射线成像和超声检测是相辅相成的两种无损检测技术。两种技术都可以检测焊缝和部件的整个体积,以探测到诸如裂纹、未熔合、多孔性等缺陷。选择一种技术而不选择另一种技术的决定,通常取决于外在的过程决策,或者取决于在具体检测中探测性能方面的微小差别。但是,无论在实际检测中,还是在各大主要机构的规范中,如:ASME(美国机械工程师协会)和API(美国石油学会),超声技术都表现出强劲的发展势头,进而逐步取代了射线成像。尽管大多数规范并没有明确提到超声方式,但是在检测过程中,特别是相控阵(PA)超声,已经成为一种很受欢迎的替代方式。相控阵技术还经常与衍射时差(TOFD)功能组合在一起使用,条件是检测人员使用了可以同时采用这两种方式进行检测的采集单元和扫查器。
在过去,基于规范的检测过程一般都被放在规范的案例或附录的后面。但是,随着超声检测越来越多地应用于工业中,并被广泛地接受后,超声检测过程便被直接添加到主要规范的正文中,如:ASME的第V部分条款4,自2010年以后。经过不断改进更新的相控阵超声设备变得越来越轻便,价格越来越便宜、使用起来也更加方便,所有这些因素都促使超声技术成为一种替代射线成像的既实用又安全的检测技术。
超声技术优于射线成像的一般优势特性:
高探出率(POD),特别是在探测裂纹和未熔合缺陷时:
大多数研究表明,超声技术在探测平面缺陷方面往往比射线成像的效果更好。
定量缺陷的高度,通过工程临界评估可以降低要报废或修理的产品数量:
超声技术可以对缺陷的高度进行测量,从而可以通过缺陷的体积维度,了解缺陷的严重程度(而不是只了解缺陷的类型和长度)。
没有辐射,不会造成危险,也不需要拥有额外的许可证书或特殊的检测人员。
不需要隔离区域。在进行超声检测时,不会影响或中断其附近区域正在进行的其它工作。
不会产生任何化学品或废料,这点与基于胶片的射线成像技术正好相反。
对焊缝实时进行的超声分析可以立即向电焊工提供评估结果和反馈信息。
超声技术以电子格式提供设置报告和检测报告,而射线成像技术以胶片形式提供检测结果。
无损检测英文名称 Non-destructive testing (简称NDT),NDT (Non-destructive testing),就是利用声、光、磁和电等特性,在不损害或不影响被检对象使用性能的前提下,检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性,给出缺陷的大小、位置、性质和数量等信息,进而判定被检对象所处技术状态(如合格与否、剩余寿命等)的所有技术手段的称。无损探伤是在不损坏工件或原材料工作状态的前提下,对被检验部件的表面和内部质量进行检查的一种测试手段。
常用的探伤方法有:X光射线探伤、超声波探伤、磁粉探伤、涡流探伤、γ射线探伤、渗透探伤(荧光探伤、着色探伤)等物理探伤方法。
随着无损技术的不断发展和应用,人们逐渐感觉到无损检测技术的高工作效率、低检测成本等优势,也希望能够将各种无损检测技术再不断拓展和相互交叉,将其引申到各种产品检测中。例如,对于一些有毒、核辐射、人眼无法直接观察的产品部位,人们也希望能够判断,其在生产过程中或长期运行后,是否存在各种表面裂纹等缺陷。所以一种集磁粉(MT)、渗透(PT)和远程目视检测(RVI)等多种无损检测手段为一体的无损检测设备—紫外荧光(UV)内窥镜孕育而生。目前该技术已在航空航天行业率先应用。但目前市场上所存在的UV内窥镜种类较为单一,无*化应用方案,使用者进口NEXTNDT车门超声点焊分析仪批发的选择空间非常受限。
目前随着技术的不断发展,无损检测的方法日渐繁多。但选择不同的检测手段,得出的检测结果截然不同。如何选择一种合适的检测方法显得尤其重要。
每种无损检测方法都有其能力范围和局限性,各种方法对缺陷的检测概率既不会是100%,也不会完全相同。常规无损检测方法中,射线检测和超声检测可用于检测被检工件内部和表面的缺陷;涡流检测和磁粉检测用于检测被检工件表面和近表面的缺陷;渗透检测仅用于检测被检工件表面开口的缺陷。
一般来讲,选择无损检测方法必须首先搞清楚究竟想检测什么,并对被检测工件的材质、厚度,成型方法,加工过程,结构,使用经历,缺陷的可能类型、部位、大小、方向、形状等作认真分析,然后确定选择结合各种检测方法的特点去选择合适的检测方法。
