如何用探傷儀檢測產(chǎn)品內(nèi)部缺陷？

時間：2015-07-10作者：南昌星楓儀器有限公司瀏覽：73

機加工是指是用機械加工的工藝加工出來的工件，比如鈑金加工：剪、沖、折、壓、彎?；蚯邢骷庸ぃ很嚒?、刨、磨、鉆，鈑金加工不改變材料厚度，切削加工去除材料改變工件厚度。主要是指不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)（或者反應(yīng)很微小）的加工方式。如果對它進行內(nèi)部缺陷的探測，需要應(yīng)用到探傷儀。

? ?探傷儀從測量原理不同可以分為：超聲波探傷儀、磁粉探傷儀、渦流探傷儀、射線探傷儀和熒光探傷儀，主要用于探測機加工件內(nèi)部有無缺陷（裂紋、砂眼、氣孔、白點、夾雜等），焊縫是否合格，查找有無暗傷，從而判定工件合格與否。探傷儀從測量原理不同可以分為：超聲波探傷儀、磁粉探傷儀、渦流探傷儀、射線探傷儀和熒光探傷儀，其中磁粉探傷儀、渦流探傷儀、射線探傷儀主要檢測工件近表層的缺陷，體積較大不便于攜帶，而且射線對環(huán)境有污染；隨著科技的發(fā)展超聲波探傷儀被越來越廣泛的應(yīng)用，體積小重量輕，操作方便，具有較強的實用性，將來**發(fā)展一定會有掃描圖象代替聲波波形的探測方式，這一點與B超機象類似，但價格不菲。

? ?探傷儀的應(yīng)用有很廣泛，比如用超聲的反射來測量距離，利用大功率超聲的振動來清除附著在鍋爐上面的水垢，利用高能超聲做成"超聲刀"來消滅、擊碎人體內(nèi)的癌變、結(jié)石等，探傷儀而利用超聲的反射等效應(yīng)和穿透力強、能夠直線傳播等的特性來進行檢測也是其中一個很大的應(yīng)用領(lǐng)域。探傷儀的檢測應(yīng)用主要包括在工業(yè)上對各種材料的檢測和在醫(yī)療上對人體的檢測診斷，通過它人們可以探測出金屬等工業(yè)材料中有沒有氣泡、傷痕、裂縫等缺陷，可以檢測出人們身體的軟組織、血流等是否正常。

? ?五大常規(guī)方法是指射線探傷法、超聲波探傷法、磁粉探傷法、渦流探傷法和滲透探傷法。

? ?1、射線探傷方法

? ?射線探傷是利用射線的穿透性和直線性來探傷的方法。這些射線雖然不會像可見光那樣憑肉眼就能直接察知，但它可使照相底片感光，也可用特殊的接收器來接收。常用于探傷的射線有x光和同位素發(fā)出的γ射線，分別稱為x光探傷和γ射線探傷。當這些射線穿過（照射）物質(zhì)時，該物質(zhì)的密度越大，射線強度減弱得越多，即射線能穿透過該物質(zhì)的強度就越小。此時，若用照相底片接收，則底片的感光量就??；若用儀器來接收，獲得的信號就弱。因此，用射線來照射待探傷的零部件時，若其內(nèi)部有氣孔、夾渣等缺陷，射線穿過有缺陷的路徑比沒有缺陷的路徑所透過的物質(zhì)密度要小得多，其強度就減弱得少些，即透過的強度就大些，若用底片接收，則感光量就大些，就可以從底片上反映出缺陷垂直于射線方向的平面投影；若用其它接收器也同樣可以用儀表來反映缺陷垂直于射線方向的平面投影和射線的透過量。由此可見，一般情況下，射線探傷是不易發(fā)現(xiàn)裂紋的，或者說，射線探傷對裂紋是不敏感的。因此，射線探傷對氣孔、夾渣、未焊透等體積型缺陷較敏感。即射線探傷適宜用于體積型缺陷探傷，而不適宜面積型缺陷探傷。

