炉、压力容器

编码器前置夹持 楔块夹

及承压管道对接接头的 TOFD 检测程序。

4.1.1

经工装改造后的扫查架

检测面准备 检测区域应为焊缝本身宽度再加焊缝两侧各相

图3

当 于 母 材 厚 度 30% 的 区 域 ;检 测 面 应 平 整 ,表 面 粗

2010 年第 28 卷第 6 期

内 蒙 古 电 力 技 术

35

糙度 Ra≤6.3 m ,一般均需要打磨。 由于 TOFD 采用

2 种。 在电站设备 TOFD 检测中应尽量使用非平行

扫查,不推荐使用平行扫查,这是因为:通过非平行 扫查就可以完成缺陷的探测、定量、定性等所有检测 内容,但是无法判断焊缝中心线另一侧的缺陷,可以 辅之以常规超声探伤确定; 平行扫查尽管可以判断 焊缝中心线另一侧的缺陷,但检测效率低,加之检测 前需要打磨去除焊缝的加强高,现场不便实现。

1 收 1 发 2 个探头的工作模式,因此,对检测面的平

整性和光洁度要求均高于普通超声检测, 否则将难 以移动探头或造成信号丢失。

4.1.2

探头选择 主要是确定探头的中心频率、 晶片直径及主声

束角度。

4.1.2.1

中心频率

4.1.4 PCS 选择

非平行扫查 PCS 一般根据(1)式确定: (1 ) PCS= 4 δtanθ, 3 其中 δ 为工件厚度,θ 为主声束角度。 即让 2 个探头 的声束轴线交于工件壁厚的 2/3 处。 当工件厚度大 于 60 mm 时, 在厚度方向分成若干区域进行检测。 分区检测可以使用多通道检测设备一次完成扫查, 也可使用单通道检测设备, 采用不同的探头进行多 次扫查。

增大探头频率可以提高缺陷的分辨率及深度方 向测量精度,但在同一晶片直径下,频率越高,扩散 角越小,直通波会明显减弱甚至消失,因此很难进行 下一步的扫查和分析。此外,频率过高,衰减就大,对 厚壁工件的探伤影响很大。但频率过低,精度和分辨 率均达不到基本要求。 本试验推荐频率为 5 MHz 。

4.1.2.2

晶片直径

在同一频率下, 晶片直径越小, 声速扩散角越 大,但晶片直径太小则发射能量不足,制造加工的难 度也越大。 在 TOFD 现有的设备和探头制造水平下, 本次试验推荐晶片直径为 6 mm 。

4.1.5

标识 检测前, 应确定扫查路径并在被检工件上予以

4.1.2.3

主声束角度

标识,包括扫查起始点和扫查方向等。

探 头 主 声 束 角 度 通 常 为 45° 、60° 、70° 3 种 ,主 声束角度大,则 PCS 大。 在大 PCS 条

件下形成的扫 描显示中,直通波和底波相对靠近,分辨率低、深度 测量误差大,且直通波信号降低;主声束角度为 45° 时,PCS 最小,但在实际探伤中,探头会受到焊缝盖 面宽度的限制。 因此,在工件壁厚为 12~200 mm 时,

4.1.6

耦合剂选择 实际检测时所采用的耦合剂应与进行系统设置

时的耦合剂相同。 如果耦合不良,直通波 LW 和底面 反射波 BW 难以形成直线形状;耦合剂过厚施加,可 能导致扫描图像中的黑白条纹加宽而增大测量误 差。从试验效果来看,不易采用浆糊、洗洁精、机油等 作耦合剂,最好采用专用的成品耦合剂。

70° 探头尽量不用 (除非由于 PCS 间距小于检测区

域宽度而无法使用 60° 探头);45° 探头能用则用(尤 其是壁厚较大时);60° 探头最为常用。 综上所述, 在工件壁厚为 12~200 mm 的 TOFD 检测中,本试验推荐按照表 1 所示的探头参数选择。

表1

工件厚度/

4.1.7

探头与楔块的组合

TOFD 探 头 与 楔 块 一 般 按 图 6 的 方 式 进 行 组

合,组合时需要在探头与楔块间添加耦合剂(最好是 固态状的机械黄油,在变干前及时更换)。 探头必须 拧到位,否则超声束将不能有效进入工件。

探头线插口

电站设备 TOFD 检测的探头推荐性选择和设置

对应设备 扫查数/ 次 深度 /

mm

mm

声束角度/ 声束交点/ (°) mm

四大管道、 高中压 导汽管、 高低压加 12~60 热器、 除氧器、扩 容器

1

0~t

70~60

2t/3

纵波探头

60~100

厚壁承压管道、汽 包

2

0~t/2 t/2~t 0~t/3 t/3~2t/3 2t/3~t

70~60 60~45 70~60 60~45 60~45

2t/3 5t/6 2t/9 5t/9 8t/9

探头楔块间添加耦合剂 楔块(有机玻璃或 类似材料) 波束角度

100~200

汽包

3

图6

典型的 TOFD 探头与楔块的组合方式

注: t 表示工件厚度。

4.1.3

扫查方式选择

4.2

基于 OmniScan-MX 检测仪的系统设置

TOFD 的扫查方式分为非平行扫查和平行扫查

TOFD 检测前, 要最后完成对各种检测参数的

36

内 蒙 古 电 力 技 术

2010 年第 28 卷第 6 期

设置(即系统设置)。 本次试验只基于 OmniScan-MX 检测仪进行系统设置,见表 2。

5

5.1

特种试块的 TOFD 检测

检测结果 使用 OmniScan-MX 检测仪对试块的焊缝进行

了非平行扫查, 部分 D 扫描显示见图 7。 使用 TO-

MOVIEWER 软件对缺陷进行了测量,结果见表 3。 5.2

数据分析 通过 TOFD 检测,检出了试块内不同性质、不同 方位的所有缺陷,缺陷成像直观、易于识别。 在常规 超声检测中难以检出的与探测面接近

垂直的根部裂 纹、侧壁未熔合等缺陷均被 TOFD 有效检出。 缺陷的 成像特征随缺陷性质的不同而不同, 如未熔合缺陷 的上、下端点信号都较强,成像较规则;夹渣信号的 下端点信号弱,且呈断续不规则形状等。 分析表 3 的数据可知, 缺陷长度方向的测量精 度高,可以达到 ±(1~2 )mm;但埋藏深度的测量误差

表2

检测参数 脉冲发射强度(电压 V ) 脉冲宽度 参数键值

图7

部分试块 TOFD 检测 D 扫描显示

较大且有波动(最小 5% ,最大 50% );缺陷自身高度 也有较大的测量误差。 深度方向上的测量误差主要 是由于检测图像在深度方向上不能按比例线性显 示,只是非线性的压缩显示,而且 LW 与 BW 的时间 间隔较短, 测量时指针稍有偏差就会带来较大的误 差。 减小深度测量误差的主要措施是减小 PCS、采用 窄脉冲等使 LW 与 BW 的时间间隔尽可能长。

基于 OmniScan-MX 的系统设置

关键控制点及说明 探头频率越高,需选的电压越低,否则可能会损坏探头,但 5 MHz 探头可选 最高电压 200 V ,以产生最大的脉冲发射强度 触发方波的持续时间按脉冲超声波的半个周期来设置, 使发射的超声波的 幅值最大

200 V 0.5 脉冲波周期

脉冲重复频率(PRF )

设为“最优”

PRF 太 高 ,则 可 能 产 生 幻 像 波 ,表 现 为 直 通 波 前 还 有 波 形 显 示 ,此 时 应 降 低 PRF 值,直到 A 显示中的直通波前变为直线; PRF 太低,扫查速度又太快、扫查步进设得太小,就可能丢失数据,表现为在 B 显示中出现一道道的黑线

如果在调整其他因素后直通波仍很弱,则需降低高通值,避免把扩散到表面 的低频部分滤掉 进行 TOFD 检查必然设成全波整流 信号平均一般选最大值,以最大程度上消除噪声信号的干扰。 但信号平均次 数越大,最大允许扫查速度越小

滤波 检波 信号平均次数 抑制

高通:f/2 低通:2f 设为全波整流 RF 设为最大值 16 设为 0 一般将直通波的波幅设定 到满屏高的 40%~80% 起始位置应设置 为 直 通波 到 达 接 收 探 头 前 至 少 1 μs , 窗 口 宽 度 为 工 件 底面的一次波形转换波后 1 μs 平板

TOFD 检测不设抑制

可直接在工件上进行灵敏度设置,若直通波不适合或不可见,可将底面反射 波幅设定为满屏高的 80% ,再提高 20~32 dB ; 灵 敏 度 太 低 ,可 能 无 法 得 到 直 通 波 并 漏 检 缺 陷 ;灵 敏 度 太 高 ,则 可 能 无 法 测 量峰值 可直接在工件母材上进行设置 因对焊缝进行非平行扫查,容器和管道均按平板对待 即 A 扫描和 B 扫描结果同时显示,便于分析与测量 输入编码器上的分辨率铭牌值,必要时需

进行校准 根据扫查方向实际确定 不能选时间触发,否则将无法采集数据 与工件上所做的标识相匹配 根据探头拟行走的距离决定 扫 查 步 进 如 太 小 ,则 数 据 所 占 字 节 几 何 级 数 增 大 ;扫 查 步 进 如 太 大 ,则 焊 缝 信息大量丢失

灵敏度(增益)

A 扫描时间窗口

工件几何形状 显示方式 位置编码器分辨率 编码器极性 触发方式 扫查起始值 扫查终止距离 扫查步进

A-B 12 step/mm

正向或逆向 编码器触发

0 mm

略大于探头所走的距离

1 mm,即编码器每走 1 mm 取 1 个 A 扫描

2010 年第 28 卷第 6 期

表3

试块 序号

内 蒙 古 电 力 技 术

37

特种试块内部缺陷的测量结果

埋藏深度 /mm 自身高度 /mm 缺陷 性质 侧壁未 熔合 中心线 裂纹 夹渣 密集 气孔 未焊透 缺陷 B

长度 /mm

设计值 实测值 设计值 实测值 设计值 实测值

缺陷 A

TOFDD1 TOFDD5 TOFDD6 TOFDD8 TOFDD9

18 20 20

17 18 19 18

8 5 10

8.4 3.7 6.3 6.5

5 6 3

6.3 6.6 5.4 7.6

图 10

连排扩容器筒体焊缝上缺陷的刨挖结果

21

20

7

3.5

6

7.1

6.3

高压加热器 使用 TOFD 技术先后对华宁电厂 1 号机组、金

6 TOFD 在电站设备无损检测中的应用

6.1

大板梁 使 用 TOFD 技 术 对 华 润 金 能 热 电 厂 1 号 机 组 大板梁进行检测,在 2 块大板梁的腹板对接焊缝内, 发现了未熔合、密集气孔等几处超标缺陷。对缺陷部 位进行刨挖后,实际结果与检测结果吻合,见图 8 和 图 9。

山电厂 2 号机组的高压加热器进行了检测, 没有发 现缺陷。

7

结论及建议

(1) TOFD 检测能对缺陷成像显示, 直观且易

识别,可以检出有效区域内任意方向上的缺陷,与常 规超声波检测相比,提高了缺陷的检出率,降低了误 判率; 缺陷的 TOFD 成像显示与缺陷的性质有较好 的关联,提高了缺陷定性的准确性。 (2 ) TOFD 检 测 涉 及 多 种 检 测 参 数 的 设 置 ,关 键控制点多,对检测工艺和检测过程要求高。 (3 ) TOFD 检 测 在 长 度 方 向 上 的 测 量 精 度 较 高 , 但 在 深 度 方 向 上 的 测 量 误 差 较 大 ,检 测 时 需 采 取措施尽量减小。

图8

刨挖后显示出的焊缝内部未熔合缺陷

(4 ) 通过试验对比发现,对 60 mm 厚工件进行 一次扫查的结果与对其进行分区扫查的结果差别并 不明显。 因此,在实际探伤中,建议对 60 mm 以上的 工件进行分区扫查 (JB4730.10 报批稿中规定为 50

mm ), 这种划分方式对发电厂四大管道的 TOFD 检

测具有实际意义。

[ 参考文献 ]

图9 对缺陷部位进行刨挖后显示出的群

气孔

[1] 李 家 伟 , 陈 积 懋 . 无 损 检 测 手 册 [M]. 北 京 : 机 械 工 业 出 版

社,2004.

