安全檢測與監(jiān)控

安全檢測與監(jiān)控主講：樊建春六、結(jié)構(gòu)完整性檢測內(nèi)容簡介一、結(jié)構(gòu)完整性檢測概述二、超聲檢測與聲發(fā)射檢測技術(shù)三、射線檢測技術(shù)四、電磁檢測技術(shù)五、滲透檢測技術(shù)六、紅外檢測技術(shù)六、結(jié)構(gòu)完整性檢測1.結(jié)構(gòu)完整性(

StructuralIntegrity)6.1結(jié)構(gòu)完整性問題

反映組成工程系統(tǒng)的構(gòu)件安全可靠服役的能力。完整性良好意味著：①構(gòu)件在物理上和功能上是完整的；②構(gòu)件處于受控狀態(tài)；③存在持續(xù)性措施防止構(gòu)件在運(yùn)行階段發(fā)生事故；結(jié)構(gòu)完整性與構(gòu)件設(shè)計(jì)、制造、安裝、施工、運(yùn)行、維護(hù)、檢修和管理的各個(gè)過程密切相關(guān)。結(jié)構(gòu)完整性著重研究安全工程系統(tǒng)中機(jī)的問題及其影響因素。六、結(jié)構(gòu)完整性檢測6.1結(jié)構(gòu)完整性問題

結(jié)構(gòu)完整性不足或喪失，意味著：①結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損傷（缺陷），難以保證安全可靠服役；②構(gòu)件功能部分或完全喪失；③運(yùn)行階段所采取的措施不足以預(yù)防失效事故的發(fā)生。受各種復(fù)雜因素的影響，工程系統(tǒng)的構(gòu)件在運(yùn)行過程中的結(jié)構(gòu)完整性實(shí)際上是動(dòng)態(tài)變化的，對(duì)結(jié)構(gòu)完整性適時(shí)進(jìn)行檢測與評(píng)價(jià)，是結(jié)構(gòu)完整性管理的核心任務(wù)之一。六、結(jié)構(gòu)完整性檢測6.1結(jié)構(gòu)完整性問題六、結(jié)構(gòu)完整性檢測6.1結(jié)構(gòu)完整性問題六、結(jié)構(gòu)完整性檢測6.1結(jié)構(gòu)完整性問題六、結(jié)構(gòu)完整性檢測6.1結(jié)構(gòu)完整性問題

結(jié)構(gòu)完整性檢測與評(píng)價(jià)的主要工作內(nèi)容：1、系統(tǒng)工況分析，確定被測對(duì)象的檢測條件要求；2、依據(jù)條件要求，選擇合適的檢測方法；3、確定檢測實(shí)施方案；4、檢測方案實(shí)施，采集數(shù)據(jù)；5、檢測數(shù)據(jù)處理；6、檢測結(jié)果分析、解釋；7、結(jié)構(gòu)完整性評(píng)價(jià)：剩余工作能力、建議措施、預(yù)測六、結(jié)構(gòu)完整性檢測6.1結(jié)構(gòu)完整性問題

常用結(jié)構(gòu)完整性檢測方法：1、電磁檢測技術(shù)（磁粉、漏磁、渦流、磁記憶）；2、超聲檢測技術(shù)；3、聲發(fā)射檢測技術(shù)；4、射線檢測技術(shù)；5、滲透檢測技術(shù)；6、紅外檢測技術(shù)。超聲波檢測主要用于檢測試件的內(nèi)部缺陷，它的應(yīng)用十分廣泛。用于探傷的超聲波頻率為0.4～25MHz。6.2.1超聲波的發(fā)生及其性質(zhì)1.超聲波的發(fā)生和接收壓電效應(yīng)：對(duì)某些物質(zhì)，當(dāng)沿著一定方向施加力而使其變形時(shí)，在一定表面上將產(chǎn)生電荷，外力去掉后又重新回到不帶電狀態(tài)的現(xiàn)象。反之，如在這些物質(zhì)的極化方向施加電場，這些物質(zhì)又在一定方向上產(chǎn)生機(jī)械變形或機(jī)械應(yīng)力，當(dāng)外電場撤去時(shí)這些變形或應(yīng)力則隨之消失，這種現(xiàn)象為逆壓電效應(yīng)。六、結(jié)構(gòu)完整性檢測6.2超聲波檢測技術(shù)超聲波的產(chǎn)產(chǎn)生（逆壓壓電效應(yīng)））：對(duì)壓電材料料施加交變變電壓，從從而產(chǎn)生交交替的壓縮縮和拉伸，，由此產(chǎn)生生振動(dòng)，振振動(dòng)頻率與與交變電壓壓的頻率相相同，當(dāng)施施加在壓電電晶體上的的交變電壓壓頻率在超超聲波范圍圍內(nèi)時(shí)，產(chǎn)產(chǎn)生的振動(dòng)動(dòng)就是超聲聲波振動(dòng)。。如將這種種振動(dòng)耦合合到彈性介介質(zhì)中，則則在彈性介介質(zhì)中傳播播的就是超超聲波。超聲波的接接收：將超聲能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苣艿倪^程，，利用壓電電材料的壓壓電效應(yīng)。。超聲波檢檢測所利用用的探頭，，一方面用用于發(fā)生超超聲波，另另一方面用用于接收從從界面、缺缺陷返回的的超聲波。。六、結(jié)構(gòu)完完整性檢測測6.2超聲波檢測測技術(shù)2、超聲波的的種類縱波：聲波波介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)的振動(dòng)方方向與傳播播方向一致致；橫波：在固固體介質(zhì)中中傳播的剪剪切波（質(zhì)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方方向垂直于于聲波傳播播方向）；；表面波：在在固體介質(zhì)質(zhì)表面?zhèn)鞑ゲサ牟ǎㄙ|(zhì)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)為為橢圓形，，且橢圓的的主軸垂直直于波的傳傳播方向））；是一種種僅沿固體體表面?zhèn)鞑ゲサ募羟胁ú?；板波波（（Lamb）：：在在薄薄板板中中傳傳播播的的波波，，平平行行于于測測試試表表面面，，質(zhì)質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)軌軌跡跡也也是是橢橢圓圓形形，，僅僅當(dāng)當(dāng)被被測測材材料料厚厚度度為為檢檢測測頻頻率率下下的的幾幾個(gè)個(gè)波波長長時(shí)時(shí)，，在在厚厚度度均均勻勻的的地地方方才才會(huì)會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生生。。超聲聲波波檢檢測測中中，，直直探探頭頭產(chǎn)產(chǎn)生生縱縱波波，，斜斜探探頭頭產(chǎn)產(chǎn)生生橫橫波波。。六、、結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)完完整整性性檢檢測測6.2超聲聲波波檢檢測測技技術(shù)術(shù)六、、結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)完完整整性性檢檢測測6.2超聲聲波波檢檢測測技技術(shù)術(shù)波的類型質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)特點(diǎn)傳播介質(zhì)應(yīng)

