第一篇：民機復合材料超聲無損檢測技術

民機復合材料超聲無損檢測技術

摘要：隨著現代航空航天業對復合材料應用的不斷增多，對這些材料的檢測日益成為該領域的重點和難點。本文主要介紹了一些常用的與航空航天復合材料相適應的超聲無損檢測技術。

關鍵字：航空航天 復合材料 無損檢測 超聲檢測 C掃描檢測 RF超聲檢測 空氣耦合

1.引 言

復合材料是指由兩種或兩種以上不同的物質以不同方式組合而成的材料，它可以發揮出各種材料的優點，克服單一材料的缺陷，擴大材料的應用范圍。由于復合材料具有重量輕、強度高、加工成型方便、彈性優良、耐化學腐蝕和耐候性等特點，已逐步取代木材及金屬合金，廣泛應用于航空航天領域，近幾年更是取得了飛速的發展。

然而由于復合材料的非均質性和各項異性，在制造過程中工藝不穩定，制造過程復雜，在制作成型過程中受設備、環境、人員及原材料等因素的影響極易在產品內部產生空穴、裂紋、分層、多孔、輸送、界面分離、夾雜、樹脂固化不良、鉆孔損傷等缺陷。在應用過程中，由于疲勞積累、撞擊、腐蝕等物理化學因素影響，復合材料也容易產生脫膠、分層、基本龜裂、空隙增長、纖維斷裂、褶皺變形、腐蝕坑、劃傷、下陷、燒傷等缺陷，這些缺陷很大一部分還是產生在復合材料的內部[1]。這些對產品的質量和安全性能影響極大，因此，對產品的檢測尤為重要。

用于復合材料無損檢測的方法主要有超聲、射線、磁粉、滲透、渦流、激光全息及紅外無損檢測技術等，超聲波檢測法(Ultrasonic)是廣泛用于材料探傷的常用方法，也是最早用于復合材料無損評價的方法之一。它主要利用復合材料本身或其缺陷的聲學性質對超聲波傳播的影響來檢測材料內部和表面的缺陷，如氣泡、分層、裂紋、脫粘、貧膠等[2]。超聲波探傷具有靈敏度高、穿透性強、檢驗速度快、成本低和對人體無害等優點。因此，超聲無損檢測技術一直都是研究的 熱點，本文將對復合材料的某些超聲波無損檢測方法做具體的介紹。

2.復合材料及其無損檢測技術特點

與傳統的金屬材料結構相比，復合材料結構是一種通過基體-增強物之間的物理結合和鋪層設計來達到預期性能的集材料工藝于一體的新型材料結構。其最為顯著的優點是材料和結構的重量-性能比(即比性能)好、可設計性強、材料利用率高和制造工序少(從材料制備到結構成型，往往僅需要一兩個熱循環就能完成制造)。因此，一旦進入復合材料結構制造工序，其輸出結果就是結構件，而且復合材料結構越來越復雜，結構尺寸越來越大，整體結構越來越多，如飛機機翼、機身和壁板等。

復合材料的無損檢測不能簡單沿用金屬材料檢測的思維慣性和方法，而必須根據復合材料結構特點，研究和采用復合材料的無損檢測技術和方法。

圖1 典型的復合材料界面[3](1)由于復合材料內部各結構元素(如纖維、樹脂和鋪層等)之間主要是通過物理界面相結合(圖1)，而且存在明顯的各向異性。大量的檢測結果和破壞分析表明，最容易產生缺陷的部位正是在復合材料內部的物理界面。因此，界面缺陷的檢測是復合材料無損檢測的重點。特別是對于復合材料層壓結構，研究和掌握其結構特點，對選擇和研究復合材料無損檢測技術具有正確性的指導意義。

2(2)復合材料結構多為非厚度結構，厚度約0.3-40 mm，因此，對復合材料的檢測必須結合具體的應用對象。特別值得指出的是，復合材料不允許存在表面檢測盲區。對于復合材料層壓結構，單個鋪層的厚度小至0.125 mm，而且通常復合材料結構在厚度方向不存在加工余量之說[3]。

(3)對復合材料層壓結構，必須充分考慮內部的微結構與所研究和選擇的檢測方法在檢測機理、缺陷信號成因上的有機聯系。例如，聲波在復合材料中的傳播特性的變化和缺陷識別方法就與復合材料內部微結構存在密切聯系[3]。不能簡單地根據換能器接收到的物理信號的變化判別缺陷是否存在。例如，圖2是來自碳纖維層壓復合材料內部的典型超聲回波信號，圖中F來自材料表面的聲波反射，B來自材料底面的聲波反射，D來自材料內部的聲波反射。按照傳統的超聲檢測思維慣例，信號D應是判別材料內部缺陷的依據。但在復合材料超聲檢測中，信號D并不是來自缺陷的反射波，而是材料結構變化引起的入射聲波反射。

圖2 復合材料內部典型超聲回波信號[3](4)缺陷特點與特征總是與材料、工藝和結構密切相關，因此需要掌握這些特點，才能建立正確的復合材料判別方法。

3.復合材料的超聲波檢測技術

3.1 超聲波檢測簡介

超聲波是指頻率≥20kHz的聲波，其波長與材料內部缺陷的尺寸相匹配。根據超聲波在材料內部缺陷區域和正常區域的反射、衰減與共振的差異來確定缺陷的位置與大小。超聲波檢測主要分為脈沖反射法、穿透法和反射板法，根據不同的缺陷來選擇合適的檢測方法。

超聲波不僅能檢測復合材料構件中的分層、孔隙、裂紋和夾雜物等，而且在判斷材料的疏密、密度、纖維取向、曲屈、彈性模量、厚度等特性和幾何形狀等方面的變化也有一定作用。對于一般小而薄、結構簡單的平面層壓板及曲率不大的構件，宜采用水浸式反射板法；對于小或稍厚的復雜結構件，無法采用水浸式反射板法時，可采用水浸或噴水脈沖反射法和接觸延遲塊脈沖反射法；對于大型結構和生產型的復合材料構件的檢測宜采用噴水穿透法或噴水脈沖反射法。由于復合材料組織結構具有明顯的各向異性，而且性能的離散性較大，因而，產生缺陷的機理復雜且變化多樣，再加上復合材料構件的聲衰減大，由此引起的噪聲與缺陷反射信號的信噪比低，不易分辨，所以檢測時應選合適的方法[4]。

超聲波探傷具有靈敏度高、穿透性強、檢驗速度快、成本低和對人體無害等優點。由于這些優點超聲C掃描、RF超聲檢測、空氣耦合式超聲檢測等已成為飛行器零件等大型復合材料構件普遍采用的檢測技術。

3.2 超聲C掃描檢測技術

超聲C掃描是通過采用計算機技術控制超聲波探頭的移動位置，控制超聲波探傷儀（或數據采集卡）經探頭發射超聲波信號，并在超聲波信號經過檢測工件后被自身（或別的）探頭接收超聲波探傷儀（或數據采集卡）將獲得信號進行處理，由計算機進行檢測結果的顯示、記錄、存儲，在計算機顯示屏上顯示整個檢測區域的有無缺陷情況、缺陷大小和位置。現以檢測平面構件為例加以說明其成像原理。當探頭在探測平面內作X，Y方向的掃描運動時，在計算機的顯示屏上有一個和零件表面相一致的直角坐標。探頭在零件表面的位移和顯示屏上的光點的位移 4 同步，光點的顏色對應著接收探頭接收到的信號能量的大小，如果探頭所在位置下面如有缺陷，則對應的信號能量將發生變化，于是在顯示屏上顯示一個不同顏色點[5]，成像原理如圖3所示。

圖3 超聲C掃描成像原理

超聲C掃描，由于顯示直觀、檢測速度快等優點使其在大型復合材料構件的無損傷檢測中得到了廣泛的應用。由波音民用飛機集團等單位組成的研究小組用超聲波研究復合材料機身層合板結構的沖擊強度和沖擊后的剩余強度，結果表明，超聲波不僅可檢測損傷，而且能確定損傷對復合材料構件承載能力的影響。Dows公司先進的復合材料實驗室用超聲波確定了各種損傷參數(深度、形狀、面積、直徑以及分層頻率等)與有機纖維復合材料壓縮強度的關系。為適應復合材料制造過程的在線監控，還研制了脈沖激光超聲波檢測系統。該系統已成功用于復合材料固化過程的遠離非接觸在線檢測監控，包括溫度分布、固一液態界面、微觀結構、再生相(疏松、夾雜物)以及粘流一粘滯特性的檢測[6]。

3.3 RF超聲檢測

3.3.1 RF超聲檢測的優點

RF超聲檢測技術具有高分辨率，可以有效實現復合材料沖擊損傷、分層等缺陷的超聲掃描成像檢測和孔隙率數值評估，因此可以有效地實現復合材料的缺陷檢測。目前該項技術已在多個型號生產和新機研制中得到廣泛應用。3.3.2 合材料RF超聲檢測方法

纖維增強/樹脂基復合材料層壓結構可以被聲波視為厚度h??hi(i?1,2,?,n)的層狀介質，其中hi為第i個鋪層厚度，n為鋪層數。聲波在這種層狀介質中的傳 5 播特性及其變化與波長λ、鋪層聲學特性(如聲速)及其內部均勻性密切相關，對于沿厚度方向傳播的入射聲波，當λ>hi時層壓復合材料被聲波視為均勻介質。當復合材料內部質量均勻(無缺陷)時，入射聲波將會在復合材料內部均勻傳播，而不會形成明顯的層間反射[7]。

入射聲波在缺陷周圍的反射與缺陷的性能(即聲阻抗)有關，通常可以利用聲壓反射系數表征人射聲波的反射情況。若用Z和Zd分別表示復合材料和缺陷區的聲阻抗，則聲波在缺陷界面的聲壓反射系數尺可表示為：