? ?2、磁粉探傷方法

? ?磁粉探傷是建立在漏磁原理基礎(chǔ)上的一種磁力探傷方法。當磁力線穿過鐵磁材料及其制品時，在其（磁性）不連續(xù)處將產(chǎn)生漏磁場，形成磁較。此時撒上干磁粉或澆上磁懸液，磁較就會吸附磁粉，產(chǎn)生用肉眼能直接觀察的明顯磁痕。因此，可借助于該磁痕來顯示鐵磁材料及其制品的缺陷情況。磁粉探傷法可探測露出表面，用肉眼或借助于放大鏡也不能直接觀察到的微小缺陷，也可探測未露出表面，而是埋藏在表面下幾毫米的近表面缺陷。用這種方法雖然也能探查氣孔、夾雜、未焊透等體積型缺陷，但對面積型缺陷較靈敏，較適于檢查因淬火、軋制、鍛造、鑄造、焊接、電鍍、磨削、疲勞等引起的裂紋。

? ?磁力探傷中對缺陷的顯示方法有多種，有用磁粉顯示的，也有不用磁粉顯示的。用磁粉顯示的稱為磁粉探傷，因它顯示直觀、操作簡單、人們樂于使用，故它是較常用的方法之一。不用磁粉顯示的，習(xí)慣上稱為漏磁探傷，它常借助于感應(yīng)線圈、磁敏管、霍爾元件等來反映缺陷，它比磁粉探傷較衛(wèi)生，但不如前者直觀。由于目前磁力探傷主要用磁粉來顯示缺陷，因此，人們有時把磁粉探傷直接稱為磁力探傷，其設(shè)備稱為磁力探傷設(shè)備。

? ? 3、超聲波探傷方法

? ?人們的耳朵能直接接收到的聲波的頻率范圍通常是20Hz到20kHz，即音（聲）頻。頻率**20Hz的稱為次聲波，**20kHz的稱為超聲波。工業(yè)上常用數(shù)兆赫茲超聲波來探傷。超聲波頻率高，則傳播的直線性強，又易于在固體中傳播，并且遇到兩種不同介質(zhì)形成的界面時易于反射，這樣就可以用它來探傷。通常用超聲波探頭與待探工件表面良好的接觸，探頭則可有效地向工件**超聲波，并能接收（缺陷）界面反射來的超聲波，同時轉(zhuǎn)換成電信號，再傳輸給儀器進行處理。根據(jù)超聲波在介質(zhì)中傳播的速度（常稱聲速）和傳播的時間，就可知道缺陷的位置。當缺陷越大，反射面則越大，其反射的能量也就越大，故可根據(jù)反射能量的大小來查知各缺陷（當量）的大小。常用的探傷波形有縱波、橫波、表面波等，**者適用于探測內(nèi)部缺陷，后者適宜于探測表面缺陷，但對表面的條件要求高。

? ?4、滲透探傷方法

? ?滲透探傷是利用毛細現(xiàn)象來進行探傷的方法。對于表面光滑而清潔的零部件，用一種帶色（常為紅色）或帶有熒光的、滲透性很強的液體，涂覆于待探零部件的表面。若表面有肉眼不能直接察知的微裂紋，由于該液體的滲透性很強，它將沿著裂紋滲透到其根部。然后將表面的滲透液洗去，再涂上對比度較大的顯示液（常為白色）。放置片刻后，由于裂紋很窄，毛細現(xiàn)象作用顯著，原滲透到裂紋內(nèi)的滲透液將上升到表面并擴散，在白色的襯底上顯出較粗的紅線，從而顯示出裂紋露于表面的形狀，因此，常稱為著色探傷。若滲透液采用的是帶熒光的液體，由毛細現(xiàn)象上升到表面的液體，則會在紫外燈照射下發(fā)出熒光，從而較能顯示出裂紋露于表面的形狀，故常常又將此時的滲透探傷直接稱為熒光探傷。此探傷方法也可用于金屬和非金屬表面探傷。其使用的探傷液劑有較大氣味，常有一定毒性。