[2] 郑晖 . 超声检测 [M]. 北京:中国劳动社会保障出版社,2008.

6.2

连排扩容器 使用 TOFD 技术对包头第三热电厂 1 号机组连

[3] Print P.Carter.TIME-OF-FLIGHT DIFFRACTION COURSE

(Level I and II) [M] .UK:Lavender international NDT Con-

排扩容器筒体(材质 16MnR ,壁厚 16 mm )上的 T 型 焊缝进行检测,在纵缝上发现有 2 处超标缺陷,缺陷 深 度 均 为 12 mm ,长 约 25 mm 和 35 mm ,对 缺 陷 部 位进行刨挖后,结果吻合,见图 10。

sultancyServices Ltd.,1999. [4] J.P.Charlesworth ,J.A.G.Temple.TIME -OF -FLIGHT DIFF RACTION[M].UK:engineering application (Version2 ) RESEARCH STUDIES PRESS LTD.,2001.

编辑:张俊英

1

范文五:无损检测论文无损检测技术论文检测论文 投稿:邵瀒瀓

本文由worklv贡献

pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT,或下载源文件到本机查看。 内 蒙 古 电 力 技 术

2010 年第 28 卷第 6 期 INNER MONGOLIA ELECTRIC POWER

33

衍射时差法超声检测在电站设备 无损检测中的应用研究

Application Research of Ultrasonic TOFD Testing in Power Station Non-destructive Testing

田力男,卫志刚,张

(内蒙古电力科学研究院,内蒙古

涛,张艳飞

呼和浩特

010020 )

[ 摘要 ] 衍射时差法超声检测(TOFD)技术是一种新型检测技术,与常规超声检测相比有 较大优势。 选用 OmniScan-MX 检测仪,对扫查装置进行改装,并设计加工特种试块;设置各类

检测参数,制定出具体的 TOFD 检测程序对试块进行非平行扫查:检测出特种试块内不同性 质、不同方位的所有缺陷,且成像直观、易于识别。 将 TOFD 检测技术实际运用于电站设备的 无损检测,取得了较好的检测结果。 研究表明:TOFD 检测技术能够提高缺陷的检出率、降低误 判率,但也存在一些局限性。

[ 关键词] 衍射时差法超声检测;无损检测;焊缝缺陷;电站设备;OmniScan-MX 检测仪 [ 文献标志码 ] B [ 文章编号 ] 1008-6218 (2010)06-0033-05

1 TOFD 技术概述

1.1

发展状况

情况下,接收探头首先接收直通波,最后接收底面反 射波。如有缺陷存在,则在直通波和底面反射波之间 还会接收到缺陷端点(或边界)的衍射波,如图 1 所 示。 上述波信号最初表现为 A 扫描信号,连同位置 编码器传出的坐标值被主机接收, 经数字图像化处 理,最终形成 B、D 等二维图像扫描显示。 检测人员 主要根据这些显示进行缺陷的定性、 定位及定量 [2]。

焊缝

20 世纪 70 年代,衍射时差法超声检测(Time of flight diffraction ,以下简称 TOFD)技术问世于英国, 最初应用于核反应堆的厚壁压力容器检测 [1]。 20 世 纪末,随着计算机技术的飞速发展,TOFD 技术与数

字化超声设备相结合, 发展成为一种超声成像检测 技术。 21 世纪初,TOFD 技术引入我国,先后在西气 东输和神华煤液化工程中应用成功, 目前 TOFD 技 术被广泛应用于核工业、航空航天、电力、机械制造、 石油、化工等领域。

发射探头 扫查方向

接收探头

焊缝中的 声束

1.2

检测原理

TOFD 是 1 种新型超声检测技术, 它可通过超

声波的尖端衍射来检测缺陷, 通过波的传播时差测 量缺陷,通过信号的图像化处理来

显示缺陷 [1]。 进行 TOFD 检测时,发射探头发射声脉冲。 一般

[ 收稿日期 ] 2010-06-10

图1

TOFD 扫查示意图

1.3

优缺点 与 常 规 超 声 检 测 技 术 相 比 ,TOFD 技 术 主 要 具

[ 作者简介 ] 田力男(1968 —),男,内蒙古人,硕士,高级工程师,从事无损检测及金属技术监督工作。 [ 基金项目 ] 内蒙古电力科学研究院 2008 年自筹经费科研项目。 34

有以下优点 [3]:

内 蒙 古 电 力 技 术

2010 年第 28 卷第 6 期

3

特种试块的设计加工

针对电站锅炉、压力容器、承压管道焊缝的结构

(1) 测量精度高(一 般 为 ±1 mm),并 能 测 量 缺 陷的自身高度,但有一定的测量误差;常规超声检测 无法测量缺陷自身高度。 (2) 可以检出有效区域内任意方向上的缺陷。 (3) 借助 B、D 扫描显示,有效提高了缺陷检出 率及缺陷定性的准确性,降低了误判率。 (4) 一次扫查即可得到整条焊缝的信息,并可 离线分析。 但 是 ,TOFD 技 术 是 由 超 声 检 测 技 术 发 展 而 来 的分支,仍然存在超声检测固有的局限性,如不能精 确检测近表面缺陷、难以检测各类粗晶材料等。 特点及焊接缺陷的类型和分布规律,设计了 10 个特 种 试 块 (编 号 为 TOFDD1 — TOFDD10 ),在 试 块 的 不 同位置上制作了 14 个缺陷, 包括未熔合、 裂纹、气 孔、夹渣、未焊透 5 类缺陷。 试块焊缝的结构形式包 括等厚对接、不等厚对接及根部错边。委托山东某焊 接培训中心采用特种方法对试块进行加工, 在焊缝 中形成了预规划的人工缺陷,见图 4。 试块加工完后 均进行了射线探伤(见图 5)。

2 TOFD 检测设备及配置

使 用 加 拿 大 R/DTech 公 司 (现 属 奥 林 巴 斯 公 司 )制 造 的 OmniScan-MX 检 测 仪 ,配 置 探 头 、楔 块 及简易扫查架(见图 2)。 简易扫查架用于实际检测, 但所配直杆长度仅为 200 mm,难以实现不同情况下

图4 部分 TOFD 特种试块

PCS (发射探头和接收探头入射点之间的距离)的设 置 ,因 此 ,另 外 制 作 了 1 根 直 径 10 mm、长 500 mm

的长直杆。

图 5 图2

试块的射线探伤结果

OmniScan-MX 检测仪、探头、楔块及简易扫查架

此外, 对某检测设备公司提供的 1 个扫查架研 发样品进行了工装改造, 设计并制作了楔块架及编 码器夹持装置, 使之与 OmniScan-MX 检测仪所配 置的楔块及编码器组联。 经工装改造后的扫查架能 够使探头与工件更好地耦合(见图 3)。 现场试验表 明,扫查的稳定性和实用性均优于原简易扫查架。

4

TOFD 检测程序及参数设置[4]

在不同领域中,被检测对象在材质、厚度、结构

形式、缺陷特性等方面各不相同,不同制造商生产的

TOFD 探伤仪又有各自的特点和和操作模式。 因此, 运用 TOFD 技术对电站设备进行无损检测, 就必须

有针对性地通过试验对各类检测参数进行设置,并 制定出具体的检测程序。 编码器后置夹持

4.1

TOFD 检测程序

经过反复试验,确定了适合电站锅炉、压力容器

编码器前置夹持 楔块夹

及承压管道对接接头的 TOFD 检测程序。

4.1.1

经工装改造后的扫查架

检测面准备 检测区域应为焊缝本身宽度再加焊缝两侧各相

图3

当 于 母 材 厚 度 30% 的 区 域 ;检 测 面 应 平 整 ,表 面 粗

2010 年第 28 卷第 6 期

内 蒙 古 电 力 技 术

35

糙度 Ra≤6.3 m ,一般均需要打磨。 由于 TOFD 采用

2 种。 在电站设备 TOFD 检测中应尽量使用非平行

扫查,不推荐使用平行扫查,这是因为:通过非平行 扫查就可以完成缺陷的探测、定量、定性等所有检测 内容,但是无法判断焊缝中心线另一侧的缺陷,可以 辅之以常规超声探伤确定; 平行扫查尽管可以判断 焊缝中心线另一侧的缺陷,但检测效率低,加之检测 前需要打磨去除焊缝的加强高,现场不便实现。

1 收 1 发 2 个探头的工作模式,因此,对检测面的平

整性和光洁度要求均高于普通超声检测, 否则将难 以移动探头或造成信号丢失。

4.1.2

探头选择 主要是确定探头的中心频率、 晶片直径及主声

束角度。

4.1.2.1

中心频率

4.1.4 PCS 选择

非平行扫查 PCS 一般根据(1)式确定: (1 ) PCS= 4 δtanθ, 3 其中 δ 为工件厚度,θ 为主声束角度。 即让 2 个探头 的声束轴线交于工件壁厚的 2/3 处。 当工件厚度大 于 60 mm 时, 在厚度方向分成若干区域进行检测。 分区检测可以使用多通道检测设备一次完成扫查, 也可使用单通道检测设备, 采用不同的探头进行多 次扫查。

增大探头频率可以提高缺陷的分辨率及深度方 向测量精度,但在同一晶片直径下,频率越高,扩散 角越小,直通波会明显减弱甚至消失,因此很难进行 下一步的扫查和分析。此外,频率过高,衰减就大,对 厚壁工件的探伤影响很大。但频率过低,精度和分辨 率均达不到基本要求。 本试验推荐频率为 5 MHz 。