R?Z?Zd(1)

Z?Zd通常由于缺陷區(如分層)的聲阻抗Zd比復合材料聲阻抗小得多，即Z>>Zd，因此聲波中90％以上的能量將會產生反射，形成缺陷反射回波。

圖4 分層區RF超聲回波信號

圖4是一典型的碳纖維增強/樹脂基復合材料層壓結構中分層區的RF超聲回波信號，從圖4中可以清晰地看到來自試樣表面的聲波反射信號F和來自分層缺陷的聲波反射信號D，且F和D相位相反[7]。

由于入射聲波傳播聲程s=tv，因此，通過測量回波信號F和D之間的時間t，可以確定損傷在復合材料厚度方向的深度hD：

hD?1tv(2)2入射聲波在缺陷周圍形成的反射聲波的幅頻特性與缺陷的取向、姿態有關。當入射聲波與缺陷取向表面的法向方向夾角較大時，即使入射聲波在缺陷界面產生了強烈的反射，也難以接收強烈的反射回波信號。此外，入射聲波在缺陷周圍形成的聲波反射特性還將與缺陷尺寸和聲波波長有關，對于復合材料中的微氣孔，入射聲波在氣孔周圍的傳播主要表現為散射特性，而且氣孔越小，散射特性越明顯。

通過分析表明聲波在碳纖維增強/樹脂基復合材料中傳播特性的變化，可以得到復合材料內部缺陷或結構信息，但不同的缺陷特征或不同性能的缺陷，對聲波反射特性的影響明顯不同。由于復合材料層合結構特征，通常單個鋪層的厚度可小至0．13mm[7]，因此必須設計采用合理的脈沖超聲波檢測技術，以得到一個在時間和空間上可以分辨的聲波檢測信號，實現對復合材料缺陷的定性定量評估和檢測分析。

3.4 空氣耦合式超聲檢測技術

3.4.1 空氣耦合式超聲檢測技術進展

空氣耦合式超聲無損檢測技術的進展得益于空氣耦合理論、新型換能器及信號處理技術的不斷進展。盡管空氣耦合式超聲檢測技術壁壘不斷，但研究工作還是取得很多成果：Dean D S系統評估了實際應用環境中空氣耦合換能器的特點。Lynnworth L C，Kim B T研究開發的空氣耦合式固體絕緣換能器，推動了空氣耦合式超聲檢測技術的發展[8]。

然而目前國內對空氣耦合式超聲檢測技術研究很少，國外許多國家已經將之應用于各種材料研究中。如比利時的E Blomme和德國的RStoessel分別對幾種復合材料中(如布料上的涂層以及鋁板、鋼板和薄鑄件)的缺陷檢測，得到比較滿意的結果。美國QMI公司生產的空氣耦合式數字超聲波探傷儀，性能可與普通超聲波探傷儀相比。意大利空軍已將空氣耦合用于飛機復合材料檢測中。由于空氣耦合衰減過大，適用的頻率范圍最高只能在1MHz左右，而且作用距離短、帶寬窄，限制了其應用范圍[9]。為了達到工業化應用的目的，超聲的空氣耦合正向兩個方向發 7 展，即①研制適用于不同用環境的空氣耦合式超聲波換能器。②研制適用于工業化的在線檢測系統。

3.4.2 空氣耦合式超聲測基本原理及其理論

在空氣耦合式超聲檢測中，由于空氣和待檢試樣(固體材料)之間聲阻抗存在巨大差異，一般相差約5個數量級，因而2個界面間的聲能損失非常巨大，換能器最佳匹配層的聲阻抗率Zm為:

Zm?Zi?Z0(3)式中：Zi為固體換能器材料的聲阻抗率；Z0為空氣的聲阻抗率。在室溫下，PZT壓電陶瓷的Zi約為3?107瑞利，空氣Z0為4.2?102瑞利，按照上式計算Zm辨為1.1?102瑞利[8]，如此低阻抗率的固體材料在自然界中難以尋覓，即使人工合成也有相當難度。阻抗不匹配將引起強反射、強折射等效應，進而導致接收端信號信噪比大幅降低，嚴重影響后續處理系統對回波信號的處理。在空氣耦合式超聲檢測方式中，有反射式和穿透式2種檢測模式，分別如圖5(a)和圖5(b)所示。對于反射式超聲檢測，可采用單換能器或雙換能器，圖5(a)中為單換能器。

(a)反射式空氣耦合超聲檢測(b)穿透式空氣耦合超聲檢測

圖5 空氣耦合超聲檢測模式[8] 超聲信號進入待測試樣后，經過受檢材料底部反射再次為接收換能器獲得，若待測試樣中包含缺陷，超聲信號部分能量將被缺陷反射，接收換能器能夠檢測到該反穿透式空氣耦合超聲傳播路徑如圖6所示。

接收換能器獲得的信號強度取決于4個氣/固分界面的信號衰減程度，接收信 8 號信噪比可用下式來描述

?Pa?DS/N?10log???4kT?fNF?CL?AL?AB?DL?EL??(4)

??式中：Pa為有效發射功率；k為Boltzman常數；T為絕對溫度(開氏溫標)；△f為接收換能器帶寬；NF為噪聲因子(范圍1～10)，它是接收換能器電子輸入阻抗與放大器噪聲阻抗匹配的量度，利用射信號[8]。對于空氣耦合單換能器反射超聲檢測模式，信號經過多次分界面的反射、折射及空氣傳播衰減，返回的信號非常微弱，目前實現反射式空氣耦合方式還有很大的技術難度。對于穿透式檢測方式，收發換能器分別置于待檢試樣的兩側，若待測試樣中存在缺陷則缺陷的大小和形狀都將對傳播信號產生不同程度的反射和衰減，接收端根據信號的衰減程度判斷出內部缺陷狀況。基于理論研究和工程應用為背景，在此重點對穿透式空氣耦合超聲檢測技術展開研究。

圖6 穿透式空氣耦合超聲傳播路徑

電子阻抗匹配轉換器或自諧振換能器可以減少噪聲因子；D為發射系數；CL為發/收換能器的轉換損失；AL為空氣吸收損耗；DL為折射損失；EL為其他額外傳輸損失[8]。根據公式(4)現將制約回波信噪比提高的因數歸結為以下4個方面。①氣/固分界面強反射影響。②氣/固分界面強折射影響。③空氣吸收影響。④信號處理技術。之后再經過檢測數據處理與顯示，便可得到復合材料無損檢測的結果。

空氣耦合可進行快速掃查，易實現波形的模式轉換，在大面積在線實時掃查、復合材料缺陷檢測、表面成像等方面有著良好的應用前景。

4.結 論

復合材料是現代飛機設計應用的重要材料，在飛機上用量達到52%，直升機上用量甚至達到70%以上。因此，未來復合材料無損檢測有著廣闊的發展前景，但無損檢測只有與復合材料自身特點相結合，才能有效地建立合適的檢測方法和技術。此外，現代工業與科技的發展使得超聲檢測技術在各方面也都有了長足的進步。超聲檢測技術正向著數字化、自動化、智能化、圖像化和多領域方向發展，以實現復雜形面復合構件的超聲掃描成像無損檢測，滿足現代質量對無損檢測的要求。在復合材料規模應用的趨勢下，還有許多超聲檢測技術難題需要不斷地去研究和開發，特別是一些快速高效的超聲無損檢測新技術都是今后復合材料無損檢測發展的重要方向。

參考文獻

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第二篇：無損超聲技術報告

無損超聲檢測技術（Ⅰ級）無損檢測綜合知識 1.1 材料的無損檢測

1.1.1 無損檢測的定義：不破壞材料的外形和性能的情況下，檢測該材料的內部結構（組織與不連續）和性能，該技術稱為無損檢測。英文全稱：Non Destructive Testing(NDT)1.1.2 常用無損檢測方法

* 射線檢測：Radiographic Testing(RT)* 射線的種類與本質： χ射線、γ射線和中子射線。χ射線和γ射線與無線電波、紅外線、可見光、紫外線一樣，都是電磁波；而中子射線是粒子。* X射線的產生：X射線管

* γ射線的產生：γ射線是放射性原子核在衰變時放射出來的電磁波。放射性衰變。射線檢測：原理、方法與應用

* χ射線和γ射線通過物質時其強度逐漸減弱。強度衰減公式： I＝I0e-μx * 利用射線透過物體時產生的吸收和散射現象，檢測材料中因缺陷存在而引起射線強度改變的程度來探測缺陷的方法稱為射線檢測。利用膠片感光顯示缺陷的方法稱為射線照相法。* 檢測技術類型：照相法；熒光屏法；工業電視法； * 檢測對象類型：金屬；非金屬。焊縫；鑄件。

* 檢測缺陷類型：裂紋；氣孔；未焊透；未融合；夾渣；疏松；冷隔等。檢查對接焊縫中的單個氣孔，用射線方法比用超聲方法好。超聲檢測：Ultrasonic Testing(UT)* 超聲波的本質：機械波，它是由于機械振動在彈性介質中 引起的波動過程，例如水波、聲波、超聲波等 * 超聲波的類型：縱波和橫波 表面波（瑞利波）、板波 * 超聲波的性質：

（1）聲速：與材料性質有關、與波的種類有關（2）波的疊加、干涉及駐波（3）反射、折射和波型轉換# 超聲檢測：原理、方法與應用 * 超聲波的產生：儀器、探頭 * 超聲波與工件的接觸：耦合劑