用縱波質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向平行于波傳播方向固、液、氣體介質(zhì)鋼板、鍛件探傷等橫波質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向垂直于波傳播方向固體介質(zhì)焊縫、鋼管探傷等表面波質(zhì)點(diǎn)作橢圓運(yùn)動(dòng)，橢圓長軸垂直波傳播方向，短軸平行于波傳播方向固體介質(zhì)鋼管探傷等板波對(duì)稱型(S型)上下表面：橢圓運(yùn)動(dòng),中心：縱向振動(dòng)固體介質(zhì)(厚度與波長相當(dāng)?shù)谋“?薄板、薄壁鋼管等(δ<6mm)非對(duì)稱型(A型)上下表面；橢圓運(yùn)動(dòng)，中心：橫向振動(dòng)3、聲聲速速聲波波在在不不同同介介質(zhì)質(zhì)中中的的傳傳播播速速度度：：空氣氣：：340m/s；水：：1500m/s；鋼：：5900m/s（縱縱波波））、、3230m/s（橫橫波波））、、表面面波波：：3007m/s聲速速取取決決于于傳傳播播介介質(zhì)質(zhì)的的彈彈性性系系數(shù)數(shù)、、密密度度和和聲聲波波的的種種類類，，與與頻頻率率和和晶晶片片無無關(guān)關(guān)。。橫波波的的聲聲速速大大約約是是縱縱波波聲聲速速的的一一半半，，表表面面波波聲聲速速約約為為橫橫波波的的0.9倍。。六、、結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)完完整整性性檢檢測測6.2超聲聲波波檢檢測測技技術(shù)術(shù)4、波波長長波在在一一個(gè)個(gè)周周期期內(nèi)內(nèi)或或者者說說質(zhì)質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)完完成成一一次次振振動(dòng)動(dòng)所所經(jīng)經(jīng)過過的的路路程程稱稱為為波波長長。。=V/f；V——速度度；；f——頻率率；；：：波波長長在超超聲聲波波檢檢測測中中，，能能被被檢檢測測到到的的最最小小檢檢測測體體的的主主尺尺寸寸至至少少為為檢檢測測頻頻率率下下的的半半波波長長。。如如果果已已經(jīng)經(jīng)知知道道要要檢檢測測的的不不連連續(xù)續(xù)的的臨臨界界尺尺寸寸，，則則有有助助于于選選擇擇合合適適的的檢檢測測頻頻率率。。例1：計(jì)計(jì)算算頻頻率率為為5MHz的縱縱波波在在鋼鋼鐵鐵中中傳傳播播的的波波長長，，設(shè)設(shè)低低碳碳鋼鋼中中的的波波速速為為5960m/s。例2：計(jì)計(jì)算算頻頻率率為為5MHz的縱縱波波在在鋁鋁中中傳傳播播的的波波長長，，設(shè)設(shè)鋁鋁中中的的波波速速為為6400m/s。六、、結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)完完整整性性檢檢測測6.2超聲聲波波檢檢測測技技術(shù)術(shù)5、超超聲聲場場及及其其特特征征量量充滿滿超超聲聲波波的的空空間間叫叫做做超超聲聲場場，，描描述述超超聲聲場場的的特特征征量量有有聲聲壓壓、、聲聲強(qiáng)強(qiáng)、、聲聲阻阻抗抗。。6、波波的的反反射射和和透透射射（1）垂垂直直入入射射時(shí)時(shí)的的反反射射和和透透射射當(dāng)超超聲聲波波垂垂直直地地傳傳到到界界面面上上時(shí)時(shí)，，一一部部分分超超聲聲波波被被反反射射，，而而剩剩余余的的部部分分就就穿穿透透過過去去，，這這兩兩部部分分的的比比率率取取決決于于兩兩種種介介質(zhì)質(zhì)的的聲聲阻阻抗抗。。當(dāng)當(dāng)鋼鋼中中的的超超聲聲波波傳傳播播到到底底面面遇遇到到空空氣氣介介質(zhì)質(zhì)界界面面時(shí)時(shí)，，由由于于空空氣氣和和鋼鋼中中聲聲波波傳傳播播速速度度和和密密度度相相差差很很大大，，接接近近100%的超聲波被反反射回來，而而當(dāng)交接界面面為鋼和水時(shí)時(shí)，有88%的聲能被反射射。聲壓反射率：：R=(Z2-Z1)/(Z2+Z1)，Z1、Z2為兩種介質(zhì)的的聲阻抗聲壓透射率：：D=2Z2/(Z2+Z1)，Z1、Z2為兩種介質(zhì)的的聲阻抗（聲阻抗：超超聲場中任一一點(diǎn)的聲壓與與該處質(zhì)點(diǎn)振振動(dòng)速度之比比稱為聲阻抗抗；超聲場中中某一點(diǎn)在某某一時(shí)刻所具具有的壓強(qiáng)與與沒有超聲波波存在時(shí)的靜靜態(tài)壓強(qiáng)之差差，稱為該點(diǎn)點(diǎn)的聲壓）六、結(jié)構(gòu)完整整性檢測6.2超聲波檢測技技術(shù)（2）斜射時(shí)的反反射和透射當(dāng)超聲波斜射射到界面上時(shí)時(shí)，在界面上上會(huì)產(chǎn)生反射射和折射。六、結(jié)構(gòu)完整整性檢測6.2超聲波檢測技技術(shù)i1s2sL反射角和折射射角的大小取取決于兩種介介質(zhì)的中聲速速。C1—入射波聲速—入射角—反射角L—縱波S—橫波7、指向性聲束集中向一一個(gè)方向輻射射的性質(zhì)，叫叫做聲波的指指向性，探傷傷采用高頻超超聲波，其理理由之一就是是希望它具有有指向性，便便于超聲波探探傷發(fā)現(xiàn)缺陷陷，確定缺陷陷位置。8、近場區(qū)和遠(yuǎn)遠(yuǎn)場區(qū)在超聲波探頭頭的聲場中，，按聲場變化化的規(guī)律分為為近場區(qū)和遠(yuǎn)遠(yuǎn)場區(qū)。在近場區(qū)，聲聲束可粗略地地認(rèn)為是圓柱柱形的，且與與傳感器晶片片的直徑相同同，在近場區(qū)區(qū)以外的遠(yuǎn)場場區(qū)，聲束會(huì)會(huì)以圓錐形擴(kuò)擴(kuò)散：六、結(jié)構(gòu)完整整性檢測6.2超聲波檢測技技術(shù)9、小物體上的的超聲波反射射在超聲波探傷傷中，缺陷尺尺寸的檢出極極限為超聲波波波長的一半半。缺陷尺寸寸越大，越容容易反射。六、結(jié)構(gòu)完整整性檢測6.2超聲波檢測技技術(shù)近場區(qū)遠(yuǎn)場區(qū)幅值距離近場區(qū)遠(yuǎn)場區(qū)Y0指數(shù)規(guī)律衰減減因干涉波動(dòng)6.2.2超聲波檢測原原理及方法超聲波檢測利利用超聲波通通過兩種介質(zhì)質(zhì)的界面時(shí)發(fā)發(fā)生反射和折折射的特性來來探測零件內(nèi)內(nèi)部的缺陷。。