安全检测技术 第6章

本文由萧一郎贡献 pp文档可能在WP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。 第6章 生产装置安全检测 第6章 生产装置安全检测 6.1 超声检测技术 2 射线检测技术 63 磁粉检测技术 64红外检测与红外诊断技术 红外检测与红外诊断技术. 设备故障专家诊断技术 第6章 生产装置安全检测 .1 超声检测技术 6. 超声检测技术概述 1.超声检测的基础知识1) 超声波的产生与接收 超声波的产生是把电能转变为超声能的过程， 它利用 的是压电材料的逆压电效应，目前在超声检测中普遍应用的 产生超声波的方法是压电法。压电法利用压电材料施加交变电压，它将发生交替的压缩或拉伸,由此而产生振动，振动 的频率与交变电压的频率相同。当施加在压电晶体上的交变电压频率在超声波频率范围内时，产生的振动就是超声波振 动。如果把这种振动耦合到弹性介质中，那么在弹性介质中 传播的波就是超声波。 第章 生产装置安全检测 )超声波的种类 超声波在介质中传播有不同的方式,波型不同，其振 动方式不同，传播速度也不同。空气中传播的声波只有疏 密波,声波的介质质点的振动方向与传播方向一致， 叫做 纵波.可在固体介质中传播的波除了纵波外还有剪切波， 又叫横波。此外，还有在固体介质的表面传播的表面波和 薄板中传播的板波。 在超声检测中， 直探头产生的是纵波， 斜探头产生的 是横波。 第6章 生产装置安全检测 3）波速声波在介质中是以一定的速度传播的,在空气中的声速 为 340ms ， 水 中 的 声 速 为 50/s,钢 中 纵 波 的 声 速为 5900m/s，横波的声速为230/s,表面波的声速为30/。声速是由传播介质的弹性系数、密度以及声波的种类决定的， 它与频率和晶片没有关系。横波的声速大约是纵波声速的一 半，而表面波声速大约是横波的0。9。 第6章 生产装置安全检测 )波的透射、反射与折射 当超声波从一种介质传播到另一种介质时，若垂直入射,则只有反射和透射。反射波与透射波的比率取决于两种介质的声阻抗。例如当钢中的超声波传到底面遇到空气界面时, 由于空气与钢的声速和密度相差很大,超声波在界面上接近100%的反射，几乎完全不会传到空气中(只传出来约。02）,而钢同水接触时,则有8的声能被反射,有12的 声能穿透进入水中.计算声压反射率R和声压透射率D的公 式为 Z 2？ ZR= Z 1 （1) 第6章 生产装置安全检测 Z= Z 2 + Z 式中：Z1、Z为两种介质的声阻抗。 (62） 当倾斜入射时,除反射外,投射波会发生折射现象, 同时伴随有波形转换。假如介质为液体、气体时，反射波 和折射波只有纵波。 斜探头接触钢件时，因为两者都是固体,所以反射波和折射波都存在纵波和横波，如图6-1所示。 第6章生产装置安全检测 图6-1固体和固体间的折射和反射 第6章 生产装置安全检测 图中:i-入射角；反射角;折射角. 此时，反射角和折射角的大小由两种介质中的声速决定。折射角的计算公式为 sisin L in s = C1 CS 式中：C1-入射波声速； 入射角； 反射角； L纵波； S-横波。 （6-) 第章 生产装置安全检测 。超声检测的优点 （1)适应范围广。无论是金属、非金属,还是复合材料都可应用超声波进行无损检测。 （2)不会对工件造成损坏。施加给工件的超声强度低，最 大作用应力远低于弹性极限，不会对工件使用造成任何影响。 (3）仅需从一侧接近被检工件，便于复杂形状工件的检 测. （4)穿透能力强、灵敏度高。