* 超聲波在工件內的傳播與反射、波的接收

* 超聲波檢測原理：探頭發射的超聲波通過耦合劑在工件中傳播，遇到缺陷時反射回來被探頭接收。根據反射回波在熒光屏上的位置和波輻高低判斷缺陷的大小和位置。

* 超聲檢測技術的特點：應用范圍廣；穿透能力大；設備輕便；定量不準確；定性困難。* 檢測技術類型：縱波法；橫波法；表面波法；板波法，… * 常用檢測方法：穿透法；反射法；串列法；液浸（聚焦）法；...* 檢測對象類型：金屬；非金屬。焊縫；板件；管件；鍛件。* 檢測缺陷類型：面缺陷；體缺陷。定性困難。* 數字化、智能化發展前景寬廣。磁粉檢測: Magnetic Testing(MT)* 漏磁場：鐵磁材料磁化時磁力線由于折射而迤出到材料表面所形成的磁場稱為漏磁場 * 剩磁：鐵磁材料磁化時所具有的磁性在磁化電流取消后繼續存在的性質稱為剩磁 * 鐵磁材料在磁場中被磁化后，缺陷處產生的漏磁場吸附磁粉而形成磁痕。磁痕的長度、位置、形狀反映了缺陷的狀態。

* 磁粉檢測技術的特點：檢測表面和近表面缺陷；鐵磁材料； * 常用檢測方法：剩磁法；連續法。* 檢測對象類型：鐵磁材料。焊縫；鋼板；鋼管；螺栓等...* 檢測缺陷類型：裂紋；夾渣等...。

滲透檢測：Penetrate Testing(PT)* 分子壓強與表面張力：每一個離液面的距離小于分子作用半徑r的分子，都受到一個指

向液體內部的力的作用。而這些表面分子及近表面分子組成的表面層，都受到垂直于液面且指向液體內部的力的作用。這種作用力就是表面層對整個液體施加的壓力，該壓力在單位面積上的平均值叫分子壓強。分子壓強是表面張力產生的原因。

* 液體潤濕：液體鋪展在固體材料的表面不呈球形，且能覆蓋表面，此現象稱液體潤濕現 象。

* 毛細現象：潤濕液體在毛細管內的自動上升或下降稱為毛細現象。滲透檢測：原理、方法與應用

* 具有潤濕作用的滲透劑在毛細管作用下滲入表面開口缺陷。在顯象劑作用下由于毛細管作用滲入到開口缺陷內的滲透劑被析出表面形成痕跡。* 滲透檢測基本操作過程

* 滲透檢測技術的特點：檢測表面開口缺陷； * 常用檢測方法：著色法；熒光法。* 檢測對象類型：金屬與非金屬材料。* 檢測缺陷類型：裂紋。

渦流檢測：Eddy Current Testing(ET)* 由于電磁感應金屬材料在交變磁場作用下產生渦流。* 金屬材料中存在的裂紋將改變渦流的大小和分布，分析這些變化可檢出鐵磁性和非鐵磁 性材料中的缺陷。

* 渦流可用以分選材質、測膜層厚度和工件尺寸以及材料的某些物理性能等。* 渦流檢測技術的特點：適用于導電材料；檢測近表面缺陷。* 常用檢測方法：穿過式線圈；內通過式線圈；探頭式線圈。* 檢測對象類型：金屬與非金屬材料。* 檢測缺陷類型：裂紋。# 1.1.2 常用無損檢測方法的應用

一、應用的部門

航空、航天、機械、核工業、汽車制造、船舶、電子、鋼結構、商檢、進出口等。

二、應用的對象（1）缺陷探傷（2）厚度測量（3）性能測試 1.1.3 常用無損檢測方法的范圍及局限性 方法 應用范圍 局限性

RT 各類材料的內部缺陷 表面缺陷較難發現 UT 大厚度金屬和部分非金屬材料的內部缺陷 僅限于彈性介質 MT 表面和近表面缺陷 僅限于磁性介質 PT 金屬和部分非金屬 僅限于表面開口缺陷 材料的表面缺陷 ET 表面和近表面缺陷 僅限于導電材料 1.2 材料 1.2.1 材料的性能

一、力學性能

（1）金屬材料的靜拉伸力學性能 * 強度：金屬抗拉永久變形和斷裂的能力

* 塑性：又稱范性，斷裂前材料發生不可逆永久變形的能力 * 韌性：金屬在斷裂前吸收變形能量的能力（2）金屬材料的彈性性能 * 彈性（虎克定律）：

（3）金屬材料在靜加載下的力學性能 * 扭轉性能 * 彎曲、壓縮性能 * 硬度

（4）金屬材料的沖擊性能（5）金屬材料的疲勞性能（6）金屬材料的蠕變性能

二、物理性能

（1）密度、比熱量、磁性、導電性、導熱性等（2）光學性能（3）聲學性能 # 1.2.3 金屬材料中的各種缺陷及不連續性

一、不連續性：金屬或合金內部結構的不均勻變化，稱為不連續性。材料內結構的不連續對材料性能有影響。

二、缺陷：對金屬材料的性能造成破壞的不連續性稱為缺陷。因此不能簡單的說：不連續就是缺陷。1.3 加工及缺陷

一、最初加工過程及相關缺陷

（1）鑄造：將熔融金屬澆注入鑄型型腔，冷卻后形成工件的加工過程；

常見的鑄造缺陷：氣孔、縮孔、疏松、冷裂、熱裂、冷隔、偏析、夾雜。（2）塑性加工：鍛、軋、拔、鈑金等

常見的塑性加工缺陷：裂紋、折疊、分層、白點（氫脆）

二、制造加工過程及相關缺陷

（1）焊接：通過加熱或加壓，使填充材料熔化、冷卻將工件連接在一起的加工方式稱焊接；

常見的焊接缺陷：氣孔、夾渣、未融合、未焊透、裂紋、夾珠、鎢夾雜（2）表面加工：車、銑、刨、鍍、磨、噴丸、吹砂等 常見的表面加工缺陷：氫脆

（3）熱處理：對金屬材料加溫并用不同方法冷卻使其組織結構發生的方法稱熱處理； 常見的熱處理缺陷：淬裂（4）其他熱加工工藝：粉末冶金等 1.4 在役中的材料 1.4.1 在役中材料的行為

受力、受壓、高低溫、摩擦、腐蝕...1.4.2 在役工況導致缺陷和失效

一、腐蝕：腐蝕裂紋、腐蝕坑、腐蝕減薄

二、疲勞：疲勞裂紋、疲勞斷裂

三、磨損：材料減薄、摩擦裂紋

四、過負載：變形、斷裂

五、脆性斷裂：鎘脆、氫脆

1.4.3 金屬中破裂發展的概念

一、缺陷的形成（應力集中）

二、缺陷的發展（載荷）

三、斷裂 # 1.5 無損檢測人員管理

* 持有NDT Ⅰ級證書的人員有資格按照NDT指導書，并在II級和III級人員的監督下進行NDT操作。I級人員應能：（a）調整設備；（b）進行檢測；

（c）按照文件提供的驗收標準進行記錄并對檢測結果分類；（d）按檢測結果寫出檢測報告。* Ⅰ級人員不應負責選擇檢測方法或技術。2 超聲檢測物理基礎 2.1 聲的特性及機械波的傳播

* 物體在一定位置附近作來回重復的運動，稱為振動。例如彈簧振子的振動。振動產生機

械波，機械波在彈性介質內傳播。機械波的振動頻率在每秒20次---20000次之間時，人的耳朵就能聽到成為聲。所以聲波就是機械波的一部分。* 聲的特性

① 聲的產生條件：聲源和傳播聲的彈性介質； ② 聲波具有反射、折射、衍射等光學性質； ③ 聲波在異質界面上發生波形轉換； ④ 聲的傳播速度是與材料、波形、溫度有關的參數。2.2 頻率、振幅、波長和聲速的概念

* 物體在彈性力作用下發生的諧振動規律可用下是式表示：

x＝Acos（ωt＋φ)* 振幅A，振動質點離開平衡位置的最大位移;* 頻率f，單位時間內質點振動的次數。單位為次／秒，記為“赫”（Hz）;* 波長λ，波的傳播方向上相位相同的兩質點之間的距離。可用公式λ ＝C/f 計算，式 中C為聲速。

* 在介質中超聲波傳播的傳播速度（即聲速）與質點的振動速度是不同的。在同一固體介質中，縱波、橫波、表面波的傳播速度都是不同的。2.3 聲阻抗

* 聲阻抗表示聲場中介質對質點振動的阻礙作用； * 聲阻抗的計算：Z＝ρc； * 聲波在二種介質的界面上垂直入射時的相對透過率和反射率取決于二種介質的聲阻抗 比。

2.4 聲波的類型

* 縱波：介質質點的振動方向和波的傳播方向相同的聲波稱為縱波，用符號“L”表示。波速用CL表示。* 橫波：介質質點的振動方向和波的傳播方向垂直的聲波稱為橫波又稱切變波，用符號“S”表示。波速用CS表示。橫波探傷最適用于焊逢、管材探傷。

* 波動的形式(波形)可以分為球面波，平面波、柱面波等。

* 固體介質表面的質點發生縱向振動和橫向振動，兩種振動合成為橢圓振動，橢圓振動在 介質表面傳播，這種波稱為表面波，用符號“R”表示。* 在板狀介質中傳播的彈性波稱為板波，又稱蘭姆波。2.5 超聲波在二種不同介質面上的行為 2.5.1 超聲波的反射和折射

* 超聲波在二種不同介質的界面上垂直或傾斜入射時，在第一介質內產生反射回波的性質 稱為反射。

* 超聲波在二種不同介質的界面上傾斜入射時，在第二介質內產生方向改變的入射波稱為 折射，該入射波稱為折射波。2.5.2 超聲波的波型轉換

* 超聲波在傾斜入射時發生波型轉換，即入射的縱波在反射或折射時會轉換成縱波、橫 波二種波；入射的橫波在反射或折射時會轉換成橫波、縱波二種波。* 波型轉換與介質的類型有關。2.5.3 超聲波的衰減

