疲劳裂纹传统检测方法

‘壹’ 吊钩裂纹用什么方法探伤

起重机吊钩的裂纹分为制造裂纹和使用疲劳裂纹。个人理解应该是疲劳裂纹。
吊钩的疲劳裂纹一般出现在2个地方：
1、吊钩的内凹面存在塑性变形或者磨损的地方，从塑性折叠处萌生；
2、直柄吊钩的螺纹部位；
如果是吊具就比较复杂一些。
疲劳裂纹探伤一般采用磁粉或者渗透（磁粉优先），但是针对螺纹部位可能漏检，需要增加超声波检测；
探伤属于专业性比较强的工作，吊钩属于特种设备的一部分，国家规定每年应当进行一次探伤检测和开口度检测，不建议非专业人员进行检测。

‘贰’ 如何通过分析频谱图来检测材料内部裂纹

常用的无损检测方法有以下几种：磁粉探伤、渗透探伤、超声波探伤、射线检测等。裂纹易于产生的应力集中部位，如叶片进水边正面（压力分布面）靠近上冠处、叶片出水边正面的中部、叶片出水边背面靠近上冠处、叶片与下环连接区等部位，由于透照布置比较困难，不能用射线透照法进行无损探伤。根据水轮机转轮叶片表面比较粗糙、结构复杂和厚度变化大的特点，一般应采用渗透、磁粉、超声波的方法进行无损检测。 3.1 超声波检测 超声波探伤方法对裂纹、未熔合等面积型缺陷的检出率较高，适宜检验较大厚度的工件，但是对于铸钢、奥氏体不锈钢材，由于粗大晶粒的晶界会反射声波，在屏幕上出现大量的“草状波”，容易与缺陷波混淆，影响检测可靠性，限制了超声波探伤方法在铸钢制水轮机转轮叶片上无损检测的应用。探测频率越高，杂波就越显着，为了减小晶界反射波的影响，我们采用了低频探头（2MHz）对铸钢转轮进行超声波探伤，发现反射信号以后再用高频探头（4MHz）进行定量，实践证明这是可行的。 3.2 渗透探伤 渗透探伤方法简单易行，显示直观，适合于大型和不规则工件的检查和现场检修检查。但是，渗透探伤方法是利用渗透能力强的彩色渗透液渗入到裂纹等缺陷的缝隙中，再利用吸附能力强的白色显像剂，将渗透液吸出来以显示缺陷的，因此，只能检查表面开口的缺陷。 3.3 磁粉探伤 磁粉探伤方法是利用工件磁化后，在材料中的不连续部位（包括缺陷造成的不连续性和结构、形状、材质等原因造成的不连续性），磁力线会发生畸变，部分磁力线有可能逸出材料表面形成漏磁场，这时在工件上撒上磁粉，漏磁场就会吸附磁粉，形成与缺陷形状相近的磁粉堆积，从而显示缺陷。因此，磁粉探伤适用于铁磁材料探伤，可以检出表面和近表面缺陷，但是有些部位由于难以磁化而无法探伤。 第五种射线探伤法（RT），能比较直观地对缺陷定性和定量，底片可长期保存。此方法已广泛应用于锅炉压力容器压力管道的检验。但对于微裂纹检测，却受到微裂纹本身取向及其宽度和深度的影响，加之透照、暗室处理等诸多环节因素，其过程处理稍有不当，结果将事倍功半，检测灵敏度降低，甚至无法检出。 3裂纹检测的主要方法 3．1磁粉法 此法是利用高磁导率的磁粉细粒，在进入由于裂纹而引起的漏磁场时，就会被吸住留下，从而形成磁痕。由于漏磁场比裂纹宽，故积聚的磁粉用肉眼容易看出。其应用非常简单，直接检测表面裂纹，特点是显示直观、操作简单，它是最常用的方法之一。但磁粉检测也存在如下问题：无法检测应力集中，而应力集中往往会引起疲劳裂纹。检测时必须对被检工件磁化，而形状复杂的承载部件磁化时有一定的难度。为了清晰的显示磁痕，检测前，必须对被检件表面进行表面处理，即清理检测区域影响磁痕显示的油漆和腻子等，这不仅大大的增加了检测成本、检测时间，而且打磨过程本身会使被检工件形成新的缺陷。检测时速度慢，无法对整个承载部件全面检查，只能在目测的基础上重点检测一些部位，使得检测存在一定的隐患。检测结果受人为因素影响，降低了检测的准确度及可靠性。检测后为了不影响构件的性能，往往要求对检测件进行退磁，这也增加了检测成本。目前主要应用于汽车零部件等的探伤。 3．2渗透法 渗透法是利用毛细现象来进行探伤的方法。对于表面光滑而清洁的零部件，用一种有色或带有荧光的、渗透性很强的液体，涂覆于待探零部件的表面。若表面有肉眼不能直接观察的微裂纹，由于该液体的渗透性很强，它将沿着裂纹渗透到其根部。然后将表面的渗透液洗去，再涂上对比度较大的显示液。放置片刻后，由于裂纹很窄，毛细现象作用显着，原渗透到裂纹内的渗透液将上升到表面并扩散，在衬底上显出较粗的线条，从而显示出裂纹露于表面的形状，因此，常称为着色探伤。若渗透液采用的是带荧光的液体，由毛细现象上升到表面的液体，则会在紫外灯照射下发出荧光，从而更能显示出裂纹露于表面的形状，故常常又将此时的渗透探伤直接称为荧光探伤。此探伤方法也可用于金属和非金属表面探伤。其使用的探伤液剂有较大气味，常有一定毒性。渗透法对表面开口裂纹检测灵敏度很高，但对表面有涂层的工件不佳； 3．3超声法 超声波检测采用高频率、高定向声波来测量材料的厚度、发现隐藏的内部裂纹，分析诸如金属、塑料、复合材料、陶瓷、橡胶以及玻璃等材料的特性。超声波仪器使用人耳听力极限之外的频率，向被检测材料内发射短脉冲声能，而后仪器监测和分析经过反射或透射的声波信号来获取检测结果。 超声导波方法可细分为接触式检测方法、非接触式检测方法，其作用机理为当超声入射至被测工件时，产生反射波，根据反射波的时间及形状来判断工件的裂纹。这种检测方法有时会产生盲区，发生阻塞现象，不能发现近距离裂纹。它常用于管道内壁的裂纹检测，能较为精确的判断出裂纹位置、周向开口裂纹长度、管壁减薄程度及裂纹截面积。 表面波对于表面上的复层油污不光洁等反应敏感，并被大量衰减。