4.1.2.2

晶片直径

在同一频率下, 晶片直径越小, 声速扩散角越 大,但晶片直径太小则发射能量不足,制造加工的难 度也越大。 在 TOFD 现有的设备和探头制造水平下, 本次试验推荐晶片直径

为 6 mm 。

4.1.5

标识 检测前, 应确定扫查路径并在被检工件上予以

4.1.2.3

主声束角度

标识,包括扫查起始点和扫查方向等。

探 头 主 声 束 角 度 通 常 为 45° 、60° 、70° 3 种 ,主 声束角度大,则 PCS 大。 在大 PCS 条件下形成的扫 描显示中,直通波和底波相对靠近,分辨率低、深度 测量误差大,且直通波信号降低;主声束角度为 45° 时,PCS 最小,但在实际探伤中,探头会受到焊缝盖 面宽度的限制。 因此,在工件壁厚为 12~200 mm 时,

4.1.6

耦合剂选择 实际检测时所采用的耦合剂应与进行系统设置

时的耦合剂相同。 如果耦合不良,直通波 LW 和底面 反射波 BW 难以形成直线形状;耦合剂过厚施加,可 能导致扫描图像中的黑白条纹加宽而增大测量误 差。从试验效果来看,不易采用浆糊、洗洁精、机油等 作耦合剂,最好采用专用的成品耦合剂。

70° 探头尽量不用 (除非由于 PCS 间距小于检测区

域宽度而无法使用 60° 探头);45° 探头能用则用(尤 其是壁厚较大时);60° 探头最为常用。 综上所述, 在工件壁厚为 12~200 mm 的 TOFD 检测中,本试验推荐按照表 1 所示的探头参数选择。

表1

工件厚度/

4.1.7

探头与楔块的组合

TOFD 探 头 与 楔 块 一 般 按 图 6 的 方 式 进 行 组

合,组合时需要在探头与楔块间添加耦合剂(最好是 固态状的机械黄油,在变干前及时更换)。 探头必须 拧到位,否则超声束将不能有效进入工件。

探头线插口

电站设备 TOFD 检测的探头推荐性选择和设置

对应设备 扫查数/ 次 深度 /

mm

mm

声束角度/ 声束交点/ (°) mm

四大管道、 高中压 导汽管、 高低压加 12~60 热器、 除氧器、扩 容器

1

0~t

70~60

2t/3

纵波探头

60~100

厚壁承压管道、汽 包

2

0~t/2 t/2~t 0~t/3 t/3~2t/3 2t/3~t

70~60 60~45 70~60 60~45 60~45

2t/3 5t/6 2t/9 5t/9 8t/9

探头楔块间添加耦合剂 楔块(有机玻璃或 类似材料) 波束角度

100~200

汽包

3

图6

典型的 TOFD 探头与楔块的组合方式

注: t 表示工件厚度。

4.1.3

扫查方式选择

4.2

基于 OmniScan-MX 检测仪的系统设置

TOFD 的扫查方式分为非平行扫查和平行扫查

TOFD 检测前, 要最后完成对各种检测参数的

36

内 蒙 古 电 力 技 术

2010 年第 28 卷第 6 期

设置(即系统设置)。 本次试验只基于 OmniScan-MX 检测仪进行系统设置,见表 2。 5

5.1

特种试块的 TOFD 检测

检测结果 使用 OmniScan-MX 检测仪对试块的焊缝进行

了非平行扫查, 部分 D 扫描显示见图 7。 使用 TO-

MOVIEWER 软件对缺陷进行了测量,结果见表 3。 5.2

数据分析 通过 TOFD 检测,检出了试块内不同性质、不同 方位的所有缺陷,缺陷成像直观、易于识别。 在常规 超声检测中难以检出的与探测面接近垂直的根部裂 纹、侧壁未熔合等缺陷均被 TOFD 有效检出。 缺陷的 成像特征随缺陷性质的不同而不同, 如未熔合缺陷 的上、下端点信号都较强,成像较规则;夹渣信号的 下端点信号弱,且呈断续不规则形状等。 分析表 3 的数据可知, 缺陷长度方向的测量精 度高,可以达到 ±(1~2 )mm;但埋藏深度的测量误差

表2

检测参数 脉冲发射强度(电压 V ) 脉冲宽度 参数键值

图7

部分试块 TOFD 检测 D 扫描显示

较大且有波动(最小 5% ,最大 50% );缺陷自身高度 也有较大的测量误差。 深度方向上的测量误差主要 是由于检测图像在深度方向上不能按比例线性显 示,只是非线性的压缩显示,而且 LW 与 BW 的时间 间隔较短, 测量时指针稍有偏差就会带来较大的误 差。 减小深度测量误差的主要措施是减小 PCS、采用 窄脉冲等使 LW 与 BW 的时间间隔尽可能长。 基于 OmniScan-MX 的系统设置

关键控制点及说明 探头频率越高,需选的电压越低,否则可能会损坏探头,但 5 MHz 探头可选 最高电压 200 V ,以产生最大的脉冲发射强度 触发方波的持续时间按脉冲超声波的半个周期来设置, 使发射的超声波的 幅值最大

200 V 0.5 脉冲波周期

脉冲重复频率(PRF )

设为“最优”

PRF 太 高 ,则 可 能 产 生 幻 像 波 ,表 现 为 直 通 波 前 还 有 波 形 显 示 ,此 时 应 降 低 PRF 值,直到 A 显示中的直通波前变为直线; PRF 太低,扫查速度又太快、扫查步进设得太小,就可能丢失数据,表现为在 B 显示中出现一道道的黑线

如果在调整其他因素后直通波仍很弱,则需降低高通值,避免把扩散到表面 的低频部分滤掉 进行 TOFD 检查必然设成全波整流 信号平均一般选最大值,以最大程度上消除噪声信号的干扰。 但信号平均次 数越大,最大允许扫查速度越小

滤波 检波 信号平均次数 抑制

高通:f/2 低通:2f 设为全波整流 RF 设为最大值 16 设为 0 一般将直通波的波幅设定 到满屏高的 40%~80% 起始位置应设置 为 直 通波 到 达 接 收 探 头 前 至 少 1 μs , 窗 口 宽 度 为 工 件 底面的一次波形转换波后 1 μs 平板

TOFD 检测不设抑制

可直接在工件上进行灵敏度设置,若直通波不适合或不可见,可将底面反射 波幅设定为满屏高的 80% ,再提高 20~32 dB ; 灵 敏 度 太 低 ,可 能 无 法 得 到 直 通 波 并 漏 检 缺 陷 ;灵 敏 度 太 高 ,则 可 能 无 法 测 量峰值 可直接在工件母材上进行设置 因对焊缝进行非平行扫查,容器和管道均按平板对待 即 A 扫描和 B 扫描结果同时显示,便于分析与测量 输入编码器上的分辨率铭牌值,必要时需进行校准 根据扫查方向实际确定 不能选时间触发,否则将无法采集数据 与工件上所做的标识相匹配 根据探头拟行走的距离决定 扫 查 步 进 如 太 小 ,则 数 据 所 占 字 节 几 何 级 数 增 大 ;扫 查 步 进 如 太 大 ,则 焊 缝 信息大量丢失

灵敏度(增益)

A 扫描时间窗口

工件几何形状 显示方式 位置编码器分辨率 编码器极性 触发方式 扫查起始值 扫查终止距离 扫查步进

A-B 12 step/mm

正向或逆向 编码器触发

0 mm

略大于探头所走的距离

1 mm,即编码器每走 1 mm 取 1 个 A 扫描

2010 年第 28 卷第 6 期

表3

试块 序号

内 蒙 古 电 力 技 术

37

特种试块内部缺陷的测量结果

埋藏深度 /mm 自身高度 /mm 缺陷 性质 侧壁未 熔合 中心线 裂纹 夹渣 密集 气孔 未焊透 缺陷 B

长度 /mm

设计值 实测值 设计值 实测值 设计值 实测值

缺陷 A

TOFDD1 TOFDD5 TOFDD6 TOFDD8 TOFDD9

18 20 20

17 18 19 18

8 5 10

8.4 3.7 6.3 6.5

5 6 3

6.3 6.6 5.4 7.6

图 10

连排扩容器筒体焊缝上缺陷的刨挖结果

21

20

7

3.5

6

7.1

6.3

高压加热器 使用 TOFD 技术先后对华宁电厂 1 号机组、金

6 TOFD 在电站设备无损检测中的应用

6.1

大板梁 使 用 TOFD 技 术 对 华 润 金 能 热 电 厂 1 号 机 组 大板梁进行检测,在 2 块大板梁的腹板对接焊缝内, 发现了未熔合、密集气孔等几处超标缺陷。对缺陷部 位进行刨挖后,实际结果与检测结果吻合,见图 8 和 图 9。

山电厂 2 号机组的高压加热器进行了检测, 没有发 现缺陷。

7

结论及建议

(1) TOFD 检测能对缺陷成像显示, 直观且易

识别,可以检出有效区域内任意方向上的缺陷,与常 规超声波检测相比,提高了缺陷的检出率,降低了误 判率; 缺陷的 TOFD 成像显示与缺陷的性质有较好 的关联,提高了缺陷定性的准确性。 (2 ) TOFD 检 测 涉 及 多 种 检 测 参 数 的 设 置 ,关 键控制点多,对检测工艺和检测过程要求高。 (3 ) TOFD 检 测 在 长 度 方 向 上 的 测 量 精 度 较 高 , 但 在 深 度 方 向 上 的 测 量 误 差 较 大 ,检 测 时 需 采 取措施尽量减小。 图8

刨挖后显示出的焊缝内部未熔合缺陷

(4 ) 通过试验对比发现,对 60 mm 厚工件进行 一次扫查的结果与对其进行分区扫查的结果差别并 不明显。 因此,在实际探伤中,建议对 60 mm 以上的 工件进行分区扫查 (JB4730.10 报批稿中规定为 50

mm ), 这种划分方式对发电厂四大管道的 TOFD 检

测具有实际意义。

[ 参考文献 ]

图9 对缺陷部位进行刨挖后显示出的群气孔

[1] 李 家 伟 , 陈 积 懋 . 无 损 检 测 手 册 [M]. 北 京 : 机 械 工 业 出 版 社,2004.

[2] 郑晖 . 超声检测 [M]. 北京:中国劳动社会保障出版社,2008.

6.2

连排扩容器 使用 TOFD 技术对包头第三热电厂 1 号机组连

[3] Print P.Carter.TIME-OF-FLIGHT DIFFRACTION COURSE

(Level I and II) [M] .UK:Lavender international NDT Con-

排扩容器筒体(材质 16MnR ,壁厚 16 mm )上的 T 型 焊缝进行检测,在纵缝上发现有 2 处超标缺陷,缺陷 深 度 均 为 12 mm ,长 约 25 mm 和 35 mm ,对 缺 陷 部 位进

行刨挖后,结果吻合,见图 10。

sultancyServices Ltd.,1999. [4] J.P.Charlesworth ,J.A.G.Temple.TIME -OF -FLIGHT DIFF RACTION[M].UK:engineering application (Version2 ) RESEARCH STUDIES PRESS LTD.,2001.

