A. 不銹鋼裂紋檢測用什麼方法
X射線探傷,磁粉探傷,著色探傷。超聲波探傷發現不了細微裂紋。一般用著色探傷,比較經濟實惠,操作也比較方便。
B. 當發動機的高強鋼金屬殼體出現微裂紋時,採用何種方法判斷殼體是否可用
當發動機的高強鋼金屬殼體出現微裂紋時,採用何種方法判斷殼體是否可用
1.發動機汽缸(燃燒室)進水導致發動機連桿斷裂。當車輛在路面積水的道路行駛時,發動機會將水吸入汽缸。最初進入汽缸的水,在缸體高溫的作用下很快形成水合氣,使該缸無法形成可燃混合氣。隨著進水量的增多,水會積存在活塞頂部,使璐燒室的有效容積減少,壓縮阻力增大,活塞傳給連桿的壓力也增大。當積水量達到一定程度時,壓縮行程實際上變成了對水的壓縮,連桿所承受的壓力急劇增大,以至發生彎曲變形直至斷裂,甚至打破發動機缸體。由於發動機汽缸進水量和發動機轉速決定連桿所承受的壓力,所以不是所有的車輛發動機汽缸進水後連桿會立即斷裂。
2.發動機噴油系統異常導致連桿斷裂。導致該情況出現一般是發動機的某一缸的噴油器連續不斷的噴油所導致。往往之前會出現啟動困難、怠速抖動、排氣管冒黑煙、動力下降等現象。拆檢後可通過觀察各缸的燃燒情況來判斷,二般噴油較多的汽缸,因由於可燃混合氣較其他缸濃,缸筒和缸蓋都會較其他缸黑。同時可以進一步檢查噴油器及其噴油控制的線路。
3.連桿與曲軸抱死導致發動機連桿斷裂。這種情況一般是發動機潤滑不良所導致,可以通過檢查發動機內部機件磨損情況來判斷。
4.連桿本身存在問題所導致。這種情況一般可以通過對連桿材質化學成分分析以及硬度測試、金相組織檢驗、掃描電子顯微鏡斷口分析等力一法進行確定。可能的原因有淬火微裂紋引起低應力疲勞斷裂,組織中有珠光體+片狀、超尺寸非金屬夾雜物、塊狀鐵素體等導致連桿機械性能及疲勞壽命下降。
5.維修作業操作不當引起。比如進行浸泡法積炭清洗時沒有抽干凈清洗液,導致重新啟動發動機時頂缸;對於配備可變進氣道系統的發動機,在進行進氣系統免拆清洗時,如果清洗劑流量與發動機轉速配合失當,可能會導致過多的清洗劑在進氣歧管中積累,在高速行駛時長進氣道轉變為短進氣道,進氣歧管中的清洗劑瞬間吸入燃燒室導致頂缸。
6.翻車後油底殼內的機油經曲軸箱通用管路流入空氣濾清器、進氣歧管、進氣道內,發動機啟動後大量機油被吸入燃燒室,活塞在壓縮過程中,由於機油不可壓縮,活塞頂部受到的壓力增大,連桿彎曲變形,又經過用戶長時間的行駛,在高速行駛時,連桿突然出現疲勞斷裂;可以通過調查是否有翻車事故記錄,查看空濾是否有機油,活塞環高度痕跡異常特徵進行判斷。
7.曲軸箱系統損壞導致機油頂缸。對於配備可變進氣道系統的發動機,如果膜片式曲軸箱通風閥破裂,可能導致大量的機油被不斷的吸入進氣歧管,並逐漸積累,在高速行駛時長進氣道轉變為短進氣道,進氣歧管中的機油被瞬間吸入燃燒室導致頂缸。
C. 目前金屬表面檢測的主要方法有哪些
主流金屬製品表面缺陷在線檢測方法。
一、漏磁檢測
