無損檢測：超聲波探傷儀、磁粉探傷，渦流，射線探傷
**章 無損檢測概述
無損檢測包括射線??測（RT）、超聲檢測（UT）、磁粉檢測（MT）、滲透檢測（PT）和渦流檢測（ET）等五種檢測方法。主要應用于金屬材料制造的機械、器件等的原材料、零部件和焊縫，也可用于玻璃等其它制品。
射線檢測適用于碳素鋼、低合金鋼、鋁及鋁合金、鈦及鈦合金材料制機械、器件等的焊縫及鋼管對接環縫。射線對人體不利，應盡量避免射線的直接照射和散射線的影響。
超聲檢測系指用A型脈沖反射超聲波探傷儀檢測缺陷，適用于金屬制品原材料、零部件和焊縫的超聲檢測以及超聲測厚。
磁粉檢測適用于鐵磁性材料制品及其零部件表面、近表面缺陷的檢測，包括干磁粉、濕磁粉、熒光和非熒光磁粉檢測方法。
滲透檢測適用于金屬制品及其零部件表面開口缺陷的檢測，包括熒光和著色滲透檢測。
渦流檢測適用于管材檢測，如圓形無縫鋼管及焊接鋼管、鋁及鋁合金拉薄壁管等。
磁粉、滲透和渦流統稱為表面檢測。
一．試塊
按一定用途設計制作的具有簡單幾何形狀人工反射體的試樣，通常稱為試塊。試塊和儀器、探頭一樣，是超聲波探傷中的重要工具。
1．試塊的作用
（1）確定探傷靈敏度
超聲波探傷靈敏度太高或太低都不好，太高雜波多，判傷困難，太低會引起漏檢。因此在超聲波探傷前，常用試塊上某一特定的人工反射體來調整探傷靈敏度。
（2）測試探頭的性能
超聲波探傷儀和探頭的一些重要性能，如放大線性、水平線性、動態范圍、靈敏度余量、分辨力、盲區、探頭的入射點、K值等都是利用試塊來測試的。
（3）調整掃描速度
利用試塊可以調整儀器屏幕上水平刻度值與實際聲程之間的比例關系，即掃描速度，以便對缺陷進行定位。
（4）評判缺陷的大小
利用某些試塊繪出的距離-波幅-當量曲線（即實用AVG）來對缺陷定量是目前常用的定量方法之一。特別是3N以內的缺陷，采用試塊比較法仍然是*有效的定量方法。此外還可利用試塊來測量材料的聲速、衰減性能等。
2.試塊的分類
（1）按試塊來歷分為：標準試塊和參考試塊。
（2）按試塊上人工反射體分：平底孔試塊、橫孔試塊和槽形試塊
3.試塊的要求和維護
1. 常用試塊簡介（儀器使用時重點講解）
IIW(CSK-IA)
CS-1
CSK-IIIA
第四章 板材和管材超聲波探傷
**節 板材超聲波探傷
根據板材的材質不同，板材分為鋼板、鋁板、銅板等，實際生產中鋼板應用*廣，這里以鋼板為例來說明板材的超聲波探傷工藝方法。
一． 鋼板常見缺陷及探傷方法
鋼板是由板坯軋制而成，而板坯又是由鋼錠軋制或連續澆鑄而成的，鋼板中常見缺陷有分層、折迭、白點等，裂紋少見。
鋼板中分層、折迭等缺陷是在軋制過程中形成的，因此它們大都平行于板面。根據板厚的不同，將鋼板分為薄板（小于6mm）與中厚板(中板在6~40mm之間，厚板大于40mm)。中厚板常用垂直板面入射的縱波探傷法；薄板常用板波探傷法。
中厚板垂直探傷法的耦合方式有直接接觸法和充水耦合法。采用的探頭有單晶直探頭、雙晶直探頭或聚焦探頭。探傷鋼板時，一般采用多次底波反射法，只有當板厚很大時才采用一次底波或二次底法。
二． 探頭與掃查方式的選擇
1. 探頭的選擇包括探頭頻率、直徑和結構形式的選擇
由于鋼板晶粒比較細，為了獲得較高的分辨力，宜選用較高的頻率，一般為2.5~5.0MHz。