编辑:张俊英

1

范文六:无损检测课程(论文)(1) 投稿:莫塆塇

2014年秋季学期课程结课报告

课题名称:磁粉探伤简介及其应用

课程属性:

题目:磁粉探伤简介及其应用

学院:材料科学与工程学院

专业:材料科学与控制工程

班级:110205

姓名:王鑫

学号:20110687

任课教师:高亮

审阅人:复核人:

磁粉探伤简介及其应用

引言

在轴承零件的加工制造过程中,要经过轧制、锻造、冲压、车削加工、热处理以及磨削等多道工序,不可避免地会出现各种各样的缺陷,虽然这些缺陷大部分肉眼难以检测,但会对轴承的正常工作带来极大的安全隐患,因此有必要研制专用设备加以检测[1]。业界一般采用无损检测技术探测轴承套圈的内部缺陷。无损检测方法主要有射线检测、渗透检测、声振检测、超声波探伤法、涡流探伤法和磁粉探伤法等。

超声波探伤法、涡流探伤法和磁粉探伤法都广泛用于各个行业的无损检测中,而由于轴承的结构特点,超声波探伤法和磁粉探伤法的应用难度较大,因磁粉探伤不受工件大小和形状的限制,故轴承探伤多采用磁粉探伤法。

磁粉探伤技术由于显示直观,灵敏度高、污染轻等优点,在机械、铁路、冶金、航天航空等诸多行业得到了广泛的应用。 然而传统的磁粉探伤采用人工观察,检测人员长期在暗室里处于紫外线光照射下,不仅工作环境差,还极易造成漏检。随着计算机技术和图像处理技术的发展,采用光学扫描和图像处理技术,将磁痕图像转化为数字图像进行实时智能识别已成为可能。目前,德国、美国等发达国家已有采用相似技术研制的智能化磁粉探伤系统,并应用到了汽车制造等领域。我国目前也有一些科研部门开展了此项技术研究,但投入运行的尚不多见。

磁粉探伤可分为荧光磁粉探伤和非荧光磁粉探伤,荧光磁粉探伤对比与非荧光磁粉探伤对比率高,适合暗处磁粉探伤,但荧光磁粉探伤长波紫外线灯,给探伤工作带来很大不便,且紫外线对人体的皮肤和眼睛有伤害作用。

正文

一、磁粉探伤的原理和特点

磁粉探伤是通过磁粉在缺陷附近漏磁场中的堆积以检测铁磁性材料表面或近表面处缺陷的一种无损检测方法。

磁粉探伤的基本原理:将待测物体置于强磁场中或通以大电流使之磁化,若物体表面或表面附近有缺陷(裂纹、折叠、夹杂物等)存在,由于它们是非铁磁性的,对磁力线通过的阻力很大,磁力线在这些缺陷附近会产生漏磁。当将导磁性良好的磁粉(通常为磁性氧化铁粉)施加在物体上时,缺陷附近的漏磁场就会吸住磁粉,堆集形成可见的磁粉迹痕,从而把缺陷显示出来,如图1所示。

(a)

图1 磁粉探伤原理示意图

(a) 表面缺陷 (b) 近表面缺陷 (b)

磁粉探伤的用途:在工业中,磁粉探伤可用来作最后的成品检验,以保证工件在经过各道加工工序(如焊接、金属热处理、磨削)后,在表面上不产生有害的缺陷。它也能用于半成品和原材料如棒材、钢坯、锻件、铸件等的检验,以发现原来就存在的表面缺陷。铁道、航空等运输部门、冶炼、化工、动力和各种机械制造厂等,在设备定期检修时对重要的钢制零部件也常采用磁粉探伤,以发现使用中所产生的疲劳裂纹等缺陷,防止设备在继续使用中发生灾害性事故。

磁粉探伤的特点:磁粉探伤对钢铁材料或工件表面裂纹等缺陷的检验非常有效;设备和操作均较简单;检验速度快,便于在现场对大型设备和工件进行探伤;检验费用也较低。但它仅适用于铁磁性材料;仅能显出缺陷的长度和形状,而难以确定其深度;对剩磁有影响的一些工件,经磁粉探伤后还需要退磁和清洗。

二、磁粉探伤的磁化

1、磁化方法 磁粉探伤必须在被检工件内或在其周围建立一个磁场,磁场建立的过程就是工件的磁化过程。根据建立磁场的方向不同,磁化方法可作如下分类:

(1)周向磁化 给工件直接通电,或者使电流流过贯穿工件中心孔的导体,在工件中建立一个环绕工件并且与工件轴线垂直的闭合磁场。周向磁化用于发现与工件轴线(或电流方向)平行的缺陷。

(2)纵向磁化 电流通过环绕工件的线圈,使工件中的磁力线平行于线圈的轴线。纵向磁化用于发现与工件轴线相垂直的缺陷。利用电磁轭磁化使磁力线平行于工件纵轴亦属于与这一类。

(3)复合此线 将周向磁化和纵向磁化同时作用与工件上,使工件得到由两个互相垂直的磁力线的作用而产生的合成磁场,其指向构成扇形磁化场。

(4) 旋转磁化 将绕有激磁线圈的二线磁铁交叉放置,各通以不同相位的交流电,产生圆形或椭圆形磁场(既合成磁场的方向作圆形旋转运动)。旋转磁化能发现沿任意方向分布的缺陷。

2、磁化磁场的方向与磁场强度 当磁化磁场的磁力线与缺陷断面垂直时,能在缺陷处获得最大的漏磁场。在焊缝磁粉探伤中,为得到较高的探测灵敏度,通常在被探件上至少使用两个近似相互垂直方向的磁化(包括使用旋转磁化的情况)。

为了保证探伤结果的准确性,磁化磁场必须有足够的强度,而且必须控制在适当的范围内(通常在±25%)。由于影响磁场的因素众多,很难建立严格的磁场强度规则,且使用规范有相应标准或技术条件列出。对于新产品,应使用已知缺陷的工件进行试验来确定磁场强度。

三、磁粉探伤的工艺

根据被探件的材料、形状、尺寸及需检查缺陷的性质、部位、方向和形状等的不同,所采用的磁粉探伤方法也不尽相同,但其探伤步骤大体如下:

1、探伤前的准备 校验探伤设备的灵敏度,除去被探伤件表面的油污、铁锈、氧化皮等。

2、磁化

(1)确定探伤方法 对高碳钢或经热处理(淬火、回火、渗碳、渗氮)的结构钢零件用剩磁法探伤;对低碳钢、软钢用连续法。

(2)确定磁化方法。

(3)确定磁化电流种类 一般直流电结合干磁粉、交流电结合湿磁粉效果较好。

(4)确定磁化方向 应尽可能使磁场方向与缺陷分布方向垂直。

(5)确定磁化电流 磁化电流的选择是影响磁粉检验灵敏度的关键因素。磁化电流的大小一般是根据磁化方式再由相应的标准或技术文件中给出。

(6)确定磁化的通电时间 采用连续法时,应在施加磁粉工作结束后在切断磁化电流。一般是在磁悬液停止流动后必须再通几次电,每次时间为0.5~2s。采用剩磁法时,通电时间一般为0.2~1s。

3、喷洒磁粉或磁悬液 采用干法检验时,应使干磁粉喷成雾状;湿法检验时,磁悬液需经过充分的搅拌,然后进行喷洒。

4、对磁痕进行观察及评定 用于非荧光法检验的白色光强度应保证试件表面有足够的亮度。若发现有裂纹、成排气孔或超标的线形或圆形显示,均判定为不合格。

5、退磁 当工件进行两个以上方向的磁化后,若后道工序不能克服前道工序剩磁影响时,应进行退磁处理。

6、清洗、干燥、防锈

7、结果记录

四、磁粉探伤在焊接件中的应用

目前,焊接技术在冶金、机械、石油和化工等部门中的应用已经相当普遍。随着工业技术的发展,高强度焊接结构的应用日趋广泛。高强钢在焊接时产生缺陷的倾向比普通焊接结构钢要大。因此随着高强钢的应用对探伤技术也就提出了更高的要求。

裂纹尤其是表层裂纹在焊接结构中,特别是在承受疲劳应力作用的焊接结构中,是一种危害极大的缺陷,为保证焊接结构安全运行,就必须加强焊接件的检验,发现裂纹并及时排除。

磁粉探伤是检验钢制焊接结构表层缺陷的最佳方法,具有设备简单、灵敏可靠、探伤速度快和成本低等特点。

(一)焊接件探伤的内容与范围

1、坡口探伤

坡口可能出现的缺陷有分层和裂纹,前者是轧制缺陷,它平行于钢板表面,一般分布在板厚中心附近。裂纹有两种,一种是沿分层端部开裂的裂纹,方向大多平行于板面;另一种是火焰切割裂纹。

坡口探伤的范围是坡口和钝边。

2、焊接过程中的探伤

(1)层间探伤 某些焊接性能差的钢种要求每焊一层检验一次,发现裂纹及时处理,确认无缺陷后再继续施焊。另一种情况是特厚板焊接,在检验内部缺陷有困难时,可以每焊一层用磁粉探伤检验一次。探伤范围是焊缝金属及邻近坡口。

(2)电弧气刨面的探伤 目的是检验电弧气刨造成的表面增碳导致产生的裂纹。探伤范围应包括电弧气刨面和临近的坡口。

3、焊缝探伤

焊缝探伤的目的主要是检验焊接裂纹。探伤范围应包括焊缝金属及母材的热影响区,热影响区的宽度大约为焊缝宽度的一半。因此,要求探伤的宽度应为两倍焊缝宽度。

4、机械损伤部位的探伤

在组装过程做,往往需要在焊接部件的某些位置焊上临时性的吊耳和卡具,施焊完毕后要割掉,在这些部位有可能产生裂纹,需要探伤。这种损伤部位的面积不大,一般从几平方厘米到十几平方厘米。

(二)探伤方法选择

用于焊缝探伤的磁化方法有多种,各有特点。要根据焊接件的结构形状、尺寸、检测的内容和范围等具体情况加以选择。

1、磁轭法

磁轭法是指便携式交流电磁铁。其特点是设备简单、操作方便。但是磁轭只能单方向磁化在,因此,为了检出各个方向的缺陷,必须在同一部位至少作两次互相垂直的探伤,而且应将焊缝划分为若干个受检段,做出标记,每个受检段的长度应比两级之间的距离小10~20毫米,电磁轭之间最佳距离为100~150毫米。