漏磁檢測技術廣泛應用於鋼鐵產品的無損檢測。其檢測原理是,利用磁源對被測材料局部磁化,如材料表面存在裂紋或坑點等缺陷,則局部區域的磁導率降低、磁阻增加,磁化場將部分從此區域外泄,從而形成可檢驗的漏磁信號。在材料內部的磁力線遇到由缺陷產生的鐵磁體間斷時,磁力線將會發生聚焦或畸變,這一畸變擴散到材料本身之外,即形成可檢測的磁場信號。採用磁敏元件檢測漏磁場便可得到有關缺陷信息。因此,漏磁檢測以磁敏電子裝置與磁化設備組成檢測感測器,將漏磁場轉變為電信號提供給二次儀表。
漏磁檢測技術的整個過程為:激磁-缺陷產生漏磁場-感測器獲取信號-信號處理-分析判斷。在磁性無損檢測中,磁化時實現檢測的第一步,它決定著被測量對象(如裂紋)能不能產出足夠的可測量和可分辨的磁場信號,同時也影響著檢測信號的性能,故要求增強被測磁化缺陷的漏磁信號。被測構件的磁化由磁化器來實現,主要包括磁場源和磁迴路等部分。因此,針對被測構件特點和測量目的,選擇合適的磁源和設計磁迴路是磁化器優化的關鍵。
漏磁檢測金屬表面缺陷的物理基礎使帶有缺陷的鐵磁件在磁場中被磁化後,在缺陷處會產生漏磁場,通過檢測漏磁場來辯識有無缺陷。因此,研究缺陷漏磁場的特點,確定缺陷的特徵,就成為漏磁檢測理論和技術的關鍵。要測量漏磁場,測量裝置須具有較高的靈敏度,特別是能測空間點磁場,還應有較大的測量范圍和頻帶;測量裝置須具有二維及三維的精確步進或調整能力,以確定感測器的空間位置;同時,應用先進的信號處理技術去除雜訊,確定實際的漏磁場量。Foerster,Athertion 已成功應用霍爾器件檢測缺陷,霍爾器件可在z—Y二維空間步進的最小間隔分別為2μm和0.1μm。
漏磁檢測不僅能檢測表面缺陷,且能檢測內部微小缺陷;可檢測到5X10mm。的微小缺陷;造價較低廉。其缺點是,只能用於金屬材料的檢測,無法識別缺陷種類。目前,漏磁檢測在低溫金屬材料缺陷檢測方面已進入實用階段。如日本川崎公司千葉廠於1993年開發出在線非金屬夾雜物檢測裝置;日本NKK公司福岡廠於同年研製出一種超高靈敏度的磁敏感測器,用於檢測鋼板表面缺陷。
二、紅外線檢測與技術
紅外線檢測是通過高頻感應線圈使連鑄板坯表面產生感應電流,在高頻感應的集膚效應作用下,其穿透深度小於1 mm,且在表面缺陷區域的感應電流會導致單位長度的表面上消耗更多電能,引起連鑄板坯局部表面的溫度上升。該升溫取決於缺陷的平均深度、線圈工作頻率、特定輸入電能,以及被檢鋼坯電性能、熱性能、感應線圈寬度和鋼運動速度等因素。當其它各種因素在一定范圍內保持恆定時,就可通過檢測局部溫升值來計算缺陷深度,而局部溫升值可通過紅外線檢測技術加以檢定。利用該技術,挪威Elkem公司於1990年研製出Ther—mOMatic連鑄鋼坯自動檢測系統,日本茨城大學工學部的岡本芳三等在檢測板坯試件表面裂紋和微小針孔的實驗研究中也利用此法得到較滿意的結果。
三、超聲波探傷技術
超聲波檢測是利用聲脈在缺陷處發生特性變化的原理來檢測。接觸法是探頭與工件表面之間經一層薄的起傳遞超聲波能量作用的耦合劑直接接觸。為避免空氣層產生強烈反射,在探測時須將接觸層間的空氣排除干凈,使聲波入射工件,操作方便,但其對被測工件的表面光潔度要求較高。液浸法是將探頭與工件全部浸入於液體或探頭與工件之間,局部以充液體進行探傷的方法。脈沖反射法是當脈沖超聲波入射至被測工件後,聲波在工件內的反射狀況就會顯示在熒光屏上,根據反射波的時間及形狀來判斷工件內部缺陷及材料性質的方法。目前,超聲波探傷技術已成功應用於金屬管道內部的缺陷檢測。
