无损探伤核评片(NDI)讲解.ppt

无损探伤（NDI)概论 相似的术语 • 无损检测（ NDT）！！！ • 无损检查（ NDE） • 无损评价（ NDE） 定义 • 广义：为了确定是否存在影响物体使用性 能的条件或结构不连续，在不改变物体状 态和性质的条件下所进行的各种检查、测 试、评价方法 • 实用：在不破坏或损伤原材料和工件受检 对象的前提下，测定和评价物质内部和外 表的物理和力学性能，并包括各类缺陷和 其他技术参数的综合性应用技术 • 例子：手、投币机、 QC、无损探伤仪等等 地位与作用 • 对于控制和改进生产过程和产品质量，保 证材料、零件和产品的可靠性及提高生产 率起着关键的作用，是发展现代工业必不 可少的重要技术措施之一 • 还在材料加工、零件制造、产品组装直至 产品使用的整个过程当中起到保证质量、 保障安全的监督作用，以及在节约能源及 资源、降低成本、提高成品率和劳动生产 率方面起到了积极的促进作用 应用方面 • 1. 加工前对原材料的检测 • 2.作为一种过程控制手段，多材料加工过程 的评估（控制）----工业即时检测技术 • 3.对成品的检验 • 4.对在用产品和结构的评估 与人体的关系 • 人体被认为是有史以来最独特的无损检测 一种仪器。

依靠各种感官！ 视觉最甚！VT • 无损检测可以看着对人类感觉的延伸，通 常使用精密的电子仪器和其他专业设备 NDT的 发展历史（1） • 何时开始？？？盘古开天地 • 以1895年伦琴发现X射线为标志，无损检测 作为一门多学科的综合技术，正式开始进 入工业化大生产的实际应用领域，迄今已 有一百多年的历史 • 1900年法国海关开始应用X射线检验物品 • 1922年美国建立了世界第一个工业射线实 验室，用X射线检查铸件质量，以后在军事 工业和机械制造业等领域得到广泛的应用 NDT的 发展历史（2） • 1912年超声波探测技术最早在航海中用于探查海 面上的冰山， • 1929年超声波技术用于产品缺陷的检验，至今仍 是锅炉压力容器、钢管、重要机械产品的主要检 测手段 • 二十世纪30年代，开始用磁粉检测方法来检测车 辆的曲柄等关键部件，以后在钢结构件上广泛应 用磁粉探伤方法，使磁粉检测得以普及到各种铁 磁性材料的表面检测 NDT的 发展历史（3） • 50年代， Donald C. Erdman发明了第一代浸入式 超声检测扫描仪 • 二十世纪中期，在现代化工业大生产促进下，建 立了以射线检测（RT）、超声检测（UT）、磁 粉检测（MT）、渗透检测（PT）和电磁检测（ ET）五大常规检测方法为代表的无损检测体系。

• • 进入二十世纪后期，以计算机和新材料为代表的 新技术，促进无损检测技术的快速发展 历史上主要的NDT • 目视检测 VT（见下表）@宏观检测 • 渗透检测PT （见下表） • 磁粉检测MT （见下表） • 射线检测RT • 超声波检测UT：如B超 彩超是真正的彩色吗？ • 涡流检测ET • 红外热成像法TIR • 声发射检测AE 由人眼或光敏设备对 被陂检测 物体的反射 光或发射光成像 许多工业 领域和场合 都可以用, 从原材料到 成品到在用 检查 廉价、 简单 、 培训很 少范 围广， 优点多 只能评价表面状态，需要光 源，必须能接近 将可视或荧光物质的 液体涂到表面，由毛 细作用进入不连续处 事实上， 可用于任何 无覆盖层、 未污染的无 吸附性固体 操作相 对简单 、材料 廉价特 别敏感 、通用、 培训少 只能检测 到开口至表面的不 连 续表面必须相对光滑且 没有污染物 磁化被测部位后将细 磁粉涂于表面，不连 续 处会呈现线 条 适用于检 测所有铁磁 性材料的表 面和近表面 的不连续 大小部件 均 可 使用相 对简单 ，设备 或材料通 常廉价， 只有表面和较少的近表面的 不 连续 可以检测 到，只适用 于铁磁性材料 Technology Compatibility Kit (TCK) • “无损检测 TCK” 百度视频 洛阳逖悉开（缩 写简称TCK）钢丝绳检测技术有限公司是 专门从事铁磁性物质无损检测技术研究、 制造、推广、服务的高科技专业公司。