利用表面波测定裂纹深度有2种方法： （1）表面波入射到上表面开口裂纹时，会产生一个反射回波，其波高与裂纹深度有关，当裂纹深度较小时，波高随裂纹深度增加而升高，这种方法只适用于测试深度较小的表面裂纹。当裂纹深度超过2倍波长时，测试误差较大。 （2）利用表面波在裂纹开口处和尖端处产生的2个反射回波及回波前沿所对应的一起水平刻度差值来确定裂纹深度，此法适用于深度较大的裂纹。裂纹深度太小，裂纹表面过于粗糙会导致测试误差增加。如果裂纹中充满了油和水，误差会更大。 相控阵检测是一种特殊的超声检测技术。它使用复杂的多晶片阵列探头及功能强大的软件来操控高频声束，使其通过被检测材料，并显示保真（或几何校正）的回波图像。所生成的材料内部结构的图像类似于医用超声波图像。对诸如关键金属结构、管道焊接、航空航天复合材料等的检测，相控阵技术所提供的附加信息是非常有价值的。 目前激光超声技术、超声红外热成像技术等的发展为超声技术在裂纹检测方面的应用提供了有益的启示。 3．4漏磁法 所谓漏磁检测是指，铁磁材料被磁化达到磁饱和后，其表面和近表面缺陷与空气边界出现磁导率跃变，裂纹及附近的磁阻会增加，裂纹附近的磁场会因此发生畸变而形成漏磁通,通过检测漏磁场即可确定铁磁性金属结构上的应力和变形集中区，进而发现缺陷的非破坏检测技术。从整个检测过程来说，漏磁检测可以分为以下几个部份： 测试系统是基于金属磁记忆效应原理检测铁磁管件裂纹，诊断评估其应力状态和集中区域，为及时处理或更换管件提供科学依据。铁磁体在形变和微弱地球磁场的作用下产生磁记忆现象的内部原因取决于铁磁晶体的微观结构特点，是由于磁弹性作用的结果。 漏磁场检测方法是由传感器获取信号，计算机判断有无缺陷，可以从根本上解决人为因素的影响，具有较高的检测可靠性，也易于实现自动化，检测效率很高。在一定条件下，漏磁通信号的峰值和表面裂纹的深度有很好的线性关系。因此这种方法不仅可以检测裂纹的方位，还可对裂纹的危险程度作进一步判断，这是实现非破坏评价的基础。但这种检测方法也有一定的局限性。和磁粉检测一样它只适合于铁磁材料的表面检测，而且检测灵敏度较低，检测得到的信号相对简单，只能给出裂纹的初步量化，不适合检测形状复杂的试件 实际工业生产中，漏磁检验方法被大量应用于钢铍、钢棒、钢管的自动化检测。特别值得指出的是，漏磁场检测是地埋输油管线等最主要的检测方法，采用漏磁技术的“管道猪”可在地下管道中爬行300km。在管道的检查中，在厚度高达30mm的壁厚范围内，可同时检测内外壁缺陷。该技术也应用于火炮、飞机、导弹、弹药、铁道机车、石油等应用领域。 3．5红外线法 红外检测常用于高温或低温承压设备内部保温层状态的检测与评价，而热弹性红外检测技术适用于各种特种设备高应力集中和疲劳损伤部位的检测;许多高温特种设备内部有一层珍珠岩保温材料，若其出现裂纹或部分脱落，壳体会出现超温运行，引起材料的热损伤，采用常规红外热成像技术即可发现该局部超温现象。特种设备上的高应力集中部位在大量疲劳载荷的作用下，出现的早期疲劳损伤会显示在热斑迹图像上。红外无损检测技术是一种非接触式的检测技术，远距离空间分辨率高、安全可靠对人体无害、灵敏度高、检测范围广、速度快，对被测物体没有任何影响。 3．6涡流法 涡流法检测是利用电磁感应原理实现的。电涡流传感器的线圈作为振荡电路中谐振回路的一个电感元件，加电工作时在线圈里会产生高频振荡电流。而传感器接近试件表面时，线圈周围的高频磁场在金属表面和内层感应出高频电流，即涡流。而涡流产生的损耗及反磁通又通过耦合反射到传感器的线圈中去，当传感器在试件表面移动时遇到裂纹处或裂纹深度宽度有变化时，涡流磁场对线圈的反射作用不同，线圈等效阻抗电感量也不同，进而影响回路的谐振频率和幅频特性，分析处理这种变化就可判断试件有无裂纹或裂纹深浅宽窄。 涡流技术对表面开口裂纹很灵敏，可以在不去除表面涂层的情况下方便可靠地检测出金属材料的表面和近表面裂纹。其特点是检测速度快、裂纹灵敏度高、适用方便，缺点是不能准确区分裂纹性质、受干扰因素多、不确定性大。它可分为单频和多频涡流检测技术，单频涡流检测只能显示涡流信号的幅值变化，不能抑制，不能区别提离、抖动等干扰信号，定性、定量均有一定困难。多频涡流检测技术的发展对上述问题做了较好的解决，多频涡流检测就是用几种不同频率同时激励探头，具有阻抗平面图形相位显示和纹幅值显示功能。根据不同频率激励信号所取得的测量结果，通过实时矢量相加减和处理，抑制不需要的干扰信号，具有去伪存真的功能，阻抗分析能在检测中分离出探头摆动信号和提离信号等的干扰。常规涡流方法只适用于检测表面光滑母材上的裂纹，对焊缝上的裂纹检测会因焊缝在高温熔合时产生的铁磁性变化和表面高低不平而出现杂乱无序的磁干扰而无法实施。只有基于复平面分析的金属材料焊缝电磁涡流检测技术，采用特殊的点式探头(电流扰动磁敏探头)检测焊缝的表面裂纹才可以允许焊缝表面较为粗糙或带有一定厚度的防腐层。 脉冲涡流检测方法是一种新近发展的技术。按照傅立叶变换，一个脉冲信号可以展开为无限多个谐波分量之和，因而，具有较宽的频谱。当用脉冲电流作激励信号进行涡流检测试验时，蕴含着丰富的被测信息。而且，激励的脉冲特性使涡流在金属中存在一个很高的峰值，易于观察和测量；能够进行传统涡流检测所不能进行的瞬态分析。 目前工程上能检测出在0.3～0.4mm 涂层下最小裂纹深度为0.5～2mm 的裂纹。

