探傷儀從測量原理不同可以分為:數字式超聲波探傷儀,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。


特性

1、超聲波在介質中傳播時,在不同質界面上具有反射的特性,如遇到缺陷,缺陷的尺寸等于或大于超聲波波長時,則超聲波在缺陷上反射回來,探傷儀可將反射波顯示出來;如缺陷的尺寸甚至小于波長時,聲波將繞過射線而不能反射。

2、波聲的方向性好,頻率越高,方向性越好,以很窄的波束向介質中輻射,易于確定缺陷的位置。

3、超聲波的傳播能量大,如頻率為1MHZ(1兆赫茲)的超生波所傳播的能量,相當于振幅相同而頻率為1000HZ(赫茲)的聲波的100萬倍。


檢測

探傷儀檢測現在通常是對被測物體(比如工業材料、人體)發射超聲,然后利用其反射、多普勒效應、透射等來獲取被測物體內部的信息并經過處理形成圖像。


探傷儀其中多普勒效應法是利用超聲在遇到運動的物體時發生的多普勒頻移效應來得出該物體的運動方向和速度等特性;透射法則是通過分析超聲穿透過被測物體之后的變化而得出物體的內部特性的,其應用目前還處于研制階段;


探傷儀內部缺陷性質的估判及原因和防止措施:

1、氣孔:

單個氣孔回波高度低,波形為單縫,較穩定。從各個方向探測,反射波大體相同,但稍一動探頭就消失,密集氣孔會出現一簇反射波,波高隨氣孔大小而不同,當探頭作定點轉動時,會出現此起彼落的現象。產生這類缺陷的原因主要是焊材未按規定溫度烘干,焊條藥皮變質脫落、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絡電壓波動太大;氣體?;ず甘北;て宕慷鵲偷?。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。防止這類缺陷產生的措施有:不使用藥皮開裂、剝落、變質及焊芯銹蝕的焊條,生銹的焊絲必須除銹后才能使用。所用焊接材料應按規定溫度烘干,坡口及其兩側清理干凈,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,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,探頭平移時,波形較穩定,在焊縫兩側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力集中點,承載后往往會引起裂紋,是一種危險性缺陷。其產生原因一般是: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:

探頭平移時,波形較穩定,兩側探測時,反射波幅不同,有時只能從一側探到。其產生的原因: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,會出現多峰,探頭平移時反射波連續出現波幅有變動,探頭轉時,波峰有上下錯動現象。裂紋是一種危險性最大的缺陷,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,引起應力集中,成為結構斷裂的起源。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;焊縫受熱不均勻產生拉應力。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,以降低雜質含量,改善偏析程度;改進焊接結構形式,采用合理的焊接順序,提高焊縫收縮時的自由度。


反射法

探傷儀檢測這里主要介紹的是目前應用最多的通過反射法來獲取物體內部特性信息的方法。反射法是基于超聲在通過不同聲阻抗組織界面時會發生較強反射的原理工作的,正如我們所知道,聲波在從一種介質傳播到另外一種介質的時候在兩者之間的界面處會發生反射,而且介質之間的差別越大反射就會越大,所以我們可以對一個物體發射出穿透力強、能夠直線傳播的超聲波,探傷儀然后對反射回來的超聲波進行接收并根據這些反射回來的超聲波的先后、幅度等情況就可以判斷出這個組織中含有的各種介質的大小、分布情況以及各種介質之間的對比差別程度等信息(其中反射回來的超聲波的先后可以反映出反射界面離探測表面的距離,幅度則可以反映出介質的大小、對比差別程度等特性),探傷儀從而判斷出該被測物體是否有異常。 在這個過程中就涉及到很多方面的內容,包括超聲波的產生、接收、信號轉換和處理等。其中產生超聲波的方法是通過電路產生激勵電信號傳給具有壓電效應的晶體(比如石英、硫酸鋰等),使其振動從而產生超聲波;而接收反射回來的超聲波的時候,這個壓電晶體又會受到反射回來的聲波的壓力而產生電信號并傳送給信號處理電路進行一系列的處理,探傷儀最后形成圖像供人們觀察判斷。這里根據圖像處理方法(也就是將得到的信號轉換成什么形式的圖像)的種類又可以分為A型顯示、M型顯示、B型顯示、C型顯示、F型顯示等。其中A型顯示是將接收到的超聲信號處理成波形圖像,根據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,探傷儀主要用于工業檢測;M型顯示是將一條經過輝度處理的探測信息按時間順序展開形成一維的"空間多點運動時序圖",適于觀察內部處于運動狀態的物體,探傷儀如運動的臟器、動脈血管等;B型顯示是將并排很多條經過輝度處理的探測信息組合成的二維的、反映出被測物體內部斷層切面的"解剖圖像"(醫院里使用的B超就是用這種原理做出來的),探傷儀適于觀察內部處于靜態的物體;而C型顯示、F型顯示現在用得比較少。 探傷儀檢測不但可以做到非常準確,而且相對其他檢測方法來說更為方便、快捷,也不會對檢測對象和操作者產生危害,所以受到了人們越來越普遍的歡迎,有著非常廣闊的發展前景。