四、光學檢測法
機器視覺是以圖像處理理論為核心,屬於人工智慧范疇的一個領域,它是以數字圖像處理、模式識別、計算機技術為基礎的信息處理科學的重要分支,廣泛應用於各種無損檢測技術中。基於機器視覺的連鑄板坯表面缺陷檢測方法的基本原理是:一定的光源照在待測金屬表面上,利用高速CCD攝像機獲得連鑄板坯表面圖像,通過圖像處理提取圖像特徵向量,通過分類器對表面缺陷進行檢測與分類。20世紀70年代中期,El本Jil崎公司就開始研製鍍錫板在線機器視覺檢測裝置 。1988年,美國Sick光電子公司也成功地研製出平行激光掃描檢測裝置,用以在線檢測金屬表面缺陷。基於機器視覺的表面在線檢測與分類器設計的研究工作目前在國內尚處於起步階段。1990年,華中理工大學採用激光掃描方法測量冷軋鋼板寬度和檢測孔洞缺陷,並開發了相應的信號處理電路;1995年又研製出冷軋連鑄板坯表面軋洞、重皮和邊裂等缺陷檢測和最小帶寬測量的實驗系統。1996年,寶鋼與原航天部二院聯合研製出冷軋連鑄板坯表面缺陷的在線檢測系統,並進行了大量的在線試驗研究。近年來,北京科技大學、華中科技大學等也研製出較為實用化的在線檢測系統。
從檢測技術的觀點來看,基於機器視覺的鋼表面缺陷檢測系統面臨困境:①要求檢測到的缺陷的幾何尺寸越來越小,有的甚至小於0.1 mm;② 檢測對象可能處於運動狀態,導致採集的圖像抖動較大;③現場環境較惡劣,往往受煙塵、油污、溫度高等因素的影響,引起缺陷圖像信噪比下降;④表面缺陷的多樣性(如冷軋連鑄板坯表面可達100多種),不同缺陷之間的光學特性、電磁特性不同;有的缺陷之間的差異不明顯。因此,基於機器視覺的連鑄板坯表面缺陷分類器要求具有收斂速度快、魯棒性好、自學習功能等特點。
D. 金屬無損探傷方法有幾種
1、超聲波探傷,主要探測對接焊縫 2、磁粉探傷,主要用於表面的淺層裂紋檢測 3、射線探傷,比較全面,但是成本高 4、滲透探傷,需要的時間比較長
E. 簡述使用超聲波探傷判斷金屬內部裂紋的方法
鋼結構在現代工業中佔有重要地位,更是海洋石油行業重要的基礎設施,在國民經濟和社會發展中起到十分重要的作用。鋼結構在建造焊接過程中受到各種因素的影響,難免產生各種缺陷,甚至是裂紋等危害性較大的缺陷,若在建造過程中不及時發現並將其移除,將可能發生重大突發事件,甚至危及生命安全。因此,無損檢測在建造環節中尤為重要,目前常用的無損檢測方法有:射線檢測、超聲波檢測、磁粉檢測、滲透檢測等,而超聲波檢測由於其效率高、靈敏度高、無輻射無污染等優點,在海洋鋼結構的建造中得到廣泛的應用。
1 超聲波檢測基礎
超聲檢測是指超聲波與工件相互作用,就反射、透射和散射波進行研究,對工件進行宏觀缺陷檢測、幾何特性測量、組織結構和力學性能變化的檢測和表徵,並進而對其特定應用性進行評價的技術。
1.1 超聲波檢測原理
利用超聲波對材料中的宏觀缺陷進行探測,依據的是超聲波在材料中傳播時的一些特性,如:聲波在通過材料時能量會有損失,在遇到兩種介質的分界時,會發生反射等等,其工作原理是:
