无损检测基础知识PPT课件

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1、2022/12/24无损检测技术基础知识无损检测技术基础知识（NDTNDT：N Non-on-d destructive estructive t testingesting）华北电力科学研究院有限责任公司2022/12/24概述概述锅炉锅炉的无损检测要求的无损检测要求锅炉射线检测锅炉射线检测锅炉超声波检测锅炉超声波检测锅炉磁粉检测锅炉磁粉检测锅炉渗透检测锅炉渗透检测无损检测的质量控制无损检测的质量控制2022/12/24一无损检测的定义及分类一无损检测的定义及分类1、定义、定义 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

2、查和测试的方法。第一章第一章 概述概述2022/12/242、方法分类、方法分类五大五大常规方法常规方法：射线检测（-Radiographic Testing）超声检测（-Ultrasonic Testing）磁粉检测（-Magnetic Testing）渗透检测（-Penetrant Testing）涡流检测（-Eddy Current Testing)发展较快的发展较快的新技术新技术 数字射线检测（、）衍射时差法超声检测（）相控阵超声检测（）2022/12/24RTRT：在德国物理学家伦琴发现X射线后发展起来的；UTUT：在声纳技术和雷达技术的基础上开发出来的；MTMT、ETET：建立在电

3、磁学理论的基础上；PTPT ：得益于物理化学的进展；CRCR、DRDR ：得益于微电子技术的发展。TOFDTOFD ：在超声衍射理论基础上结合软件技术发展而来；PAPA ：在超声理论、相控阵雷达技术基础上结合计算机技术发展而来。2022/12/243 3、发展的三个阶段、发展的三个阶段 无损探伤（无损探伤（N Nonond distructive istructive I Inspectionnspection）早期阶段，探测和发现缺陷。无损检测（无损检测（N Nonond distructive istructive T Testingesting）当前阶段，不仅仅发现缺陷，还包括探测缺陷的

4、一些信息，如位置、形状、尺寸、性质等。无损评价（无损评价（N Nonond distructive istructive E Evaluationvaluation）即将进入或正在进入的新的发展阶段，更广泛，更深刻的内容。发现缺陷，探测缺陷的详细数据，还要求获取更全面，更准确的，综合的信息对试件或产品的质量和性能给出全面，准确的评价。2022/12/24二无损检测的目的二无损检测的目的1、保证产品质量2、保障使用安全3、改进制造工艺4、降低生产成本 发现缺陷、反馈检测结果以改进工艺和控制运行，促进加工过程和使用过程的控制、降低成本和避免事故。2022/12/24三三 无损检测的应用特点无损检测

5、的应用特点1、无损检测要与破坏性检测相配合2、正确选用实施无损检测的时机3、正确选用最适当的无损检测方法4、综合运用各种无损检测方法2022/12/24四四标准：电站设备无损检测标准：电站设备无损检测常用标准常用标准通用的方法标准、某类部件的方法标准DL/T 820-2002 管道焊接接头超声波检验技术规程DL/T 821-2002 钢制承压管道对接焊接接头射线检验技术规程DL/T 694-2012 高温紧固螺栓超声波检验技术导则DL/T 297-2011 汽轮发电机合金轴瓦超声波检测JB/T 10326-2002 在役发电机护环超声波检验技术标准JB/T 4730-2005 承压设备无损检测

6、JB/T1581-1996汽轮机、汽轮发电机转子和主轴锻件超声波探伤方法 2022/12/24第二章第二章 射线检测射线检测医学射线透视医学射线透视2022/12/24工业射线检测工业射线检测2022/12/24一一.射线射线照相法原理照相法原理 用X射线或射线穿透试件，以胶片作为记录信息的器材的无损检测方法。射线检测最主要是探测试件内部的宏观几何缺陷。2022/12/24二二 电站设备电站设备的射线检测的射线检测1、执行标准DL/T 821-2002钢制承压管道对接焊接接头射线检验技术规程JB/T4730.2-2005 承压设备无损检测 第2部分：射线检测2022/12/242、射线检测工艺