* 超聲波在介質中傳播時，隨著傳播距離的增加，其能量逐漸減弱的現象叫做超聲波的衰 減。

由聲束擴散引起的超聲波衰減稱為擴散衰減。

* 聲束在不同聲阻抗介質的界面散射引起的衰減叫做散射衰減。* 由介質吸收引起的超聲波衰減稱為吸收衰減。

* 由材料表面粗糙度、表面曲率大小和表面附著物等因素所引起的超聲波的衰減稱為耦合衰減。2.6 壓電效應和探頭 2.6.1 壓電效應與壓電材料

* 某些單晶體和多晶體陶瓷材料在應力（壓縮力和拉伸力）作用下產生異種電荷向正反兩

面集中而在晶體內產生電場，這種效應稱為正壓電效應。相反，當這些單晶體和多晶體陶瓷材料處于交變電場中時，產生壓縮或拉伸的應力和應變，這種效應稱為負壓電效應，如圖所示。* 負壓電效應產生超聲波，正壓電效應接收超聲波并轉換成電信號。

* 常用的壓電陶瓷有鈦酸鋇（BaTi03）、鋯鈦酸鉛（PZT）、鈦酸鉛（PbTiO3)、偏鈮酸鉛（PbNb2O4）等。2.6.2探頭的編號方法

2.5 P 20 Z 5 Q 6×6 K3 | | | | | | | | 頻率 材料 直徑 直探頭 頻率 材料 矩形 K=3 材料： P-鋯鈦酸鉛；B-鈦酸鋇；T-鈦酸鉛；L-鈮酸鋰；I-碘酸鋰；N-其他 探頭類型： Z-直探頭； K-斜探頭； SJ-水浸探頭； FG-分隔探頭； BM-表面探頭； KB-可變角探頭； 2.6.3 探頭的基本結構

* 壓電超聲探頭的種類繁多，用途各異，但它們的基本結構有共同之處，如圖所示。它們一般均由晶片、阻尼塊、保護膜（對斜探頭來說是有機玻璃透聲楔）組成。此外，還必須有與儀器相連接的高頻電纜插件、支架、外殼等。

* 脈沖重復頻率是指超聲波探傷儀在單位時間里所產生的脈沖數目；探傷頻率是指在電脈沖作用下晶體每秒鐘振動的次數，二者不可相提并論。

2.6.4 直探頭

一、直探頭的保護膜

* 壓電陶瓷晶片通常均由保護膜來保護晶片不與工件直接接觸以免磨損。常用保護膜

有硬性和軟性兩類。氧化鋁（剛玉）、陶瓷片及某些金屬都屬于硬性保護膜，它們適用于工件表面光潔度較高、且平整的情況。用于粗糙表面時聲能損耗達20～30dB。* 軟性保護膜有聚胺酯軟性塑料等，用于表面光潔度不高或有一定曲率的表面時，可改善聲耦合，提高聲能傳遞效率，且探傷結果的重復性較好，磨損后易于更換，它對聲能的損耗達6～7dB。

* 保護膜材料應耐磨、衰減小、厚度適當。為有利于阻抗匹配，其聲阻抗Zm應滿 足一定要求。

* 試驗表明：所有固體保護膜對發射聲波都會產生一定的畸變，使分辨率變差、靈敏度降低，其中硬保護膜比軟保護膜更為嚴重。因此，應根據實際使用需要選用探頭及其保護膜。與陶瓷晶片相比，石英晶片不易磨損，故所有石英晶片探頭都不加保護膜。

二、直探頭的吸收塊

為提高晶片發射效率，其厚度均應保證晶片在共振狀態下工作，但共振周期過長或晶片背面的振動干擾都會導致脈沖變寬、盲區增大。為此，在晶片背面充填吸收這類噪聲能量的阻尼材料，使干擾聲能迅速耗散，降低探頭本身的雜亂的信號。目前，常用的阻尼材料為環氧樹脂和鎢粉。#

三、直探頭的晶片

晶片產生和吸收超聲波，常用的壓電陶瓷有鈦酸鋇（BaTi03）、鋯鈦酸鉛（PZT）、鈦酸鉛（PbTiO3)、偏鈮酸鉛（PbNb2O4）等。2.6.5 斜探頭

一、結構與類型

二、透聲楔

斜探頭都習慣于用有機玻璃作斜楔，以形成一個所需的聲波入射角，并達到波型轉換的目的。一發一收型分割式雙直探頭和雙斜探頭也都以有機玻璃作為透聲楔，這是因為有機玻璃聲學性能良好、易加工成形，但它的聲速隨溫度的變化有所改變又易磨損，所以對探頭的角度應經常測試和修正。水浸聚焦探頭常以環氧樹脂等材料作為聲透鏡材料。

三、晶片的厚度

壓電晶片的振動頻率f即探頭的工作頻率，它主要取決于晶片的厚度T和超聲波在晶片材料中的聲速。晶片的共振頻率（即基頻）是其厚度的函數。可以證明，晶片厚度T為其傳播波長一半時即產生共振，此時，在晶片厚度方向的兩個面得到最大振幅，晶片中心為共振的駐點。

雙晶斜探頭對鋼板內的夾層缺陷比較敏感容易發現，而對有圓弧面的近表面氣孔不易發現。2.6.7 探頭的功能

使用壓電材料制成的探頭，要得到最佳的檢測效果，必須考慮探頭與儀器之間有良好的阻抗匹配。2.7 聲場 2.7.1 聲場

* 充滿超聲波的空間稱為聲場。聲場中聲能大小通常用空間的聲壓值表示。

* 聲壓P有若干極大值與極小值，最后一個聲壓極大值至聲源的距離稱為近場長度N，該范 圍的聲場叫做近場。

* 聲壓P有若干極大值與極小值，最后一個聲壓極大值至聲源的距離稱為近場長度N，該范圍的聲場叫做近場。

* 當RS ?λ時，λ/4可以忽略，故： Rs2 Ds2 Rs ：探頭晶片半徑 N=-----=------Ds ：探頭晶片直徑 λ 4λ * 聲源的距離≥3N的聲場稱為遠場。2.7.2 聲場的擴散

* 聲束在傳播過程中呈發散狀態，離聲源近的地方聲能強，離聲源遠的地方聲能弱；聲束 在1.64N處開始發生擴散；

* 聲束的形狀與聲源的形狀有關，下圖是方片與矩形片的聲場形狀。

* 聲場的擴散性用半擴散角描述，θ0稱為半擴散角，也稱為指向角，2θ0范圍內的聲束叫做主聲束； * 聲束集中向一個方向輻射的性質，叫做聲場的指向性。指向角θ0愈 小，主聲束越窄，聲能量越集中，則探測靈敏度就越高，方向性越好，從而可以提高對缺陷的分辨力和準確判斷缺陷的位置。2.7.3 聲束的聚焦與發散

* 聲束可以通過聲透鏡聚焦而做成聚焦探頭，它可以聚集能量。但無論采用哪種聚焦方法，都不能把聲束聚成一個很小的點。

* 聲波從水通過曲表面進入工件時，聲束在金屬工件內將收斂(如果工件是凹面的)或發 散(如果工件是凸面的)。* 聚焦探頭計算公式： C1 F= R(-------------)C1-C2 式中：F---聚焦探頭的焦距；C1----第一介質縱波聲速；C2---第二介質縱波聲速； R---聲透鏡曲率半徑。3 超聲檢測方法與耦合 3.1 穿透法

* 穿透法是依據脈沖波或連續波穿透試件之后的能量變化來判斷缺陷情況的一種方法，如 圖所示。

* 穿透法常采用兩個探頭，一個作發射用，一個作接收用，分別放置在試件的兩側進行探

測，圖中顯示三種情況：無缺陷時的波形；缺陷阻擋部分聲束時的波形；缺陷阻擋全部聲束時的波形。3.2 脈沖反射法

超聲波探頭發射脈沖波到被檢試件內，根據反射波的情況來檢測試件缺陷的方法，稱為脈沖反射法。3.3 共振法

若聲波（頻率可調的連續波）在被檢工件內傳播，當工件的厚度為超聲波的半波長的整數倍時，將引起共振，儀器顯示出共振頻率，若工件內存在缺陷則共振頻率發生變化，利用共振頻率之差，判斷工件內部狀態的方法稱為共振法。航空航天器上常用膠接結構，脫膠處常用共振方法檢測。3.4 耦合介質

一、概念

* 為了排除探頭與工件表面之間的空氣，在探頭與工件表面之間施加的一層透聲介質 稱為耦合劑。

* 耦合劑的作用在于排除探頭與工件表面之間的空氣，使超聲波能有效地傳入工件達 到探傷的目的。此外耦合劑還有減少摩擦的作用。

二、耦合效果與聲阻抗有關，聲阻抗大耦合性能好。三、耦合介質的種類

* 甘油聲阻抗高，耦合性能好，常用于一些重要工件的精確探傷，但價格較貴，對工件有腐蝕作用。* 水玻璃的聲阻抗較高，常用于表面粗糙的工件探傷，但清洗不太方便，且對工件有腐蝕作用。* 水的來源廣，價格低，常用于水浸探傷，但易使工件生銹。