公 司拥有目前世界上最先进的“弱磁检测“核心 技术，并拥有这一自主创新高科技成果的 全部知识产权 第一章 射线检测RT • 放射线穿透时间时胶片曝光不连续对曝 光有影响 • 适用于大部分材料、形状的结构例如新 制造或在用的焊接件、铸件、组合件等 • 可提供永久性的记录，高灵敏度，最广泛 地被应用和认可的体积型缺陷检查方法 • 检测的极限厚度与材料密度有关，平面不 连续的（可检测方向）有临界值 射线有 害 射线的种类 • 电磁辐射： X射线 、γ射线 • 粒子辐射：各种粒子射线 • 在本课程中，如果没有特别指明，所称的 射线均指电磁辐射中的 X射线 与γ射线 实例 • CT（Computer-aided Tomograph scanner)ＣＴ扫描仪可以用于对人体的全 身扫描，但是应该指出这两种仪器的成像 原理确是完全不同的 • 比较：核磁共振扫描仪MRI(Nuclear Magnetic Resonance Imaging),核磁共振扫 描仪则主要用于对人体的软组织的扫描 ＣＴ扫描仪 • 它是利用不同密度的人体组织对Ｘ射线有着不同 的吸收率的原理而设计的大家都知道Ｘ射线是 一种波长很短的电磁波，它沿着直线传播，由于 它的能量很高，所以它可以穿透人体的所有组织 。

由于人体不同组织的密度不同，所以它们对Ｘ 射线的吸收率也各不相同如果用平行的或者是 向外成一定角度发散的Ｘ射线穿越人体，然后对 感光胶片进行曝光，这样就可以清楚地看见人体 的骨肋和一些组织的分布情况 “ＣＴ扫描仪” 百度视频 讨论 • 1.无损检测与灾难: Sultana轮船 • Sultana：美国侧轮式蒸气船，于1865年4 月27日，因为锅炉爆炸造成大灾难，成为 北美历史上最惨重的一次船难，超过2000 人丧生，其中大部分是北军士兵 @1912年4月14日 Titanic—1517 人葬身海 底) • 促成了锅炉检测保险法案 ， • 2. 工业的质量卫士 • 3.与材控的密切关系：焊接件 铸件 锻件 • 4.无损：破坏与非破坏----硬度测试？？ 射线检测的物理基础 • 1. 射线的种类和频谱￿￿ • 在射线检测中应用的射线主要是： • X射线 • γ射线 • 和中子射线 • X射线和γ射线属于电磁辐射，而中子射线是中子 束流 • 1) X射线 • ￿ • X射线又称伦琴射线，是射线检测领域 中应用最广泛的一种射线，波长范围约为 0.0006～100 nm(见图1) 在X射线检测中 常用的波长范围为0.001～0.1 nm。

X射线 的频率范围约为3×109～5×1014 MHz 图1 射线的波长分布 2) γ射线 • ￿ • γ射线是一种波长比X射线更短的射线，波长 范围约为0.0003～0.1 nm（见图1），频率范围 约为3×1012～1×1015MHz ￿ • 工业上广泛采用人工同位素产生γ射线由于 γ射线的波长比X射线更短，所以具有更大的穿透 力在无损检测中γ射线常被用来对厚度较大和大 型整体工件进行射线照相 3） 中子射线 • ￿ • 中子是构成原子核的基本粒子中子 射线是由某些物质的原子在裂变过程中逸 出高速中子所产生的工业上常用人工同 位素、加速器、反应堆来产生中子射线 在无损检测中中子射线常被用来对某些特 殊部件(如放射性核燃料元件)进行射线照相 2. X射线的产生 • ￿￿ • X射线是一种波长比紫外线还短的电磁波， 它具有光的特性，例如具有反射、折射、干涉、 衍射、散射和偏振等现象 它能使一些结晶物体 发生荧光、气体电离和胶片感光 ￿ • X射线通常是将高速运动的电子作用到金属 靶(一般是重金属)上而产生的图2是在35 kV的 电压下操作时，钨靶与钼靶产生的典型的X射线 谱。