7、要点射源：X X射线、射线1）X射线的应用特点X射线主要优点：主要优点：X射线能量可改变，因此对各种厚度的试件均可获得高灵敏度图像；X射线机可用开关切断，故较易实施射线防护；曝光时间短，一般为几分钟。X射线局限性：局限性：需电源，体积较大，现场使用不便，检测成本和维修费用均较大。设备：便携式，160320KVKV，穿透钢45mmmm 移动式，200450KV，穿透钢100mm高能X射线加速器：432MeV,穿透钢400mm2022/12/242）射线的应用特点射线主要优点：主要优点：射源尺寸小，可用于X射线机无法接近的现场；不需电源；运行费用低。射线局限性：局限性：探伤灵敏度低，尤其对薄钢试件

8、（如5mm以下）；曝光时间长。射线的成像质量比X射线差得多。影响射线照相的三大要素：对比度、清晰度、颗粒度，射线均不如X射线。对裂纹倾向大的材料焊缝检测应慎用射线。2022/12/243）胶片应用特点 胶片影响成像对比度和颗粒度进而影响灵敏度。依据成像特性，胶片分成四类，T1、T2、T3、T4。T1为最高类别，T4为最低类别。采用射线对裂纹敏感性大的材料进行射线检测时,应采用高类别的胶片。2022/12/244）透照方式选择小径管底片2022/12/245）底片质量要求p底片上定位和识别标记齐全、影像显示完整、位置正确；p底片评定范围内的黑度D 应符合下列规定:A 级：1.5D4.0 AB级：

9、2.0D4.0；B 级2.3D4.0p底片的像质计灵敏度满足标准要求；p底片评定范围内不应存在干扰缺陷影像识别的水迹、划痕、斑纹等伪缺陷影像。2022/12/246）射线射线照相法的特点照相法的特点a）检测结果有直接记录-底片；b）可以获得缺陷的投影图像，缺陷定性定量准确；c）对体积型缺陷检出率高，而面积型缺陷的检出率受到多种因素影响；d）适于检测厚度较薄的工件而不适合较厚的工件；e）适宜检测对接焊缝，检测角焊缝效果较差，不适宜检测板材、棒材、锻件；f）有些试件结构和现场条件不适合射线照相；g）对缺陷在工件中厚度方向的位置、尺寸（高度）的确定比较困难；h）检测成本高、射线照相检测速度慢；i）射

10、线对人体有害。2022/12/24超声波检测常规方法A型脉冲反射型脉冲反射超声波检测一一.超声波超声波检测的原理检测的原理 垂直探伤法 斜射探伤法第第三三章章 超声波检测超声波检测2022/12/24二二 电站设备电站设备的的超声超声检测检测1、执行标准DL/T 820-2002 管道焊接接头超声波检验技术规程DL/T 694-2012 高温紧固螺栓超声波检验技术导则DL/T 297-2011 汽轮发电机合金轴瓦超声波检测DL/T 714-2000 汽轮机叶片超声波检验技术导则DL/T 717-2000 汽轮发电机组转子中心孔检验技术导则JB/T 10326-2002 在役发电机护环超声波检验

11、技术标准JB/T 4730.3-2005承压设备无损检测 超声检测JB/T 9630.2-1999 汽轮机铸钢件的超声波探伤及质量分级方法 2022/12/242、适用范围锅炉、压力容器及管道用原材料、零部件、焊缝汽轮机发电机等零部件的检测2022/12/24 三三.超声检测超声检测1.超声检测工艺要素1）探伤方法方法的选择(纵波、横波、表面波、爬波、导波）；2）仪器、探头探头的选择（种类、频率、晶片尺寸、折射角）；3）试试块块的选择（标准试块，反射体种类：平底孔、横孔、槽；参考试块：人工缺陷和自然缺陷）4）探伤灵敏度灵敏度的选择（扫查，缺陷定量）5）耦合剂选择（水、油、浆糊）6）探伤方向（与