* 機油和變壓器油粘度、流動性、附著力適當，對工件無腐蝕、價格也不貴，因此是目前應用最廣的耦合劑。

* 超聲波探傷中常用耦合劑有機油、變壓器油、甘油、水、水玻璃等。它們的聲阻抗Z如下：

耦合劑 機油 水 水玻璃 甘油 Z×106kg/m2 ·s 1.28 1.5 2.17 2.43 * 此外，近年來化學漿糊也常用來作耦合劑，耦合效果比較好。

* 影響耦合的主要因素有：耦合層的厚度，耦合劑的聲阻抗，工件表面粗糙度和工件形狀。4 檢測設備

4.1 A型模擬超聲波探傷儀(CTS-9006PLUS型為例)* A型掃描顯示中，從熒光屏上直接可獲得缺陷回波幅度（表示聲能的大小）和缺陷的位 置等信息。

* A型超聲探傷儀垂直線性取決于儀器放大功能的好壞而與探頭與儀器的匹配無關。* A型超聲探傷儀水平線性的好壞直接影響到缺陷的定位而對缺陷大小的判斷無關。* A型掃描顯示中，“盲區”是指由于儀器原因造成一定范圍內不能探到缺陷的區域，它與近場區不能探到缺陷性質是不同的。

* A型掃描顯示中，水平基線代表聲波傳播的時間或距離。CTS-22型儀左面板 CTS-22型儀右面板 其他模擬超聲波儀器 4.2 B型和C型超聲波探傷儀

* B型顯示超聲波探傷儀能顯示掃查方向的截面上的圖象； * C型顯示超聲波探傷儀則能顯示掃查面上的投影圖象。4.3 數字超聲波探傷儀 其他數字超聲儀 4.4 袖珍數字式超聲測厚儀 檢測系統的校準 5.1 試塊簡介 5.1.1 試塊的用途 * 測試或校驗儀器和探頭的性能； * 確定探測靈敏度和缺陷大小； * 調整探測距離和確定缺陷位置； * 測定材料的某些聲學特性。5.1.2 試塊的分類（主要分二類）*

標準試塊

* 對比試塊（參考試塊）

其他叫法：校驗試塊、靈敏度試塊；平底孔試塊、橫孔試塊、槽口試塊；鍛件試塊、焊縫試塊等。1.荷蘭試塊

* 1955年荷蘭人提出；1958年國際焊接學會通過并命名為IIW試塊；ISO組織推薦使用。* 類似的有：中國CSK-IA、日本STB-A1、英國BS-A、西德DIN54521…… 2.CSK-IA試塊：中國的改型試塊

CSK-IA試塊的主要用途： ① R50、R100圓弧：

掃描線比例校準； ② 上下表面刻度：斜探頭K值校準；

③ φ50、φ

44、φ40孔：斜探頭分辨率測定； ④ 89、91、100mm 臺階：直探頭分辨率測定； ⑤ φ50孔：盲區測定。3.CSK-IIA / CSK-IIIA 5.2 儀器掃描線（速度）比例校準（1）直探頭掃描線校準

將直探頭放于CTS-IA試塊的100厚度上，取第一底面反射回波，通過距離調節按鈕使該回波在100mm位置上即可。

（2）斜探頭掃描線校準

* 斜探頭調整儀器掃描線比例是為了識別缺陷波和判定缺陷位置。

一、入射點、前沿測試

* 如圖，斜探頭入射到R100圓弧上，左右移動探頭找到最大反射回波；如果試塊上有圓心

刻度，則刻度對應處為入射點；如果試塊上無圓心刻度則用鋼尺量，使鋼尺100處對準試塊圓弧端，鋼尺0點即為入射點；使鋼尺0點對準探頭前端點，差值即為前沿。

* 斜探頭入射點會改變，其主要原因是楔塊長期磨損變薄，所以要經常測試入射點。

二、斜探頭K值測試

* 如圖，斜探頭分別入射到試塊的二個圓上，左右移動探頭找到最大反射回波；探頭入射點所對應的刻度即K。

三、聲束偏轉角測定

* 概念：主聲束中心線與聲軸間的夾角稱為聲軸偏轉角。

* 測定：探頭置于試塊面上，旋轉移動找到最大回波，測定探頭中心線與試塊上表面垂線 間的夾角。

錄象：入射點、前沿、斜探頭K值測試

四、按聲程1：1調節

概念：儀器熒光屏水平線表示聲波走的實際聲程；

方法：斜探頭放于CTS-IA試塊的R100、R50處，找到最大回波，分別放于100、50刻度處。

五、按深度1：1調節

六、概念：儀器熒光屏水平線表示聲波走的實際聲程的垂直 投影，即深度值；

方法：斜探頭放于CTS-IA試塊的R50、R100處，找到最大回波，分別放于h1、h2刻度處。h1、h2根據K值計算。

六、按水平1：1調節

概念：儀器熒光屏水平線表示聲波走的實際聲程的水平投影，即水平值；

方法：斜探頭放于CTS-IA試塊的R50、R100處，找到最大回波，分別放于L1、L2刻度處。L1、L2根據K值計算。

應用

6.1 焊縫檢測程序：

⑴ 斜探頭基本參數測定：入射點、前沿、K值（測量三次取平均值）⑵ 掃描速度調節（通常按深度調節）⑶ 靈敏度確定：

* 確定探頭靈敏度最常用的方法是用人工缺陷反射信號的幅值來確定。

焊縫檢測常用橫孔作為人工缺陷，制作出距離-波幅曲線，依此對缺陷作出判斷。焊縫檢測用的距離-波幅曲線有二種：分貝曲線、面板曲線。

* 超聲檢測系統的靈敏度取決于探頭、脈沖發生器和放大器（儀器）。分貝曲線 * 在對接焊縫超聲波探傷中，若要計入表面補償6dB，“距離一分貝”曲線的三條線同時下 移 6dB。

* JB4730-94標準中規定用于制作“距離--波幅”曲線的試塊是： CSK-IIA和CSK-IIIA 面板曲線

⑷ 檢測（掃描）技術

* 聲波與入射面垂直時得到最大的反射回波，如果被檢工件的上下兩平面不平行，工件中 缺陷信號幅值將不會顯示。

* 必須選擇入射聲波與缺陷面的入射角度。

* 由于氣孔通常是圓球形的，其反射波是發散的，所以超聲波探測氣孔時，反射波較低。

* 超聲波垂直入射到表面粗糙的缺陷與入射到尺寸相同而表面光滑的缺陷相比，表面粗糙的缺陷反射波低，能量損失大。

* 用超聲波檢查板厚100mm以上的焊縫中垂直表面的裂紋，采用最有效的方法是串列法。

⑸缺陷定位、定量

* 深度定位

* 當量法定量 ⑹ 記錄與報告

7.法規、標準、技術條件和規程

7.1 與超聲檢測特別有關的法規、標準和技術條件

（1）GB/T 11345-89 鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結果的分級（2）GB/T 29712-2013（3）GB/T 29711-2013（4）GB 50205-2001

7.3 檢測規程

7.3.1 檢測規程制定和執行程序

① 無損檢測工程師和無損檢測 III 級人員具有制定檢測規程的資格； ② 制定-審核-批準-使用 修定-審核-批準-使用 7.3.2 檢測規程類型 ① 通用規程： 內容 實例

* 被檢件相關參數 * 檢測與驗收標準 * 人員資格 * 設備與器材（儀器型號、探頭、耦合劑等）* 方法與技術（采用、掃查方式）* 其他事項 7.3.3 工藝卡 ②專用工藝規程

針對某一具體檢測對象制定的工藝程序 ③工藝卡

一、工藝卡的生成

表格形式集中顯示專用工藝規程中的工件參數、工藝參數，驗收依據等數據，是操作者的工作依據。

二、工藝卡的執行和修訂

三、根據工藝卡進行檢測 8.結果的記錄和評定

8.1 記錄：記錄實際操作的工藝參數 表格的填寫 8.2 評定： 8.3 報告：表格的填寫

第三篇：無損檢測工作技術總結

無損檢測工作技術總結

報考項目: RT 論文題目: 淺談小徑管透照布置的選擇

姓 名: 龐 兵

工作單位: 安徽津利能源科技發展有限責任公司

淺談小徑管透照布置的選擇

隨著近年來電力行業趨勢不斷上升，射線檢測作為無損檢測方法的一個重要方法，射線檢測在電站安裝中具有與其它無損檢測方法不可替代的優越性。電站鍋爐主要以小口徑管對接接頭為主，多采用射線檢測。筆者近期參與完成了***發電廠(2×1000MW)超超臨界燃煤發電機組安裝工程的無損檢測工作，對射線檢測小徑管時透照位置的選擇有了新的認識和理解。

1.小徑管透照在實際應用中暴露的問題：

在某電廠安裝項目現場抽查中發現爐管焊縫存在大量的根部裂紋（見附圖一、二），而這些焊縫則是已在預制廠檢測合格的焊口。為什么會造成這種現象呢？為此筆者分析了產生這種現象原因。該爐管材質為T92規格為Φ51×8mm，檢測執行標準JB/T4730.2-2005，技術等級AB級，Ⅱ級合格。在預制階段由于條件較好，所以按JB/T4730.2-2005標準規定采用橢圓成像法透照，相隔90度透照2次。在這一階段也發現了少量的根部裂紋，但并未引起檢測人員的足夠重視。在爐管組裝運抵現場后由于現場條件的限制沒有采用橢圓成像法透照而是采用垂直透照的方法進行檢測，相隔120度透照3次重疊成像，結果發現了大量的根部裂紋。為保證產品質量我們要求對所有運抵現場的爐管按用垂直透照的方法進行100%重新檢測，同時要求預制廠在預制階段也采用同樣的方式進行檢測。但這一要求似乎并不完全符合JB/T4730.2-2005的規定，檢測單位對此也有所顧忌。