2、支杆法

支杆法也是单方向磁化的方法。其主要优点是电极间距可以调节,可根据探伤部位情况及灵敏度要求确定电极间距和电流大小。同一部位至少作两次互相垂直的探伤。

3、交叉磁轭法

用交叉磁轭旋转磁化的方法检验焊缝表层裂纹可以得到满意的效果。其主要优点是灵敏度可靠并且探伤效率高。目前在焊缝探伤中尤其在锅炉压力容器探伤中应用越来越广。

4、线圈法

对于管道圆周焊缝可以用线圈法探伤。方法是在焊缝附近沿圆周方向用电缆绕4~6匝,对管道进行轴向磁化。这种方法只能发现焊缝和热影响区以纵向为主的裂纹。

(三)焊接件探伤实例

1、坡口探伤

使用交叉磁轭检验坡口缺陷是利用交叉磁轭外侧的磁化场磁化坡口,操作方法是把交叉磁轭置于靠近坡口的钢板面上,沿坡口方向连续行走探伤。为检验探伤灵敏度,可在远离交叉磁轭一侧的坡口边上贴试片进行试验。

一般情况下,在检验板厚不大于50mm钢板坡口时可达30/100 A型试片的探伤灵敏度。对于更硬的钢板经试验达不到灵敏度要求时,可在坡口两侧各进行一次探伤。

2、电弧气刨面的探伤

探伤时,把交叉磁轭跨在电弧气刨沟槽中间,沿沟槽方向连续行走。

探伤时,应根据构件位置采用喷洒或刷涂磁悬液的方法,原则是交叉磁轭通过后不得使磁悬液残留在电弧气刨沟槽中,否则将无法观察判断。

3、球形压力容器的开罐检查

现以手工电弧焊焊接的球形容器的开罐检查为例简述磁粉探伤的实施方法。

(1)探伤部位 球形容器的内外侧所有焊缝和热影响区以及母材机械损伤部分。

(2)表面清整 应把焊缝表面的焊接波纹及热影响区表面的飞溅用砂轮进行打磨,不得有凸凹不平的棱角。若做过磁粉探伤,已经打磨过,表面只有浮锈时,可用喷砂或钢丝刷除去焊缝及热影响区表面的浮锈。

(3)探伤操作

①检验对接焊缝时时把交叉磁轭跨在焊缝上连续行走探伤。当检查球罐纵缝时,交叉磁轭行走方向要自上而下。

②进出气孔及排污孔管板接头的角焊缝,用交叉磁轭紧靠管子边缘沿圆周方向探伤。

参考文献

1、赵熹华主编,焊接检验,北京:机械工业出版社,1993

2、全国锅炉压力容器无损检测人员资格鉴定考核委员会编,磁粉探伤,北京:劳动人事出版社,1989

3、任吉林主编,电磁无损检测,北京:航空工业出版社,1989

4、刘贵明主编,无损检测技术,北京:国防工业出版社,2006

5、李喜孟,无损检测,北京:机械工业出版社,2001

范文七:文物无损检测可靠吗? 投稿:洪軴軵

2011年7月4日上午约10时,故宫博物院古陶瓷检测研究实验室科研人员在对古器物部提取的宋代哥窑青釉葵瓣口盘(一级乙)进行无损分析测试时,操作失误,样品台上升距离过大,致使文物发生挤压损坏。这一事件被称为故宫“瓷器门”。

  

  无损检测是什么?

  

  故宫“瓷器门”发生后,一些人对无损检测提出了质疑,无损检测分析和鉴定文物是否可靠?

  这个问题有两个层次。一是无损检测是否具有科学性和权威性,二是使用无损检测设备的人员技术水平和操作是否可靠和达标。对于这两个问题,中国科学院研究生院文物科技评估中心的专家作了评价,“事故的发生与操作人员的经验不足有很大关系,但设备本身也确实存在有待改进的地方,特别是自动保护和自动报警功能”。也就是说,主要是操作和无损检测仪器对文物的保护功能出了问题,而不是无损检测的结果不具有科学性和不可靠。

  显然,无损检测的结果在今天已经受到广泛的认可,但是也仍然有人怀疑无损检测的结果是否可靠。因此,首先需要知道无损检测是什么。无损检测技术即非破坏性检测,是在不破坏待测物质原来的状态、化学性质等前提下,利用声、光、磁和电等特性,测试出待测物的内部性质、结构、元素构成、是否有缺损、缺损大小、产品年代、质地等信息,从而在总体上判断被检测物的真伪、好坏和功能状况等。

  狭义上讲,无损检测与无损评价技术主要应用在工业上,是在物理学、材料科学、断裂力学、机械工程、电子学、计算机技术、信息技术以及人工智能等学科的基础上发展起来的一门应用工程技术。发达国家对于无损检测技术极为重视,例如美国,明确把无损检测技术中心列为国家六大技术中心之一进行建设。

  美国国家宇航局的调研认为,无损检测可分为6大类约70余种。但在实际应用中比较常见的有7种,即常规的无损检测方法。一是目视检测(VT),二是超声检测(UT),三是射线检测(RT),四是磁粉检测(MT),五是渗透检测(PT),六是涡流检测(ET),七是声发射检测(AE)。

  然而,无损检测并非只是应用于工业,现在已经广泛应用于医疗、生物学、生命科学、文物、考古、收藏等。而用于文物鉴定的无损检测分析或鉴定技术则包括,X射线荧光光谱(同步辐射X射线荧光、能量色散X荧光和质子激发X荧光)、X射线衍射(用于金属质文物的腐蚀机理及保护研究、壁画制作材料及保护研究、石质文物的风化产物及保护研究、文物的产地判断和文物防伪)、红外光谱、显微激光拉曼光谱(应用于文物颜料和古青铜器等的分析)、热释光法(测定文物年代)、激光全息技术(检测青铜器、陶瓷器文物损伤状况)、X射线、CT层析成像、中子活化法(美国布鲁克海文国家研究所常利用此法鉴定世界各国的陶瓷器成分)、超声波检测技术等,它们都可以在对文物无损或微损的情况下,分析和鉴定文物。

  因此,故宫应用X射线荧光光谱仪来研究和分析宋代哥窑青釉葵瓣口盘,并成为“宋代官窑瓷器研究课题”的一部分,目的在于判断古陶瓷文物的产地、制作年代、制作工艺等。

  

  无损检测鉴定文物

  

  文物鉴定是指,运用科学方法分析、辨识文物年代、真伪、质地、用途和价值。科学方法有多种多样,无损检测就包含了多种多样的方法,而且在当今有迅猛发展的趋势。实际上,文物是最适宜采用无损检测来进行鉴定的,因为文物年代久远,大多比较脆弱易损。而无损检测分析主要是要获得对文物或古代器物的真伪、古物材质、加工工艺和艺术风格方面的信息。

  实际上,在今天的生活中,人们已经广泛领略和接受了无损检测,例如每个人医疗和体检时的X射线透视就是最广泛的无损检测。而在考古中,较早对文物进行X射线无损检测的是考古学家1968年对埃及图坦卡蒙木乃伊进行的一次透视,结果发现他的颅内有骨头碎片,据此考古学家推测这位少年法老可能死于严重的头部撞击,而且从墓穴观察来看,有“匆忙下葬”的迹象,表明他的死亡可能比较突然。

  20世纪初,美国已在军械生产流水线上采用X射线探伤技术控制生产工艺。今天,在青铜文物的鉴定上,X射线探伤技术也大显身手。青铜器文物的假货或断裂残损器作伪(将残片焊接,用铜片或者树脂补缺,然后表面做旧,以假乱真),只要采用X射线探伤技术拍照,就可立见真假。

  同样,拉曼光谱现在广泛应用于文物和其他物体的无损检测和鉴定。中国研究人员用拉曼光谱对河南班村遗址出土的仰韶彩陶陶彩以及河北磁县湾漳东魏北齐大型壁画墓中的壁画颜料进行了无损分折,陶彩样品为红彩3块、白彩2块、黑彩3块,发现红彩为赤铁矿,白彩为铝土矿,黑彩为磁铁矿。

  国外研究人员用显微激光拉曼光谱对3种木乃伊(5200年前阿尔卑斯山的冰人、500年前Qilakitsoq的冰冻木乃伊、1000年前Chiribaya的木乃伊)的皮肤和指甲进行研究,根据所获得的光谱资料,可判定木乃伊是天然形成,还是经化学处理后形成。

  而热释光法发现于更早的17世纪,只是到了1960年美国加州大学才首次应用来对古希腊罗马陶器进行鉴定,今天热释光法也广泛用于测定陶瓷、砖瓦、铸造物和红烧土等经高温焙烧过的黏土类无机物的烧成年代。

  

  无损检测的范围和原理

  

  对文物进行无损检测除了进行物理测试,如尺寸、体积、重量、色度和孔隙率外,还会进行内部结构的分析,主要手段有X射线照相技术、声波CT技术、超声波无损探伤技术和电子衍射等;同时对文物进行元素分析,方法有X射线荧光分析(XRF)、原子吸收光谱法(AAS)和中子活性分析;对文物进行成分分析,方法有X射线衍射分析(XRD)、显微红外吸收光谱分析和显微激光拉曼光谱等;对文物进行表面分析,方法有光学显微镜分析、扫描电子显微镜分析、透射电子显微镜分析、电子探针显微镜分析、三维视频显微镜和X射线光电子能谱分析等。

  比如,文物的无损检测鉴定可以根据外表和内部成分来判断其生产年代和真伪,例如各种元素所占的比例,才有可能对文物的质量进行准确判断。现在大家都知道,陶瓷上的釉的基本组成元素约有10种,分别是钠、镁、铝、硅、磷、钾、钙、钛、锰、铁,这些元素和它们的氧化物构成了陶瓷上的不同的釉。不同的时代窑口烧造的瓷釉组成成分有不同的比例,因此,通过X射线荧光光谱仪分析,就可以比较准确地判断陶瓷烧制的年代、产地和制作工艺等。

  X射线荧光光谱仪无损检测的科学原理也建立在X射线照射物质的基础上。用X射线照射物质时,除发生散射现象和吸收现象外,还能产生荧光X射线。荧光X射线的波长只取决于物质中原子的种类,根据荧光X射线的波长可以确定物质的元素组成,根据该波长的荧光X射线的强度可进行定量分析,因此这种方法称为X射线荧光光谱分析法。

  X射线荧光光谱分析仪分为荧光波谱仪(波长色散型)与荧光能谱仪(能量色散型)两种类型。以X射线荧光能谱仪为例,该仪器可对待测样品产生的荧光不经过分光晶体分光,而是由半导体探测器接收、转换、放大后进入多道脉冲高度分析器,将X射线光子按其能量大小进行分类和统计,最后被记录或显示为脉冲数(即荧光强度),而脉冲则表示X射线光子能量,以曲线形式表达为X射线荧光光谱图。

  由于X射线光子能量(取决于原子能级结构)是元素种类的特征信息,其强度与元素含量相关,所以根据X射线荧光光谱图可以对被测产品进行材料化学成分的定性与定量分析,以判断其生产年代、产地和工艺。