钨靶发射的是连续光谱，而钼靶除发射连续 光谱之外还叠加了两条特征光谱，称为标识X射 线，即Kα线和Kβ线若要得到钨的Kα线和Kβ线 ，则电压必须加到70 kV以上 图2 钨与钼的X射线谱 1） 连续X射线 •￿ • 根据电动力学理论，具有加速度的带电粒子将产生电 磁辐射在X射线管中，高压电场加速了阴极电子，当具 有很大动能的电子达到阳极表面时，由于猝然停止，它所 具有的动能必定转变为电磁波辐射出去由于电子被停止 的时间和条件不同， 所以辐射的电磁波具有连续变化的 波长 ￿ • • 在任何X射线管中，只要电压达到一定数值 ，连续X射线总是存在的连续X射线具有 以下特点： ￿ • (1) 连续X射线的波长与阳极的材料无 关 (2) 连续X射线的波长在长波 方向，理论上可以扩展到 λ=∞；而在短波方向，实 验证明具有最短波长λmin ， 且有： 式中：U为X射线管的管电压 ，单位为kV （3） X射线管的效率为 式中：P=αZIU2为连续X射线的总功率；P0=IU为输入功率；Z 为阳极的原子序数；U为管电压，单位为kV；α为常数，约等 于1.5×10-6 (4) X射线管的 管电压愈高，其连续 X射线的强度愈大， 而且其最短波长λmin 愈向短波方向移动， 如图3所示。

图3 不同管电压下钨靶连续X射线 2） 标识X射线￿ 根据原子结构理论，原子吸收能量后将处于受激状态， 受激状态原子是不稳定的，当它回复到原来的状态时，将以发 射谱线的形式放出能量在X射线管内，高速运动的电子到达 阳极靶时将产生连续X射线如果电子的动能达到相当的数值 ， 可足以打出靶原子(通常是重金属原子)内壳层上的一个电 子， 该电子或者处于游离状态，或者被打到外壳层的某一个 位置上 于是原子的内壳层上有了一个空位，邻近壳层上的 电子便来填空，这样就发生相邻壳层之间的电子跃迁这种跃 迁将发射出线状的X射线显然，这种X射线与靶金属原子的结 构有关， 因此称其为标识X射线或特征X射线标识X射线通常 频率很高， 波长很短 3. 射线通过物质的衰减定律￿ 1） 射线与物质的相互作用￿ 射线与物质的相互作用主要有三种过程：光电效应、康普 顿效应和电子对的产生 这三种过程的共同点是都产生电子， 然后电离或激发物质中的其他原子；此外，还有少量的汤姆逊 效应光电效应和康普顿效应随射线能量的增加而减少，电子 对的产生则随射线能量的增加而增加，四种效应的共同结果是 使射线在透过物质时能量产生衰减 （1） 光电效应。

在普朗克概念中每束射线都具有能量为E=hv的光子光子 运动时保持着它的全部动能 光子能够撞击物质中原子轨道 上的电子，若撞击时光子释放出全部能量，并将原子电离， 则称为光电效应(见图4)光子的一部分能量把电子从原子中 逐出去，剩余的能量则作为电子的动能被带走，于是该电子可 能又在物质中引起新的电离 当光子的能量低于1 MeV时， 光电效应是极为重要的过程另外，光电效应更容易在原子序 数高的物质中产生，如在铅(Z＝82)中产生光电效应的程度比 在铜(Z=29)中大得多 图4 光电效应 3. 射线通过物质的衰减定律￿ 1） 射线与物质的相互作用￿ 射线与物质的相互作用主要有三种过程：光电效应、康普 顿效应和电子对的产生 这三种过程的共同点是都产生电子， 然后电离或激发物质中的其他原子；此外，还有少量的汤姆逊 效应光电效应和康普顿效应随射线能量的增加而减少，电子 对的产生则随射线能量的增加而增加，四种效应的共同结果是 使射线在透过物质时能量产生衰减 （1） 光电效应 在普朗克概念中每束射线都具有能量为E=hv的光子光子 运动时保持着它的全部动能 光子能够撞击物质中原子轨道 上的电子，若撞击时光子释放出全部能量，并将原子电离， 则称为光电效应(见图4)。

光子的一部分能量把电子从原子中 逐出去，剩余的能量则作为电子的动能被带走，于是该电子可 能又在物质中引起。