‘叁’ 材料疲劳失效分析的实验方法有哪些

6.疲劳实验方法及疲劳曲线：
原理：用小试样模拟实际机件的应力情况，在疲劳试 验机上系统测量材料的疲劳曲线，从而建立疲劳极 限和疲劳应力判据。
试验设备：最常用的旋转弯曲疲劳试验机 将相同尺寸的疲劳试样，从0.67σ 范围内选择几个不同的最大循环应力σ 别对每个试样进行循环加载试验，测定它们从加载开始到试样断裂所经历的应力循环次数N ，然后将试验数据绘制成σmax －N曲线或 max-lgN曲线，即疲劳曲线。
二、疲劳试样 适用于旋转弯曲疲劳试验机上的光滑试样其尺寸形状如图所示，其直径d可为6mm、7.5mm、 9.5mm。
三、试验程序 将试样装入试验机，牢固夹紧并使其与试验机主轴保持良好同轴。 旋转时，试样自由端上测得的径向跳动量应不大于0.03mm。空载运转，在主轴筒加力部位测得 径向跳动量不应大于0.06mm。加力前必须检定 上述值。装样时切忌接触试验部分表面。 试验速度范围900～10000r/min。同一批试验的试验速度应相同。不得采用引起试样共振的试验 速度。
三、试验程序 试验一直进行到试样失效或达到规定循环次数时终止，试验原则上不得中断。 试样失效标准为肉眼所见疲劳裂纹或完全断裂。试样失效如发生在最大应力部位之外，或断口有 明显缺陷或中途停试发生异常数据，则试验结果 无效。
四、测定条件疲劳极限 应力增量一般为预计条件疲劳极限σ-1 的3％～5％。 试验应在3～5级的应力水平下进行，第一根试样的应力水平应略高于预计的条件疲劳极限。根据上根 试样的试验结果是破坏还是通过，即试样在未达到 指定寿命10 周次之前破坏或通过，决定下一根试样的应力降低或升高，直到完成全部试验。

‘肆’ 疲劳破坏

一、交变应力

交变应力也称疲劳应力，是指随时间作周期性变化的应力。如图6-1所示，其中各种符号的含义如下：

图6-1 交变应力各参数示意图

σ_max：最大应力；σ_min：最小应力；σ_m：平均应力；σ_a：应力幅。

各参数关系如下：

岩石断裂与损伤

σ_max=σ_m+σ_a

σ_min=σ_m-σ_a

定义：R=σ_min/σ_max为应力比（也称循环特性）。当R=-1时，称对称循环；当R=0时，称脉冲循环；当R=1时，为静载荷。

二、疲劳强度设计方法

传统的设计方法，最早期是无限寿命设计，要求构件在无限长的使用期内不发生破坏。这种设计是按照疲劳强度条件设计的。后来对某些构件采用“安全寿命”设计，即要求在一定的使用范围内，不发生疲劳裂纹。这种设计后来成为评价材料疲劳强度的传统方法，即在一定的外加交变载荷下，测定无裂纹光滑试件的断裂循环次数，由下式进行设计：

岩石断裂与损伤

σ_-1为材料的疲劳极限或持久极限。在对称循环下用小尺寸光滑试件在专用疲劳试验机上测得，是指试件经过无数次（一般大于10⁷次）应力循环而不发生破坏的最大应力值。它与构件的尺寸、表面加工质量、应力集中程度有关。n_σ为大于1的安全系数。

传统的疲劳设计没有考虑物体或零件在加工使用中表面或内部存在裂纹或缺陷，而带裂纹或类似裂纹的物体在承受交变应力时，即使工作应力远低于材料的疲劳极限也可能产生裂纹扩展，从而使物体断裂。为此需运用断裂力学的观点研究“破损安全”的设计方法，即：假定物体是带裂纹体，容许其在交变应力作用下，在一段时间内裂纹可以有所扩展，但未达到断裂，因而不影响物体可靠的工作。对于这种设计必须掌握材料疲劳裂纹扩展特征，才能使设计获得预期的安全效果。

为了减轻结构的重量，设计上愈来愈多地采用高强度和超高强度材料。这类材料的断裂韧度一般随着材料的屈服强度的增高面逐渐下降，从而使脆性破坏的裂纹临界尺寸减小。因此必须解决这类材料制成的构件的疲劳剩余寿命的估算问题。所以研究材料疲劳裂纹扩展规律是设计和使用材料方面给材料的力学性能研究提出的新课题，也是断裂力学在工程应用方面的一个重要内容。由于构件在加工制造和使用过程中，裂纹的出现是不可避免的，用断裂力学来研究裂纹扩展特性，是对传统疲劳试验和分析方法的重要补充和发展。

三、疲劳破坏的过程

疲劳总是在应力最高、强度最弱的局部位置上形成。对于一般构件来说，机械加工的切削痕、阶梯部分、圆孔部分及内表面夹杂物等应力集中处，是疲劳裂纹首先发生的地方。由于材料结构及工作条件不同，疲劳裂纹的形成方式也不同。常见的有夹杂物与基体界面开裂、滑移带开裂、晶界开裂等方式。一般情况下疲劳破坏的过程可分为四个不同阶段。

1.裂纹成核阶段

交变应力→滑移→金属的挤出和挤入→形成微裂纹的核（一般出现于零件表面）。

2.微观裂纹扩展阶段

微裂纹沿滑移面扩展，这个面是与正应力轴成45°的切应力作用面，许多滑移线形成滑移带，沿滑移带形成裂纹，此阶段裂纹的扩展速率是缓慢的，每循环一般为10^-5mm，裂纹尺寸小于0.05mm。