之,正确地选择无损检测方法,除掌握各种方法的特点以外,还需与材料或构件的加工生产工艺、使用条件和状况、检测技术文件和有关标准的要求相结合,才能正确地确定无损检测方案,达到有效的检测目的。
检测方法
一、目视检测(VT):是国内实施的比较少,但在国际上非常重视的无损检测第1阶段方法。按照国际惯例,目视检测要先做,以确认不会影响后面的检验,再接着做四大常规检验。
二、X射线检测(RT):是指用 x 射线或 γ 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,该方法是基本的,应用广泛的一种非破坏性检验方法。
三、超声检测(UT):利用材料及其缺陷的声学性能差异对超声波传播波形反射情况和穿透时间的能量变化来检验材料内部缺陷的无损检测方法。
四、磁粉检测(MT):铁磁性材料和工件被磁化后,由于不连续性的存在,使工件表面和近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场,吸附施加在工件表面的磁粉,形成在合适光照下目视可见的磁痕,从而显示出不连续性的位置、形状和大小。
五、渗透检测(PT):零件表面被施涂含有荧光染料或着色染料的渗透剂后,在毛细管作用下,经过一段时间,渗透液可以渗透进表面开口缺陷中;经去除零件表面多余的渗透液后,再在零件表面施涂显像剂
用于要求很高的检测的相控阵仪器设备
奥林巴斯为用户提供了一套完整的高级相控阵集成解决方案,可以满足用户十分苛刻的要求。这项解决方案包含了自动化相控阵检测系统 FOCUS PX探伤仪,一种性能强大且可扩展搭建的采集单元;FocusPC,一种强大的数据采集和分析软件程序;两个软件开发包(SDK):FocusControl和FocusData,可使用户基于自己的应用自行定制软件界面,并通过FocusPC控制检测过程,实现全自动检测操作。FOCUS PX采用全新的奥林巴斯技术,可为用户提供的相控阵信号,从而很大地改进了信噪比性能。
的信号质量自动化相控阵检测系统 FOCUS PX探伤仪采用全新的奥林巴斯技术,可为用户提供的相控阵信号,从而很大地改进了信噪比性能
具有扩展性且检测性能强大FOCUS PX体现了*的相控阵技术,在要求很高的检测应用中,可以很大地增强检测性能,提高检测速度。用户可以同时多使用4台FOCUS PX单元,这样不仅很大地增加了检测速度,而且还加强了高级多探头配置的效果。
奥林巴斯开发了一个用于搭接检测的创*表层裂纹检测解决方案,从而将涡流技术应用到航空航天工业内一个尚未探知的领域。航天飞机的结构框架上包含成千上万个紧固件,因此确保这些紧固件完好无损的工作就变得异常艰巨。常规检测技术一般来说不仅非常耗时,而且探出率极大地取决于操作人员的熟练技能。不过10多年来这个领域的检测技术一直处于相对停滞不前的状态直到现在才得到改观。
使用涡流阵列技术极大地减少了检测时间提高了检出率。这项解决方案不仅节省了人力和时间而且其简洁合理的检测过程还有助于*限度地减少错误的发生。
自动化相控阵检测系统性能强大、扩展性强、信号、坚固耐用、紧凑小巧、易于整合。
在使用前和在役检查时,必须检查焊缝表面是否有缺陷,以补充超声波或X射线的全面体积检查。这种表面检查的目的是检测对表面开放的缺陷。与超声波检查相关联,这将有助于将危险缺陷定性为表面破裂裂纹。表面检测技术,包括荧光渗透检测(FPI)、磁粉检测(MPI)和涡流检测已经使用了多年,但这些技术不允许检验员记录和存档数据。由于焊缝的粗糙度和几何形状,传统的涡流探测仪在焊缝上的使用比较困难。此外,通常在焊接状态下看到的不均匀表面一直是使用涡流阵列的主要关注事项,*近开发了一种*的涡流阵列,柔性涡流探头已经克服了这个限制。使用柔性涡流阵列由于探头更符合焊缝形状,所以可以降低升力引起的噪音。此外,使用ECA探头带着Omniscan ECA允许检验员记录和存档数据,这符合大多数检查代码,而FPI和MPI技术则不能。这个应用说明回顾了在检验一个典型的SS 316焊接过程中取得的结果。
法国EFER内窥镜公司(EFER ENDOSCOPY)作为少数几家可生产全线内窥产品的公司,依托自己在欧洲强大的航空航天客户群,与SNECMA发动机等公司共同合作,专注于UV内窥镜的研发。针对于客户的各种检测要求,开发出各种UV内窥镜解决方案。以下仅列出几种常用UV内窥镜方案供大家相互探讨。