能够检验极厚部件,不适宜检验较薄的工件，能够检出微小不连续性缺陷，对面积型 缺陷的检出率较高,而对体积型缺陷的检出率较低.（5)对确定内部缺陷的大小、位置、取向、埋深、性质 等参量较之其他无损检测方法有综合优势。 第6章 生产装置安全检测 （6）检验成本低、速度快,能快速自动检测。 (7)检测仪器体积小，质量轻,现场使用较方便. （）对人体及环境无害。 第章生产装置安全检测 。超声检测技术的局限性 超声检测技术的局限性 超声检测技术也有一定的局限性。检测条件会限制超声 技术的应用,特别在涉及以下因素之一时: (1）试件的几何形状(尺寸、外形、表面粗糙度、复杂 性及不连续性取向）不合适； （2）不良的内部组织（晶粒尺寸、结构孔隙、夹杂物含 量或细小弥散的沉淀物）。 第章 生产装置安全检测6.12超声检测的方法 1.超声检测的基本方法 1)脉冲反射法 脉冲反射法是目前应用最为广泛的一种超声波检测法。它的探伤原理是:将具有一定持续时间和一定频率间隔的超 声脉冲发射到被测工件上，当超声波在工件内部遇到缺陷时, 就会产生反射，根据反射信号的时差变化及在显示器上的位 置就可以判断缺陷的大小及深度。图为脉冲反射法原理图。 第6章 生产装置安全检测 图6脉冲反射法原理图 第6章 生产装置安全检测 2)共振法 若某一频率可调的声波在被测工件内传播，当工件的厚 度是超声波的半波长的整数倍时,将引起共振,检测仪器会 显示出共振频率。利用相邻的两个共振频率之差，按下式可 计算出被测工件的厚度: c c =2 2 f 0 2（ m ？ f m ?1 ） 式中:f工件的固有频率;fm、fm-1-相临两共振频率; -被检工件的声速； -波长; 工件厚度。 第6章 生产装置安全检测3)穿透法穿透法又叫透射法,它是根据脉冲波穿透工件后的能量变化来判断工件缺陷情况的。穿透法检测可以用连续波，也可以用脉冲波，常使用两个探头,分别用于发射和接收 超声波,这两个探头被放置在工件两侧。若工件内无缺陷, 超声波穿透工件后衰减较小，接收到的超声波较强;若超声波在传播的路径中存在缺陷，则超声波在缺陷处就会发 生反射或折射，并部分或完全阻止超声波到达接收探头。这样，根据接收到超声波能量的大小就可以判断缺陷位置及大小。 第6章生产装置安全检测 穿透法的优点是适于探测较薄工件的缺陷和检测超声 衰减大的匀质材料工件；设备简单，操作容易，检测速度快;对形状简单、批量较大的工件容易实现连续自动检测。 穿透法的缺点是不能探测缺陷的深度；不能检测小缺陷，探伤灵敏度较低；对发射探头和接收探头的位置要求 较高。穿透检测法灵敏度低，也不能对缺陷定位. 第6章 生产装置安全检测 4)接触法接触法就是利用探头与工件表面之间的一层薄的耦合剂直接接触进行探伤的方法。耦合剂主要起传递超声波能 量的作用。耦合剂要求具有较高的声阻抗且透声性能好，一般为油类，如硅油、甘油、机油。图63为接触法探伤原理图. 第章 生产装置安全检测 图63接触法探伤原理图 第章 生产装置安全检测 5）液浸法 液浸法就是将探头与工件全部浸入液体，或将探头与工 件之间局部充以液体进行探伤的方法。液体一般用水,故又 称水浸法。用液浸法纵波探伤时，当超声束达到液体与工件 的界面时会产生界面波，如图64所示。由于水中声速是钢 中声速的14，声波从水中入射钢件时，产生折射后波束变 宽.为了提高检测灵敏度，常用聚焦探头. 第6章 生产装置安全检测 图-4液浸法探伤 第6章 生产装置安全检测 2。超声波探伤仪1)A型显示探伤仪 A型显示探伤仪可使用一个探头兼作收发,也可使用两 个探头,一发一收，使用的波型可以是纵波、横波、表面波 和板波。