3.宏观裂纹扩展阶段

裂纹扩展方向与拉应力垂直，为单一裂纹扩展，裂纹尺寸从0.05mm扩展至临界尺寸a_c，扩展速率为每循环10^-3mm。

4.断裂阶段

当裂纹扩展至临界尺寸a_c时，产生失稳而很快断裂。

工程上一般规定0.1～0.2mm贯穿裂纹为宏观裂纹；0.2～0.5mm，深0.15mm表面裂纹为宏观裂纹。

宏观裂纹扩展阶段对应的循环因数——裂纹扩展寿命（N_p）。宏观裂纹扩展以前阶段对应的循环因数——裂纹形成寿命（N_i）。

四、高周疲劳和低周疲劳

工程上常遇到高周疲劳与低周疲劳的概念。

1.高周疲劳

当构件所受的应力较低，疲劳裂纹在弹性区内扩展，裂纹扩展至断裂所经历的应力循环周期N较高，或裂纹的疲劳寿命较长，称为高周疲劳。高周疲劳也称为应力疲劳。N称为失效周期或疲劳寿命。

2.低周疲劳

当构件所受的局部应力已超过材料的屈服强度，形成较大的塑性区，裂纹在塑性区中扩展，裂纹扩展所经历的循环周期较低，或裂纹的疲劳寿命较短，称为低周疲劳。低周疲劳也称为应变疲劳或塑性疲劳。低周疲劳总的寿命近似等于裂纹扩展寿命，因此在低周疲劳设计中主要考虑裂纹扩展寿命。工程中一般规定N≤10⁴的疲劳为低周疲劳。

五、构件的疲劳设计

1.总寿命法

首先测定S-N曲线（S为交变应力，N为应力循环周次）。

经典的疲劳设计方法是用循环应力范围（S-N）曲线法或塑性总应变法来描述导致疲劳破坏的总寿命。

在这些方法中通过控制应力幅或应变幅来获得初始无裂纹的实验室试样产生疲劳破坏所需的应力循环数和应变循环数：

N=N_i+N_p（N_i形成寿命，N_p扩展寿命）

2.损伤容限法（疲劳设计的断裂力学方法）

允许构件在使用期内出现裂纹，但必须具有足够的裂纹亚临界扩展寿命，以保证在使用期内裂纹不会失稳扩展而导致构件破坏。

疲劳寿命定义为从某一裂纹尺寸扩展至临界尺寸的裂纹循环数。

‘伍’ 疲劳检测怎么检测

疲劳检测怎么检测疲劳试验对于产品寿命评估、失效分析、金属断裂原因分析、事故还原等方面，都具有重要的参考价值。对于一些类似轴承、叶片、齿轮、弹簧等零件，因为需要承受不同载荷应力，所以在对这些产品检测时，疲劳试验可以很好的反应其质量情况。疲劳试验不仅适用金属制品检测，而且对塑料制品检测、橡胶检测也都同样适用。拜恩检测可对金属、橡胶、塑料等各类材料进行疲劳试验，并提供国家认可的资质检测报告。

