金屬管道裂紋檢測方法

1. 如何通過分析頻譜圖來檢測材料內部裂紋

常用的無損檢測方法有以下幾種：磁粉探傷、滲透探傷、超聲波探傷、射線檢測等。裂紋易於產生的應力集中部位，如葉片進水邊正面（壓力分布面）靠近上冠處、葉片出水邊正面的中部、葉片出水邊背面靠近上冠處、葉片與下環連接區等部位，由於透照布置比較困難，不能用射線透照法進行無損探傷。根據水輪機轉輪葉片表面比較粗糙、結構復雜和厚度變化大的特點，一般應採用滲透、磁粉、超聲波的方法進行無損檢測。 3.1 超聲波檢測 超聲波探傷方法對裂紋、未熔合等面積型缺陷的檢出率較高，適宜檢驗較大厚度的工件，但是對於鑄鋼、奧氏體不銹鋼材，由於粗大晶粒的晶界會反射聲波，在屏幕上出現大量的「草狀波」，容易與缺陷波混淆，影響檢測可靠性，限制了超聲波探傷方法在鑄鋼制水輪機轉輪葉片上無損檢測的應用。探測頻率越高，雜波就越顯著，為了減小晶界反射波的影響，我們採用了低頻探頭（2MHz）對鑄鋼轉輪進行超聲波探傷，發現反射信號以後再用高頻探頭（4MHz）進行定量，實踐證明這是可行的。 3.2 滲透探傷 滲透探傷方法簡單易行，顯示直觀，適合於大型和不規則工件的檢查和現場檢修檢查。但是，滲透探傷方法是利用滲透能力強的彩色滲透液滲入到裂紋等缺陷的縫隙中，再利用吸附能力強的白色顯像劑，將滲透液吸出來以顯示缺陷的，因此，只能檢查表面開口的缺陷。 3.3 磁粉探傷 磁粉探傷方法是利用工件磁化後，在材料中的不連續部位（包括缺陷造成的不連續性和結構、形狀、材質等原因造成的不連續性），磁力線會發生畸變，部分磁力線有可能逸出材料表面形成漏磁場，這時在工件上撒上磁粉，漏磁場就會吸附磁粉，形成與缺陷形狀相近的磁粉堆積，從而顯示缺陷。因此，磁粉探傷適用於鐵磁材料探傷，可以檢出表面和近表面缺陷，但是有些部位由於難以磁化而無法探傷。 第五種射線探傷法（RT），能比較直觀地對缺陷定性和定量，底片可長期保存。此方法已廣泛應用於鍋爐壓力容器壓力管道的檢驗。但對於微裂紋檢測，卻受到微裂紋本身取向及其寬度和深度的影響，加之透照、暗室處理等諸多環節因素，其過程處理稍有不當，結果將事倍功半，檢測靈敏度降低，甚至無法檢出。 3裂紋檢測的主要方法 3．1磁粉法 此法是利用高磁導率的磁粉細粒，在進入由於裂紋而引起的漏磁場時，就會被吸住留下，從而形成磁痕。由於漏磁場比裂紋寬，故積聚的磁粉用肉眼容易看出。其應用非常簡單，直接檢測表面裂紋，特點是顯示直觀、操作簡單，它是最常用的方法之一。但磁粉檢測也存在如下問題：無法檢測應力集中，而應力集中往往會引起疲勞裂紋。檢測時必須對被檢工件磁化，而形狀復雜的承載部件磁化時有一定的難度。為了清晰的顯示磁痕，檢測前，必須對被檢件表面進行表面處理，即清理檢測區域影響磁痕顯示的油漆和膩子等，這不僅大大的增加了檢測成本、檢測時間，而且打磨過程本身會使被檢工件形成新的缺陷。檢測時速度慢，無法對整個承載部件全面檢查，只能在目測的基礎上重點檢測一些部位，使得檢測存在一定的隱患。檢測結果受人為因素影響，降低了檢測的准確度及可靠性。檢測後為了不影響構件的性能，往往要求對檢測件進行退磁，這也增加了檢測成本。目前主要應用於汽車零部件等的探傷。 3．2滲透法 滲透法是利用毛細現象來進行探傷的方法。對於表面光滑而清潔的零部件，用一種有色或帶有熒光的、滲透性很強的液體，塗覆於待探零部件的表面。若表面有肉眼不能直接觀察的微裂紋，由於該液體的滲透性很強，它將沿著裂紋滲透到其根部。