? ?5、渦流探傷方法

? ?渦流探傷是由交流電流產(chǎn)生的交變磁場作用于待探傷的導(dǎo)電材料，感應(yīng)出電渦流。如果材料中有缺陷，它將干擾所產(chǎn)生的電渦流，即形成干擾信號。用渦流探傷儀檢測出其干擾信號，就可知道缺陷的狀況。影響渦流的因素很多，即是說渦流中載有豐富的信號，這些信號與材料的很多因素有關(guān)，如何將其中有用的信號從諸多的信號中一一分離出來，是目前渦流研究工作者的難題，多年來已經(jīng)**了一些進展，在一定條件下可解決一些問題，但還遠不能滿足現(xiàn)場的要求，有待于大力發(fā)展。

對于內(nèi)部缺陷的性質(zhì)的估判以及缺陷的產(chǎn)生的原因和防止措施大體總結(jié)了以下幾點：

? ? 1、氣孔：

? ? 單個氣孔回波高度低，波形為單縫，較穩(wěn)定。從各個方向探測，反射波大體相同，但稍一動超聲波探傷儀探頭就消失，密集氣孔會出現(xiàn)一簇反射波，波高隨氣孔大小而不同，當探頭作**轉(zhuǎn)動時，會出現(xiàn)此起彼落的現(xiàn)象。

? ? 產(chǎn)生這類缺陷的原因主要是焊材未按規(guī)定溫度烘干，焊條藥皮變質(zhì)脫落、焊芯銹蝕，焊絲清理不干凈，手工焊時電流過大，電弧過長;埋弧焊時電壓過高或網(wǎng)絡(luò)電壓波動太大;氣體保護焊時保護氣體純度低等。如果焊縫中存在著氣孔，既破壞了焊縫金屬的致密性，又使得焊縫有效截面積減少，降低了機械性能，特別是存鏈狀氣孔時，對彎曲和沖擊韌性會有比較明顯降低。

? ? 防止這類缺陷防止的措施有：不使用藥皮開裂、剝落、變質(zhì)及焊芯銹蝕的焊條，生銹的焊絲必須除銹后才能使用。所用焊接材料應(yīng)按規(guī)定溫度烘干，坡口及其兩側(cè)清理干凈，并要選用合適的焊接電流、電弧電壓和焊接速度等。

? ? 2、夾渣：

? ? 點狀夾渣回波信號與點狀氣孔相似，條狀夾渣回波信號多呈鋸齒狀波幅不高，超聲波探傷波形多呈樹枝狀，主峰邊上有小峰，探頭平移波幅有變動，從各個方向探測時反射波幅不相同。

? ? 這類缺陷產(chǎn)生的原因有：焊接電流過小，速度過快，熔渣來不及浮起，被焊邊緣和各層焊縫清理不干凈，其本金屬和焊接材料化學(xué)成分不當，含硫、磷較多等。

? ? 防止措施有：正確選用焊接電流，焊接件的坡口角度不要太小，焊前必須把坡口清理干凈，多層焊時必須層層清除焊渣;并合理選擇運條角度焊接速度等。

? ? 3、未焊透：

? ? 反射率高，波幅也較高，超聲波探傷儀探頭平移時，波形較穩(wěn)定，在焊縫兩側(cè)探傷時均能得到大致相同的反射波幅。這類缺陷不僅降低了焊接接頭的機械性能，而且在未焊透處的缺口和端部形成應(yīng)力集中點，承載后往往會引起裂紋，是一種危險性缺陷。

? ? 其產(chǎn)生原因一般是：坡口純邊間隙太小，焊接電流太小或運條速度過快，坡口角度小，運條角度不對以及電弧偏吹等。

防止措施有：合理選用坡口型式、裝配間隙和采用正確的焊接工藝等。

? ? 4、未熔合：

? ? 超聲波探傷儀探頭平移時，波形較穩(wěn)定，兩側(cè)探測時，反射波幅不同，有時只能從一側(cè)探到。

? ? 其產(chǎn)生的原因：坡口不干凈，焊速太快，電流過小或過大，焊條角度不對，電弧偏吹等。

? ? 防止措施：正確選用坡口和電流，坡口清理干凈，正確操作防止焊偏等。

? ? 5、裂紋：

? ? 回波高度較大，波幅寬，會出現(xiàn)多峰，超聲波探傷儀探頭平移時反射波連續(xù)出現(xiàn)波幅有變動，探頭轉(zhuǎn)時，波峰有上下錯動現(xiàn)象。裂紋是一種危險性較大的缺陷，它除降低焊接接頭的強度外，還因裂紋的末端呈尖銷的缺口，焊件承載后，引起應(yīng)力集中，成為結(jié)構(gòu)斷裂的起源。裂紋分為熱裂紋、冷裂紋和再熱裂紋三種。