2.小徑管經常采用傾斜透照橢圓成像的原因 小徑管通常是指外直徑Do小于或等于100mm的管子，在射線檢測中傾斜透照橢圓成像通常是首選。小徑管采用傾斜透照橢圓成像可以將源側和膠片側焊縫影像分開便于影像的評定及缺陷的定位返修，而且在大多數條件下有較少透照次數，這樣既可以減少成本又可以提高檢測效率保證工程進度。筆者認為小徑管采用傾斜透照橢圓成像檢測工藝優化的體現，是質量、費用、進度及返修難易程度相互平衡的共同結果。實踐證明此方法確實是一種行之有效地透照方法，在可以實施的情況下也確應采用。垂直透照重疊成像的方法對于根部裂紋、根部未熔、根部未焊透等根部面狀缺陷的檢出率較高，但發現缺陷后由于分不清是源側還是膠片側的缺陷會對缺陷的定位返修造成不便。焊縫表面的不規則也會影像的評定造成一定的影響，此外在檢測成本、檢測進度上也略遜于傾斜透照，它出常常作為傾斜透照的一種補充方法加以應用。綜上原因在射線檢測中經常采用傾斜透照橢圓成像。

附圖一 3.透照角度對小徑管裂紋檢出的影響 射線檢測中對于缺陷的檢出主要是通過裂紋檢出角來控制的，它是假想裂紋垂直于工件表面來進行研究的，垂直于工件表面的裂紋也是危害性最大一種缺陷，因此它是射線檢測重要控制的缺陷。裂紋檢出角分為橫向裂紋檢出角和縱向裂紋檢出角。實驗證明，透照角度在10度以下時裂紋的識別情況變化不大，但透照角度超過15度時隨著透照角度的增大裂紋不能識別的情況就會增大很多，裂紋的檢出率會顯著降低。

附圖二

在JB/T4730.2-2005中透照方向實際上是對縱向裂紋檢出角的控制，但標準并未規定角度的控制范圍。而一次透照長度是以透照厚度比K的形式間接的控制橫向裂紋檢出角的大小。無論是傾斜透照橢圓成像透照2次或3次，還是垂直透照重疊成像透照3次其對橫向裂紋檢出角的要求是基本相同的，但傾斜透照橢圓成像透照的縱向裂紋檢出角要明顯大于垂直透照重疊成像透照。按標準規定，橢圓成像時影像開口寬度為1倍焊縫寬度左右，當g（焊縫寬度）≤D0/4時傾斜透照的角度約為25.56度,此時縱向裂紋的檢出率將大大下降。此時橢圓成像過大的透照角度可能會導致根部面狀缺陷的漏檢，因此在可能存在根部面狀缺陷時橢圓成像的方法應慎用。

附圖三

4.對JB/T4730.2-200

5小徑管透照布置的理解

JB/T4730.2-2005標準中射線檢測的透照布置分為5條，即透照方式、透照方向、一次透照長度、小徑管的透照布置和透照次數。其實后2條僅是針對小徑管這一特定檢測對象而言的，其含義也包含于前3條之 中：

1）小徑管的透照布置無論是傾斜透照還是垂直透照都為雙壁雙影法。2）小徑管的透照方向是通過橢圓的開口度來控制的，傾斜透照時有一定的透照角度，垂直透照時透照就角度為0o。小徑管透照布置規定，當同時滿足T（壁厚）≤8mm； g（焊縫寬度）≤Do /4時應采用傾斜透照方式橢圓成像，而JB/T4730.2-2005中4.1.2條（透照方向）規定透照時射線束中心一般應垂直指向透照區中心，需要時也可選用有利于發現缺陷的方向透照。因此從這一方面看小徑管的透照布置與4.1.2條的 要求是相互矛盾的。3）小徑管透照次數是一次透照長度的體現。無論是傾斜透照橢圓成像透照2次或3次，還是垂直透照重疊成像透照3次其透照厚度比K都約為1.7左右。從小徑管的K值我們可以看出小徑管的K值其實已經不 能夠滿足標準的要求，標準之所以這樣規定只是優化工藝的結果。因此我們對標準的執行也要靈活應用，不能照抄照搬。在檢測中如已發現許多根部面狀缺陷或對缺陷的檢出率存在疑問時應采用垂直透照進行補充檢測，在已經發現大量根部面狀缺陷時要直接采用垂直透照進行檢測。這樣才能提高根部面狀缺陷檢出率來保證產品質量，才能真正做到質量、費用、進度的協調統一，此時的才能算是優化的工藝。

5.通過以上的分析及筆者在實際中的應用，筆者認為不要死執行標準，而要理解標準，從檢測的原理出發了解標準制定的原理及目的，這樣才能更好的應用標準服務于實際檢測工作。同時筆者也認為JB/T4730.2-2005對小徑管透照布置的規定過于剛性，使許多檢測單位在實際檢測中過于拘謹。這是筆者個人的一些觀點和看法希望能夠得到廣大同仁的指教。

第四篇：無損檢測工作技術總結

無損檢測工作技術總結

總結人：XXX

XXXXXX有限公司

我于2012年7月畢業于XXXXXX，持有中國電力工業無損檢測超聲、磁粉I級資質和電力工業理化檢驗光譜、金相I級資質。畢業后一直就職于XXXXXXX有限公司，在公司承接的鍋爐、壓力管道等特種設備施工過程中承擔無損檢測工作。在這一年的工作中，積極完成各項探傷任務，尋求新的方法以解決檢測中碰到的難題，并且努力提高自己的技術水平，提高工作效率。

隨著我國工業化進程不斷推進，電站和化工行業也相繼增多，按照圖紙技術條件及規范要求，對于各種壓力管道、壓力容器和承壓部件焊接焊縫需進行規定比例的超聲及X射線探傷，所以無損檢測行業也越來越普遍。下面淺談一下小徑管透照方法和技術要求及鋼焊縫射線照相底片缺陷影像的識別：

I外徑D。≤100mm的管子稱為小徑管，一般采用雙壁雙影法透照其對接環縫。按照被檢焊縫在底片上的影像特征，又分橢圓成像和重疊成像兩種方法。當同時滿足下列兩條件，a)T(壁厚)≤8mm；

b)g(焊縫寬度)≤D0/

4時采用傾斜透照方式橢圓成像。橢圓成像時，應控制影像的開口寬度(上下焊縫投影最大間距)在1倍焊縫寬度左右。不滿足上述條件或橢圓成像有困難時可采用垂直透照方式重疊成像。

透照布置（1）橢圓成像法膠片暗袋平放，射線源焦點偏離焊縫中心平面一定距離（稱為偏心距L。），以射線束的中心部分或邊緣部分透照被檢焊縫。偏心距應適當，可按橢圓開口寬度（q）的大小

算出。

L。=（b+q）L1/L

2式中L1為射線源到近源處環焊縫表面的水平距離，L2為外徑加上焊縫余高；

如偏心距太大，橢圓開口寬度過大，窄小的根部缺陷（裂紋、未焊透等）有可能漏檢，或者因影像畸變過大，難于判斷。偏心距太小，橢圓開口寬度過小，又會使源側焊縫與片側焊縫根部缺陷不一分開。

（2）重疊成像法對直徑小（D。≤20mm），或壁厚大（T>8mm），或焊縫寬（g>D。/4）的管子，或是為了重點檢測根部裂紋和未焊透等特殊情況下，可使射線垂直透照焊縫，此時膠片宜彎曲貼合焊縫表面，以盡量減少缺陷到膠片距離。當發現不合格缺陷后，由于不能分清缺陷是處于射線源測或膠片側焊縫中，一般多做整圈返修處理。小徑管環向對接接頭的透照次數

小徑管環向對接焊接接頭100%檢測的透照次數:采用傾斜透照橢圓成像時，當T/Dn≤0.12時，相隔90°透照2次。當T/D0>0.12時，相隔120°或60°透照3次。垂直透照重疊成像時，一般應相隔120°或60°透照3次。

由于結構原因不能進行多次透照時，可采用橢圓成像或重疊成像方式透照一次。鑒于透照一次不能實現焊縫全長的100%檢測，此時應采取有效措施擴大缺陷可檢出范圍，并保證底片評定范圍內黑度和靈敏度滿足要求。

II鋼焊縫射線照相底片缺陷影像的識別

1焊接缺陷影像的顯示特征

焊接缺陷的影像特征基本取決于焊縫中缺陷的形態、分布、走向和位置，因射線透照角變化而造成的影像畸變或影像模糊也應予以充分考慮；對缺陷特性和成因的充分了解和經驗，有助于缺陷的正確判斷。必要時，應改變射線檢測方案重新拍片；也可對可疑影像進行解剖分析，這樣可以減少誤判和漏判。

缺陷影像的判定，應依據三個基本原則：

a影像的黑度(或亮度)分布規律。如氣孔的黑度變化不大，屬平滑過渡型；而夾渣的黑度變化不確定，屬隨機型。

b影像的形態和周界。如裂紋的影像為條狀，且必有尖端；而未焊透或條狀夾渣雖然也是條狀的，但一般不可能有尖端。未焊透的兩邊周界往往是平直的，而夾渣的周圍往往是弧形不規則的，而氣孔的形態大多是規則的。

c影像所處的部位。如破口邊沿未熔合往往產生于焊接坡口的熔合面上，因此大多出現在焊縫軸線的兩側；而未焊透則多出現在焊縫軸線上。

2缺陷影像的識別

2.1氣孔在底片上的形貌：

呈暗色斑點，中心黑度較大，邊緣較淺平滑過渡，輪廓較清晰。形狀：圓形、橢圓形、長條形、蟲形等。

形態：單個、分散、密集、鏈狀等。分布在焊縫中任意部位。

2.2非金屬夾渣在底片上的形貌

呈暗色斑點，黑度分布無規律，輪廓不圓滑，小點狀夾渣輪廓較不清晰。形狀較不規測，點狀、長條形、塊狀，有時帶尖角。

形態：單個或分散、密集（網狀）、長條斷續等。分布在焊縫中任意部位。

2.3夾鎢（金屬夾渣）

呈亮點，輪廓清晰。為圓形、橢圓形、長條形或呈開花狀。形態：單個、分散、密集等。氬弧焊打底電弧焊蓋面的焊縫分布在根部；全氬焊焊縫在焊縫任意部位。

2.4未焊透在底片上的形貌

大多呈清晰的暗色直線條或帶，寬窄取決于對口間隙。無對口間隙的所形成的未焊透呈現一條筆直的暗線。

一般處于焊縫影像的中間，順焊縫軸線延伸；因透照偏或焊偏，也可能偏向一側。

2.5未熔合在底片上的形貌：

根部未熔合的典型影象是一條細直黑線，線的一側輪廓整齊且黑度較大，為坡口鈍邊痕跡，另一側輪廓可能較規則也可能不規則，根部未熔合在底片上的位置應是焊縫根部的投影位置，一般在焊縫中間．因坡口形狀或投影角度等原因也可能偏向一邊。