鋼板面積大，為了提高探傷效率，宜選用較大直徑的，但對于厚度較小的鋼板，探頭直徑不宜過大，因為大探頭近場區長度大，對探傷不利。一般探頭直徑范圍為F10~F30mm。
探頭的結構形式主要根據板厚為確定，板厚較大時，常選用單晶探頭；板厚較薄時可選用雙晶直探頭，因為雙晶直探頭盲區很小。雙晶直探頭主要用于探測厚度為6~30mm的鋼板。
2. 掃查方式的選擇
根據鋼板用途和要求不同，采用的主要掃查方式分為**掃查、列線掃查、邊緣掃查和格子掃查等。
三． 探測范圍和靈敏度的調整
**節 復合材料超聲波探傷
一． 復合材料中常見缺陷
復合材料是由母材與復合層粘合而成，常的復合材料是在碳鋼或低合金母材上，粘接不銹鋼、鈦、鋁、銅合金等復合層，以提高鋼板的耐腐蝕性。
復合材料一般用軋制、粘接、爆炸和堆焊等方法制造。復合材料中常風缺陷是脫層（脫接），即復合層與母材在界面處復合**。
二． 探傷方法
復合材料探傷與一般鋼板的探傷方法基本相同，常用單直探頭或聯合雙直探頭進行縱波探傷。探傷時可從母材一側探測，也可從復合層一側探測。
三． 缺陷的判別
第三節 薄板超聲波探傷
對于板厚小于6mm的薄板，如采用一般的縱波探傷法，由于其板厚往往在盲區內，缺陷難以分辨。目前對這種薄板一般采用蘭姆波（板波）進行探傷。
第四節 管材超聲波探傷
一、 管材加工及常見缺陷
管材種類很多，據管徑不同分為小口徑管和大口徑管，據加工方法不同分為無縫鋼管和焊接管。
無縫鋼管是通過穿孔法和高速擠壓法得到的，穿孔法是用穿孔機穿孔，并同時用軋輥滾軋，*后用心棒軋管機定徑壓延平整成型。高速擠壓法是在擠壓機中直接擠壓成形，這種方法加工的管材尺寸精度高。
焊接管是先將板材卷成管形，然后用電阻焊或埋弧自動焊加工成型。一般大口徑管多用這種方法。對于厚壁大口徑管也可以由鋼錠經鍛造、軋制等于工藝加工而成。
管材中常見缺陷與加工方法有關。無縫鋼管中常見缺陷有裂紋、折迭、夾層等；焊接管中常見缺陷與焊縫類似，一般為裂紋、氣孔、夾渣、未焊透等。鍛軋管常見缺陷與鍛件類似，一般為裂紋、白點、重皮等。
二、 小口徑管探傷
小口徑管是指外徑小于100mm的管材。這種管材一般為無縫管，采用穿孔法或擠壓法得到，其中主要缺陷平行于管軸的徑向缺陷（稱縱向缺陷），有時也有垂直于管軸線的徑向缺陷（稱橫向缺陷）。
對于管內縱向缺陷，一般利用橫波進行周向掃查探測；對于管內橫向缺陷，一般利用橫波進行軸向掃查探測。
按耦合方式不同，小口徑管探傷分為接觸法探傷和水浸法探傷。
三、 大口徑管探傷
超聲波探傷中，大口徑管一般是指外徑大于100mm的管材。大口徑管曲率半徑較大，探頭與管壁耦合較好，通常采用接觸法探傷，批量較大時也可采用水浸探傷。
第五章 鍛件與鑄件超聲波探傷
鍛件和鑄件是各種機械設備及鍋爐壓力容器的重要毛坯，它們在生產加工過程中常會產生一些缺陷，影響設備的**使用。鑄件晶粒粗大、透聲性差，信噪比低，探傷困難大。
**節 鍛件超聲波探傷
一． 鍛件加工及常見缺陷
鍛件是由熱態鋼錠經鍛壓變形而成。鍛壓過程包括加熱、形變和冷卻。形變大致分為鐓粗、拔長和滾壓。為改善鍛件的組織性能，鍛后還要進行正火、退火或調質等熱處理。
鍛件缺陷可分為鑄造缺陷、鍛造缺陷和熱處理缺陷。鑄造缺陷主要有：縮孔殘余、疏松、夾雜、裂紋等；鍛造缺陷主要有：折疊、白點、裂紋等。熱處理缺陷主要有：裂紋等。
二． 探傷方法概述
三． 探測條件的選擇