  其实X射线的基本原理是无损检测文物的重要依据。X射线经过物体后会衰减,其衰减的程度取决于物体的衰减系数μ和物体厚度h。非均匀材料对X光的吸收不同,在X光片上会以不同的黑白对比形式表现出来。即使是均质材料,其厚度不同,对X光的吸收也不同,同样在X光片上表现出不同的黑白对比度。通过X光片上形成的文物的X光像,就可以获得文物的一些信息,如文物破损程度、修复痕迹、文物的文字、装饰花纹、内部结构等。

  

  无损检测也有短处

  

  在国内,导致人们对文物无损检测结果持很大怀疑态度的一个事实是,在2005年举行的第二届中国民间元青花藏品研讨会上的一次检测。大会安排了一批瓷器分别进行X射线荧光检测和热释光测年,结果表明,X射线荧光釉面测试对鉴定器物新老成功率在90%以上;对鉴定瓷器年代成功率在56%左右;用热释光测年误差更大,甚至得出相反的结论,或根本测不出来。这又是为什么呢?任何无损检测手段都不能包打天下,它只是擅长于某一方面的检测,并且自身有一定不足或缺陷。首先是,X射线荧光光谱仪只是对文物表面元素成分比例的一种检测,并不涉及其他科学手段。如果一些仿品的釉面成分达到与真文物成分相符或相似的比例,仅靠成分检测就难以测出真假。

  其次,X射线荧光光谱仪测试出的数据要与已确定的老瓷器的各种元素的比例数值相对比,如果没有确定的老瓷器的数值,就难以对比和确定被测瓷器的年代。

  至于热释光测年的更大误差,则有更多原因。以元青花梅瓶热释光测年结果为例,误差很大。同样的产品,有的检测认为是13~14世纪产物,有的经检测则只有几百年历史。出现如此大的误差的主要原因是,取样藏品已出土多年,原先所处的环境条件不同,出土后所处的环境条件也不同,而检测人员又不可能按检品真实的出土环境和出土后环境条件来正确设置检测系数和计算方法,因此发生对比失误。

  细数起来,用热释光测年判断文物出现误差的原因有下面几种。

  一是被检品曾作过处理。文物出土后为了除去牢固的附着物而用去污药水浸泡,或曾经高温蒸煮清洗,或曾经历其他高温条件,这时热释光检测就会把老瓷器(文物)检测成新文物;二是被检品曾经作过釉面光照测试,热释光检测就可能不正确,会把新物检测成老物;三是检品出土条件特殊而无法得知,检测人员无法正确设置检测和计算数据或常量,检测结果就可能出错,这与X射线荧光光谱仪测试需要与老瓷器的数值对比相似;四是检测部位经过修补。如老物用新料修补的部位,和新物用老料修补的部位,都会得出相反检测结论。

  另外,无损检测技术人员的水平也影响到无损检测的结果,因为无损检测不仅仅只是会操作仪器,而且还涉及检测人员的文物专业知识、文化水平、知识面宽窄等。如果这些方面的条件不达标,就可能因为人为因素影响检测结果。

  同时,这次故宫用X射线荧光光谱仪来分析宋代哥窑青釉葵瓣口盘也暴露出无损检测技术的一个很大弱点,这些技术对文物没有自动保护和自动报警功能。检测时,要靠人工调节相互距离。最近时,机器距离文物仅仅只相差1毫米。在这种情况下稍一疏忽,就可能造成被检文物的挤压和碰撞,破坏文物。

  

  多种检测法并用

  

  文物分析鉴定最古老和传统的做法就是目视法。传统的鉴定方法主要是凭借鉴定专业人员多年来对文物进行长期的研究、鉴识中积累的经验,并且从历史、考古、古文字和语言、器型学、金石学、地理、民俗等学科方面的学习和积累,以分类、比较、辨识的方法对器物进行直观的综合考察。这种方法既需要文物方面的综合知识和专门理论,以及实际鉴定经验,还需要鉴定人有敏锐的视觉、触觉、嗅觉和综合判断能力。

  尽管如此,鉴定人“打眼”(鉴定不准)的事也经常发生,因此,文物传统鉴定的真实性、可靠性和权威性常常受到挑战,越来越多的赝品和高仿复制品会鱼目混珠,以假乱真。

  实际上,从无损检测的定义来看,靠目视检测(VT)的传统鉴定就是无损检测的一种。但是,如果这种方法与其他方法结合起来,就可以取长补短,相互弥补,能有效地检测和鉴定文物的真假和质量。

  例如,可以把有经验的文物鉴定人员的目视检测的传统方法与其他无损检测法结合起来。在瓷器的鉴定上,一些老瓷有一种温润滑腻的橘皮纹釉面,过去仅凭有经验的鉴识者目测釉面就可以判定器物的新老。但是,现在仿冒者在釉面配料中添加一定的元素,就可产生这种温润滑腻的釉面,靠目测很难辨识。这时,可以采用X射线荧光检测釉面,就可知道是否有现代添加成分,以判定是旧物还是新仿。这便是目测与X射线荧光检测的结合。

  同样,其他无损检测方法也可以同时并用,互相弥补。例如,一些造假者利用射线源对新烧的陶瓷仿制品进行辐照处理,会造成热释光检测的干扰,从而以假乱真。这时,如果再采用激光拉曼光谱仪来检测,就会起到互补的作用。拉曼光谱以激光光束为探针对被检测对象进行原位无损检测,对于有机、无机物质的结构、成分都能进行识别,可分析玻璃、瓷器釉层的老化率,判断它们的制作年代,也可对颜料进行检测和书画鉴定,还可对树脂分析,鉴定仿制品所用的胶粘剂等。

  一些文物专业人员认为,在陶瓷等文物的鉴定上,常规目测、热释光测年和X射线荧光釉面测试在瓷器鉴定中都有误判,漏过假瓷器或误杀真瓷器,因此,单独靠一种或两种方法判定文物真假和质地的做法已经不可取,而是需要多种方法结合起来鉴定。这应当是今天文物鉴定的一个基本原则。

  此外,一些专业人员也提出了是否应用无损检测的标准,即首先要明确做无损检测的目的。如果是为了探索文物的相关标准,做无损检测当然有理由,但若是为瓷器真伪鉴定提供矿质成分资料而做此分析则无必要。因为,不是所有的文物都需要做无损检测和分析。

  【责任编辑】张田勘

范文八:关于无损检测的论文 投稿:戴暗暘

无损检测技术的原理及应用 摘要:本文介绍了当前无损检测技术,包括射线、超声、渗透等常规技术和声发射、磁记忆等新技术.并论述它们的工作原理、优缺点和应用范围

关键词:无损检测;新技术

1 概述

随着现代工业的发展,对产品质量和结构安全性,使用可靠性提出越来越高的要求,由于无损检测技术具有不破坏试件,检测灵敏度高等优点,所以其应用日益广泛。本文主要介绍无损检测的常用技术如射线、超声、磁粉和渗透及新技术如声发射、磁记忆等。 2 无损检测方法

现代无损检测的定义是:在不损坏试件的前提下,以物理或化学方法为手段,借助先进的技术和设备器材,对试件的内部及表面的结构,性质,状态进行检查和测试的方法。

2.1射线检测

射线检测技术一般用于检测焊缝和铸件中存在的气孔、密集气孔、夹渣和未融合、未焊 透等缺陷。射线检测不适用于锻件、管材、棒材的检测。射线检测方法可获得缺陷的直观图像,对长度、宽度尺寸的定最也比较准确,检测结果有直观纪录,可以长期保存。但该方法对体积型缺陷(气孔、夹渣)检出率高,对体积型缺陷(如裂纹未熔合类),如果照相角度不适当,容易漏检。另外该方法不适宜较厚的工件,且检测成本高、速度慢,同时对人体有害,需做特殊防护。

2.2超声波检测

超声检测是利用超声波在介质中传播时产生衰减,遇到界面产生反射的性质来检测缺陷的无损检测方法。与其它常规无损检测技术相比,它具有被测对象范围广;检测深度大;缺陷定位准确,检测灵敏度高;成本低,使用方便;速度快,对人体无害以及便于现场使用等特点。目前大量应用于金属材料和构件质量在线监控和产品的在投检查。如钢板、管道、焊鞋、堆焊层、复合层、压力容器及高压管道、路轨和机车车辆零部件、棱元件及集成电路引线的检测等。

2.3渗透检测

渗透检测(PenetrantTest, )是基于毛细管现象揭示非多孔性固体材料表面开口缺陷, 其方法是将液体渗透液渗人工件表面开口缺陷中,用去除剂清除多余渗透液后,用显像剂表示出缺陷。渗透检测可有效用于除疏松多孑L性材料外的任何种类的材料,如钢铁材料、有色金属材料、陶瓷材料和塑料等材料的表面开口缺陷。随着渗透检测方法在压力容器检测中的广泛应用,必须合理选择渗透剂及检测工艺、标准试块及受检压力容器实际缺陷试块,使用可行的渗透榆测方法标准等来提高渗透检测的可靠性。该方法操作简单成本低,缺陷显示赢观,检测灵敏度高,可检测的材料和缺陷范围广,对形状复杂的部件~次操作就可大致做到全面检测。但只能检测出材料的表面开口缺陷且不适用于多孔性材料的检验,对工件和环境有污染。渗透检测方法在检测表面微细裂纹时往往比射线检测灵敏度高,还可用于磁粉检测无法应用到的部位。

2.4声发射检测

声发射(Acoustic Emission,AE)是指材料或结构受外力或内力作用产生变形或断裂,以弹性波形式释放出应变能的现象。而弹性波可以反映出材料的一些性质。声发射检测就是通过探测受力时材料内部发出的应力波判断容器内部结构损伤程度的一种新的无损检测方法。在构件裂纹形成、扩展直至开裂过程中会发射出能量大小不同的声发射信号,根据声发射信号的大小可判断是否有裂纹产生、及裂纹的扩展程度。

声发射与X射线、超声波等常规检测方法的主要区别在于它是一种动态无损检测方法。声发射信号是在外部条件作用下产生的,对缺陷的变化极为敏感,可以检测到微米数量级的显微裂纹产生、扩展的有关信息,检测灵敏度很高。此外,因为绝大多数材料都具有声发射特征.所以声发射检测不受材料限制,可以长期连续地监视缺陷的安全性和超限报警。

2.5磁记忆检测

磁记忆(metal magnetic memory,MMM)检测方法就是通过测量构件磁化状态来推断其应力集中区的一种无{fIj检测方法,其本质为漏磁检测方法。磁记忆检测方法用于发现存在材料构件的高应力集中部位,它采用磁记忆检测仪对构件焊缝进行快速扫查,从而发现焊缝上存在的应力峰值部位,然后对这些部位进行表面磁粉检测、内部超声检测、硬度测试或金相组织分析,以发现可能存在的表面裂纹、内部裂纹或材料微观损伤。