坡口未熔合的典型影象是連續或斷續的黑線，寬度不一，黑度不均勻，一側輪廓較齊，黑度較大，另一側輪廓不規則，黑度較小，在底片上的位置一般在焊縫中心至邊緣的1／2處，沿焊縫縱向延伸。

層間未熔合的典型影象是黑度不大的塊狀陰影，形狀不規則，如伴有夾渣時，夾渣部位的黑度較大。較小時，底片上不易發現。

對未熔合缺陷評判，要持慎重態度，因為有時與夾渣很難區分，尤其是層間未熔合容易誤判。一般與夾渣的區別在于黑度的深淺和外貌形狀規則等。

2.6裂紋在底片上的形貌：

呈不直的暗細線，端部尖細。熱裂紋走向曲折，有分叉；冷裂紋走向不曲折沒有分叉。

形態：單條、斷續。在焊縫根部、焊道內、熱影響區及弧坑等相應部位均可呈現。

無損檢測工作是鍋爐壓力容器和化工壓力管道等特種設備安全運行的重要保障之一，要求從事無損檢測工作人員要有高度的責任心，特別是從事X射線探傷工作，不僅要做好個人防護，也要防止他人受到傷害。

第五篇：油氣管道無損檢測技術

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油氣管道無損檢測技術

管道作為大量輸送石油、氣體等能源的安全經濟的運輸手段,在世界各地得到了廣泛應用,為了保障油氣管道安全運行,延長使用壽命,應對其定期進行檢測,以便發現問題,采取措施。

一、管道元件的無損檢測

（一）管道用鋼管的檢測

埋地管道用管材包括無縫鋼管和焊接鋼管。對于無縫鋼管采用液浸法或接觸法超聲波檢測主要來發現縱向缺陷。液浸法使用線聚焦或點聚焦探頭,接觸法使用與鋼管表面吻合良好的斜探頭或聚焦斜探頭。所有類型的金屬管材都可采用渦流方法來檢測它們的表面和近表面缺陷。對于焊接鋼管，焊縫采用射線抽查或100 %檢測，對于100 %檢測，通常采用X射線實時成像檢測技術。

（二）管道用螺栓件

對于直徑> 50 mm 的鋼螺栓件需采用超聲來檢測螺栓桿內存在的冶金缺陷。超聲檢測采用單晶直探頭或雙晶直探頭的縱波檢測方法。

二、管道施工過程中的無損檢測

（一）各種無損檢測方法在焊管生產中的配置

國外在生產中常規的主要無損檢測配置如下圖一中的A、B、C、E、F、G、H工序。我國目前生產中的檢測配置主要崗位如下圖中的A、C、D、E、F、G、H工序。

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圖一 大口徑埋弧焊街鋼管生產無損檢測崗位配置

（二）超聲檢測

全自動超聲檢測技術目前在國外已被大量應用于長輸管線的環焊縫檢測，與傳統手動超聲檢測和射線檢測相比，其在檢測速度、缺陷定量準確性、減少環境污染和降低作業強度等方面有著明顯的優越性。

全自動相控陣超聲檢測系統采用區域劃分方法，將焊縫分成垂直方向上的若干個區，再由電子系統控制相控陣探頭對其進行分區掃查，檢測結果以雙門帶狀圖的形式顯示，再輔以TOFD(衍射時差法)和B掃描功能，對焊縫內部存在的缺陷進行分析和判斷。

全自動超聲波現場檢測時情況復雜，尤其是軌道位置安放的精確度、試塊的校準效果、現場掃查溫度等因素會對檢測結果產生強烈的影響，因此對檢測結果的評判需要對多方面情況進行綜合考慮，收集各種信息，才能減少失誤。

（三）射線檢測

射線檢測一般使用X 射線周向曝光機或γ射線源，用管道內爬行器將射線源送入管道內部環焊縫的位置，從外部采用膠片一次曝光，但膠片處理和評價需要較長的時間，往往影響管道施工的進度，因此，近年來國內外均開發出專門用于管道環焊縫檢測的X 射線實時成像檢測設備。

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圖二 管道環焊縫自動掃描X射線實時成像系統

圖二為美國Envision公司生產的管道環焊縫自動掃描X射線實時成像系統，該設備采用目前最先進的CMOS成像技術，用該設備完成Φ 609mm(24 in)管線連接焊縫的整周高精度掃描只需1～2 min，掃描寬度可達75 mm，該設備圖像分辨率可達80μm，達到和超過一般的膠片成像系統。

（四）磁粉檢測

磁粉檢測的基礎是缺陷處漏磁場與磁粉的磁相互作用。鐵磁性材料或工件被磁化后，由于不連續性的存在，使工件表面或近表面的磁力線發生局部畸變而產生漏磁場，吸附施加在工件表面的磁粉，形成在合適光照下目視可見的磁痕，從而顯示出不連續性的位置、形狀和大小。

國內很少對焊管坡口面進行磁粉檢測。國外使用的自動檢測系統，主要采用熒光磁懸液濕法檢測。自動磁粉檢測設備采用磁化線圈在鋼管壁厚方向對坡口面局部磁化，同時在坡口表面噴灑熒光磁懸液，憑借在該部位裝置的高分辨率攝像系統，將磁化、磁懸液噴灑區域的影像傳輸在旁邊的監視屏上，操作人員監視屏幕，就可以及時發現磁痕影像，找出缺陷。

磁粉檢測適用于檢測鐵磁性材料表面和近表面的缺陷，因此對于奧氏體不銹鋼和有色金屬等非鐵磁性材料不能用磁粉檢測的方法進行探傷。由

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于馬氏體不銹鋼、沉淀硬化不銹鋼具有磁性，因此可以進行磁粉檢測。磁粉檢測可以發現表面和近表面的裂紋、夾雜、氣孔、未熔合、未焊透等缺陷，但難以發現表面淺而寬的凹坑、埋藏較深的缺陷及與工件表面夾角極小的分層。

三、鋼質管道管體無損檢測技術

鋼質管道管體的無損檢測，主要就是管體的完整性（如剩余壁厚、管道缺陷、表面腐蝕形態、腐蝕產物類型、腐蝕深度等）檢測。表一列出了目前常用的管道檢測技術及其檢測內容。

表一 管道檢測技術分類

（一）彈性波檢測技術

彈性波檢測是利用管道泄漏引起的管道內壓力波的變化來進行診斷定位，一般可分為聲波、負壓力波和壓力波三種。其主要工作原理是利用安置好的傳感器來檢測管道泄漏時產生的彈性波并進行探測定位。這種技術的關鍵是區分正常操作時和發生泄漏時的彈性波。目前有兩種方法，一

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種是利用硬件電路的延時來進行信號過濾，另一種是結合結構模式識別和神經網絡來區分正常操作時和發生事故時產生的不同波形，從而更好地監測管道的運行。

（二）漏磁通檢測技術

漏磁式管道腐蝕檢測設備的工作原理是利用自身攜帶的磁鐵，在管壁圓周上產生一個縱向磁回路場。如果管壁沒有缺陷，則磁力線封閉于管壁之內，均勻分布。如果管內壁或外壁有缺陷，則磁通路變窄，磁力線發生變形，部分磁力線將穿出管壁產生漏磁。漏磁檢測原理圖三所示。

圖三 漏磁檢測原理

漏磁場被位于兩磁極之間的緊貼管壁的探頭檢測到，并產生相應的感應信號。這些信號經濾波、放大、模數轉換等處理后被記錄到檢測器上的存儲器中，檢測完成后，再通過專用軟件對數據進行回放處理、判斷識別。

從整個檢測過程來說，漏磁檢測可分為圖四所示的四個部分：

圖四 漏磁檢測流程圖

漏磁檢測技術的優點：（1）易于實現自動化；較高的檢測可靠性；（2）可以實現缺陷的初步量化；（3）在管道檢測中，厚度達到30mm的壁厚范

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圍內，可同時檢測內外壁缺陷；（4）高效，無污染，自動化的檢測可以獲得很高的檢測效率。

漏磁檢測技術的局限性：（1）只適用于鐵磁材料；（2）檢測靈敏度低；（3）缺陷的量化粗略；（4）受被檢測工件的形狀限制由于采用傳感器檢測漏磁通，漏磁場方法不適合檢測形狀復雜的試件；（5）漏磁探傷不適合開裂很窄的裂紋，尤其是閉合型裂紋；（6）不能對缺陷的類型或者缺陷的嚴重程度直接作定量性的分析。