一、检测范围：

金属材料、橡胶制品、V 带、齿轮、轴类、板材、弹性材料

二、试验种类：

拉伸疲劳、压缩疲劳、高温疲劳、低温疲劳、热疲劳、腐蚀疲劳、轴向疲劳、接触疲劳、高周疲劳、低周疲劳、室温疲劳、微动磨损疲劳、旋转弯曲疲劳

三、检测标准：

GB/T13682‐1992螺纹紧固件轴向载荷疲劳试验方法

GB/T14229‐1993齿轮接触疲劳强度试验方法

GB/T14230‐1993齿轮弯曲疲劳强度试验方法

GB/T4337‐2008 金属材料疲劳试验旋转弯曲方法

GB/T1688‐2008 硫化橡胶伸张疲劳的测定

四、测试仪器：

疲劳试验机、拉力试验机、压力试验机、恒温恒湿试验机、低温试验机

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‘陆’ 无损检测的论文

钢结构无损检测 摘要：通过对应用于建筑钢结构行业中的几种常规无损检测方法的简述，归纳了被检对象所适用的不同无 损检测方法。为广大工程技术人员和管理人员了解、学习、应用无损检测技术提供参考。 关键词：建筑钢结构；无损检测 1 前言 建筑钢结构由于其强度高、工业化程度高以及综合经济效益好等优点，自上世纪 90 年代，特别是近年来得 到了迅猛发展，广泛应用于工业和民用等领域。由于一些重点工程，建筑钢结构发生了严重的质量事故， 如郑州中原博览中心网架曾发生了崩塌事故，所以建筑钢结构的安全性和可靠性越来越受到重视。 建筑钢结构的安全性和可靠性源于设计，其自身质量则源于原材料、加工制作和现场安装等因素。评价建 筑钢结构的安全性和可靠性一般有三种方式：⑴模拟实验；⑵破坏性实验；⑶无损检测。模拟实验是按一 定比例模拟建筑钢结构的规格、材质、结构形式等，模拟在其运行环境中的工作状态，测试、评价建筑钢 结构的安全性和可靠性。模拟实验能对建筑钢结构的整体性能作出定量评价，但其成本高，周期长，工艺 复杂。破坏性实验是采用破坏的方式对抽样试件的性能指标进行测试和观察。破坏性实验具有检测结果精 确、直观、误差和争议性比较小等优点，但破坏性实验只适用于抽样，而不能对全部工件进行实验，所以 不能得出全面、综合的结论。无损检测则能对原材料和工件进行 100%检测，且经济成本相对较低。 上世纪 50 年代初，无损检测技术通过前苏联进入我国。作为工艺过程控制和产品质量控制的手段，如今在 核电、航空、航天、船舶、电力、建筑钢结构等行业中得到广泛的应用，创造了巨大的经济效益和社会效 益。无损检测技术是建立在众多学科之上的一门新兴的、综合性技术。无损检测技术是以不损伤被检对象 的结构完整性和使用性能为前提，应用物理原理和化学现象，借助先进的设备器材，对各种原材料，零部 件和结构件进行有效的检验和测试，借以评价它们的完整性、连续性、致密性、安全性、可靠性及某些物 理性能。无损检测经历了三个阶段，即无损探伤（Non-destructive Inspection，简称 NDI）、无损检测 （Non-destructive testing，简称 NDT）、无损评价（Non-destructive Evaluation，简称 NDE）、无损 探伤的含义是探测和发现缺陷。无损检测不仅仅要探测和发现缺陷，而且要发现缺陷的大小、位置、当量、 性质和状态。无损评价的含义则更广泛、更深刻， 它不仅要求发现缺陷，探测被检对象的结构、性质、状 态，还要求获得更全面、更准确的，综合的信息，从而评价被检对象的运行状态和使用寿命。应用于钢结 构行业中的常规无损检测方法有磁粉检测（Magnetic Testing 简称 MT）、渗透检测（Penetrate Testing， 简称 PT）、涡流检测（Eddy current Testing 简称 ET）、声发射检测（Acoustic Emission Testing 简称 AET）、超声波检测（Ultrasonic Testing，简称 UT）、射线检测（Radiography Testing，简称 RT）。在 建筑钢结构行业中，按检测缺陷产生的时机，无损检测方法可以按下图分类。 2 2.1 检测方法的简述 磁粉检测（MT） 原理 2.1.1 铁磁性材料被磁化后，产生在被检对象上的磁力线均匀分布。由于不连续性的存在，使工件表面和近表面 的磁力线发生了局部畸变而产生了漏磁场，漏磁场吸附施加在被检对象表面的磁粉，形成在合适光照下可 见的磁痕,从而达到检测缺陷的目的。 2.1.2 适用范围 可以对铁磁性原材料，如钢板、钢管、铸钢件等进行检测，也可以对铁磁性结构件进行检测。 2.1.3 局限性 仅适用铁磁性材料及其合金的表面和近表面的缺陷检测，对检测人员的视力、工作场所、被检对象的规格、 形状等有一定的要求。 2.1.4 优点 经济、方便、效率高、灵敏度高、检测结果直观。 2.2 2.2.1 渗透检测（PT） 原理 在被检对象表面施加含有荧光染料或着色染料的渗透液，渗透液在毛细血管的作用下，经过一定时间 后，渗透液可以渗透到表面开口的缺陷中去。经过去除被检对象表面多余的渗透液，干燥后，再在被检对 象表面施加吸附介质（显象剂）。同样在毛细血管的作用下，显象剂吸附缺陷中的渗透液，使渗透液回渗 到显象剂中，在一定的光照下，缺陷中的渗透液被显示。从而达到检测缺陷的目的。 2.2.2 适用范围 适用于非多孔状固体表面开口缺陷。 2.2.3 局限性 仅适用于表面开口缺陷的检测，而且对被检对象的表面光洁度要求较高，涂料、铁锈、氧化皮会覆盖表面 缺陷而造成漏检。对检测人员的视力有一定要求，成本相对较高。 2.2.4 优点 设备轻便、操作简单，检测灵敏度高，结果直观、准确。 2.3 2.3.1 涡流检测（ET） 原理 金属材料在交变磁场的作用下产生了涡流，根据涡流的分布和大小可以检测出铁磁性材料和非铁磁性材料 的缺陷。 2.3.2 适用范围 适用于各种导电材料的表面和近表面的缺陷检测。 2.3.3 局限性 不适用不导电材料检测，对形状复杂的试件很难应用，比较适合钢管、钢板等形状规则的轧制型材的检测， 而且设备较贵；无法判定缺陷的性质。 2.3.4 优点 检测速度快，生产效率高，自动化程度高。 2.4 2.4.1 声发射检测（AET） 原理 材料或结构件受到内力或外力的作用产生形变或断裂时， 以弹性波的形式释放出应变能的现象称为声发射， 也称为应力波发射。声发射检测是通过受力时材料内部释放的应力波判断被检对象内部结构损伤程度的一 种新兴动态无损检测技术。 2.4.2 适用对象 适用于被检对象的动态监测，如对大型桥梁、核电设备的实时动态监测。 2.4.3 局限性 无法监测静态缺陷、干扰检测的因素较多；设备复杂、价格较贵、检测技术不太成熟。 2.4.4 优点 可以远距离监控设备的运行情况和缺陷的扩展情况，对结构的安全性和可靠性评价提供依据。 2.5 2.5.1 超声波检测（UT） 原理 超声波是指频率大于 20 千兆赫兹的机械波。根据波动传播时介质的振动方向相对于波的传播方向不同，可 将波动分为纵波、横波、表面波和板波等。用于钢结构检测的主要是纵波和横波。 超声波探伤仪激励探头产生的超声波在被检对象的介质中按一定速度传播，当遇到异面介质（如气孔、夹 渣）时，一部分超声波反射回来，经仪器处理后，放大进入示波屏，显示缺陷的回波。 2.5.2 适用对象 适用于各类焊逢、板材、管材、棒材、锻件、铸件以及复合材料的检测，特别适合厚度较大的工件。 2.5.3 局限性 检测结果可追溯性较差；定性困难，定量不精确，人为因素较多；对被检工件的材质规格，几何形状有一 定要求。 2.5.4 优点 检测成本低、速度快、周期短、效率高；仪器小、操作方便；能对缺陷进行精确定位；对面积型缺陷的检 出率较高（如裂纹、未熔合等） 2.6 射线检测（RT） 2.6.1 原理 射线是一种波长短、频率高的电磁波。 