详细的测厚仪设置和校准程序在每款仪器的操作手册中有述。此外,耦合剂的选择、表面条件、铸件的几何形状、测厚仪的校准,以及散射噪波也会影响对铸件准确的测量。
耦合剂沙模铸件常见的粗糙表面会削弱探头的耦合效果,因此一定要使用高粘度的耦合剂,如:凝胶(D型耦合剂)或甘油(B型耦合剂)。
表面条件如果耦合表面非常粗糙,则特定探头所能测量到的*小厚度将会增加,因为耦合层中会出现声波回响。在仪器计算厚度的过程中,必须要去掉这些回响信号。同理,可能由于探头与铸件之间的声波耦合条件不足,还会使其*可测厚度降低。在大多数情况下,厚度测量可以在铸件原有的表面上完成,但是在极具挑战性的应用中,对表面做一些处理会提高厚度测量的准确性。
几何形状铸件的内表面和外表面需要基本上处于平行或同轴状态,才可以进行超声厚度测量。如果铸件的内外表面处于极不平行或极不同轴的状态,则声波会偏离探头反射。如果探头接收不到反射信号,我们在屏幕上就看不到回波。
测厚仪的校准任何超声厚度测量,都只有在材料声速与测厚仪校准的声速一致的情况下,才可以做到准确无误。声速会在铁性铸件和非铁性铸件中发生变化,因为铸件的硬度和晶粒结构会发
生变化,而且在铸铁材料中,石墨球化率也会发生变化。在体积较大的铸件中,其不同部位会以不同的速度冷却,因此在这种单一铸件的内部,声速也会由于不一致的晶粒结构而发生变化。
要获得非常准确的测量结果,测厚仪的声速校准一定要使用一种厚度已知,且冶金特性与被测样件相似的参考标准试块完成。
散射噪波某些铸造金属的粗晶结构会在材料的内部、底面回波的前面产生一些散射噪波。散射噪波会使测厚仪软件显示错误的读数,特别是在测厚仪使用默认的设置,而不是自行定制的设置时。通过观察波形可以很容易判断这种出现错误的情况。内部散射噪波的消除,通常可以通过换用较低频率的探头,或简单地调整仪器的增益和/或空白完成(参见图1和图2中38DL PLUS仪器屏幕上的波形)。
超声缺陷探测
任何奥林巴斯的EPOCH系列探伤仪(EPOCH 650、EPOCH?6LT和EPOCH?1000)都可以用于铸件检测。双晶探头,如:频率在1 MHz到5 MHz之间的DHC系列,常用于检测铸件。这种探头既可以减少来自陷入粗糙铸件表面的耦合剂的反射,又可以优化来自形状不规则的不连续性缺陷的反射。在某些情况下,可以使用角度声束探头探测裂纹缺陷。进行自动扫查的检测系统,需要使用相同频率范围的水浸探头完成检测。
检测程序
铁性和非铁性铸件的晶粒特性向超声缺陷探测提出了挑战,因为在晶粒的边界处会生成反射信号,而且随着晶粒大小的增加,晶粒散射噪波的数量也会增加。此外,超声缺陷探测也存在着厚度测量应用所遇到的同样问题:沙模铸件常见的粗糙表面会削弱声耦合效果,并减少回波波幅。在任何特定的检测中,这些因素都会影响*小可探测缺陷的尺寸。因此,精心选择探头,并认真设置仪器,至关重要。这里使用的检测程序可以优化探头的选择和仪器的设置。优化过程需要借助参考标准试块完成,这个标准试块要体现被测样件的特点,带有已知缺陷,且这些缺陷已经通过有损检测方法、射线成像法或其它非超声技术得到辨别。然后可以将来自这些已知缺陷的指示信号存储起来,并在实际的检测过程中,将这些存储的缺陷指示信号与来自被测样件的缺陷指示信号进行比较。
EPOCH650、EPOCH6LT和EPOCH 1000探伤仪中的带通滤波功能在减少晶粒散射噪波方面非常有用。钧一检测技术(上海)有限公司junyijishu
使用一款EPOCH 650探伤仪和一个DHC709-RM双晶探头(5 MHz,直径为12.7毫米),在40毫米厚的铸铁样件中探测到多孔性缺陷的典型检测应用。图3中屏幕的右侧显示来自铸件的底面回波,以及沿着基线出现的典型的低水平表面噪波和晶粒噪波。图4显示了一个来自空隙缺陷的指示信号,我们可以在背景噪波中很容易辨别出这个信号。
虽然*常见的铸件缺陷探测应用涉及到对铸件中的空隙、多孔性及夹杂物的探测,某些用户还可能需要探测裂纹和断裂等缺陷。裂纹检测程序一定要根据铸件特定的几何形状和可疑裂纹的位置、大小和方向而开发。而且,裂纹检测需要使用包含已知或人工制成缺陷的适当的参考标准试块。当裂纹面与探头的耦合表面平行时,要使用垂直声束探头。当裂纹与耦合表面垂直或成一定角度时,要使用角度声束探头。请注意由于铸铁和非铁性铸件的声速较低,钢制楔块的实际折射角度要低一些。只要使用常规钢制楔块检测其它材料制成的样件,就应该通过斯涅尔定律重新计算这些角度。