12、缺陷尽量垂直）和扫查面的选择（焊缝:一面两侧和两面四侧,足够大的宽度)7）探伤探伤时机时机的选择(有冷裂纹倾向的焊缝:焊后24小时；锻件:粗加工后)2022/12/242、对接焊缝、角焊缝超声检测1）JB/T4730.3-2005标准适用的厚度范围 适用于母材厚度为8mm-400mm全熔化焊对接接头 DL/T 820-2002标准适用于电力行业制作、安装和检修设备时铁素体类钢制承压管道单面焊接双面成型的中厚壁管、中小径薄壁管焊接接头的手工A型脉冲反射法超声波检验。（4mm以上）2）超声检测技术等级 超声检测技术等级分为A、B、C三个技术等级 选择应符合制造、安装、在用等有关规范、标准及设计图样

13、规定。2022/12/243）探头的扫查方式对接焊缝的扫查方式：对接焊缝的扫查方式：锯齿型扫查、450的斜向扫查；另外还有前后、左右、转角、环绕四种基本扫查方式。2022/12/24角焊缝的扫查方式：角焊缝的扫查方式：前后移动探头为主。2022/12/244）缺陷的评定a）定性；裂纹、未熔合等危害性缺陷评定为级；b）定量：波幅 波幅+长度2022/12/24a）定性v材质：A335P91v焊接方法：氩弧打底，手工填充盖面。v超声检验判定为裂纹，2022/12/24b）定量-波幅v说明：某厂三号机热段规格：ID883X46 A335P92v焊接方法：氩弧打底，手工填充盖面。v超声检验判定为裂纹，

14、2022/12/242022/12/24螺栓超声波检测2022/12/24一一.磁粉检测磁粉检测的原理的原理试件中的裂纹造成的不连续性使得磁力线畸变，由于裂纹中空气介质的磁导率远远低于试件的磁导率，使磁力线受阻，一部分磁力线挤到缺陷的底部，一部分穿过裂纹，一部分排挤出工件的表面后进入工件。如果这是在工件上撒上磁粉，漏磁场就会吸附磁粉，形成与缺陷形状相近的磁粉堆积，从而显示缺陷。第四第四章章 磁粉检测磁粉检测2022/12/24二.二.电站设备的磁粉检测电站设备的磁粉检测1、执行标准JB/T4730.4 承压设备无损检测 第4部分：磁粉检测GB/T 9444-2007 铸钢件磁粉检测JB/T 9

15、630.1-1999 汽轮机铸钢件的磁粉探伤及质量分级方法JB/T 8468-1996 锻钢件磁粉检验方法 2022/12/242、适用范围 适用于铁磁性材料制承压设备的原材料、零部件和焊接接头表面、近表面缺陷的检测，不适用于奥氏体不锈钢和其它非铁磁性材料的检测。应用范围广。2022/12/243、磁粉检测、磁粉检测1）磁化方法）磁化方法线圈法、磁轭法、轴向通电法、触头法、中心导体法、旋转磁场磁化法便携式磁粉检测仪2022/12/242）磁粉探伤）磁粉探伤方法分类方法分类按检验时机分为连续法和剩磁法按使用的电流种类可分为交流法、直流法按施加磁粉的方法分类可分为湿法和干法电站设备常用电站设备常用

16、检测方法检测方法：磁轭磁化、连续法、交流电、湿法；部分部分薄壁薄壁设备采用设备采用：直流电磁化。一般不采用的检测方法：一般不采用的检测方法：剩磁法，干法。2022/12/242022/12/24裂纹裂纹高再进口联箱高再进口联箱 图三 管座角焊缝管座侧热影响区开裂2022/12/24图31 条形磁痕显示长75mm某厂中压主汽门阀体缺陷2022/12/24一.一.渗透检测渗透检测的的原理原理零件表面被施涂含有荧光染料或着色染料的渗透液后，在毛细管的作用下，经过一段时间，渗透液可渗透到表面开口的缺陷中，经去除零件表面多余的渗透液后；再在零件表面施涂显象剂，同样在毛细管的作用下，显象剂将吸引缺陷中保留