然後將表面的滲透液洗去，再塗上對比度較大的顯示液。放置片刻後，由於裂紋很窄，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並擴散，在襯底上顯出較粗的線條，從而顯示出裂紋露於表面的形狀，因此，常稱為著色探傷。若滲透液採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於表面的形狀，故常常又將此時的滲透探傷直接稱為熒光探傷。此探傷方法也可用於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。滲透法對表面開口裂紋檢測靈敏度很高，但對表面有塗層的工件不佳； 3．3超聲法 超聲波檢測採用高頻率、高定向聲波來測量材料的厚度、發現隱藏的內部裂紋，分析諸如金屬、塑料、復合材料、陶瓷、橡膠以及玻璃等材料的特性。超聲波儀器使用人耳聽力極限之外的頻率，向被檢測材料內發射短脈沖聲能，而後儀器監測和分析經過反射或透射的聲波信號來獲取檢測結果。 超聲導波方法可細分為接觸式檢測方法、非接觸式檢測方法，其作用機理為當超聲入射至被測工件時，產生反射波，根據反射波的時間及形狀來判斷工件的裂紋。這種檢測方法有時會產生盲區，發生阻塞現象，不能發現近距離裂紋。它常用於管道內壁的裂紋檢測，能較為精確的判斷出裂紋位置、周向開口裂紋長度、管壁減薄程度及裂紋截面積。 表面波對於表面上的復層油污不光潔等反應敏感，並被大量衰減。利用表面波測定裂紋深度有2種方法： （1）表面波入射到上表面開口裂紋時，會產生一個反射回波，其波高與裂紋深度有關，當裂紋深度較小時，波高隨裂紋深度增加而升高，這種方法只適用於測試深度較小的表面裂紋。當裂紋深度超過2倍波長時，測試誤差較大。 （2）利用表面波在裂紋開口處和尖端處產生的2個反射回波及回波前沿所對應的一起水平刻度差值來確定裂紋深度，此法適用於深度較大的裂紋。裂紋深度太小，裂紋表面過於粗糙會導致測試誤差增加。如果裂紋中充滿了油和水，誤差會更大。 相控陣檢測是一種特殊的超聲檢測技術。它使用復雜的多晶片陣列探頭及功能強大的軟體來操控高頻聲束，使其通過被檢測材料，並顯示保真（或幾何校正）的回波圖像。所生成的材料內部結構的圖像類似於醫用超聲波圖像。對諸如關鍵金屬結構、管道焊接、航空航天復合材料等的檢測，相控陣技術所提供的附加信息是非常有價值的。 目前激光超聲技術、超聲紅外熱成像技術等的發展為超聲技術在裂紋檢測方面的應用提供了有益的啟示。 3．4漏磁法 所謂漏磁檢測是指，鐵磁材料被磁化達到磁飽和後，其表面和近表面缺陷與空氣邊界出現磁導率躍變，裂紋及附近的磁阻會增加，裂紋附近的磁場會因此發生畸變而形成漏磁通,通過檢測漏磁場即可確定鐵磁性金屬結構上的應力和變形集中區，進而發現缺陷的非破壞檢測技術。從整個檢測過程來說，漏磁檢測可以分為以下幾個部份： 測試系統是基於金屬磁記憶效應原理檢測鐵磁管件裂紋，診斷評估其應力狀態和集中區域，為及時處理或更換管件提供科學依據。鐵磁體在形變和微弱地球磁場的作用下產生磁記憶現象的內部原因取決於鐵磁晶體的微觀結構特點，是由於磁彈性作用的結果。 漏磁場檢測方法是由感測器獲取信號，計算機判斷有無缺陷，可以從根本上解決人為因素的影響，具有較高的檢測可靠性，也易於實現自動化，檢測效率很高。在一定條件下，漏磁通信號的峰值和表面裂紋的深度有很好的線性關系。