射线检测，常规使用×射线机或放射性同位素作为放射源产生射线，射线穿过被检对象，经过吸收和衰减， 由于被检试件中存在厚度差的原因，不同强度的射线到达记录介质（如射线胶片），射线胶片的不同部位 吸收了数量不等的光子，经过暗室处理后，底片上便出现了不同黑度的缺陷影象，从而判定缺陷的大小和 性质。 2.6.2 适用范围 适用较薄而不是较厚（如果工件的厚度超过 80mm 就要使用特殊设备进行检测，如加速器）的工件的内部体 积型缺陷的检测。 2.6.3 局限性 检测成本高、周期长，工作效率低；不适用角焊逢、板材、管材、棒材、锻件的检测；对面状的缺陷检出 率较低；对缺陷的高度和缺陷在被检对象中的深度较难确定；影响人体健康。 2.6.4 优点 检测结果直观、定性定量准确；检测结果有记录，可以长期保存，可追溯性较强。 3 小结 综上所述，每种无损检测方法的原理和特点各不相同，且适用的检测对象也不一样。在建筑钢结构的行业 中应根据结构的整体性能，检测成本及被检对象的规格、材质、缺陷的性质、缺陷产生的位置等诸多因素 合理选择无损检测方法。一般地，选择无损检测方法及合格等级，是设计人员依据相关规范而确定的。有 的工程，业主也有无损检测方法及合格等级的要求，这就需要供需双方相互协商了。 3.1 钢结构在加工制作及安装过程中无损检测方法的选择见表 1 被检对象 原材料检验 板材 锻件及棒材 管材 螺栓 焊接检验 坡口部位 清根部位 对接焊逢 角焊逢和 T 型焊逢 3.2 UT 检测方法 UT、MT（PT） UT（RT）、MT（PT） UT、MT（PT） UT、PT（MT） PT（MT） RT（UT）、MT（PT） UT（RT）、PT（MT） 被检对象所适用的无损检测方法见表 2 内部缺陷 表面缺陷和近表面 检测方法 UT ● ○ ● ● MT ● ● ● ● PT ● ○ ○ ● ET △ △ ● × AET △ △ △ △ 发生中缺陷检 测 检测方法 RT 被检对象 试 件 分 类 锻件 铸件 压延件（管、板、型材） 焊逢 × ● × ● 分层 疏松 气孔 内部 缩孔 缺陷 未焊透 未熔合 缺陷 分类 夹渣 裂纹 白点 表面裂纹 表面 缺陷 表面气孔 折叠 断口白点 × × ● ● ● △ ● ○ × △ ○ — × ● ○ ○ ○ ● ● ○ ○ ○ △ × — × — — — — — — — — — ● △ ○ ● — — — — — — — — — ● ● ○ ● — — — — — — — — — ● △ ○ — — — — — △ △ △ △ △ △ — — — 注：●很适用；○适用；△有附加条件适用；×不适用；—不相关 参 1. 考 文 献 强天鹏 射线检测 [M] 云南科技出版社 2001 2. 3. 4. 5. 周在杞等 张俊哲等 无损检测技术及其应用 [M] 科学出版社 王小雷 锅炉压力容器无损检测相关知识 [M] 李家伟等 无损检测 冉启芳 2001 1993 [M] 机械工业出版社 2002 无损检测方法的分类及其特征的介绍 [J] 无损检测 1999 2 钢网架结构超声波检测及其质量的分 [J] 无损检测 2001 6 磁粉检测（MT） 2.1 磁粉检测（MT） 2.1.1 原理 铁磁性材料被磁化后，产生在被检对象上的磁力线均匀分布。由于不连续性的存在，使工件表面和近表面 的磁力线发生了局部畸变而产生了漏磁场，漏磁场吸附施加在被检对象表面的磁粉，形成在合适光照下可 见的磁痕,从而达到检测缺陷的目的。 磁粉探伤的原理及概述 磁粉探伤的原理 磁粉探伤又称 MT 或者 MPT（Magnetic Particle Testing），适用于钢铁等磁性材料的表面附近进行探伤 的检测方法。利用铁受磁石吸引的原理进行检查。在进行磁粉探伤检测时，使被测物收到磁力的作用，将 磁粉（磁性微型粉末）散布在其表面。然后，缺陷的部分表面所泄漏出来泄露磁力会将磁粉吸住，形成指 示图案。指示图案比实际缺陷要大数十倍，因此很容易便能找出缺陷。 磁粉探伤方法 磁粉探伤检测的顺序分为前期处理、磁化、磁粉使用、观察，以及后期处理。 前期处理→磁化→磁粉使用→观察→后期处理 以下分别说明各个步骤的概要。 （1）前期处理 探探伤面如果有油脂、涂料、锈、或其他异物附着的情况下，不仅会妨碍磁粉吸附在伤痕上，而且还会出 现磁粉吸附在伤痕之外的部分形成疑私图像的情况。因此在磁化之前，要采用物理或者化学处理，进行去 除污垢异物的步骤。 （2）磁化 将检测物适当磁化是非常重要的。通常，采用与伤痕方向与磁力线方向垂直的磁化方式。另外为了适当磁 化，根据检测物的形状可以采用多种方法。日本工业规格（JIS G 0565-1992）中规定了以下 7 种磁化方法。 ①轴通电法……在检测物轴方向直接通过电流。 ②直角通电法……在检测物垂直于轴的方向直接通过电流。 ③Prod 法……在检测物局部安置 2 个电极（称为 Prod）通过电流。 ④电流贯通法……在检测物的孔穴中穿过的导电体中通过电流。 ⑤线圈法……在检测物中放入线圈，在线圈中通过电流。 ⑥极间法……把检测物或者要检测的部位放入电磁石或永磁石的磁极间。 ⑦磁力线贯通法……对通过检测物的孔穴的强磁性物体施加交流磁力线，使感应电流通过检测物。 （3）磁粉使用磁粉探伤的原理 ① 磁粉的种类 为了让磁粉吸附在伤痕部的磁极间形成检出图像，使用的磁粉必须容易被伤痕部的微弱磁场磁化，吸附在 磁极上，也就是说需要优秀的吸附性能。另外，要求形成的磁粉图像必须有很高的识别性。 一般，磁粉探伤中使用的磁粉有在可见光下使用的白色、黑色、红色等不同磁粉，以及利用荧光发光的荧 光磁粉。另外，根据磁粉使用的场合，有粉状的干性磁粉以及在水或油中分散使用的湿性磁粉。 ② 磁粉的使用时间 磁粉使用时间分为一边通过磁化电流一边使用磁粉的连续法，以及在切断磁化电流的状态即利用检测物的 残留磁力的残留法两种。 （4）观察 为了便于观察附着在伤痕部位的磁粉图像，必须创造容易观察的环境。普通磁粉需要在尽可能明亮的环境 下观察，荧光磁粉则要使用紫外线照射灯将周围尽量变暗才容易观察。 （5）后期处理 磁粉探伤结束，检测物有可能仍作为产品或是需要送往下一个加工步骤接受机械加工等。这时就需要进行 退磁、去除磁粉、防锈处理等后期处理。 2.1.2 适用范围 可以对铁磁性原材料，如钢板、钢管、铸钢件等进行检测，也可以对铁磁性结构件进行检测。 2.1.3 局限性 仅适用铁磁性材料及其合金的表面和近表面的缺陷检测，对检测人员的视力、工作场所、被检对象的规格、 形状等有一定的要求。 2.1.4 优点 经济、方便、效率高、灵敏度高、检测结果直观。 生产厂家： 生产厂家：济宁联永超声电子有限公司 仪器设备名称： 仪器设备名称：CDX-Ⅲ该机型磁粉探伤仪 Ⅲ 仪器概况：CDX-Ⅲ该机型磁粉探伤仪是具有多种磁化方式的磁粉探 伤仪设备。仪器采用可控硅作无触点开关，噪音小、寿命长、操作简 单、方便、适应性强、工作稳定。是最近推出新产品，它除具有便携 式机种的一切优点，还具有移动机种的某些长处，扩展了用途，简化 了操作，还具有退磁功能。 该设备有四种探头： 1、旋转探头： 型）能对各种焊缝、各种几何形状的曲面、平面、 （E 管道、锅炉、球罐等压力容器进行一次性全方位显示缺陷和伤痕。 2、电磁轭探头： 型）它配有活关节，可以对平面、曲面工件进行 （D 探伤。 3、马蹄探头： 型）它可以对各种角焊缝，大型工件的内外角进行 （A 局部探伤。 4、磁环： 型）它能满足所有能放入工件的周向裂纹的探伤，用它 （O 来检测工件的疲劳痕（疲劳裂痕均垂于轴向）及为方便，用它还可以 对工件进行远离法退磁。 总之，该仪器是多种探伤仪的给合体，功能与适用范围广，尤其应用 于不允许通电起弧破表面零件的探伤。