17、的渗透液，渗透液回渗到显象剂中；在一定光源下，缺陷处的渗透液痕迹被显示，从而测出缺陷的形貌和分布状态。第五章第五章 渗透检测渗透检测2022/12/2441 渗透探伤基本操作过程：渗透、清洗、显象、观察2022/12/24二.二.电站设备的渗透检测电站设备的渗透检测1、执行标准JB/T4730.5 承压设备无损检测 第5部分：渗透检测GB/T 9443-2007 铸钢件渗透检测JB/T 9218-2007 无损检测渗透检测 2022/12/242、适用范围适用于适用于非多孔性非多孔性金属金属材料或材料或非金属非金属材料材料；只可检出只可检出开口型缺陷开口型缺陷。对铁磁性材料的检测低于磁粉检测方

18、法。护环、发电机风叶、轴瓦；叶片、叶根、焊缝等等 2022/12/243、渗透探伤工艺要点渗透探伤工艺要点（1）预处理质量；（2）渗透时间；（3）渗透温度；（4）清洗方法；（5）显象时间。2022/12/244、渗透探伤注意渗透探伤注意事项事项（1）预处理时要在试件上造成充分润湿条件（2）确定适当的渗透时间（3）清洗时只需除去覆着在试件上的渗透液，不要过度清洗（4）干式显象前进行干燥时，要有合适的干燥温度2022/12/24某厂护环PT检测缺陷检测与消缺过程中的PT照片：2022/12/24无损检测新技术无损检测新技术1 1、衍射时差法超声检测（、衍射时差法超声检测（TOFDTOFD）2 2、

19、相控阵超声检测（、相控阵超声检测（PAPA）2022/12/24u衍射时差法超声波检测(Time of Flight Diffraction)：一般采用一发一收两个探头工作模式，通过接收缺陷端点的衍射波或反射波信号探测和定量缺陷的一种超声检测方法。48衍射时差法超声检测（衍射时差法超声检测（TOFDTOFD）TOFD能精确定量：能精确定量：高度高度测量精度为正负测量精度为正负1毫米,监测裂纹扩展扩展能力为正负能力为正负0.3毫米毫米；2022/12/24精确定量的重要性 裂纹高度预测的扩展曲线临界尺寸脉冲回波技术测量的尺寸临界尺寸裂纹高度TOFD技术测量的尺寸预测的扩展曲线492022/12/

20、24典型设置 发射探头接收探头直通波底面反射信号上端点下端点LW上端点下端点BW+-+-需要不检波的A扫来显示相位的变化502022/12/24TOFD典型成像直通波底面回波波形转换信号512022/12/24TOFD的主要优点在于的主要优点在于:1.高度高度测量精度为正负测量精度为正负1毫米,监测裂纹扩展扩展能能力为正负力为正负0.3毫米毫米；2.有效探测各向缺陷有效探测各向缺陷；3.对通过检查数据提供永久的数字记录对通过检查数据提供永久的数字记录；4.对大小对大小缺陷缺陷都很敏感都很敏感。522022/12/24TOFD的主要缺点在于的主要缺点在于:1.选择选择需要记录需要记录的缺陷的缺陷

21、时时没有简单的幅值没有简单的幅值判据；判据；2.所有的所有的TOFD检查数据都要进行分析以便选择检查数据都要进行分析以便选择需记需记录录的缺陷的缺陷；3.不太适用于检查表面的缺陷，因为它有可能被不太适用于检查表面的缺陷，因为它有可能被直直通波通波掩盖，且探测表面附近的掩盖，且探测表面附近的缺陷的高度方向的缺陷的高度方向的精度会下降精度会下降；532022/12/244.底面的小缺陷的小缺陷可能会隐藏在盲区内；可能会隐藏在盲区内；5.将将TOFD作为唯一的检测手段存在一定的风险作为唯一的检测手段存在一定的风险。可可在同一个在同一个扫查架扫查架上固定自动脉冲反射上固定自动脉冲反射或相控或相控阵探头

22、阵探头探测探测TOFD的的检测检测盲区，同时使用数据盲区，同时使用数据采集系统和分析软件使数据可视化。采集系统和分析软件使数据可视化。542022/12/241 1）检测结果可多角度成像检测结果可多角度成像相控阵超声检测一个重要用途就是超声成像。超声成像。这得益于它很好的声束扫描特性，通过电子控制的方式进行发射声束聚焦偏转，使超声束覆盖相当范围的空间，然后又用相控接收的方式对回波信号进行聚焦，变孔径等多种处理，可得到物体清晰均匀的高分辨力声成像，对检测结果的分析评定很有利。检测结果的分析评定很有利。相控阵技术优势相控阵技术优势55相控阵超声检测（相控阵超声检测（PAPA）2022/12/241