因此這種方法不僅可以檢測裂紋的方位，還可對裂紋的危險程度作進一步判斷，這是實現非破壞評價的基礎。但這種檢測方法也有一定的局限性。和磁粉檢測一樣它只適合於鐵磁材料的表面檢測，而且檢測靈敏度較低，檢測得到的信號相對簡單，只能給出裂紋的初步量化，不適合檢測形狀復雜的試件 實際工業生產中，漏磁檢驗方法被大量應用於鋼鈹、鋼棒、鋼管的自動化檢測。特別值得指出的是，漏磁場檢測是地埋輸油管線等最主要的檢測方法，採用漏磁技術的「管道豬」可在地下管道中爬行300km。在管道的檢查中，在厚度高達30mm的壁厚范圍內，可同時檢測內外壁缺陷。該技術也應用於火炮、飛機、導彈、彈葯、鐵道機車、石油等應用領域。 3．5紅外線法 紅外檢測常用於高溫或低溫承壓設備內部保溫層狀態的檢測與評價，而熱彈性紅外檢測技術適用於各種特種設備高應力集中和疲勞損傷部位的檢測;許多高溫特種設備內部有一層珍珠岩保溫材料，若其出現裂紋或部分脫落，殼體會出現超溫運行，引起材料的熱損傷，採用常規紅外熱成像技術即可發現該局部超溫現象。特種設備上的高應力集中部位在大量疲勞載荷的作用下，出現的早期疲勞損傷會顯示在熱斑跡圖像上。紅外無損檢測技術是一種非接觸式的檢測技術，遠距離空間解析度高、安全可靠對人體無害、靈敏度高、檢測范圍廣、速度快，對被測物體沒有任何影響。 3．6渦流法 渦流法檢測是利用電磁感應原理實現的。電渦流感測器的線圈作為振盪電路中諧振迴路的一個電感元件，加電工作時在線圈裡會產生高頻振盪電流。而感測器接近試件表面時，線圈周圍的高頻磁場在金屬表面和內層感應出高頻電流，即渦流。而渦流產生的損耗及反磁通又通過耦合反射到感測器的線圈中去，當感測器在試件表面移動時遇到裂紋處或裂紋深度寬度有變化時，渦流磁場對線圈的反射作用不同，線圈等效阻抗電感量也不同，進而影響迴路的諧振頻率和幅頻特性，分析處理這種變化就可判斷試件有無裂紋或裂紋深淺寬窄。 渦流技術對表面開口裂紋很靈敏，可以在不去除表面塗層的情況下方便可靠地檢測出金屬材料的表面和近表面裂紋。其特點是檢測速度快、裂紋靈敏度高、適用方便，缺點是不能准確區分裂紋性質、受干擾因素多、不確定性大。它可分為單頻和多頻渦流檢測技術，單頻渦流檢測只能顯示渦流信號的幅值變化，不能抑制，不能區別提離、抖動等干擾信號，定性、定量均有一定困難。多頻渦流檢測技術的發展對上述問題做了較好的解決，多頻渦流檢測就是用幾種不同頻率同時激勵探頭，具有阻抗平面圖形相位顯示和紋幅值顯示功能。根據不同頻率激勵信號所取得的測量結果，通過實時矢量相加減和處理，抑制不需要的干擾信號，具有去偽存真的功能，阻抗分析能在檢測中分離出探頭擺動信號和提離信號等的干擾。常規渦流方法只適用於檢測表面光滑母材上的裂紋，對焊縫上的裂紋檢測會因焊縫在高溫熔合時產生的鐵磁性變化和表面高低不平而出現雜亂無序的磁干擾而無法實施。只有基於復平面分析的金屬材料焊縫電磁渦流檢測技術，採用特殊的點式探頭(電流擾動磁敏探頭)檢測焊縫的表面裂紋才可以允許焊縫表面較為粗糙或帶有一定厚度的防腐層。 脈沖渦流檢測方法是一種新近發展的技術。按照傅立葉變換，一個脈沖信號可以展開為無限多個諧波分量之和，因而，具有較寬的頻譜。當用脈沖電流作激勵信號進行渦流檢測試驗時，蘊含著豐富的被測信息。而且，激勵的脈沖特性使渦流在金屬中存在一個很高的峰值，易於觀察和測量；能夠進行傳統渦流檢測所不能進行的瞬態分析。 目前工程上能檢測出在0.3～0.4mm 塗層下最小裂紋深度為0.5～2mm 的裂紋。