无损检测概论及新技术应用 无损检测概论及新技术应用 概论 摘要： 摘要：综述了无损检测的定义、方法、特点、要求等基本知识，以及无损检测在 现今社会中的应用实例，其中包括混凝土超声波无损检测技术、涡流无损检测技 术、渗透探伤技术。 关键词： 关键词：无损检测；混凝土缺陷；涡流检测;渗透探伤。 引言： 引言：随着现代工业的发展，对产品的质量和结构的安全性、使用的可靠性提出 了越来越高的要求，无损检测技术由于具有不破坏试件、检测灵敏度高等优点， 所以其应用日益广泛。无损检测是工业发展必不可少的有效工具，在一定程度上 反映了一个国家的工业发展水平，其重要性已得到公认。 1、 无损检测概论 、 无损检测 检测概论 无损检测就是利用声、光、磁和电等特性，在不损害或不影响被检对象使用 性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，给出缺陷的大小、位 置、性质和数量等信息，进而判定被检对象所处技术状态（如合格与否、剩余寿 命等）的所有技术手段的总称。 常用的无损检测方法有射线照相检验(RT)、超声检测(UT)、磁粉检测(MT)和 液体渗透检测(PT) 四种。 其他无损检测方法： 涡流检测(ET)、 声发射检测 （AT） 、 （TIR） 泄漏试验 、 （LT） 交流场测量技术 、 （ACFMT） 漏磁检验 、 （MFL)、 热像/红外 远场测试检测方法（RFT)等。 基于以上方法，无损检测具有一下应用特点： 1>不损坏试件材质、结构 无损检测的最大特点就是能在不损坏试件材质、 结构的前提下进行检测， 所以实施无损检测后，产品的检查率可以达到 100%。但是，并不是所有需要测 试的项目和指标都能进行无损检测，无损检测技术也有自身的局限性。某些试验 只能采用破坏性试验， 因此， 在目前无损检测还不能代替破坏性检测。 也就是说， 对一个工件、材料、机器设备的评价，必须把无损检测的结果与破坏性试验的结 果互相对比和配合，才能作出准确的评定。 2>正确选用实施无损检测的时机 在无损检测时， 必须根据无损检测的目的,正确选择无损检测的时机,从而顺利 地完成检测预定目的,正确评价产品质量。 3>正确选用最适当的无损检测方法 由于各种检测方法都具有一定的特点，为提高检测结果可靠性，应根据设备 材质、制造方法、工作介质、使用条件和失效模式，预计可能产生的缺陷种类、 形状、部位和取向，选择合适的无损检测方法。 4>综合应用各种无损检测方法 任何一种无损检测方法都不是万能的，每种方法都有自己的优点和缺点。应 尽可能多用几种检测方法，互相取长补短，以保障承压设备安全运行。此外在无 损检测的应用中，还应充分认识到，检测的目的不是片面追求过高要求的“高质 量”，而是应在充分保证安全性和合适风险率的前提下，着重考虑其经济性。只 有这样，无损检测在承压设备的应用才能达到预期目的。[1] 通过各种检测方法，最终对于无损检测的要求是：不仅要发现缺陷，探测试 件的结构、状态、性质，还要获取更全面、准确和综合的信息，辅以成象技术、 自动化技术、计算机数据分析和处理技术等，与材料力学、断裂力学等学科综合 应用，以期对试件和产品的质量和性能作出全面、准确的评价。 2、 无损检测在各领域的应用 、 无损检测基于以上优点,在现今社会受到广泛关注和应用,为实际生产工作减 少了废料成本,提供了极大的方便。其中超声波检测技术、涡流检测、渗透探伤 技术、霍尔效应无损探伤技术应用极为出色。 2.1 混凝土超声无损检测 混凝土是我国建筑结构工程最为重要的材料之一，它的质量直接关系到结构 的安全。多年来，结构混凝土质量的传统检测方法是以按规定的取样方法，制作 立方体试件，在规定的温度环境下，养护 28d 时按标准实验方法测得的试件抗压 强度来评定结构构件的混凝土强度。用试件实验测得的混凝土性能指标，往往是 与结构物中的混凝土性能有一定差别。因此，直接在结构物上检测混凝土质量的 现场检测技术，已成为混凝土质量管理的重要手段。 所谓混凝土“无损检测”技术，就是要在不破坏结构构件的情况下，利用测 试仪器获取有关混凝土质量等受力功能的物理量。 因该物理量与混凝土质量之间 有较好的相互关系，可采用获取的物理量去推定混凝土质量。[2] 混凝土超声检测是用超声波探头中的压电陶瓷或其他类型的压电晶体加载某 频率的交流电压后激发出固定频率的弹性波， 在材料或结构内部传播后再由超声 波换能器接收，通过对采集的超声波信号的声速、振幅、频率以及波形等声学参 数进行分析，以此推断混凝土结构的力学特性、内部结构及其组成情况。超声波 检测可用于混凝土结构的测厚、探伤、混凝土的弹性模量测定以及混凝土力学强 度评定等方面. [3] 2.2 涡流无损检测 涡流检测的基本原理：将通有交流电的线圈置于待测的金属板上或套在待测 的金属管外。这时线圈内及其附近将产生交变磁场，使试件中产生呈旋涡状的感 应交变电流，称为涡流。涡流的分布和大小，除与线圈的形状和尺寸、交流电流 的大小和频率等有关外，还取决于试件的电导率、磁导率、形状和尺寸、与线圈 的距离以及表面有无裂纹缺陷等。因而，在保持其他因素相对不变的条件下，用 一探测线圈测量涡流所引起的磁场变化，可推知试件中涡流的大小和相位变化， 进而获得有关电导率、缺陷、材质状况和其他物理量(如形状、尺寸等)的变化或 缺陷存在等信息。但由于涡流是交变电流，具有集肤效应，所检测到的信息仅能 反映试件表面或近表面处的情况。[4] 应用：按试件的形状和检测目的的不同，可采用不同形式的线圈,通常有穿过 式、探头式和插入式线圈 3 种。穿过式线圈用来检测管材、棒材和线材，它的内 径略大于被检物件， 使用时使被检物体以一定的速度在线圈内通过， 可发现裂纹、 夹杂、凹坑等缺陷。探头式线圈适用于对试件进行局部探测。应用时线圈置于金 属板、管或其他零件上，可检查飞机起落撑杆内筒上和涡轮发动机叶片上的疲劳 裂纹等。插入式线圈也称内部探头，放在管子或零件的孔内用来作内壁检测，可 用于检查各种管道内壁的腐蚀程度等。为了提高检测灵敏度，探头式和插入式线 圈大多装有磁芯。涡流法主要用于生产线上的金属管、棒、线的快速检测以及大 批量零件如轴承钢球、汽门等的探伤（这时除涡流仪器外尚须配备自动装卸和传 送的机械装置） 、材质分选和硬度测量，也可用来测量镀层和涂膜的厚度。[5] 优缺点：涡流检测时线圈不需与被测物直接接触，可进行高速检测,易于实现 自动化,但不适用于形状复杂的零件,而且只能检测导电材料的表面和近表面缺陷, 检测结果也易于受到材料本身及其他因素的干扰。 2.3 渗透探伤技术 液体渗透检测的基本原理：零件表面被施涂含有荧光染料或着色染料的渗透 剂后，在毛细管作用下，经过一段时间，渗透液可以渗透进表面开口缺陷中；经 去除零件表面多余的渗透液后，再在零件表面施涂显像剂，同样，在毛细管的作 用下，显像剂将吸引缺陷中保留的渗透液，渗透液回渗到显像剂中，在一定的光 源下 （紫外线光或白光） 缺陷处的渗透液痕迹被现实， 黄绿色荧光或鲜艳红色） ， （ ， 从而探测出缺陷的形貌及分布状态。[6] 渗透检测适用于具有非吸收的光洁表面的金属、非金属，特别是无法采用磁 性检测的材料，例如铝合金、镁合金、钛合金、铜合金、奥氏体钢等的制品，可 检验锻件、铸件、焊缝、陶瓷、玻璃、塑料以及机械零件等的表面开口型缺陷。 渗透检测的优点是灵敏度较高（已能达到检测开口宽度达 0.5?m 的裂缝） ，检测 成本低，使用设备与材料简单，操作轻便简易，显示结果直观并可进一步作直观 验证（例如使用放大镜或显微镜观察） ，其结果也容易判断和解释，检测效率较 高。缺点是受试件表面状态影响很大并只能适用于检查表面开口型缺陷，如果缺 陷中填塞有较多杂质时将影响其检出的灵敏度。[7] 3、 结语 、 随着现代科学技术的发展，激光、红外、微波、液晶等技术都被应用于无损 检测领域，而传统的常规无损检测技术也因为现代科技的发展，大大丰富了应用 方法，如射线照相就可细分为 X 射线、γ射线、中子射线、高能 X 射线、射线 实时照相、层析照相……等多种方法。 无损检测作为一种综合性应用技术，无损检测技术经历了从无损探伤，到无 损检测，再到无损评价，并且向自动无损评价、定量无损评价发展。相信在不远 的将来， 新生的纳米材料、 微机电器件等行业的无损检测技术将会得到迅速发展。 参考文献【1】李喜孟.无损检测.机械工业出版社.2011 】 【2】父新漩. 混凝土无损检测手册.人民交通出版社.2003 】 【 3】 冯子蒙.超声波无损检测于评价的关键技术问题及其解决方案.煤矿机 】 械.2009(9) 【4】唐继强.无损检测实验.机械工业出版社.2011 】 【5】李丽茹.表面检测.机械工业出版社.2009 】 【6】国防科技工业无损检测人员资格鉴定与认证培训教材编审委员会.机械工业 出版社.2004 【7】胡学知主编. 中国劳动社会保障出版社.2007 】