? ? 熱裂紋產(chǎn)生的原因是：焊接時熔池的冷卻速度很快，造成偏析;焊縫受熱不均勻產(chǎn)生拉應(yīng)力。

? ? 防止措施：限制母材和焊接材料中易偏析元素和有害雜質(zhì)的含量，主要限制硫含量，提高錳含量;提高焊條或焊劑的堿度，以降低雜質(zhì)含量，改善偏析程度;改進焊接結(jié)構(gòu)形式，采用合理的焊接順序，提高焊縫收縮時的自由度。

? ? 冷裂紋產(chǎn)生的原因：被焊材料淬透性較大在冷卻過程中受到人的焊接拉力作用時易裂開;焊接時冷卻速度很快氫來不及逸出而殘留在焊縫中，氫原子結(jié)合成氫分子，以氣體狀態(tài)進到金屬的細微孔隙中，并造成很大的壓力，使局部金屬產(chǎn)生很大的壓力而形成冷裂紋;焊接應(yīng)力拉應(yīng)力并與氫的析集中和淬火脆化同時發(fā)生時易形成冷裂紋。

? ? 防止措施：焊前預(yù)熱，焊后緩慢冷卻，使熱影響區(qū)的奧氏體分解能在足夠的溫度區(qū)間內(nèi)進行，避免淬硬組織的產(chǎn)生，同時有減少焊接應(yīng)力的作用;焊接后及時進行低溫退火，去氫處理，消除焊接時產(chǎn)生的應(yīng)力，并使氫及時擴散到外界去;選用低氫型焊條和堿性焊劑或奧氏體不銹鋼焊條焊絲等，焊材按規(guī)定烘干，并嚴格清理坡口;加強焊接時的保護和被焊處表面的清理，避免氫的侵入;選用合理的焊接規(guī)范，采用合理的裝焊順序，以改善焊件的應(yīng)力狀態(tài)。

超聲波的三種掃描方式：A掃描、B掃描和C掃描

A型掃描顯示是將接收到的超聲信號處理成波形圖像，根據(jù)波形的形狀可以看出被測物體里面是否有異常和缺陷在那里、有多大等，超聲波探傷儀主要用于工業(yè)檢測；

B型掃描顯示是將并排很多條經(jīng)過輝度處理的探測信息組合成的二維的、反映出被測物體內(nèi)部斷層切面的"解剖圖像"（醫(yī)院里使用的B超就是用這種原理做出來的），超聲波探傷儀適于觀察內(nèi)部處于靜態(tài)的物體；

C型掃描顯示：

C型掃描顯示儀器示波屏代表被檢工件的投影面，這種顯示能繪出缺陷的水平投影位置，但不能給出缺陷的埋藏深度。

A型掃描顯示是一種波形顯示。在屏幕上橫坐標代表時間，縱坐標代表反射波的強度。

B型掃描顯示是一種圖像顯示。在屏幕上橫坐標是靠機械掃描來代表探頭的掃差軌跡，縱坐標是靠電子掃描來代表超聲波的傳播時間。

除此之外還有

C型掃描顯示：顯示儀器示波屏代表被檢工件的投影面，這種顯示能繪出缺陷的水平投影位置

超聲波探傷儀 的選擇要求：

1、 對于定位要求高的需選擇水平線性誤差小的儀器；

2、 對于定量要求高的需選擇垂直線性誤差小、精度高的儀器；

3、 對于大型工件探傷，需選擇靈敏度余量高、信噪比高、功率大的儀器；

4、 為了有效發(fā)現(xiàn)近表面的缺陷和區(qū)分相鄰缺陷，需選擇盲區(qū)小、分辨力好的儀器（盲區(qū)一般在：5mm～10mm，可用二次回波避免盲區(qū)或使用雙晶探頭）；

5、 對于現(xiàn)場探傷，需選擇重量輕、亮度好、抗干擾能力強的儀器（高亮屏**彩屏）。


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