状态监测与故障诊断技术 第八章 无损检测技术.docVIP

第八章 无损检测技术第一节 射线照相探伤 一、射线透照法的基本原理的应用：x、y射线所以能在无损检测技术中得到广泛而有成效的应用，主要是因为它能穿透普通光线所不能穿透的物质，它在穿过物质时具有衰减作用，并有一定的衰减规律；它能对某些物质发生光化作用、电离作用并产生荧光现象。所以这些作用都随着射线强度的增加面增加。射线在物质中的衰减规律，可用下式表示：J=J0e-μA 式中 J——射线穿过厚度A厘米材料层后在该点的强度；J0——在些点上，无吸收层存在时的射线强度；A——吸收层厚度；μ——在该材料中射线的衰减系数。 射线照相探伤就是利用这个规律来进行的，图8-1为射线透照原理示意图，如果射线至软片间无其他任何物体存在；射线束互相平行且垂直地辐射于软片上，则可认为射线至软片上各个不同点的路程一样。在上述条件下，射到软片上所有各点的射线强度J0将是相同的，因而落到软片上所有各点的射线对软片将发生相同的作用。但是实际情况并非如此，射线束是谏湎咴闯勺蹲聪蛩闹芊洌蝗绻胖迷谏涑躺系奈锾褰峁褂植痪仁保蚵涞饺砥系纳湎咔慷纫哺鞑幌嗤Ｉ枭湎叽锾逯腥毕軨和健全部分a后射到软片上的强度各为Jc和Ja。根据上述公式可以计算出软片上各相邻区域射线的强度比，即Jc/Ja。在缺陷C处的射线强度Jc就是射线穿过A 厘米厚的材料层再减去在缺陷C处X处厘米的空气层，即JG=J0e-μ（A-x）同样可以计算出在健全部分a处的射线强度Ja，即 Ja=J0e-μA 当射线穿过缺陷C和健全部分a落到软片上后，使软片中的乳剂产生了潜像，在此过程中，射线使这种感光乳剂中的溴化银还原成金属银粒子，经过显影后，软片被射线照射的部分便呈现了黑色。由于物体在健全部分a和缺陷部分c处的密度或厚度不同，射线的衰减也不同，因而射线透过物体落到软片上的强度也不同，软片在显影后就产生了程度不同的黑度。不同区域的黑度之比，就是所谓的暗度。若用公式表示，即为 Jc/Ja=J0e-μ（A-x）/J0e-μA =eμx根据底片上明暗度的差异，就可以分析判断该物体有无缺陷或存在什么样的缺陷。第二节 超声波探伤 人耳可听到的声波范围大致在20Hz至20kHz。低于20Hz的称为次声波；高于20kHz的不叫做超声波。用于探伤的超声波频率为400kHz—25MHz，其中用得最多的是1-5MHz。1、超声波的发生与接收超声波探伤所用的高频超专用波是在压电材料，如古英、钛酸钡、锆钛酸铅和硫酸锂等晶片上施加高频电压后产生的。如图8-2所示。晶片的上、下两面都镀上很薄的银层作为电极。在电极中上加上高频电压后，晶片就在厚度方向产生伸缩。这样就把电的振荡转换成为机械振动，并在介质中进行传播。 反之，将高频机械振动（超声波）传到晶片上时，使晶片发生振动，这时在晶片的两极间就会产生频率与超声波频率一样，强度与超声波强度成正比的高频电压。这就是超声波的接收。2、界面的反射和穿透当超声波传到缺陷、被检物底面或者异种金属结合面处的不连续部分时，会发生反射。不连续部分就是指正在传播超声波的介质与另一个不同介质相接触的界面。（1）垂直入射时的反射和穿透当超声波垂直地传到界面上时，一部分被反射，而剩余的部分就穿透过去。这两部分的比率取决于接触界面的两种介质的密度和在该介质中传播的声速５备种械某ù娇掌缑媸保捎谏ㄔ诳掌敫种写サ纳傧嗖罱洗螅秸叩拿芏纫蚕嗖詈艽螅虼顺ㄔ诮缑嫔霞负?00%地被反射了，它完全不会传到空气中去（射线穿透钢介质，传到空气中的约为0.02%，可以忽略不计），在钢同水的界面上，88%的能量被反射，12%穿透出来。（2）斜射时的反射和穿透 当超声波斜射到界面上时，在界面上会产生反射和折射。假若介质为液体时，反射波和折射波只有纵波，把斜探头接触钢件时，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。这种情况如力8-3所示。图中i是入射角；β是反射角；θ是折射角；R是反射波；T是穿透波；文字的下标l，s分别表示为纵波和横波。在斜射时，折射的穿透率与折射角有关。通常，斜探头采用的折射角为35°-80°，这时穿透率最好。 3、超声探伤技术的几种方法在超声波探伤法中，有根据缺陷的回波和底面的回波来进行判断的脉冲反射法；有根据缺陷的影形来判断缺陷情况的穿透法；用被检物体所发生的超声驻波来判断缺陷情况的共振法，共振法也可用来测定板子的厚度。其中脉冲反射法最为常用。它们的原理可参阅有关资料。 4、超声监测举例（1）管壁腐蚀监测监测管道的管壁腐蚀情况是化工、炼油、冶金和动力厂设备运行状态监测的重要项目。常用的方法是脉冲反射法，但由于被检零件的两侧表面不平行，反射脉冲的幅值将会降低，反射龀宓氖恳步峒跎伲乇鹗窃诠艿劳饩督闲备现亍Ｒ虼耍庵址椒ㄖ皇视糜