（三）超聲波檢測技術

管道超聲檢測是利用現有的超聲波傳感器測量超聲波信號往返于缺陷之間的時間差來測定缺陷和管壁之間的距離；通過測量反射回波信號的幅值和超聲波探頭的發射位置來確定缺陷的大小和方位。

圖五為超聲波檢測原理圖, 圖中Wt代表管道正常壁厚, SO代表超聲波探頭與管道內表面間的標準位移。

圖五 超聲波檢測原理圖

超聲波檢測技術的優點：（1）檢測速度快，檢測成本低；（2）檢測厚度大，靈敏度高；（3）缺陷定位較準確；（4）對細微的密閉裂紋類缺陷靈

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敏度高。

超聲波檢測的缺點：（1）由于受超聲波波長的限制，該檢測法對薄管壁的檢測精度較低，只適合厚管壁，同時對管內的介質要求較高；（2）當缺陷不規則時，將出現多次反射回波，從而對信號的識別和缺陷的定位提出了較高要求；（3）由于超聲波的傳導必須依靠液體介質，且容易被蠟吸收，所以超聲波檢測器不適合在氣管線和含蠟高的油管線上進行檢測，具有一定局限性。

（四）電磁超聲檢測

電磁超聲技術（EMAT）是20世紀70年代發展起來的無損檢測新技術。這一技術是以洛侖茲力、磁致伸縮力、電磁力為基礎，用電磁感應渦流原理激發超聲波。

電磁超聲的發射和接收是基于電磁物理場和機械波振動場之間的相互轉化，兩個物理場之間通過力場相互聯系。從物理學可知，在交變的磁場中，金屬導體內將產生渦流，同時該電流在磁場中會受到洛侖茲力的作用，而金屬介質在交變應力的作用下將產生應力波，頻率在超聲波范圍內的應力波即為超聲波。與之相反，該效應具有可逆性，返回聲壓使質點的振動在磁場作用下也會使渦流線圈兩端的電壓發生變化，因此可以通過接收裝置進行接收并放大顯示。人們把用這種方法激發和接收的超聲波稱為電磁超聲。

與傳統壓電超聲換能器相比，EMA的優點主要有：（1）非接觸檢測，不需要耦合劑；（2）可產生多種模式的波，適合做表面缺陷檢測；（3）適合高溫檢測；（4）對被探工件表面質量要求不高；（5）在實現同樣功能的油氣儲運前言知識講座

前提下，EMAT探傷設備所用的通道數和探頭數都少于壓電超聲；（6）發現自然缺陷的能力強，對不同的入射角有明顯的端角反射，對表面裂紋檢測靈敏度較高。

EMA的缺點：（1）EMAT的換能效率要比傳統壓電換能器低20—40dB；（2）探頭與試件距離應盡可能小；（3）EMAT僅能應用于具有良好導電性能的材料中。

（五）渦流檢測技術

渦流檢測技術是目前采用較為廣泛的管道無損檢測技術，其原理為：當一個線圈通交變電時，該線圈將產生一個垂直于電流方向（即平行于線圈軸線方向）的交變磁場，把這個線圈靠近導電體時，線圈產生的交變磁場會在導電體中感應出渦電流（簡稱渦流），其方向垂直于磁場并與線圈電流方向相反。導電體中的渦流本身也要產生交變磁場，該磁場與線圈的磁場發生作用，使通過線圈的磁通發生變化，這將使線圈的阻抗發生變化，從而使線圈中的電流發生變化。通過監測線圈中電流的變化（激勵電流為恒定值），即可探知渦流的變化，從而獲得有關試件材質、缺陷、幾何尺寸、形狀等變化的信息。

渦流檢測技術可分為常規渦流檢測、透射式渦流檢測和遠場渦流檢測。常規渦流檢測受到趨膚效應的影響，只適合于檢測管道表面或者亞表面缺陷，而透射式渦流檢測和遠場渦流檢測則克服了這一缺陷，其檢測信號對管內外壁具有相同的檢測靈敏度。其中遠場渦流法具有檢測結果便于自動化檢測(電信號輸出)、檢測速度快、適合表面檢測、適用范圍廣、安全方便以及消耗的物品最少等特點，在發達國家得到廣泛的重視，廣泛用于在油氣儲運前言知識講座

用管道的檢測。

渦流檢測技術的優點：（1）檢測速度高，檢測成本低，操作簡便；（2）探頭與被檢工件可以不接觸，不需要耦合介質；（3）檢測時可以同時得到電信號直接輸出指示的結果，也可以實現屏幕顯示；（4）能實現高速自動化檢測，并可實現永久性記錄。

渦流檢測技術的缺點：（1）只適用于導電材料，難以用于形狀復雜的試件；（2）只能檢測材料或工件的表面、近表面缺陷；（3）檢測結果不直觀，還難以判別缺陷的種類、性質以及形狀、尺寸等；（4）檢測時受干擾影響的因素較多，易產生偽顯示。

（六）激光檢測技術

激光檢測系統主要包括激光掃描探頭、運動控制和定位系統、數據采集和分析系統三個部分，利用了光學三角測量的基本原理。與傳統的渦流法和超聲波法相比，激光檢測（或輪廓測量）技術具有檢測效率高、檢測精度高、采樣點密集、空間分辨力高、非接觸式檢測，以及可提供定量檢測結果和提供被檢管道任意位置橫截面顯示圖、軸向展開圖、三維立體顯示圖等優點。

但是激光檢測方法只能檢測物體表面，要全面掌握被測對象的情況，必須結合多種無損檢測方法，取長補短。

（七）管道機器人檢測技術

管道機器人是一種可在管道內行走的機械，可以攜帶一種或多種傳感器，在操作人員的遠端控制下進行一系列的管道檢測維修作業，是一種理想的管道自動化檢測裝置。

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一個完整的管道檢測機器人應當包括移動載體、視覺系統、信號傳送系統、動力系統和控制系統。管道機器人的主要工作方式為: 在視覺、位姿等傳感器系統的引導下，對管道環境進行識別，接近檢測目標，利用超聲波傳感器、漏磁通傳感器等多種檢測傳感器進行信息檢測和識別，自動完成檢測任務。其核心組成為管道環境識別系統（視覺系統）和移動載體。目前國外的管道機器人技術已經發展得比較成熟，它不僅能進行管道檢測，還具有管道維護與維修等功能，是一個綜合的管道檢測維修系統。

四、管道外覆蓋層檢測技術

（一）PCM檢測法

PCM（多頻管中電流檢測法）評價的核心是遙控地ICI電流信號的張弱來控制發射到管道表ICI的電流，通過檢測到的電流變化規律，進而判斷外防腐層的破損定位與老化程度。加載到管道上的電流會產生相應的電磁場，磁場張弱與加載電流的大小成正比，同時隨著傳輸距離增大，電流信號逐漸減小。當管道外涂層有破損時，電流通過破損點流向大地，該點處的電流衰減率突然增大，可判定外涂層破損點的位置。

但PCM法對較近的多條管道難以分辨、在管道交叉、拐點處及存在交流電干擾時，測得數據誤差大。

（二）DCVG檢測技術

DCVG（直流電壓梯度測試技術）的原理是對管道上加直流信號時，在管道防腐層破損裸漏點和土壤之間會出現電壓梯度。在破損裸漏點附近部位，電流密度將增大，電壓梯度也隨著增大。普遍情況下，裸漏面積與電

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壓梯度成正。直流電壓梯度檢測技術就是基于上述原理的。

在用DCVG測量時，為了便于對信號的觀察和解釋，需要加一個斷流器在陰極保護輸出上。測量過程中，沿管線以2m的間隔在管頂上方進行測量。

DCVG的優點為能準確地測出防腐層的破損位置，判斷缺陷的嚴重程度和估計缺陷大小，之后根據檢測結果提供合理的維護和改造建議；測量操作簡單，準確度高，在測量過程中不受外界干擾，幾乎不受地形影響。缺點在于整個過程需沿線步行檢測，不能指示管道陰極保護的效果和涂層剝離；環境因素會引起一定誤差，如雜散電流、地表土壤的電阻率等。

（三）Pearson檢測法

Pearson檢測法（皮爾遜檢漏法）的原理是對管道施加交流信號，此信號會通過管道防腐層的破損點處流失到土壤中，因此距離破損點越遠，電流密度越小，破損點的上方地表形成一個交流電壓梯度。檢測過程中，兩位測試員相距3~6m，腳穿鐵釘鞋或手握探針，將各探測的的電壓信號發回接收裝置，信號經濾波、放大，即能得到檢測結果。

Pearson檢測法是目前國內最常用的檢測技術，其優點是：（1）有較成熟的使用經驗，并且檢測速度較快，能沿線檢測防腐層破損點和金屬物體；（2）能識別破損點大小，還能測到微小漏點，長輸管道的檢測與運行維護中有良好的使用反饋。

Pearson檢測法的不足之處在于，（1）整個檢測過程需步行；（2）不能指明出缺陷的損壞程度；（3）對操作者的技能求高；（4）在水泥或瀝青地面上檢測接地困難。

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（四）標準管/地（P/S）電位測試法

標準管/地（P/S）電位測試法的原來是采用萬用表來測接地Cu/CuS04電極與管道表ICI某監測點之間的電位，通過電位與距離構成的曲線了解電位的分布，把當前電位與以往電位區別開來，可用檢測來的陰極保護電位來判定是否對管道外涂層起保護作用。

目前,地面測量管道保護電位的通用方法就是標準管/地電位測試法，其優點是無需開挖管道、現場取得數據容易、檢測速度快(每天10~50km)。一般情況,每隔1km左右設一個測試樁，所以這種方法只能總體評估這一管段的防腐層，不能詳細地評價防腐層缺陷，不能確定防腐層的缺陷位置以及缺陷的分布情況。故此方法不適合用于無陰極保護或測試樁的管道。