1)用某種方式向被檢試件中引入或激勵超聲波;
2)超聲波在試件中傳播並與其中的物體相互作用,其傳播的方向或特徵會被改變;
3)改變後的超聲波又通過檢測設備被檢測到,並可對其處理和分析;
4)根據接收的超聲波的特徵評估試件本身及其內部存在的缺陷特徵。
通常用以發現缺陷並對缺陷進行評估的基本信息為:
1)來自材料內部各種不連續的反射信號的存在及其幅值;
2)入射信號與接收信號之間的傳播時間;
3)聲波通過材料以後能量的衰減。
圖1 超聲檢測示意圖
1.2 超聲波檢測的優點和局限性
1.2.1 優點
與其他無損檢測方法相比,超聲檢測方法的主要優點有:
(1)適用於金屬、非金屬、復合材料等多種材料的無損評價。
(2)穿透能力強,可對較大厚度范圍的試件內部缺陷進行檢測,可進行整個試件體積的掃查。
(3)靈敏度高,可檢測到材料內部很小的缺陷。
(4)可較准確的測出缺陷的深度位置,這在很多情況下世十分必要的。
(5)設備輕便,對人體和環境無害,可作現場檢測。
1.2.2 局限性
(1)由於縱波脈沖反射法存在盲區,和缺陷取向對檢測靈敏度的影響,對位於表面和近表面的某些缺陷常常難以檢測。
(2)試件形狀的復雜性,如不規則形狀,小曲率半徑等,對超聲波檢測的課實施性有較大影響。
(3)材料的某些內部結構,如晶粒度,非均勻性等,會使靈敏度和信噪比變差。
2 橫向裂紋檢驗
橫向裂紋不僅給生產帶來困難,而且可能帶來災難性的事故。裂紋焊接中最危險的缺陷之一,他嚴重削弱了工件的承載能力和腐蝕能力,即使不太嚴重的裂紋,由於使用過程中造成應力集中,成為各種斷裂的斷裂源。正因為裂紋有如此大的危害性,像JB/T 4730, GB 11345,AWS D1.1, API RP 2X等國內外各大標准中都有「裂紋不可接受」等類似描述。而超聲波檢測對缺陷性質判定沒有射線檢測直觀,如果檢測方法不當等原因造成橫向裂紋的漏檢或誤判,其都有不良結果:若把其他缺陷判為橫向裂紋造成不必要的返修,進而影響材料韌性等性能;把裂紋判為點狀缺陷放過,則工程就存在較大的安全隱患。所以正確選擇探測方法和對回波特性分析,對橫向裂紋的超聲波檢測尤為重要。
2.1 探頭角度的選擇
縱波直探頭:橫向裂紋屬面狀缺陷,一般和探測面垂直,而0°直探頭適用於發現與探測面平行的缺陷,所以直探頭不能有效的探測出橫向裂紋。
橫波斜探頭:對同一缺陷,70°和60°探頭聲程較大,聲波能量由於被吸收和散射造成衰減嚴重,尤其只在檢測母材厚度較大的焊縫時,回波高度較低,對發現缺陷波和波形分析不利,進而影響是否為橫向裂紋的判定。而45°探頭具有聲束集中、聲程短衰減小,聲壓往復透射率高的特點,所以選用45°探頭具有良好的效果。圖2是70°,60°和45°探頭在相同的基準靈敏度的前提下,對同一橫向裂紋的回波比較:
(a)70°探頭回波 (b)60°探頭回波
(c)45°探頭回波
圖2 70°,60°和45°探頭對同一橫向裂紋的回波
2.2 橫向裂紋的掃查
圖3 焊縫UT掃查方式平面圖