23、 1）检测结果可多角度检测结果可多角度成像成像562022/12/241 1）检测结果可多角度检测结果可多角度成像成像572022/12/241 1）检测结果可多角度检测结果可多角度成像成像582022/12/242 2）可灵活控制声束可灵活控制声束在许多超声检测场合，由于被检测对象的几何形状复杂，传统单探头超声检测非常困难；由于探头无法控制声束，往往需要不断更换探头位置从各个方向扫查，而扫查往往受到限制，无法实现。相控阵超声技术的突出优点是可灵灵活控制声束活控制声束在空间各方向、各区域扫描，在不移动或少移动探头的情况下就可以方便地实现实现对复杂工件检测对复杂工件检测。592022/12/24

24、2 2）可灵活控制声可灵活控制声束束602022/12/242 2）可灵活控制声可灵活控制声束束612022/12/243 3）可控制聚焦可控制聚焦 相控阵超声技术可以形成聚焦声束，从而改聚焦声束，从而改善检测灵敏度和分辨力。善检测灵敏度和分辨力。超声检测中常使用聚焦探头以提高检测的分辨力和灵敏度，这和相控阵聚焦的效果是一样的，但是，聚焦探头的焦点是固定的，而相控阵超声聚焦可以做到灵活改变焦点位置，焦点尺寸、焦点深度，在大范围内都能获得最佳的检测灵敏度和分辨力的提高。622022/12/242 2）可控聚焦可控聚焦632022/12/24相控阵超声应用u原材料原材料检测：坯件、棒材、锻件；检测

25、：坯件、棒材、锻件；u航空、电力、核工业、石化管线；航空、电力、核工业、石化管线；目前脉冲回波检测目前脉冲回波检测的检测领域的检测领域；u研究：任何想要的！（但不是全能的研究：任何想要的！（但不是全能的）大容量机组的大容量机组的枞树型叶根检测枞树型叶根检测管座角焊缝管座角焊缝642022/12/241）小径管焊缝数量大、工期紧）小径管焊缝数量大、工期紧、检测时间有限、检测时间有限射线检测底片直观，可追溯性好，在小径管焊缝检测中被广泛应用。但是射线检测有电离辐射，一定距离内无法共同作业，会对工期有影响。电站小径管电站小径管焊缝检测存在的问题焊缝检测存在的问题条件条件制造厂制造厂工地工地蒸规蒸规9

26、.8MPa100%25%DL 612、438、8699.8MPa100%（RT50%）50%超、超超临界超、超超临界100%（RT50%）100%（RT50%）电站小径管电站小径管焊缝焊缝相控阵检测相控阵检测2022/12/242）小径管常规超声检测的局限性）小径管常规超声检测的局限性 a）壁厚薄，使用的是声场近场区，并且波型转换多，导致定量和信号识别都困难；b）曲率大，声场产生畸变，不利于检测；c）没有数据记录，可追溯性差；d）检测结果受检测人员的水平、情绪和现场工况影响大。e）管排间距小，检测空间有限，很多情况下检测难以有效实施。电站小径管电站小径管焊缝检测存在的问题焊缝检测存在的问题20

27、22/12/243）小径管）小径管RT检测的局限性检测的局限性a）管排间距较小，大多数时候只能透照一次，有效检测范围小；b）透照厚度比大，底片影像黑度差较大，有效评定范围小；c）受裂纹检出角的限制，对裂纹不敏感；d）射线检测有辐射伤害，无法与其他工种同时作业，需要占用工期。超临界机组以及超超临界机组中，小径厚壁管大量使用，其对接焊缝RT检测有效检测范围更低，给锅炉安全运行留下隐患电站小径管电站小径管焊缝焊缝检测存在的问题检测存在的问题2022/12/24电站小径管焊接接头相控阵检测电站小径管焊接接头相控阵检测检测管径范围:21mm115mm外径2022/12/24电站小径管焊接接头相控阵检测电