分類

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,而且射線對環境有污染;隨著科技的發展超聲波探傷儀被越來越廣泛的應用,體積小重量輕,操作方便,具有較強的實用性,將來高端發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。


應用

探傷儀的應用有很廣泛,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、擊碎人體內的癌變、結石等,探傷儀而利用超聲的反射等效應和穿透力強、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用領域。探傷儀的檢測應用主要包括在工業上對各種材料的檢測和在醫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。


磁粉探傷儀

粉探傷儀適用于零件表面的探傷,主要適用于濕磁粉法檢測曲軸、凸輪軸、花鍵軸等各種中小型零件的表面及近表面因鑄造、淬火、加工、疲勞等原因引起的裂紋及細微缺陷,是單件檢測,小批抽檢,大批量檢測的首選機型。


磁粉探傷優點

輕小,可以到現場探傷乃至高空進行探傷作業。包括對大型零部件進行局部磁化探傷。特別適用于平焊縫、角焊縫、壓力容器、管道及形狀復雜零部件的探傷。對不允許高電壓進入設備內探傷的場合更為適合。


磁粉探傷缺點

磁粉探傷儀只能對大型工件分段探傷,不能一次性檢測出全方位的裂紋,所以其探傷效率較低。


主要特點

該設備操作簡便,工作效率高,采用工業PLC控制,既可手動單步操作,亦可自動循環工作,周、縱向電流分別可調,具有斷電相位控制功能??煞直鸞兄芟?、縱向、復合磁化。工件可以轉動,檢測時機器可按工藝要求設定的程序自動完成除上下料及觀察外(如夾緊、噴液、磁化、退磁、轉動等等)的自動化工作。


超聲波探傷儀

工業用超聲波探傷儀

醫用超聲波探傷儀

五大常規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)物質時,該物質的密度越大,射線強度減弱得越多,即射線能穿透過該物質的強度就越小。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,射線探傷是不易發現裂紋的,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最敏感。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、 超聲波探傷[1] 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。頻率低于20 Hz的稱為次聲波,高于20 kHz的稱為超聲波。工業上常用數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發射超聲波,并能接收(缺陷)界面反射來的超聲波,同時轉換成電信號,再傳輸給儀器進行處理。根據超聲波在介質中傳播的速度(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,前二者適用于探測內部缺陷,后者適宜于探測表面缺陷,但對表面的條件要求高。


3、 磁粉探傷方法

磁粉探傷是建立在漏磁原理基礎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)不連續處將產生漏磁場,形成磁極。此時撒上干磁粉或澆上磁懸液,磁極就會吸附磁粉,產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,但對面積型缺陷更靈敏,更適于檢查因淬火、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,故它是最常用的方法之一。不用磁粉顯示的,習慣上稱為漏磁探傷,它常借助于感應線圈、磁敏管、霍爾元件等來反映缺陷,它比磁粉探傷更衛生,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,其設備稱為磁力探傷設備。


4、 渦流探傷方法

渦流探傷是由交流電流產生的交變磁場作用于待探傷的導電材料,感應出電渦流。如果材料中有缺陷,它將干擾所產生的電渦流,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,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,多年來已經取得了一些進展,在一定條件下可解決一些問題,但還遠不能滿足現場的要求,有待于大力發展。


渦流探傷的顯著特點是對導電材料就能起作用,而不一定是鐵磁材料,但對鐵磁材料的效果較差。其次,待探工件表面的光潔度、平整度、邊介等對渦流探傷都有較大影響,因此常將渦流探

傷用于形狀較規則、表面較光潔的銅管等非鐵磁性工件探傷。


5、 滲透探傷方法

滲透探傷是利用毛細現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,毛細現象作用顯著,原滲透到裂紋內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,由毛細現象上升到表面的液體,則會在紫外燈照射下發出熒光,從而更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。

除以上五大常規方法外,近年來又有了紅外、聲發射等一些新的探傷方法。