由于超聲波在在異質(zhì)界面上上會(huì)發(fā)生反射射、折射等現(xiàn)現(xiàn)象，尤其是是不能通過氣氣體固體界面面。如果金屬屬中有氣孔、、裂紋、分層層等缺陷(缺陷中有氣體體)或夾雜，超聲聲波傳播到金金屬與缺陷的的界面處時(shí)，，就會(huì)全部或或部分反射。。反射回來的的超聲波被探探頭接收，通通過檢測儀器器處理，可得得到不同高度度和有一定間間距的波形，，根據(jù)波形的的變化特征可可以判斷缺陷陷在工件中的的深度、位置置和形狀。六、結(jié)構(gòu)完整整性檢測6.2超聲波檢測技技術(shù)6.2.2超聲波檢測原原理及方法1、脈沖反射法法將具有一定持持續(xù)時(shí)間和一一定頻率間隔隔的超聲脈沖沖發(fā)射到被測測工件上，當(dāng)當(dāng)超聲波在工工件內(nèi)部遇到到缺陷時(shí)，就就會(huì)產(chǎn)生反射射，根據(jù)反射射信號(hào)的時(shí)差差變化及在顯顯示器上的位位置就可以判判斷缺陷大小小及深度?？梢酝ㄟ^改變變?nèi)肷浣堑姆椒椒òl(fā)現(xiàn)不同同方位的缺陷陷，利用表面面波可以檢測測復(fù)雜形狀零零件的表面缺缺陷，利用板板波可以檢測測薄板的缺陷陷。六、結(jié)構(gòu)完整整性檢測6.2超聲波檢測技技術(shù)1）垂直探傷法法（縱波法））當(dāng)把脈沖振蕩蕩器發(fā)生的電電壓加到晶片片上時(shí)，晶片片振動(dòng)，產(chǎn)生生超聲波脈沖沖。如果被檢檢物是鋼的話話，超聲波以以5900米/秒的固定速度度在鋼內(nèi)傳播播，超聲波碰碰到缺陷時(shí)，，一部分從缺缺陷反射回到到晶片，而另另一部分未碰碰到缺陷的超超聲波繼續(xù)前前進(jìn)，直到被被檢底面才反反射回來。六、結(jié)構(gòu)完整整性檢測6.2超聲波檢測技技術(shù)脈沖發(fā)生器接收放大器探頭工件缺陷TFBT—發(fā)射波F—缺陷波B—底波垂直探傷法能能發(fā)現(xiàn)與探傷傷面平行或近近于平行的缺缺陷，適用于于厚鋼板、軸軸類、輪等幾幾何形狀簡單單的工件。2）斜射探傷法法（橫波法））在斜射法探傷傷時(shí)，由于超超聲波在被檢檢物中是斜向向傳播的，超超聲波是斜射射向底面不會(huì)會(huì)有底面回波波。斜射探傷法能能發(fā)現(xiàn)與探測測表面成角度度的缺陷，常常用于焊縫、、環(huán)狀鍛件、、管材的檢查查。六、結(jié)構(gòu)完整整性檢測6.2超聲波檢測技技術(shù)TTFTB’斜射探傷：無無缺陷波形斜射探傷：含含缺陷波形斜射探傷：板板端反射波形形2、共振法若某一頻率的的聲波在被測測工件內(nèi)傳播播，當(dāng)工件的的厚度是超聲聲波半波長的的整數(shù)倍時(shí)，，將引起共振振，儀器顯示示出共振頻率率，利用相鄰鄰兩個(gè)共振頻頻率差，可確確定被測工件件的厚度：六、結(jié)構(gòu)完整整性檢測6.2超聲波檢測技技術(shù)共振法主要用用于測量壁厚厚；依據(jù)前后后檢測共振點(diǎn)點(diǎn)變化，可檢檢測復(fù)合材料料膠合質(zhì)量、、板材點(diǎn)焊質(zhì)質(zhì)量、均勻腐腐蝕和板材內(nèi)內(nèi)部夾層等。。設(shè)備簡單、、測量精確。。3、透射法利用超聲波穿穿透工件后的的能量變化來來判斷工件缺缺陷情況。六、結(jié)構(gòu)完整整性檢測6.2超聲波檢測技技術(shù)當(dāng)工件無缺陷陷時(shí)，能量衰衰減小，接收收探頭得到的的信號(hào)強(qiáng)；當(dāng)當(dāng)存在缺陷時(shí)時(shí)，由于反射射或折射導(dǎo)致致接收探頭得得到的信號(hào)較較弱，依據(jù)接接收信號(hào)大小小可判斷缺陷陷位置及大小小。發(fā)射探頭接收探頭適合探測較薄薄工件的缺陷陷和超聲波衰衰減大的勻質(zhì)質(zhì)材料，設(shè)備備簡單、操作作方便，速度度快，對(duì)形狀狀簡單、批量量大的工件易易實(shí)現(xiàn)連續(xù)檢檢測；不能檢檢測缺陷深度度、小缺陷，，探傷靈敏度度低，對(duì)探頭頭安裝位置要要求高。4、接觸測量與與液浸測量接觸測量利用用探頭與工件件表面之間的的一層耦合劑劑直接接觸進(jìn)進(jìn)行探傷。耦耦合劑要求有有較高聲阻抗抗且透聲性好好。操作方便，但但對(duì)工件表面面粗糙度要求求高。液浸測量將探探頭與工件全全部浸入液體體，或?qū)⑻筋^頭與工件局部部充入液體進(jìn)進(jìn)行探傷。液液浸法當(dāng)用水水作耦合介質(zhì)質(zhì)時(shí)，稱作水水浸法。水浸浸法探傷時(shí)，，探頭常采用用聚焦探頭以以保證靈敏度度。探頭與工件不不直接接觸，，檢測速度高高，易實(shí)現(xiàn)自自動(dòng)化檢測。。六、結(jié)構(gòu)完整整性檢測6.2超聲波檢測技技術(shù)6.2.3超聲波檢測儀儀器1、A型顯示探傷儀儀：波形顯示示：橫坐標(biāo)代代表聲波的傳傳播時(shí)間(或距離)，縱坐標(biāo)代表表反射波的幅幅度。由反射射波的位置可可以確定缺陷陷位置，由反反射波的幅度度可估算缺陷陷大小。2、B型顯示探傷儀儀：圖象顯示示：橫坐標(biāo)靠靠機(jī)械掃描代代表探頭掃查查軌跡，縱坐坐標(biāo)靠電子掃掃描代表聲波波的傳播時(shí)間間(距離)，可直觀地顯顯示出被探工工件任一縱截截面上缺陷分分布及深度。。3、C型顯示探傷儀儀：圖象顯示示：橫坐標(biāo)和和縱坐標(biāo)都是是靠機(jī)械掃描描來代表探頭頭在工件表面面的位置。探探頭接收信號(hào)號(hào)幅度以光點(diǎn)點(diǎn)輝度表示；；當(dāng)探頭在工工件表面移動(dòng)動(dòng)時(shí)，熒光屏屏上可顯示出出工件內(nèi)部缺缺陷的平面圖圖象，但不能能顯示缺陷的的深度。六、結(jié)構(gòu)完整整性檢測6.2超聲波檢測技技術(shù)六、結(jié)構(gòu)完整整性檢測6.2超聲波檢測技技術(shù)六、結(jié)構(gòu)完整整性檢測6.2超聲波檢測技技術(shù)6.2.3超聲波檢測的的應(yīng)用范圍及及特點(diǎn)1、適應(yīng)范圍廣廣：金屬、非非金屬、復(fù)合合材料均可，，勻質(zhì)2、對(duì)工件無任任何損傷，可可檢測微小不不連續(xù)缺陷；；3、單側(cè)檢驗(yàn)，，便于復(fù)雜工工件應(yīng)用；4、穿透力強(qiáng)、、靈敏度高，，可檢測極厚厚部件；5、面積型缺陷陷檢出率高，，體積型檢測測率低；6、檢驗(yàn)成本低低，速度快，，儀器輕小，，便于現(xiàn)場應(yīng)應(yīng)用；7、對(duì)確定內(nèi)部部缺陷的大小小、位置、取取向、埋深、、性質(zhì)等有綜綜合優(yōu)勢；8、對(duì)缺陷在工工件厚度方向向上定位準(zhǔn)確確；9、對(duì)人體及環(huán)環(huán)境無害。