28、站小径管焊接接头相控阵检测能通过狭窄的管排间距，最小为12mm2022/12/24电站小径管焊接接头相控阵检测电站小径管焊接接头相控阵检测检测速度快数据实时显示2022/12/24电站小径管焊接接头相控阵检测电站小径管焊接接头相控阵检测可调的扫查架2022/12/24电站小径管焊接接头相控阵检测电站小径管焊接接头相控阵检测v超薄相控阵探头超薄相控阵探头 弧形晶片增加聚焦和发现小缺陷的能力 超薄 16个晶片2022/12/24电站小径管焊接接头相控阵检测电站小径管焊接接头相控阵检测v单面双侧检测焊缝2022/12/24电站小径管焊接接头相控阵检测电站小径管焊接接头相控阵检测v能够从焊缝单侧管道与

29、其他部件连接的焊缝（如管座角焊缝）2022/12/24疏水管座相控阵检测管座角焊缝检测电站小径管焊接接头相控阵检测电站小径管焊接接头相控阵检测2022/12/24电站小径管焊接接头相控阵检测电站小径管焊接接头相控阵检测 检测结果检测结果 所有数据均实时存储，并可采用专用软件进行分析；小径管相控阵超声波检测系统能替代射线实现对小径管的检测2022/12/24检测数据分析检测数据分析 检测数据可在仪器上，也可采用专用软件在电脑上进行分析2022/12/24部分典型缺陷数据分析1）数据分析1组别组别缺陷缺陷编号编号起止点起止点/长度长度（mm）起止点起止点/高度高度（mm）性质性质位置位置G1f18

30、-1243.42.50.9未熔合本侧3 3、数据分析、数据分析2022/12/241）数据分析1组别组别缺陷缺陷编号编号起止点起止点/长度长度（mm）起止点起止点/高度高度（mm）性质性质位置位置G1f2106-11040.61.50.9 气孔本侧2022/12/242）数据分析2组别组别缺陷缺陷编号编号起止点起止点/长度长度（mm）起止点起止点/高度高度（mm）性质性质位置位置G1f290-102121.03.94.15.02.9/0.9密集型本侧对侧2022/12/242）数据分析2组别组别缺陷缺陷编号编号起止点起止点/长度长度（mm）起止点起止点/高度高度（mm）性质性质位置位置G1f3

31、108-118 101.83.71.9 密集型本侧2022/12/243）数据分析3组别组别缺陷缺陷编号编号起止点起止点/长度长度（mm）起止点起止点/高度高度（mm）性质性质位置位置G1f1138-157194.8-6.51.7 未焊透2022/12/2483枞树型叶根相控阵检测2022/12/24逆向843.2 叶片数据化分析2022/12/243.4 叶根检测序列852022/12/24v定制的探头定制的探头863.6 探头与扫查工具2022/12/24仿真与实际检查结果对比872022/12/2488仿真与实际检查结果对比2022/12/2489仿真与实际检查结果对比2022/12/2

32、490仿真与实际检查结果对比2022/12/24vW2检测对比图 a a）无缺陷测图）无缺陷测图b b）0.50.55mm5mm槽测图槽测图c c）1 15mm5mm槽检测图槽检测图缺陷缺陷W2 A41检测结果检测结果912022/12/24v自动检测探头在探头在内内弧的自动检测弧的自动检测（W2-W9）922022/12/24实际检测图探头在外弧检内弧数据932022/12/24实际检测图探头在内弧检外弧数据942022/12/24机组运行参数越来越高、设备质量要求越来越严格机组运行参数越来越高、设备质量要求越来越严格，对检测的要求也提高了，常规检测方法一定程度，对检测的要求也提高了，常规检测方法一定程度已不能适应需求；同时现场从节约工期考虑对检测已不能适应需求；同时现场从节约工期考虑对检测效率的要求也提高了，这些都给相控阵技术的发展效率的要求也提高了，这些都给相控阵技术的发展提供了机会。提供了机会。相控阵检测技术的前景相控阵检测技术的前景2022/12/24谢谢大家谢谢大家