2. 常見的焊接缺陷有哪些焊縫缺陷檢驗方法有哪幾種

焊縫缺陷的種類很多，按其在焊縫中的位置，可分為內部缺陷與外部缺陷兩大類。外部缺陷位於焊縫外表面，用肉眼或低倍放大鏡可以看到，例如，焊縫尺寸不符合要求，咬邊、焊瘤、弧坑、氣孔、裂紋、夾渣、未焊透、未溶合等。內部缺陷位於焊縫的內部。這類缺陷用破壞性檢驗或探傷方法來發現，如未焊透、未溶合、氣孔、裂紋、夾渣等。

焊接缺陷檢驗的常用方法

1，外觀檢驗，通常就是靠肉眼觀測檢驗，藉助一些工具能大大提高檢驗的准確性，常用的工具有：焊縫檢驗規、捲尺、鋼直尺、低倍放大鏡等，一般是檢驗焊縫外部的缺陷。

2氣密性檢驗，一般是對熔器、管道等須要對其進行氣密性檢驗，根據被測對象的要求不同進行不一樣的檢驗。①沉水試驗，將充有一定壓力的容器放在水槽內下壓一定深度，然後緩慢轉動，觀察容器上是否有氣泡來斷定是否滲漏。②肥皂水檢驗，在充有一壓力氣體的容器上用蘸有皂液的毛刷依次向焊縫塗抹，全部未出現氣泡則為合格。

3，煤油試驗，它是利用煤油的強滲透能力，對焊縫緻密性進行檢驗在焊縫一側（容器的外側）塗石灰水，石灰水干後再焊縫的另一側（容器的內側）塗煤油，檢驗白石灰上是否出現油斑。

4，壓力試驗，也叫耐壓試驗，它包括水壓試驗和氣壓試驗。壓力試驗是通過對容器加壓（水壓或氣壓）到試驗壓力，檢驗其有無滲漏和保壓情況的檢驗方法。試驗壓力應高於工作壓力，否則不能保證容器的安全運行。壓力試驗用於評定鍋爐、壓力容器、壓力管道等焊接構件的整體強度性能、變形量大小及有無滲漏現象。

壓力試驗一方面檢驗結構的緻密性，另一方面還能檢演結構的強度。水壓試驗，當充滿水同時完全排凈空氣後關閉水閥，再用高壓水泵對容器分級加壓直至達到試驗壓力（一般為工作壓力的1.25～1.5倍）；檢驗焊縫有無水珠（滲漏），如果有說明有滲漏；

檢驗保壓情況，停止加壓後保壓5～10min，壓力應無明顯下降。氣壓試驗，採用高壓氣泵對容器進行逐級升壓每升一級保壓一定時間，直至升到規定的試驗壓力，用皂水檢查是否滲漏，並檢查保壓情況。

5，射線檢測，射線在穿透物質過程中因吸收和散射而使強度減弱、衰減，衰減程度取決於穿透物質的衰減系數和穿透物質的厚度，如果被透照工件內部存在缺陷，且缺陷介質與被檢工件對射線衰減程度不同，會使得透過工件的射線產生強度差異，使膠片的感光程度不同，經暗室處理後底片上有缺陷的部位黑度較大，評片人員可憑此判斷缺陷情況。射線檢測應由具有專職資格證的人員進行操作。