六、結(jié)構(gòu)完整整性檢測6.2.4超聲波檢測的的局限性1、接觸測量對(duì)對(duì)接觸可靠性性要求高，快快速檢測受影影響；2、液浸測量時(shí)時(shí)，對(duì)液體質(zhì)質(zhì)量要求高，，雜質(zhì)會(huì)影響響檢測結(jié)果；；3、材質(zhì)、晶粒粒度、內(nèi)部組組織對(duì)探傷有有影響；4、工件不規(guī)則則的外形和一一些結(jié)構(gòu)會(huì)影影響檢測結(jié)果果；5、不平或粗糙糙的表面會(huì)影影響耦合和掃掃查，從而影影響檢測精度度和可靠性。。六、結(jié)結(jié)構(gòu)完完整性性檢測測目前用用于檢檢測磁磁場的的方法法有多多種，，在具具體選選擇時(shí)時(shí)，著著重考考慮如如下因因素：：（1）檢測測磁場場范圍圍；（2）靈敏敏度；；（3）頻率率響應(yīng)應(yīng)范圍圍，能能否實(shí)實(shí)現(xiàn)高高速檢檢測；；（4）抗干干擾能能力（（如抗抗溫度度漂移移的能能力））；（5）檢測測信號(hào)號(hào)的動(dòng)動(dòng)態(tài)性性能；；（6）工作作壽命命；（7）對(duì)提提離效效應(yīng)的的敏感感程度度；（8）檢測測傳感感器的的綜合合成本本（包包括檢檢測電電路的的復(fù)雜雜程度度、使使用成成本等等）；；（9）檢測測傳感感器的的尺寸寸和體體積，，能否否實(shí)現(xiàn)現(xiàn)高分分辨率率檢測測。六、結(jié)結(jié)構(gòu)完完整性性檢測測6.3電磁檢檢測技技術(shù)表2-1不同磁磁敏元元件的的磁場場檢測測范圍圍磁檢測技術(shù)磁場范圍價(jià)格(元)10-1010-610-2102106鐵磁線圈磁通門1,000-10萬霍爾元件10-1萬磁阻元件10-100巨磁阻10-1000SQUID*1萬-100萬六、結(jié)結(jié)構(gòu)完完整性性檢測測磁通門門和超超導(dǎo)量量子磁磁強(qiáng)計(jì)計(jì)（SQUID）的體體積龐龐大，，價(jià)格格高昂昂，一一般用用于特特殊領(lǐng)領(lǐng)域，，而不不適合合于一一般的的無損損檢測測領(lǐng)域域。鐵鐵磁線線圈、、霍爾爾元件件、磁磁阻元元件則則是磁磁場檢檢測的的常用用手段段，巨巨磁阻阻檢測測技術(shù)術(shù)則是是近年年來迅迅速發(fā)發(fā)展的的新技技術(shù)。。1.鐵磁線線圈鐵磁線線圈傳傳感器器是在在無損損檢測測中使使用最最多、、歷史史最悠悠久的的傳感感器，，一般般由線線圈和和軟磁磁芯組組成，，其響響應(yīng)函函數(shù)很很容易易采用用經(jīng)典典的法法拉第第電磁磁感應(yīng)應(yīng)定律律推導(dǎo)導(dǎo)，在在變磁磁場作作用下下，線線圈中中產(chǎn)生生的電電壓可可表示示為：：fNrdtdBrNVsignal22μ=p六、結(jié)結(jié)構(gòu)完完整性性檢測測其中，，N為線圈圈匝數(shù)數(shù)，πr2為線圈圈截面面積；；dB/dt為磁場場變化化率，，與工工作頻頻率f成正比比。顯顯然，，線圈圈輸出出信號(hào)號(hào)的幅幅度可可通過過增加加線圈圈匝數(shù)數(shù)加以以提高高，然然而隨隨著線線圈匝匝數(shù)的的增多多，導(dǎo)導(dǎo)線總總長度度增加加，電電阻將將會(huì)提提高，，導(dǎo)致致附加加的電電阻噪噪聲，，由此此導(dǎo)致致的線線圈輸輸出電電壓噪噪聲為為：這樣鐵鐵磁線線圈傳傳感器器的信信噪比比SNR與N線圈匝匝數(shù)無無關(guān)，，而與與r5/2成正比比：顯然，，鐵磁磁線圈圈傳感感器的的信噪噪比隨隨著截截面尺尺寸的的減小小迅速速降低低，或或隨工工作頻頻率的的降低低而減減小.因此，，這類類傳感感器在在高分分辨率率低頻頻應(yīng)用用場合合的檢檢測效效能將將變得得很差差。rNVnosie/μ5frVVSNRnosiesignal2//μ=六、結(jié)結(jié)構(gòu)完完整性性檢測測2.霍爾元元件霍爾效效應(yīng)緣緣于洛洛倫茲茲力對(duì)對(duì)磁場場中電電子軌軌道的的的作作用。。在霍霍爾器器件中中，電電壓與與通過過導(dǎo)體體或半半導(dǎo)體體載流流產(chǎn)生生的磁磁場成成正比比?；艋魻杺鱾鞲衅髌鞣浅３１阋艘饲液芎苋菀滓自诩呻婋娐分兄薪M合合。然然而，，霍爾爾器件件與磁磁阻元元件相相比靈靈敏度度要低低得多多,正逐步步為磁磁阻元元件所所替代代.霍爾傳傳感器器已成成功地地在無無損檢檢測中中得到到廣泛泛應(yīng)用用，其其主要要缺點(diǎn)點(diǎn)在于于靈敏敏度有有限，，也正正是由由于這這個(gè)原原因，，霍爾爾傳感感器的的檢測測效果果很容容易受受檢測測距離離變化化的顯顯著影影響，，提離離效應(yīng)應(yīng)比較較嚴(yán)重重。六、結(jié)結(jié)構(gòu)完完整性性檢測測3.磁阻元元件（（MR）磁阻元元件是是利用用磁阻阻效應(yīng)應(yīng)感應(yīng)應(yīng)磁場場的磁磁敏元元件。。當(dāng)磁磁性或或半導(dǎo)導(dǎo)體材材料受受到外外部磁磁場作作用時(shí)時(shí)，其其電阻阻發(fā)生生變化化的現(xiàn)現(xiàn)象，，即磁磁阻效效應(yīng)。。磁阻阻效應(yīng)應(yīng)的發(fā)發(fā)現(xiàn)，，推動(dòng)動(dòng)了能能夠在在多種種場合合替代代應(yīng)用用成本本較高高的線線圈傳傳感器器的固固態(tài)測測磁傳傳感器器的發(fā)發(fā)展。。材料料的磁磁阻效效應(yīng)品品質(zhì)一一般采采用磁磁阻率率來表表示，，其定定義為為：%100minminmax%′-=RRRMR六、結(jié)結(jié)構(gòu)完完整性性檢測測磁阻率率反映映出通通過磁磁阻傳傳感器器可獲獲得的的最大大信號(hào)號(hào)強(qiáng)度度。一一般各向異異性磁磁阻傳傳感器器（AMR）的磁阻阻率為為1-2%，而巨磁阻阻元件件（GMR）的磁阻阻率可可達(dá)20-50%。