常見的焊接缺陷(如夾渣、未熔合、未焊透等)大多與焊縫軸線平行或接近平行,或以點狀形式存在,針對這種情況,綜合使用圖3中的方式A、方式B和方式C即可,但該三種掃查方式對橫向裂紋等與焊縫軸線垂直(與聲束方向平行)的橫向缺陷無回波顯示,即無法被檢出。為能有效探出焊縫橫向裂紋應盡可能使聲束盡可能平行於焊縫。可用如下幾種掃查方式探測橫向裂紋:
2.2.1 騎縫掃查
如果焊縫較平滑或焊縫加強高已經打磨處理,探頭「騎」在焊縫上探測是檢查橫向裂紋的極為有效的方法,可採用在焊縫上直接掃查的方式,如圖3方式D所示。
2.2.2 斜平行掃查
若焊縫表面較為粗糙且不宜進行打磨處理,為探測出焊縫中的橫向裂紋,可用探頭與焊縫軸線成一個小角度或以平行於焊縫軸線方向移動掃查,如圖3方式E所示。 2.2.3 用雙探頭橫跨焊縫掃查法
將兩個斜探頭放在焊縫兩側,組成一發一收裝置,此時若焊縫中有橫向裂紋,發射的超聲波經反射後會被接收探頭接收從而檢出缺陷,如圖4所示。
圖4 雙探頭橫跨焊縫掃查法
該三種方法各有特點,斜平行掃查操作簡單、效率高、焊縫無需處理、耦合較好,但由於聲束方向與裂紋不能完全垂直而造成靈敏度不高;雙探頭橫跨焊縫掃查法操作精度要求高困難大、效率不高;騎縫掃查對焊縫表面要求較高,對埋弧焊或其他焊接方法但焊縫表面進過處理的焊縫,表面相對較平滑,能夠有效的耦合,該方法較為直接,且效率高,靈敏度高,所以在很多情況下「騎縫掃查」是首選。
2.3 掃查靈敏度
按照各項目業主所規定的標准調節。
3 橫向裂紋的判別
根據形狀,我們把缺陷分為點狀缺陷、線狀缺陷和面狀缺陷(裂紋、未熔合)。顯然,反射體形狀不同,超聲波反射特性必然存在一定的差異,反過來,通過分析反射波、缺陷位置、焊接工藝等信息,就可以推測缺陷的性質。
橫向裂紋具有較強的方向性,當聲束與裂紋垂直時,回波高度較大,波峰尖銳,探頭轉動時,聲束與裂紋角度變化,聲束能量被大量反射至其他位置而無法被探頭接收,回波高度急劇下降,這一特性是判定橫向裂紋的主要依據。
檢測過程中橫向裂紋的判別可以按以下步驟:
1)在掃查靈敏度下將探頭放在的焊縫縫上掃查(參考2.2節掃查方式);
2)發現橫向顯示後,找到最高波,確定是否為缺陷回波;
3)定缺陷回波後,定出缺陷的具體位置,並在焊縫上做出標記;
4)探頭圍繞缺陷位置做環繞掃查(如圖5所示);
圖5 環繞掃查示意圖 圖6 動態波形圖1
環繞掃查時回波高度基本相同,變化幅值不大,其動態波形如圖6所示,則可以判定其為點狀缺陷;若環繞掃查時其動態波形如圖7或圖8所示,結合靜態波形,可判斷為橫向裂紋,在條件允許的情況下可用同樣的方法到焊縫背面掃查確認。
圖7 動態波形圖2 圖8 動態波形圖3
5)若條件允許可打磨到裂紋深度,藉助磁粉檢驗(MT)進一步驗證。
圖9 橫向裂紋MT驗證
4 結論
超聲波探傷是檢出焊縫橫向裂紋的有效手段,尤其是厚壁焊縫,射線檢測靈敏度下降,難以發現其中的橫向裂紋。用超聲波檢測方法,選擇正確的參數、合適的掃查方式,掌握橫向裂紋的靜態和動態波形特點,能夠有效的判別橫向裂紋,這已舉措已經在海洋石油工程的各個項目中得到應用,並多次准確成功檢測出橫向裂紋,保證了多項工程質量。