**節 鑄件超聲波探傷
一． 鑄件中常見缺陷
鑄件是金屬液注入鑄入鑄模中冷卻凝固而成的，鑄件中常見缺陷有氣孔、縮孔、夾雜和裂紋等。
二． 鑄件探傷的特點
1. 透聲性差
2. 聲耦合差
3. 干擾雜波多
三． 鑄鋼件探測條件的選擇
1. 探頭：一般以縱波直探頭為主，輔以橫波???探頭和縱波雙晶探頭。鑄鋼晶粒較粗大，衰減嚴重，宜選用較低的頻率，一般為0.15~2.5MHZ。
2. 試塊：鑄鋼件探傷常用ZGZ系列平底孔對比試塊。
3. 探測表面與耦合劑：鑄鋼件表面粗糙，耦合條件差，探傷前應對其表面進行打磨清理，探傷時常用粘度較大的耦合劑。
4. 透聲性測試
5. 鑄鋼件內外層劃分
第六章 焊縫超聲波探傷
在焊縫探傷中，不但要求探傷人員具備熟練的超聲波探傷技術，而且還要求探傷人員了解有關的焊接基本知識，如焊接接頭型式、焊接坡口型式、焊接方法和焊接缺陷等。只有這樣，探傷人員才能針對各種不同的焊縫，采用適當的探測方法，從而獲得比較正確的探測結果。
**節 焊接加工及常見缺陷
鍋爐壓力容器及一些鋼結構件主要是采用焊接加工成形。焊縫內部質量一般利用射線和超聲波來檢測，對焊縫中裂紋、未熔合等危險性缺陷，超聲波探傷比射線更容易發現。
一． 焊接加工
焊接過程實際上是個冶煉和鑄造過程，焊接接頭形式主要有對接、角接、搭接和T型接頭等幾種。在鍋爐壓力容器中，*常見的是對接，其次是角接和T型接頭，搭接少見。
二． 焊縫中常見缺陷
焊縫中常見缺陷有氣孔、夾渣、未焊透、未熔合和裂紋等。
焊縫中的氣孔、夾渣是立體型缺陷，危害性較小；而裂紋、未熔合是平面型缺陷，危害性大，在焊縫探傷中，由于焊縫余高的影響及焊縫中裂紋、未焊透、未熔合等危險性大的缺陷往往與探測面垂直或成一定角度，因此一般采用橫波探傷。
**節 中厚板對接焊縫超聲波探傷。
一． 探測條件的選擇
1. 探測面的修整
工件表面的粗糙度直接影響探傷結果，一般要求表面粗糙度不大于6.3mm，否則應予以修整。
焊縫兩側探測面的修整寬度P一般根據母材厚度而定。
厚度為8 ~46mm的焊縫采用二次波探傷，探測面修整寬度為
P32KT+50 (mm)
厚度為大于46mm的焊縫采用一次波探傷，探測面修整寬度為
P3KT+50 (mm)
式中 K----探頭的K值；
T-----工件厚度。
2.耦合劑的選擇
在焊縫探傷中，常用的耦合劑有機油、甘油、漿糊、潤滑脂和水等，實際探傷中用得*多的是機油和漿糊。
3.頻率選擇
焊縫的晶粒比較細小，可選用比較高的頻率探傷，一般為2.5~5.0MHz。對于板厚較小的焊縫，可采用較高的頻率；對于板厚較大，衰減明顯的焊縫，應選用較低的頻率。
4.K值選擇
探頭K值的選擇應從以下三個方面考慮：
（1） 使聲束能掃查到整個焊縫截面；
（2） 使聲束中心線盡量與主要危險性缺陷垂直；
（3） 保證有足夠的探傷靈敏度
設工件厚度為T，焊縫上下寬度分別為a和b，探頭K值為K，探頭前沿長度為L，則有：
K3（a+b+L）/T
一般斜探頭K值可根據工件厚度來選擇，薄工件采用大K值，以便避免近場區探傷，提高定位定量精度；厚工件采用小K值，以便縮短聲程，減小衰減，提高探傷靈敏度。同時還可減少打磨寬度。在條件允許的情況下，應盡量采用大K值探頭。
探頭K值常因工件中的聲速變化和探頭的磨損而產生變化，所以探傷前必須在試塊上實測K值，并在以后的探傷中經常校驗。