由于磁磁阻率率較為為顯著著，在在實(shí)際際磁場場檢測測中得得到廣廣泛應(yīng)應(yīng)用的的是各向異異性磁磁阻敏敏感元元件（（AMR），這種種元件件的磁磁致電電阻變變化取取決于于通過過薄膜膜電阻阻條的的電流流與外外場磁磁化方方向之之間的的夾角角；當(dāng)當(dāng)外磁磁場方方向與與電流流方向向平行行時(shí)，，磁致致電阻阻達(dá)到到最大大值，，而當(dāng)當(dāng)外磁磁場方方向與與電流流方向向垂直直時(shí)，，磁致致電阻阻具有有最小小值；；若外外磁場場與電電流方方向之之間的的夾角角為時(shí)，AMR磁敏元件的的電阻為：：)(cos20qRRRD+=六、結(jié)構(gòu)完完整性檢測測圖2-1AMR的磁阻變化化機(jī)理解釋釋顯然，AMR在外磁場與與電流方向向之間成45夾角時(shí)，六、結(jié)構(gòu)完完整性檢測測圖六、結(jié)構(gòu)完完整性檢測測(a)四個(gè)AMR構(gòu)成的惠斯斯登電橋(b)電橋中具有有不同方位位結(jié)構(gòu)電阻阻圖2-3惠斯登電橋橋與磁阻傳傳感器工作作原理六、結(jié)構(gòu)完完整性檢測測為減小外界界環(huán)境對(duì)傳傳感器穩(wěn)定定性的影響響，集成的的磁阻傳感感器芯片中中一般采用用四個(gè)相同同的AMR電阻器制成成惠斯登電電橋，這樣樣，當(dāng)有外外磁場作用用時(shí)，不同同結(jié)構(gòu)方位位布置的電電阻器因磁磁化而發(fā)生生關(guān)于角對(duì)對(duì)稱的增減減（圖2-3），電橋產(chǎn)產(chǎn)生的輸出出為：在線性范圍圍內(nèi)，傳感感器的輸出出與外加磁磁場成正比比，即：其中，S為傳感器的的靈敏度，，H為外加磁場場的大小。。磁阻傳感感器的其靈靈敏度與線線性范圍的的大小成反反比，既線線性范圍越越寬，其靈靈敏度越差差。六、結(jié)構(gòu)完完整性檢測測磁阻傳感器器具有以下下特點(diǎn)：（1）尺寸?。?；（2）高靈敏度度，允許傳傳感器距被被測鐵磁工工件有一段段較長的距距離；（3）內(nèi)阻抗小小，對(duì)電磁磁噪聲和干干擾不敏感感；（4）可靠性高高；（5）可方便地地裝入線路路板中，實(shí)實(shí)施成本低低。AMR磁阻傳感器器存在的最最大問題是是磁場檢測測范圍偏低低（最大10Oe）。六、結(jié)構(gòu)完完整性檢測測4.巨磁阻效應(yīng)應(yīng)（GMR）GMR是法國的Baibich等人于1988年在多層薄薄膜中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)的一種新新的磁致電電阻效應(yīng)，，與傳統(tǒng)的的磁阻效應(yīng)應(yīng)相比，這這種效應(yīng)產(chǎn)產(chǎn)生的磁阻阻率高出一一個(gè)數(shù)量級(jí)級(jí)，可達(dá)20-50%。巨磁阻元件件由兩層或或多層鐵磁磁性金屬（（如NiFe,CoFe等）膜組成成，各層之之間為超薄薄的非磁性性金屬隔離離層?？梢砸詫㈣F磁層層看成電子子自旋的極極化過濾器器，隔離層層可在允許許電子穿過過的同時(shí)，，允許薄膜膜層的磁場場方向相反反。六、結(jié)構(gòu)完完整性檢測測4.巨磁阻效應(yīng)應(yīng)（GMR）當(dāng)磁性層的的按相同方方向排列時(shí)時(shí)，一層膜膜當(dāng)中產(chǎn)生生的電子可可以相當(dāng)自自由地穿過過到另一層層。然而，，如果磁化化方向相反反，一層膜膜中產(chǎn)生的的電子，將將受到鄰近近層的封鎖鎖，電子的的自由運(yùn)動(dòng)動(dòng)受到阻礙礙，導(dǎo)致電電阻的增加加。如圖2-4(c)的曲線所示示，當(dāng)外磁磁場為零時(shí)時(shí)，處于正正反磁化方方向排列的的薄膜層存存在大量電電子散射，，電子自由由運(yùn)動(dòng)受到到阻斷，元元件具有最最大的電阻阻；當(dāng)受到到外磁場作作用達(dá)到飽飽和時(shí)，電電子可以自自由地穿過過隔離層，，電阻最小小。六、結(jié)構(gòu)完完整性檢測測圖2-4多層膜GMR電阻變化機(jī)機(jī)理解釋六、結(jié)構(gòu)完完整性檢測測多層膜元件件的一種改改進(jìn)結(jié)構(gòu)如如圖2-5所示，這種種結(jié)構(gòu)的巨巨磁阻僅由由兩層磁性性金屬薄膜膜組成，底底層膜直接接沉積在一一個(gè)抗磁性性固化層上上?？勾艑訉颖旧聿黄鹌鸫?，但能能夠保持鄰鄰近的鐵磁磁層磁化方方向固定。。而另一鐵鐵磁層則可可以響應(yīng)外外磁場作用用，自由改改變磁化方方向，這種種結(jié)構(gòu)的可可形象地稱稱作“自旋旋閥”，它它可以像一一個(gè)閥門一一樣，通過過外磁場的的作用改變變上層薄膜膜的磁化方方向，控制制著通過元元件的自旋旋電子流量量。在一個(gè)個(gè)經(jīng)過適當(dāng)當(dāng)偏置的自自旋閥中，，自由層的的靜態(tài)位置置設(shè)置成與與固定鐵磁磁層垂直，，以取得最最大的靈敏敏度和信號(hào)號(hào)振蕩。自自旋閥沿固固定層方向向?qū)ν饧哟糯艌龅捻憫?yīng)應(yīng)在相當(dāng)寬寬的范圍內(nèi)內(nèi)呈線性。。這使得磁磁致電阻R與磁場H之間的關(guān)系系為奇函數(shù)數(shù)且通過零零點(diǎn)。六、結(jié)構(gòu)完完整性檢測測圖2-5自旋閥GMR工作原理解解釋六、結(jié)構(gòu)完完整性檢測測巨磁阻傳感感器一般也也采用由四四個(gè)電阻器器構(gòu)成惠斯斯登電橋的的內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)，其中兩兩個(gè)電阻為為巨磁電阻阻，另外兩兩個(gè)為磁屏屏蔽電阻（（電阻值不不隨磁場變變化）。對(duì)對(duì)圖2-6所示的惠惠斯登電電橋，設(shè)設(shè)R1為巨磁電電阻，R2為磁屏蔽蔽電阻，，當(dāng)受到到外磁場場作用時(shí)時(shí)，R1因巨磁阻阻效應(yīng)而而降低，，此時(shí)電電橋的輸輸出電壓壓為：boutVRRRRV2121+-=六、結(jié)構(gòu)構(gòu)完整性性檢測電流輸入端R1R1R2R2輸出端輸出端R1R2R1R2當(dāng)無外磁場作用時(shí)，R1=R2當(dāng)存在外磁場作用時(shí)，R1<R2圖2-6巨磁阻傳傳感器工工作原理理六、結(jié)構(gòu)構(gòu)完整性性檢測巨磁阻傳傳感器擁擁有磁阻阻傳感器器的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)，還具具備如下下顯著的的優(yōu)越性性：（1）可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)更高的的靈敏度度，高達(dá)達(dá)18mV/V/Oe；（2）更寬的的磁場檢檢測范圍圍，可在在200Oe的范圍內(nèi)內(nèi)保持良良好的線線性度。。利用巨磁磁阻效應(yīng)應(yīng)的數(shù)據(jù)據(jù)讀出磁磁頭技術(shù)術(shù)已經(jīng)成成為當(dāng)今今磁盤記記錄的核核心技術(shù)術(shù)，巨磁磁阻效應(yīng)應(yīng)在這一一領(lǐng)域的的應(yīng)用已已經(jīng)使磁盤記記錄的面面密度超超過11.6Gb/in2，極大地地提高了了磁盤的的存儲(chǔ)容容量。