6，超聲檢測，它是利用超聲波在介質中傳播的聲學特性，檢測金屬材料及其工件內部或表面缺陷的方法。超聲波在金屬中的傳播過程中遇到界面則出現反射，在檢測時超聲波在工件的兩表面都有反射脈沖。如果工件內部有缺陷的話，則兩界的脈沖中間會出現第三個脈沖，根據此脈沖的位置可以判斷出缺陷位置。超聲波探傷設備比較輕便靈活、探測范圍廣。

7，磁粉檢測，鐵磁性金屬材料的導磁率比空氣要大得多，當它在磁場中被磁化以後，磁力線將集中在材料中，如果材料的表面或近表面存在氣孔，裂紋和夾渣等缺陷，磁力線則難於穿過這些缺陷，因此就會在缺陷處形成局部漏磁場，此時在材料上撒上磁粉，磁粉將被漏磁場吸引力聚集在缺陷處，進而顯示出缺陷的宏觀痕跡。經過磁粉檢測的工件要進行退磁處理。

8，其它檢驗：①磁軛法檢驗；②滲透檢測；③渦流檢測；④彎曲試驗；⑤沖擊試驗；⑥金相檢驗。

(2)金屬管道裂紋檢測方法擴展閱讀:

焊接缺陷的分類

1，，按產生原因有：①結構缺陷（構造不連續、焊縫布置不良引起的應力和變形、錯邊）；②工藝缺陷（焊角尺寸不合適、余高過大、成形不良、電弧擦傷、夾渣、凹坑、未焊滿、燒穿、未焊透、未熔合、焊瘤、咬邊）；③冶金缺陷（裂紋、氣孔、夾雜物、性能惡化）。

2，按性質分有：①形狀缺陷；②未熔合未焊透；③固體夾雜；④孔穴；⑤裂紋（熱裂紋、焊趾裂紋、層狀撕裂）；⑥其它缺陷。

3，按在焊縫中的位置分有：①外部缺陷（焊縫尺寸及形狀不符合要求、嚴重飛濺、下塌與燒穿、弧坑、焊瘤、咬邊、嚴重變形）；②內部缺陷（氣孔、未熔合、未焊透、夾渣、熱裂紋＜結晶裂紋、液化裂紋、多邊化裂紋＞、再熱裂紋、冷裂紋＜延遲裂紋、淬火裂紋、低塑性脆化裂紋＞、層狀撕裂、應力腐蝕裂紋）；③組織缺陷（淬硬組織、氧化、疏鬆、其它組織＜如魏氏組織、晶粒變粗、晶粒度不均勻等脆化現象，出現一些碳化物、氮化物等硬化相，以及嚴重偏析和焊縫弱化現象等問題＞）。

3. 金屬表面缺陷檢測方法有哪些

1、輪廓測量儀

輪廓測量儀採用均布的4隻二維激光測量感測器測量軋材截面，4隻感測器包容軋材整個截面，真正做到無盲區測量。其應用范圍可以是任何截面形狀的輪廓，如圓形、方形、螺紋鋼、六角形、軌梁、T型、H型和其他長材產品。測量軟體系統根據各感測器的測量數據擬合截面形狀，可在軟體界面直觀顯示軋材的截面形狀及關鍵尺寸。應用於軋鋼、有色金屬等的在線表面缺陷監測。

2、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。

3、紅外線檢測

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1mm，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。

4、超聲波探傷檢測

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。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。超聲波探傷技術多應用於金屬管道內部的缺陷檢測。

5、光學機器視覺智能檢測

光學機器視覺智能檢測的基本原理是：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。

這5種方法均可檢測軋鋼及金屬表面的缺陷尺寸，輪廓測量儀更是可在線無損檢測軋材表面缺陷的設備，檢測精度高，對軋材的材質、溫度等都無要求，可以說是在線金屬缺陷檢測的重要幫手。