磁记忆检测方法不要求对被检测对象表面做专门的准备,不要求专门的磁化装置,具有较高的灵敏度。金属磁记忆方法能够区分出弹性变形区和塑性变形区,能够确定金属层滑动 面位置和产生疲劳裂纹的区域,能显示出裂纹在金属组织中的走向,确定裂纹是否继续发展。 是继声发射后第二次利用结构自身发射信息进行检测的方法,除早期发现已发展的缺陷外,还能提供被检测对象实际应力⋯ 变形状况的信息,并找出应力集中区形成的原因。但此方法 目前不能单独作为缺陷定性的无损检测方法。在实际应用中,必须辅助以其他的无损检测方 法。

3 展望

作为一种综合性应用技术,无损检测技术经历了从无损探伤(ND1),到无损检测(NDT),再到无损评价(NDE),并且向自动无损评价(ANDE)~定量无损评价(QNDE)发展。相信在不远的将来,新生的纳米材料、微机电器件等行业的无损检测技术将会得到迅速发展。

范文九:无损检测与加固论文 投稿:邵癒癓

姓名:肖伟

学号:

专业:土木工程(交通土建)

无损检测在道路方面的应用 080606322 2011-12-12

无损检测在道路方面的应用

摘要:公路工程试验检测工作是公路工程质量管理的重要组成部分,是质量控制的重要技术手段。随着计算机技术、自动化控制技术、高精度测微技术的进步,试验检测技术在最近的20年里有了突破性的进展。[1]

关键词:道路工程;激光无损检测;超声无损检测;射线无损检测检测;检测设备

0、引言:近二十年来,国际上道路工程检测技术总体发展趋势是:由人工检测向自动化检测技术发展,由破损类检测向无破损检测技术发展,由一般技术向高新技术发展。下面就无损检测技术在公路工程中的应用进行阐述。[2]

1、发展无损检测技术的意义

众所周知,传统的方法是根据规程随机选点,钻孔取样、进行室内分析处理,从中获取各种工程参数。然而,这种常规方法存在一定的局限性,因此,如果能够研究开发出无损、快速、直观、能显示道路内部状态的检测设备和技术手段,必将使道路建设质量和养护管理水平进人一个新的水平。开展路面无损检测与评价技术研究,将在控制道路施工质量、深入认识路面长期使用性能、改善路面设计、优化道路改造方案及提高路网养护水平等方面具有重要意义。

2、无损检测技术的原理及其适用范围

2.1激光全息无损检测技术 [3][4]

激光全息术是激光技术在无损检测领域应用最早、用得最多的方法。激光全息无损检测约占激光全息术总应用的25%。其检测的基本原理是通过对被测物体加外加载荷,利用有缺陷部位的形变量与其它部位不同的特点,通过加载前后所形成的全息图像的叠加来反映材料、结构内部是否存在缺陷。

2.1.1激光全息无损检测技术的发展方向主要有以下几方面。

(1)将全息图记录在非线性记录材料上,以实现干涉图像的实时显现。

(2)利用计算机图像处理技术获取干涉条纹的实时定量数据。

(3)采用新的干涉技术,如相移干涉技术。在原来的基础上进一步提高全息技术的分辨率和准确性。

2.1.2激光超声无损检测技术

激光超声技术是七十年代中期发展起来的无损检测新技术。它利用Q开关脉冲激光器发出的激光束照射被测物体,激发出超声波,采用干涉仪显示该超声波的干涉条纹。与其他超声无损检测方法相比,激光超声检测的主要优越性如下。

(1)能实现一定距离之外的非接触检测,不存在耦合与匹配问题。

(2)利用超短激光脉冲可以得到超短声脉冲和高时间分辨率,可以在宽带范围内提取信息,实现宽带检测。

(3)易于聚焦,实现快速扫描和成像。

2.1.3.激光无损检测的发展

激光超声检测成本高,安全性较差,目前仍处于发展阶段。但在无损检测领域,激光超声检测在以下几方面的应用前景引起了人们的关注:(1)可用于高温条件下的检测.如热钢材的在线检测;(2)适用于某些不宜接近的样品,如放射性样品的检测;(3)激光束可入射到任何部位,可用于检测形状奇异的样品;(4)可用于超薄超细的样品及表面或亚表面层的检测。国外近几年已有将激光超声检测用于飞机复合材料的检测、热态钢的在线检测的报道,在化学气相沉积、物理气相沉积、等离子体溅射等高温镀膜工艺过程中膜层厚度的实时检测方面也进行了研究。

适用范围:基于激光检测技术上述三种检测原理,在路基和路面检测中,激光主要应用于距离测定,纹理深度测定,弯沉测定,车辙深度及平整度测定几个主要方面。

2.2超声检测技术在无损检测中的应用与发展

超声无损检测技术(UT)是五大常规检测技术之一,与其它常规无损检测技术相比,它具有被测对象范围广。检测深度大;缺陷定位准确,检测灵敏度高;成本低,使用方便;速度快,对人体无害以及便于现场使用等特点。

2.2.1超声检测技术的应用

(1)目前大量应用于金属材料和构件质量在线监控和产品的在投检查。如钢

板、管道、焊鞋、堆焊层、复合层、压力容器及高压管道、路轨和机车车辆零部件、棱元件及集成电路引线的检测等。

(2)各种新材料的检测。如有机基复合材料、金属基复合材料、结构陶瓷材料、陶瓷基复合材料等,超声检测技术已成为复合材料的支柱。

(3)非金属的检测。如混凝土、岩石、桩基和路面等质量检验,包括对其内部缺陷、内应力、强度的检测应用也逐渐增多。

(4)大型结构、压力容器和复杂设备的检测。由于超声成像直观易懂,检测精度较高。因此,近几年我国集超声成像技术及超声信号处理技术等多学科前沿成果于一体的超声机器人检测系统已研制成功,为复杂形状构件的自动扫描超声成像检测提供了有效手段。

(5)核电工业的超声检测。

(6)其它方面的超声检测。如医学诊断广泛应用超声检测技术;目前人们正试图将超声检测技术用于开辟其它新领域和行业,如人们正努力将超声检测技术用于血压控制系统进行系统作非接触检测、辨识。性能分析和故障诊断等。

2.2.2超声检测技术的发展

在现代无损检测技术中,超声成像技术是一种令人瞩目的新技术。超声图像可以提供直观和大量的信息,直接反映物体的声学和力学性质,有着非常广阔的发展前景。现代超声成像技术都是计算机技术、信号采集技术和图象处理技术相结合的产物。数据采集技术、图象重建技术、自动化和智能化技术以及超声成像系统的性能价格比等发展直接影响超声检测图像化的进程。现代超声成像技术大多有自动化和智能化的特点,因而有许多优点,如检测的一致性好,可靠性、复现性高,存储的检测结果可随时调用,并可以对历次检测的结果自动比较,以对缺陷做动态检测等。

目前已经使用和正在开发的成像技术包括:超声B扫描成像,超声C扫描成像、超声D扫描成像,SAFT(合成孔径聚焦)成像,P扫描成像,超声全息成像,超声CT成像等技术。

适用范围:我国早在70年代开始应用超声波检测技术测量岩石的抗压强度和判断岩石的性质。由于它具有激发容易、检测简单、操作方便、价格便宜等优点,在路面检测中的前景非常广阔。现已成功地应用于检测路基路面材料的密实度与弹

性模量、检测混凝土的抗压强度、抗折强度、检测路基路面的厚度与孔隙,以及路基快速测VVI等。 [5][6]

2.3射线技术在无损检测领域内的应用与发展

2.3.1射线检测技术的应用

射线检测技术是利用射线(X射线、射线、中子射线等)穿过材料或工件时的强度衰减,检测其内部结构不连续性的技术。穿过材料或工件的射线由于强度不同在X射线胶片上的感光程度也不同,由此生成内部不连续的图像。

(1)早期使用在石油工业.分析钻井岩芯。

(2)在航空工业用于检验与评价复合材料和复合结构。评价某些复合件的制造过程。也用于一系列情况下样件的评价;这种检测与评价过程,大大简化了取样破坏分析过程。

(3)检测大型固体火箭发动机,这样的射线系统使用电子直线加速器X射线源,能量高迭25MeV,可检验直径达3m的大型同体火箭发动机。

(4)检验小型、复杂、精密的铸件和锻件,进行缺陷检验和尺寸测量。

(5)检查工程陶瓷和粉末冶金产品制造过程发生的材料或成分变化,特别是对高强度、形状复杂的产品。

(6)组件结构检查。

2.3.2射线检测技术的发展

(1)数字射线照相技术时代。1990年,R.Halmshaw和N.A.Ridyard在《英国无损检测杂志》上发表题为“数字射线照相方法评述”的文章,在评述了各种数字射线照相方法的发展之后认为,数字射线照相时代已经到来。近年来射线检测技术发展的基本特点是数字图象处理技术广泛应用于射线检测。射线层析检测和实时成像检测技术的重要基础之一是数字图象处理技术,即使常规胶片射线照相技术,也在采用数字图象处理技术。 (2)今后重点应用的技术。1994年Harold Berger在美国《材料评价》发表的“射线无损检测的趋势”中提出,在20世纪的最后10年和21世纪的初期,下列技术将得到广泛应用:①数字X射线实时检测系统在制造、在役检验和过程控制方面。②具有数据交换、使用NDT工作站的计算机化的射线检测系统。③小型、低成本的CT系统。④微焦点放大成像的x射线成像

检验系统。⑤小型高灵敏度的X射线摄像机。 [7][8]

3、主要无损检测仪器设备

弯沉测试仪器:落锤式弯沉仪(FWD)是目前应用较为广泛的弯沉检测设备, 它的基本原理是通过液压系统提升和释放荷载块对路面施加冲击荷载,荷载大小由落锤质量和起落高度控制,荷载时程和动态弯沉盆均由相应的传感器测定。研究表明,FWD的冲击荷载与时速60~80km的车辆对路面的荷载相似,可以较好地模拟行车荷载作用,并且测速快,精度高,因此自20世纪80年代初以来,FWD在国际上得到日益广泛的应用。继FWD之后,新一代弯沉仪RWD(滚轮式弯沉仪)正处于研究阶段。它是采用高频激光扫描,连续地记录行驶中的测试车在路表产生的弯沉,测试速度约88.5km/h。RWD的最大优点是:所记录的是真实受力状态,而不是模拟荷载状态下的弯沉,并且测速远大于FWD,因此对交通的影响较小,是较为理想的弯沉检测设备,因此是此类设备的重要发展方向。

断面测试仪器:断面测试主要包括平整度与车辙测试,我国常用的检测设备是路面横断面仪和横断面尺,90年代中、后期引进了连续式激光断面仪,是目前最先进的平整度和车辙检测设备,逐渐在道路路面检测中得到广泛的应用,其正常测试速度可达80km/h,同时还可以测量横坡、纵坡、转弯曲率等指标。

抗滑能力测试: 目前车载或车牵引的高速自动化路面抗滑能力测试设备主要有3种:横向力系数测试仪、刹车式摩擦系数测试仪、不完全刹车式摩擦系数测试仪,横向力系数测试仪是在我国应用最为广泛的自动摩擦系数仪,20世纪90年代中期实现了国产化。该设备的基本原理是:设定试验轮与行车方向成一定角度,以便产生一个同试验轮平面垂直的横向力,该横向力与试验轮对路面荷载的比值即为横向力系数,横向力系数反映的是车辆在路面上侧滑的危险性,正常测试速度约50km/h。