六、結(jié)構(gòu)構(gòu)完整性性檢測六、結(jié)構(gòu)構(gòu)完整性性檢測6.3電磁檢測測技術(shù)6.3.1磁粉檢測測技術(shù)1、基本原原理：將鐵磁工工件置于于磁場內(nèi)內(nèi)，工件件被磁化化，其磁磁感應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度為：：B=H,B—工件的磁磁感應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度，直直接影響響磁粉檢檢測質(zhì)量量及靈敏敏度—材料的磁磁導(dǎo)率，，越高越越容易磁磁化。磁粉檢測測的必備備步驟：：（1）被測工工件必須須磁化；；（2）磁化的的工件上上必須施施加合適適的磁粉粉；（3）任何磁磁粉堆積積必須加加以觀察察和解釋釋。當(dāng)工件被被磁化后后，若在在其表面面或近表表面存在在缺陷時(shí)時(shí)，就會(huì)會(huì)在該處處形成一一漏磁場場，對(duì)該該處的磁磁粉吸引引積聚，，形成缺缺陷顯示示六、結(jié)構(gòu)構(gòu)完整性性檢測6.3電磁檢測測技術(shù)把鐵磁工工件放在在磁極之之間，工工件中就就會(huì)有磁磁力線通通過。如如工件內(nèi)內(nèi)部沒有有缺陷且且各處的的磁導(dǎo)率率一致，，則磁力力線在工工件中分分布是均均勻的。。NS完整工件件的磁力力線分布布NS含表面缺缺陷工件件的磁力力線分布布當(dāng)工件中中有氣孔孔、夾渣渣、裂紋紋等缺陷陷存在時(shí)時(shí)，構(gòu)成成缺陷的的是非磁磁性物質(zhì)質(zhì)，磁導(dǎo)導(dǎo)率很低低，磁阻阻很大，，必將引引起磁力力線在工工件中的的分布發(fā)發(fā)生變化化，在缺缺陷處的的磁力線線發(fā)生彎彎曲。磁粉（粒粒度5-10m):Fe3O4,Fe2O3顏色：黑黑、紅、、白，顯顯示缺陷陷位置熒光磁粉粉，用紫紫外燈照照射近表面缺缺陷工件件磁力線線分布六、結(jié)構(gòu)構(gòu)完整性性檢測6.3電磁檢測測技術(shù)2、影響漏漏磁場的的因素（1）外加磁磁場外加磁場場強(qiáng)度越越大，工工件中感感應(yīng)出的的磁場強(qiáng)強(qiáng)度也越越大，磁磁力線分分布越密密集，受受缺陷阻阻礙的磁磁力線彎彎曲的強(qiáng)強(qiáng)度和數(shù)數(shù)量越多多，形成成的漏磁磁場強(qiáng)度度隨之增增加。一般工件件中磁感感應(yīng)強(qiáng)度度達(dá)到0.8T左右即可可保證缺缺陷處的的漏磁場場能夠吸吸附磁粉粉。（2）材料的的磁導(dǎo)率率：不同同的磁導(dǎo)導(dǎo)率是不不一樣的的，磁導(dǎo)導(dǎo)率高的的材料導(dǎo)導(dǎo)磁性能能好，容容易磁化化。六、結(jié)構(gòu)構(gòu)完整性性檢測6.3電磁檢測測技術(shù)（3）缺陷自自身特點(diǎn)點(diǎn)：缺陷陷位置、、缺陷方方向、缺缺陷性質(zhì)質(zhì)、缺陷陷大小和和形狀缺陷埋藏藏深度對(duì)對(duì)漏磁場場的影響響缺陷傾角角對(duì)漏磁磁場的影影響六、結(jié)構(gòu)構(gòu)完整性性檢測6.3電磁檢測測技術(shù)缺陷深度度尺寸對(duì)對(duì)漏磁場場的影響響缺陷寬度度對(duì)漏磁磁場的影影響六、結(jié)構(gòu)構(gòu)完整性性檢測6.33、磁粉檢檢測方法法1）磁粉檢檢測工藝藝（過程程）預(yù)處理磁化施加磁磁痕分析析退磁后處理按磁粉狀狀態(tài)分濕法檢測測干法檢測測依據(jù)磁化化工件和和施加磁磁粉時(shí)機(jī)機(jī)分連續(xù)法檢檢測剩磁法檢檢測依據(jù)硫化化硅橡膠膠液配置置磁粉狀狀態(tài)磁相交法法檢測磁粉探傷傷—橡膠鑄型型法檢測測六、結(jié)構(gòu)構(gòu)完整性性檢測6.3電磁檢測測技術(shù)3、磁粉檢檢測方法法連續(xù)法磁粉檢測定義在磁化同時(shí)施加磁粉/磁懸液，進(jìn)行檢測應(yīng)用范圍所有鐵磁材料，形狀復(fù)雜、表面覆蓋層厚，剩磁法設(shè)備功率不足操作程序1、外磁場作用+磁懸液+檢驗(yàn)（光亮工件）2、外磁場作用+磁懸液，磁場中斷后進(jìn)行檢驗(yàn)（表面粗糙工件）操作特點(diǎn)濕法：潤濕-通電磁化—+磁懸液—再磁化—停電—檢驗(yàn)干法：通電磁化—+磁粉—吹去多余磁粉—磁痕檢驗(yàn)—斷電優(yōu)點(diǎn)適合任何鐵磁材料，可發(fā)現(xiàn)近表面缺陷，靈敏度最高，可多向磁化，交流磁化不受斷電相位影響缺點(diǎn)檢測效率低、易產(chǎn)生非相關(guān)顯示，目視可達(dá)性差六、結(jié)構(gòu)構(gòu)完整性性檢測6.3電磁檢測測技術(shù)3、磁粉檢檢測方法法剩磁法磁粉檢測定義停止磁化后，再施加磁懸液，進(jìn)行檢測應(yīng)用范圍經(jīng)熱處理后的高碳鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼，矯頑力1000A/m，剩磁>0.8T,連續(xù)無法檢測部位如螺紋根部、筒內(nèi)表面，分辯表面/近表面缺陷操作程序預(yù)處理—磁化—施加磁液—檢驗(yàn)—退磁—后處理操作特點(diǎn)通電時(shí)間0.25-1s,施加磁液2-3遍確保充分潤濕；工件如在磁液中，充磁時(shí)間10-20S后取出檢驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)檢測效率、靈敏度、缺陷顯示重復(fù)性及可靠性高，目視可達(dá)性好易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化缺點(diǎn)近限于剩磁和矯頑力達(dá)到要求的材料，檢測缺陷深度小，對(duì)近表面缺陷靈敏度差，不適于干法檢測，不能用多向磁化，交流磁化受斷電相位影響六、結(jié)構(gòu)構(gòu)完整性性檢測6.3電磁檢測測技術(shù)3、磁粉檢檢測方法法濕法磁粉檢測定義將磁粉懸浮于載液中進(jìn)行磁粉檢測應(yīng)用特點(diǎn)大批量工件檢查，對(duì)表面微小缺陷檢測效果好，尤其適合壓力容器、宇航工件等高靈敏度要求場合操作特點(diǎn)采用軟管淋澆或浸漬法施加磁懸液，使整個(gè)表面完全被覆蓋局限性對(duì)大裂紋和近表面缺陷的靈敏度差干法磁粉檢測定義以空氣為載體進(jìn)行磁粉檢測應(yīng)用特點(diǎn)適合于大型鑄、鍛、焊結(jié)構(gòu)件局部檢測，靈敏度要求不高；適合現(xiàn)場檢測、對(duì)大裂紋和近表面缺陷靈敏度高，操作特點(diǎn)磁粉直接噴撒在被測區(qū)域，并除去過量磁粉。