多功能的型显示探伤仪还有一系列附加电路系统， 如时间标距电路、自动报警电路、闸门选择电路、延迟电路 等。 第6章 生产装置安全检测 2)B型显示探伤仪在A型显示探伤中，横轴为时间轴，纵轴为信号强度。 若将探头移动距离作横轴,探伤深度作纵轴，可绘制出探伤 体的纵截面图形，这种方式称为型显示方式。在型显示中，显示的是与扫描声束相平行的缺陷截面。 B型显示不能描述缺陷在深度方向的扩展。当缺陷较大 时,大缺陷后面的小缺陷的底面反射也不能被记录。 若将一系列小的晶片排列成阵，并依次通过电子切换来 代替探头的移动，即为移相控制式或相控阵式探头，它们被 广泛用于B型扫描显示和一些其他扫描方法中。近年来, 型扫描显示已经在电脑式探伤仪中通过B型扫描程序得以实 现。 第6章 生产装置安全检测 3）C型显示探伤仪 型显示探伤仪使探头在工件上纵横交替扫查,把在探 伤距离特定范围内的反射作为辉度变化并连续显示,可绘制 出工件内部缺陷的横截面图形。这个截面与扫描声束相垂直。 示波管荧光屏上的纵、横坐标,分别代表工件表面的纵、横 坐标。 若将型和型显示两者结合起来,便可同时显示被检测部位的侧面图和顶视图，此种方法被称为复二维显示方式。 在复二维显示中，常用多笔放电式记录仪描绘图形。 第6章 生产装置安全检测4）连续波探伤仪 对时间而言,连续波探伤仪发射的是连续的且频率不 变（或在小范围内周期性频率微调）的超声波。其结构比 脉冲波探伤仪简单，主要由振荡器、放大器、指示器和探头组成.检测灵敏度较低，可用于某些非金属材料检测。 第6章 生产装置安全检测 5)调频波探伤仪 对时间而言,调频波探伤仪周期性地发射连续的频率可 调的超声波，其工作原理与调频雷达类似,主要由调频器、 振荡器、混频器、低频放大器和探头组成，由电表、耳机、 喇叭或频率计指示。当调频波进入工件并由缺陷返回后，其 反射波与发射波的频率不同，经过混频器输出二者的差频,由指示器显示。此类仪器现在已很少使用。 第6章生产装置安全检测 3。采用超声波检测技术时应注意的事项 采用超声波检测技术时应注意的事项1）检测条件的选择 在进行超声波检测之前，应了解被检工件的材料特性、 外形结构和检测技术要求；熟悉工件在加工的各个过程中可能产生的缺陷和部位，以作为分析缺陷性质的依据。 第6章生产装置安全检测 )检测仪的选择 超声波检测仪是超声波检测的主要设备。目前国内外检 测仪种类繁多,性能也各不相同。使用时应优先选用性能稳定、重复性好、可靠性高的仪器.此外，检测前也应根据探 测要求和现场条件来选择检测仪: （)对于定位要求高的情况，应选择水平线性误差小 的仪器；(2)对于定量要求高的情况,应选择垂直线性好、衰减器精度高的仪器； 第6章生产装置安全检测 （3)对于大型零件的检测，应选择灵敏余量低、信噪 比高、功率大的仪器；()为了有效地发现表面缺陷和区分相邻缺陷，应选择盲区小、分辨率好的仪器; （）对于室外现场检测,应选择重量轻、荧光屏亮度 好、抗干扰能力强的便携式检测仪。 第6章生产装置安全检测 3）探头的选择 根据检测目的和技术条件选择合适的探头，从探头的 形式、探头的频率以及探头的晶片尺寸三个方面选择。 在选择探头频率时应注意：对同种材料而言，频率愈 高,超声衰减愈大；对同一频率而言，晶粒愈粗，衰减愈大。对于细晶粒材料，选用较高频率可提高检测灵敏度, 因为频率高，波长短，检测小缺陷的能力强,同时频率愈 高，指向性愈好，可提高分辨力,并能提高缺陷的定位精 度。但是,提高频率会降低穿透能力和增大衰减，因此, 对粗晶和不致密材