路表破损采集:路面表面破损率是路面养护决策的重要指标,我国目前还主要依靠人工采集数据,少数单位从上世纪90年代中后期开始引进了路表破损数字图像采集系统,它的基本原理是采用车载式数字摄像系统连续高速采集路表的图像,然后在室内通过后处理软件自动处理与人工判读相结合,识别、分类与统计路表破损。

路表破损摄像系统极大地提高了工作效率,避免了高速公路人工破损调查的危险性,随着我国高速公路建设的快速发展,必将成为广泛应用的设备。

路用雷达技术:路面雷达是利用电磁波在路面结构层和路基中的传播和反射,根据回波的传播时间、波幅与波形,确定目标体的空间位置或结构。目前路面雷达在路面厚度测试、相对高含水区域检测、结构层完整性判定等方面测试应用已经非常广泛。由于实际情况难以客观判定,往往采用不同的检测方法来相互印证,例如用落锤式弯沉仪与路面雷达同时做脱空判定,用红外热成像仪和路面雷达同时做桥面铺装剥离判定,但这方面的国内外研究成果较少,仅有的少数成果也多没有得出相关性良好的结论。

4、结语:路面检测与评价技术在检测和控制施工质量、提高公路养护管理科学化水平及改进路面设计等方面都具有十分重要的地位和作用,路面检测评价技术水平的不断提高给公路建设带来的经济社会效益是非常明显的。

参考文献:

[1]王自明主编、无损检测诊断现场实用技术[M].北京:机械工业出版社,2003

[2]丁志军主编、无损检测技术在道桥工程中的应用与发展[J].交通科技与经济

[3]周乐,张志文主编、无损检测及其新技术[J].重庆工学院学报

[4]张家骏主编、无损检测技术:上[J].机械工人

[5]刘继忠主编、CFRP空隙率超声无损检测研究与系统实现[D].杭州:浙江大学,2005 12.

[6]付刚强,张庆荣主编、激光电子剪切散斑干涉成像技术在复合材料检测中的应[J]无损检测,2005,

[7]李刚,石利华主编、基于预置压电阵列的Lamb波检测技术研究[J].压电与声光, 2008

[8]李俊杰,韩焱,王黎明主编、复合材料X射线检测方法研究[J].弹箭与制导学报,2008,

范文十:论长输管道无损检测文控管理 投稿:邵泲泳

论长输管道无损检测文控管理

摘要:本文介绍了长输管道项目工程质量管理的一些经验作法,从项目质量体系建立、制度实施、抓薄弱环节和加强培训等方面进行了论述,经过项目实施,可较好地保证长输管道无损检测的施工质量,同时具有一定实际参考价值。

关键词:长输管道;无损检测;质量管理

目前,我国正处于管道建设的高峰期,按照“十二五”规划,未来五年,将要建设大约五万公里管道。在长输管道建设中,新技术、新工艺的大量采用,管径越来越大、压力和材质也越来越高。同时长输管道工程又具有线路长、地区跨度大,自然地形、地质、地貌差异性大,单项工程多,工程专业多,安装工艺独特,管道安全性要求高等特点。

无损检测作为长输管道建设的重要一项工序,从保证工程建设质量上来说无疑起着重要作用。因此,针对其特点,加强长输管道工程无损检测质量管理具有非常重要的现实意义。

我公司近些年参与了多条国家大型输气管道工程项目,包括陕京二线天然气管道工程、川气东送输气管道工程、西气东输二线输气管道工程的检测任务。在此,结合我单位多年的长输管道无损检测施工工作,对长输管道工程无损检测质量管理的一些经验和做法作以简要介绍。

一、为了做好长输管道工程项目的无损检测质量管理工作,我公司项目部主要从以下四个方面开展的:

1、建立项目部质量保证体系,配备合理检测人员,保证体系正常运行

项目部依据质量管理体系要求建立项目部质量保证体系,制订了项目质量方针和质量目标,成立质量管理小组,认真组织人员对质量手册、程序文件、管理制度进行宣贯和培训学习。制定质量检查计划实施,根据在检查中发现的问题,进行认真分析,制定整改预防措施,认真实施并验证实施效果,使检测工作形成了有章可循,违章必究的氛围,使质量管理工作程序化、标准化、制度化、规范化。

公司依据员工特点,任命综合素质高,组织能力强的人为项目负责人,根据检测方法和工程量,合理配置检测人员。项目检测员工在施工期间保持相对稳定,有效低保证了质量管理工作的连续性。

2、认真落实公司及项目部管理制度,严格执行检测标准、操作程序

公司各项目部认真落实射线底片评审制度、无损检测项目资料管理制度、施

工安全技术交底制度等。同时公司对项目工程所确定的工期要求、质量标准、安全目标和文明环境,制定了项目质量计划,认真执行。

无损检测工艺规程和工艺卡正确编制,报送监理单位进行审批,能正确指导检测施工。检测工作中,严格执行检测标准和操作程序,射线底片黑度、灵敏度等均达到了标准要求。对在评定中发现的焊接问题,积极主动和业主监理进行沟通。无损检测报告及时打印,资料保持与施工同步。探伤胶片、增感屏、药液等建立了使用清单,并执行验收材料的验收保管程序,检测设备实行了定期维护保养。

3、过程控制,完整有序

在项目施工过程中,文控管理的主要工作是登记监理指令,填写检测报告、回执单、日报、周报及月报,整理和回复业主及监理单位的通知,收集影像资料等工作。在以上的工作内容中指令汇总表既是过程控制资料又是交工资料的内容。文控管理员接到监理指令后应及时将拿到的指令填入指令汇总表中,作为过程控制资料,指令汇总表可以帮助资料员了解检测焊口的总量、已完成无损检测的焊口情况、返修焊口情况、接到指令而目前没有完成检测的焊口等信息,这样指令汇总表中的工作量成为上报日报、周报等报表的基础,因此指令汇总表是日常工作中比较重要的一个表格,应该将该表填写的尽量完整、正确。目前,所参与的长输管道项目,施工过程中一般不要求交检测报告(除了开工前焊工考试焊口的检测报告),而是等工程结束后再与交工资料一起移交给业主项目部。因此,个别无损检测项目在施工过程中没有形成检测报告的电子版,于是形成了工程完工后还得另外用几个月时间来输入检测报告的状况,既造成了人力的浪费又拖延了时间。项目开工时,业主通常会通过监理单位下发各种表格,其中一般会包括无损检测报告等常用表格。有了确定的表格,文控管理员完全可以在施工过程中每隔一段时间将电子版的检测报告输入电脑保存。根据以前参与的几个项目来总结,如果每周处理一次电子版的检测报告还是合适的。因为目前好多项目是按监理指令填写报告(一份指令写一份报告),由于各种原因一份指令中最早检测的一道口和最后检测的一道口可能会有1-2天甚至更长的时间间隔,如果每天处理一次报告的话,可能每天都得在报告中单独记下那些没有检测的焊口,这就增加了工作量并且容易将没有检测的焊口漏掉。因此,将处理报告的时间间隔选为一周还是合适的。另外,由于文控管理员有些是还没有参加过培训的,他们对专业知识还不是太熟悉,可能不能将报告中的工艺参数等数据填的完全正确。因此,在实际工作中还需要项目上的师傅帮助检查文控管理员填写的报告内容。至于回执单、日报、周报和月报,都是按照相关规定或监理单位要求的时间内上报的,因此对于这些内容重点是保证内容正确、数据准确、文件编号统一。

4、加大质量宣传力度,提高了公司全体员工的质量自律意识

公司在长输管道无损检测项目施工中通过多种形式,包括:质量管理宣传挂图、质量管理体系宣贯培训考核、悬挂质量标语、宣传动员落实报道等宣传活动,加大对质量的宣传力度。

通过上述这些活动,公司员工的质量自律意识得到提高,逐步认识到长输管道建设作为第三方检测的重要性,把好焊接质量关,关系到公司的发展和荣誉。通过加强质量管理和培训,强化了项目经理作为质量第一责任人的自律意识,通过岗位职责汇编学习,明晰了员工职责,促进了质量管理意识提高。

二、公司在长输管道无损检测项目质量管理中,还制定了项目质量保证措施:

1、建立信息反馈,加强协调与沟通

为了及时、准确的向甲方代表和质量监督机构反馈质量信息,承诺在接到申请24小时内向施工单位和监理反馈检测结果,对施工质量进行分析,对检测中发现的焊接缺陷及时报告,为业主施工决策提供可靠的第一手资料。每月定期向监理、业主有关部门上报日、月、季无损检测计划报表和工程量统计报表,各一式二份。每周向监理和业主通报上周无损检测工程量统计和下周工作计划,并按业主要求进度进行调整。

2 、质量考核与职工效益挂钩

公司将制定质量考核办法,对每个检测人员进行质量考核,并结合业主及监理单位对职工的评价确定职工的奖金分配,以提高职工的责任心,从而有效提高检测质量。

我公司一直坚持“三检”制度,即“自检、互检、专检”,每道工序都要进行自检,不合格的进行返工,工序间交接时要进行互检,上一道工序不合格时不准进入下一道工序。公司将在工程初期、中期和工程结束时组织技术、质量人员进行质量审核,对不合格品要进行登记并发不合格通知书,并对其进行跟踪检查,以确保最终产品的质量。

3 、重点控制关键工序

针对检测的各关键工序如现场检测、暗室操作和底片评定等关键工序制定操作手册和作业指导书,对各工序的操作要点和应当注意的问题做出规定并在工程初期和中期进行监督审核,确保各关键工序切实按规定运行。

4、成立QC小组

QC小组活动是我公司的一大特色,在工程中,QC小组的活动可以为提高工程质量和效益及节约成本做出了很大的成绩,发挥广大员工的智慧,为提高检测质量出谋划策。

5、接受监督

接受工程监理单位的监查(如质量、工期、调度等),并积极地配合监理工作,按照监理的要求及时准确的进行现场检测,不得延误;及时以书面和电子数

据形式,向项目监理报送无损检测结果。主动接受政府监督部门的监督,并提供相关资料。

三、结语

虽然我公司在长输管道项目无损检测质量管理方面积累了很多经验,也有行之有效的一些做法,但仍有一些是需要研究和探索的。今后,公司仍将继续强化质量意识和监管能力,以诚信和道德,秉承“真实责任安全发展”的核心价值观,促进公司无损检测项目质量管理水平不断提高,努力完成业主交给的各项检测任务,为长输管道建设高质量的能源通道作出积极贡献。

字典词典幼儿园读书日活动幼儿园读书日活动【范文精选】幼儿园读书日活动【专家解析】岳麓书院的对联岳麓书院的对联【范文精选】岳麓书院的对联【专家解析】最美丽的角落作文最美丽的角落作文【范文精选】最美丽的角落作文【专家解析】