局限性磁粉不易回收，污染、浪費(fèi)多，不能用于剩磁法六、結(jié)構(gòu)構(gòu)完整性性檢測6.3電磁檢測測技術(shù)3、磁粉檢測方方法橡膠鑄型法磁粉探傷（MT-RC法）定義將磁粉檢測顯示出的缺陷磁痕“鑲嵌”在室溫硫化硅橡膠加固化劑后形成的橡膠鑄型表面，然后對(duì)固化的磁痕進(jìn)行觀察分析應(yīng)用特點(diǎn)可記錄缺陷磁痕，適于剩磁法檢測，可檢測工件孔徑>3mm的內(nèi)壁和難以觀察到部位的缺陷；靈敏度高，可精確測量鑄型上的裂紋長度，工藝穩(wěn)定可靠，磁痕顯示重復(fù)性好，可永久記錄局限性可檢測孔深受橡膠扯斷強(qiáng)度限制，檢驗(yàn)過程慢，不適合大面積檢測，對(duì)孔壁粗糙、復(fù)雜、同心度差的多層結(jié)構(gòu)，脫模難六、結(jié)構(gòu)完整整性檢測6.3電磁檢測技3、磁粉檢測方方法磁橡膠法磁粉探傷（MRI法）定義將磁粉彌散在室溫硫化硅化橡膠液中，加入固化劑后，再倒入受檢部位，磁化工件后在缺陷漏磁場作用下，磁粉在橡膠液中重新遷移和排列。膠液固化后即得含有缺陷顯示的橡膠鑄型。應(yīng)用特點(diǎn)適于水下檢測，可檢測小孔內(nèi)壁和難以觀察到的缺陷，可間斷跟蹤檢測疲勞裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展速度。局限性缺點(diǎn)同MT-RC法，固化與磁化時(shí)間難以控制，靈敏度比MT-RC差六、結(jié)構(gòu)完整整性檢測6.3電磁檢測技術(shù)術(shù)4、磁粉檢測設(shè)設(shè)備磁化裝置（主體裝置））降壓變壓器式式蓄電器充放電電式可控制單脈沖沖式電磁鐵式交叉線圈式附屬裝置：退退磁裝置、工工件夾持裝置置、磁懸液噴撒裝裝置、剩磁測測定裝置、缺缺陷圖像觀察察裝置。固定式探傷機(jī)機(jī)移動(dòng)式探傷機(jī)機(jī)便攜式探傷機(jī)機(jī)類型六、結(jié)構(gòu)完整整性檢測6.3電磁檢測技術(shù)術(shù)4、磁粉檢測設(shè)設(shè)備固定式磁粉探移動(dòng)式磁粉探探傷機(jī)便攜式磁粉探探傷儀六、結(jié)構(gòu)完整整性檢測6.3電磁檢測技術(shù)術(shù)5、磁粉檢測技技術(shù)總結(jié)利用缺陷部位的漏磁效應(yīng)，通過外加磁場對(duì)導(dǎo)磁金屬進(jìn)行磁化，并借助顯示介質(zhì)來檢測缺陷特性特點(diǎn)適合檢測鐵磁工件或表面非金屬涂層<50m的鐵磁工件；對(duì)表面或近表面缺陷（裂紋、折疊、夾層、未焊透）等敏感，可直觀顯示缺陷大小、位置、形狀和嚴(yán)重程度，易定性；檢測缺陷深度：交流磁化，<2mm;直流磁化，<6mm;局限性僅限鐵磁工件的表面或近表面缺陷檢測，單一磁化檢測易受工件復(fù)雜幾何形狀影響；存在非相關(guān)顯示，通電法和觸頭法磁化，易打火燒傷。適用范圍原材料、半成品、成品及在役和使用過的鐵磁工件；管、板、棒等型材，鑄、鍛、焊件；被測表面近表面尺寸很小，間隙很小的鐵磁材料，可檢測0.1mm,微米級(jí)寬度的裂紋及目測不易發(fā)現(xiàn)的缺陷；可檢測有磁不銹鋼；不適缺陷：寬淺/針孔/磁力線夾角<20o六、結(jié)構(gòu)完整整性檢測6.3電磁檢測技術(shù)術(shù)6.3.2漏磁檢測技術(shù)術(shù)指鐵磁材料被被磁化后，表表面和近表面面缺陷在材料料表面形成漏漏磁場，通過過檢測漏磁場場來發(fā)現(xiàn)缺陷陷的檢測技術(shù)術(shù)。1、基本原理：：當(dāng)用磁飽和器器磁化被測的的鐵磁材料時(shí)時(shí)，若材料的的材質(zhì)連續(xù)、、均勻的，則則材料中的磁磁感應(yīng)線將被被約束在材料料中，磁通是是平行于材料料的表面的，，幾乎沒有磁磁感應(yīng)線從表表面穿出，被被檢表面沒有有磁場。但當(dāng)當(dāng)材料中存在在著切割磁力力線的缺陷時(shí)時(shí)，材料表面面的缺陷或組組織狀態(tài)變化化會(huì)使磁導(dǎo)率率發(fā)生變化，，由于缺陷處處的磁導(dǎo)率很很小，磁阻很很大，使得磁磁路中的磁通通發(fā)生畸變，，磁感應(yīng)線會(huì)會(huì)改變途徑，，除了一部分分的磁通會(huì)直直接通過缺陷陷或是在材料料內(nèi)部繞過缺缺陷外，還有有部分磁通會(huì)會(huì)離開材料的的表面，通過過空氣繞過缺缺陷再重新進(jìn)進(jìn)入材料，在在材料表面缺缺陷處形成漏漏磁場?？梢砸酝ㄟ^磁敏感感傳感器檢測測到漏磁場的的分布及大小小，從而達(dá)到到檢測缺陷的的目的。六、結(jié)構(gòu)完整整性檢測6.3電磁檢測技術(shù)術(shù)六、結(jié)構(gòu)完整整性檢測6.3電磁檢測技術(shù)術(shù)6.3.2漏磁檢測技術(shù)術(shù)2、漏磁檢測系系統(tǒng)的磁化方方法：磁化方法對(duì)漏漏磁檢測起重重要作用，會(huì)會(huì)影響被檢測測對(duì)象的磁場場信號(hào)。按磁化范圍分分：局部磁化化、整體磁化化；按所用勵(lì)磁磁磁源分：交變變磁場磁化、、直流磁場磁磁化、永久磁磁鐵磁化法。。交變磁場磁化化方法以交流流電激勵(lì)電磁磁鐵進(jìn)行磁化化，電流頻率率的增高，磁磁化的深度減減小，磁化后后鐵磁性材料料不會(huì)產(chǎn)生剩剩磁，不需要要退磁；直流磁場磁化化方法以直流流電流激勵(lì)電電磁鐵產(chǎn)生磁磁場進(jìn)行磁化化，磁化的強(qiáng)強(qiáng)度可通過控控制電流來實(shí)實(shí)現(xiàn)；永久磁鐵磁化化法以永久磁磁鐵作為勵(lì)磁磁磁源，其效效果相當(dāng)于固固定直流磁化化。一般采用用稀土永磁，，它磁能高，，體積小。直流磁化和永永久磁化會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生剩磁，退退磁與否根據(jù)據(jù)具體要求而而定，對(duì)檢測測速度參數(shù)沒沒有特定的要要求。磁化強(qiáng)強(qiáng)度的選擇一一般在于以確確保檢測靈敏敏度和減輕磁磁化器使缺陷陷或結(jié)構(gòu)特征征產(chǎn)生的磁場場能夠被檢測測到為目標(biāo)。。六、結(jié)構(gòu)完整整性檢測6.3電磁檢測技術(shù)術(shù)漏磁法檢測管管件縱向缺陷陷漏磁法檢測管管件橫向缺陷陷六、結(jié)構(gòu)完整整性檢測6.3電磁檢測技術(shù)術(shù)6.3.2漏磁檢測技術(shù)術(shù)3、漏磁檢測特特點(diǎn)：由于漏磁場檢檢測是用磁傳傳感器檢測缺缺陷，相對(duì)也也磁粉、滲透透等方法，有有以下優(yōu)點(diǎn)：：

（1）漏磁檢測主主要是傳感器器獲得信號(hào)，，計(jì)算機(jī)進(jìn)行行處理判斷，，易于實(shí)現(xiàn)自自動(dòng)化。（（2）相對(duì)于磁粉粉和滲透到肉肉眼觀察，這這有更高的檢檢測可靠性。。

（3）可以實(shí)現(xiàn)缺缺陷的初步量量化。