‘柒’ 不锈钢裂纹检测用什么方法

X射线探伤，磁粉探伤，着色探伤。超声波探伤发现不了细微裂纹。一般用着色探伤，比较经济实惠，操作也比较方便。

‘捌’ 疲劳试验机的试验方法

疲劳试验是指通过金属材料实验测定金属材料的σ-1，绘制材料的S-N曲线，进而观察疲劳破坏现象和断口特征，进而学会对称循环下测定金属材料疲劳极限的方法。检测设备一般有疲劳试验机和游标卡尺。
在足够大的交变应力作用下，于金属构件外形突变或表面刻痕或内部缺陷等部位，都可能因较大的应力集中引发微观裂纹。分散的微观裂纹经过集结沟通将形成宏观裂纹。已形成的宏观裂纹逐渐缓慢地扩展，构件横截面逐步削弱，当达到一定限度时，构件会突然断裂。金属因交变应力引起的上述失效现象，称为金属的疲劳。静载下塑性性能很好的材料，当承受交变应力时，往往在应力低于屈服极限没有明显塑性变形的情况下，突然断裂。疲劳断口明显地分为两个区域：较为光滑的裂纹扩展区和较为粗糙的断裂区。裂纹形成后，交变应力使裂纹的两侧时而张开时而闭合，相互挤压反复研磨，光滑区就是这样形成的。载荷的间断和大小的变化，在光滑区留下多条裂纹前沿线。至于粗糙的断裂区，则是最后突然断裂形成的。统计数据表明，机械零件的失效，约有70%左右是疲劳引起的，而且造成的事故大多数是灾难性的。因此，通过实验研究金属材料抗疲劳的性能是有实际意义的。