（4）高效、無污污染、自動(dòng)化化檢測可以獲獲得很高的檢檢測效率。（（5）在管道檢測測中，在厚度度達(dá)到30mm的壁厚范圍內(nèi)內(nèi)，可以同時(shí)時(shí)檢測內(nèi)外壁壁缺陷。六、結(jié)構(gòu)完整整性檢測6.3電磁檢測技術(shù)術(shù)6.3.2漏磁檢測技術(shù)術(shù)3、磁漏檢測的的主要應(yīng)用領(lǐng)領(lǐng)域：（1）鋼鐵冶金行行業(yè)，對(duì)鋼結(jié)結(jié)構(gòu)件、鋼坯坯、圓鋼、鋼鋼纜，金屬棒棒、管、線、、焊縫等等（（2）石油石化行行業(yè)，如油氣氣管道、儲(chǔ)油油罐底板，高高壓容器等（（3）鐵路領(lǐng)域，，鐵軌及車輪輪六、結(jié)構(gòu)完整整性檢測6.3電磁檢測技術(shù)術(shù)6.3.3渦流檢測技術(shù)術(shù)1、基本原理：：渦流的產(chǎn)生源源于電磁感應(yīng)應(yīng)現(xiàn)象。當(dāng)將將交流電施加加到導(dǎo)體，磁磁場將在導(dǎo)體體內(nèi)和環(huán)繞導(dǎo)導(dǎo)體的空間內(nèi)內(nèi)產(chǎn)生磁場。。渦流就是感感應(yīng)產(chǎn)生的電電流，如果將將一個(gè)導(dǎo)體放放入該變化的的磁場中，渦渦流將在那個(gè)個(gè)導(dǎo)體中產(chǎn)生生，而渦流也也會(huì)產(chǎn)生自己己的磁場，該該磁場隨著交交流電流上升升而擴(kuò)張，隨隨著交流電流流減小而消隱隱。當(dāng)導(dǎo)體表表面或近表面面出現(xiàn)缺陷或或測量金屬材材料的一些性性質(zhì)發(fā)生變化化時(shí)，將影響響到渦流的強(qiáng)強(qiáng)度和分布，，通過檢測渦渦流的變化情情況，可以間間接的知道道道題內(nèi)部缺陷陷的存在及金金屬性能變化化。六、結(jié)構(gòu)完完整性檢測測6.3電磁檢測技技術(shù)6.3.3渦流檢測技技術(shù)2、渦流檢測測的應(yīng)用領(lǐng)領(lǐng)域：渦流作為一一種NDT工具的一大大優(yōu)點(diǎn)是它它能夠做多多種多樣的的檢查和測測量。在適適當(dāng)?shù)沫h(huán)境境下，渦流流可以用于于：

（1）裂縫、缺缺陷檢查（（2）材料厚度度測量（（3）涂層厚度度測量（（4）材料的傳傳導(dǎo)性測量量六、結(jié)構(gòu)完完整性檢測測6.3電磁檢測技技術(shù)6.3.3渦流檢測技技術(shù)3、渦流檢測測特點(diǎn)：渦流檢測的的優(yōu)越性主主要包括：：

（1）對(duì)小裂紋紋和其它缺缺陷的敏感感性（（2）檢測表面面和近表面面缺陷速度度快，靈敏敏度高（（3）檢驗(yàn)結(jié)果果是即時(shí)性性的（（4）設(shè)備接口口性好（（5）僅需要作作很少的準(zhǔn)準(zhǔn)備工作（（6）測試探頭頭不需要接接觸被測物物

（7）可檢查形形狀尺寸復(fù)復(fù)雜的導(dǎo)體體利用射線（（X射線、射線、中中子射線等等）穿過材材料或工件件時(shí)的強(qiáng)度度衰減，檢檢測其內(nèi)部部結(jié)構(gòu)不連連續(xù)性；依依據(jù)各種射射線源對(duì)材材料的透射射性能及不不同材料的的射線的衰衰減程度，，通過底片片感光形成成圖象觀測測缺陷，適適合檢測工工件中的氣氣孔、夾渣渣、鑄造孔孔洞等立體體缺陷。當(dāng)當(dāng)裂紋方向向與射線平平行時(shí)即可射線特點(diǎn)：1、不可見，以光速直線傳播；2、不帶電，不受電場和磁場的影響；3、具有可穿透物質(zhì)和在物質(zhì)中衰減的特性；4、可使物質(zhì)電離，能使膠片感光，亦能使某些物質(zhì)產(chǎn)生熒光5、能對(duì)生物細(xì)胞起作用（生物效應(yīng)）；六、結(jié)構(gòu)完完整性檢測測6.4射線檢測技技術(shù)6.4.1射線檢測原原理：當(dāng)射線穿透透物質(zhì)時(shí)，，由于物質(zhì)質(zhì)對(duì)射線有有吸收和散散射作用，，從而引起起射線能量量的衰減。。并可用衰衰減定律表表達(dá)：六、結(jié)構(gòu)完完整性檢測測6.4射線檢測技技術(shù)—射線透過厚厚度的物質(zhì)后的的射線強(qiáng)度度；—射線的初始始強(qiáng)度；—自然對(duì)數(shù)的的底；—透過物質(zhì)的的厚度—線衰減系數(shù)數(shù)，為上述述各物理效效應(yīng)分別引引起的衰減減系數(shù)之和和。6.4.2射線檢測方方法：1、照相法根據(jù)被檢工工件與其內(nèi)內(nèi)部缺陷介介質(zhì)對(duì)射線線能量衰減減程度的不不同，使得得射線透過過工件后的的強(qiáng)度不同同，使缺陷陷能在射線線底片上顯顯示出來的的方法。2、射線熒光光屏觀察法法將透過被檢檢物體后的的不同強(qiáng)度度的射線，，再投射在在涂有熒光光物質(zhì)的熒熒光屏上，，激發(fā)出不不同強(qiáng)度的的熒光而得得到物體內(nèi)內(nèi)部的影象象的方法。。六、結(jié)構(gòu)完完整性檢測測6.4射線檢測技技術(shù)六、結(jié)構(gòu)完完整性檢測測6.4射線檢測技技術(shù)六、結(jié)構(gòu)完完整性檢測測6.4射線檢測技技術(shù)裂紋氣孔未焊透夾渣6.4.2射線檢測方方法：3、射線實(shí)時(shí)時(shí)成象檢驗(yàn)驗(yàn)采用X射線源，稱稱為X射線實(shí)時(shí)成成象檢驗(yàn)。。具有實(shí)時(shí)時(shí)，高效、、不用射線線膠片、可可記錄和勞勞動(dòng)條件好好等顯著優(yōu)優(yōu)點(diǎn)4、射線計(jì)算算機(jī)斷層掃掃描技術(shù)（（CT）它是根據(jù)物物體橫斷面面的一組投投影數(shù)據(jù)，，經(jīng)計(jì)算機(jī)機(jī)處理后，，得到物體體橫斷面的的圖象。六、結(jié)構(gòu)完完整性檢測測6.4射線檢測技技術(shù)六、結(jié)構(gòu)完完整性檢測測6.4射線檢測技技術(shù)6.4.3射線檢測應(yīng)應(yīng)用及特點(diǎn)點(diǎn)：1、可直接觀觀察零件內(nèi)內(nèi)部缺陷的的影像，對(duì)對(duì)缺陷進(jìn)行行定性、定定量和定位位分析;2、探探測測厚厚度度范范圍圍大大，，3、設(shè)備復(fù)雜、昂費(fèi)。檢驗(yàn)費(fèi)用高;4、射線有害人體健康，其設(shè)備應(yīng)加防護(hù)措施。

5、射線探傷適用于所有的材料，可檢驗(yàn)金屬、非金屬材料內(nèi)部質(zhì)量，探測鑄件、焊接件內(nèi)郡的缺陷。如檢測船體焊縫的質(zhì)量。六、、結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)完完整整性性檢檢測測6.4射線線檢檢測測技技術(shù)9、靜夜四無鄰鄰，荒居舊業(yè)業(yè)貧。。12月-2