《现代无损检测与评价》期末考试重点复习内容.doc

第一章 绪论
1、 什么是无损检测与评价？开展无损检测与评价有何意义？
答：①所谓无损检测与评价，就是利用物质的声、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。
②意义：（1）改进生产工艺 （2）提高产品质量 （3）降低生产成本 （4）保障设备的安全运行

第三章 超声检测
1、 简要论述超声波检测的基本原理、主要特点和适用范围。
答：①基本原理：先用发射探头向被检物内部发射超声波，用接收探头接收从缺陷处反射回来（反射法）或穿过被检工件后（穿透法）的超声波，并将其在显示仪表上显示出来，通过观察与分析反射波或透射波的时延与衰减情况，即可获得物体内部是否有缺陷以及缺陷的位置、大小和性质等方面的信息。
②主要特点：超声检测具有被检对象广泛、检测深度大、缺陷定位准确、检测灵敏度高、成本低、使用方便、速度快、对人体无害以及便于使用等特点。
③适用范围：超声检测几乎渗透到所有的工业部门，如钢铁工业、机器制造业、石化工业、铁路运输业、造船工业、航空航天、核电工业、集成电路工业等。
2、 超声波检测的基本任务是什么？
答：用于铸件、锻件、板材、管材、棒材以及焊缝等的检测，还有液位、涂层厚度、硬度以及材料的弹性模量、晶粒度、残余应力等的检测。
3、 超声波检测的定量方法有哪些？各有何特点及应用？
答：①定量方法：（1）当量法 （2）底波高度法 （3）测长法
② 特点和应用：1.当量法
常用的当量法有当量试块比较法、当量计算法和当量AVG曲线法。当量试块比较法需制作大量的试块，操作不便，仅在x＜3N（N表示进场区长度）时或特别重要零件的精确定量时才用；当量计算法涉及多种规则反射体的理论回波声压计算公式，应用于x≥3N的场合；当量AVG曲线法比较直观地反映了各类反射体回波高度与反射体距离和当量大小之间的变化规律，利用AVG曲线来调整检测灵敏度和对缺陷定量比较方便。2.底波高度法当工件中存在缺陷时，由于缺陷反射使工件底波下降。缺陷越大，缺陷波越高，底波就越低，缺陷波与底波之比就越大。利用缺陷波与底波高度之比，可以衡量缺陷的相对大小。3.测长法缺陷的指示长度总是小于或等于缺陷的实际长度。当工件中缺陷尺寸大于声束截面时，一般采用测长法来确定缺陷的长度。

第四章 射线检测
1、简要论述射线检测的基本原理、主要特点及适用范围。
答：①基本原理：射线在穿过物质的过程中将发生衰减而使其强度降低，衰减的程度取决于被检材料的种类、射线种类以及所穿透的距离。当把强度均匀的射线照射到物体（如平板）上一个侧面时，由于各部位对入射射线的衰减不同，透射射线的强度分布不均匀。这样，采用照相、荧光屏观察等手段，通过在物体的另一侧检测射线在穿过物体后的强度分布，就可检测出物体表面或内部的缺陷，包括缺陷的种类、大小和分布状况。
②主要特点：优点：（1）检测结果直观 （2）缺陷定性比较容易，定量、定位也比较方便（3）检测结果可以保存（4）适用范围广，对材料的种类（金属、非金属、复合材料）及工件的形状几乎没有限制
局限性：（1）检测成本较高
（2）对体积型缺陷的检测灵敏度较高，对平面型缺陷的检测灵敏度较低
（3）需双面法检测
（4）存在安全隐患，应注意射线防护
③适用范围：
主要应用于机械、兵器、造船、电子、石油化工、土木工程、航空航天等领域中的铸件和焊缝的检测，以及机场、车站、码头、海关等的安全检查，也可用来测量材料的厚度。
2、 X射线和γ射线是如何产生的？有哪些相同的特性和不同的特性？
答：①产生：（1）X射线由X射线源（即X射线管）发生。X射线管是一种二极电子管，将阴极灯丝通电加热，使之白炽化而放出电子。在管的两级（灯丝与靶）之间加上几十至几百千伏电压后，由灯丝发出的电子即以很高的速度撞击靶面，此时电子能量的绝大部分将转化为热能形式散发掉，而只有极少一部分（1%～3%）以X射线的形式辐射出来，其波长为0.001～10nm。
（2）γ射线是放射性同位素（人工的、天然的）的原子核在自然衰变过程产生的，它也是一种电磁波。
②相同的特性：
（1） 以光速沿直线传播 （2）不可见，也不能用透镜聚光或用棱镜分光
（3） 具有穿透能力，能穿透不透明的物质 （4）具有波粒二象性（5）具有光化作用
（6）具有生物效应，能杀伤或杀死有生命的细胞（7）具有荧光效应 （8）具有电离性质
③不同的特性：
X射线束是具有混合波长的连续光谱，而γ射线是单一或窄束波谱。
3、 X射线和γ射线在穿过物质的过程中，与物质主要产生哪些相互作用？
答：（1）光电效应 （2）康普顿效应 （3）汤姆森散射 （4）电子对效应
4、 射线检测的方法有哪些？
答：（1）照相法 （2）电离检测法 （3）荧光屏直接观察法
5、 几何不清晰度的大小，与射线源焦点尺寸、工件上表面至胶片的距离及焦距之间的关系式是什么？
答：或。
式中，
：几何不清晰度 d：焦点尺寸（mm） f：焦点至工件上表面的距离（mm）
F：焦距（mm） ：工件厚度（mm）
（注意：对于双壁双投影的空心零件或与胶片不能紧贴的零件，工件厚度是指工件上表面至胶片的距离）

第五章 磁粉检测
1、简述磁粉检测的基本原理、主要特点及典型应用。
答：①基本原理：利用磁粉在缺陷漏磁场处的聚集，得到放大且对比度更高的缺陷磁痕，以显示试件表面与近表面缺陷。
②主要特点：优点：（1）可以直观地显示出缺陷的形状、位置与大小，并能大致确定缺陷的性质（2）检测灵敏度较高，可检出宽度仅为0.1μm的表面裂纹（3）应用范围广，几乎不受被检件大小及几何形状的限制（4）工艺简单，检测速度快，费用低廉
局限性：
（1）只能检测铁磁性材料，不能检测非铁磁性材料（如奥氏体不锈钢，铜、铝、镁等有色金属，非金属）
（2）只能检测表面或近表面缺陷，可探测的缺陷深度一般在1～2mm以内
（3）对缺陷的取向有一定的限制，一般要求磁化场的方向与缺陷主平面的夹角大于20°
（4）对试件表面的质量要求较高 （5）深度方向的缺陷定量与定位困难
③典型应用：广泛应用于航空航天、交通运输、石油化工、原子能等领域，对钢铁原材料（板材、型材、管材、铸件及锻造毛坯等）、半成品和制成品的表面与近表面缺陷进行检测，也可以用于压力容器、石油化工设备以及重要的机械设备的定期检查和预防性维修。
2、什么是磁化曲线？什么是磁滞回线？
答：①磁化曲线是描述磁化过程中磁感应强度随外加磁场强度变化的关系曲线，也即B-H曲线。
②磁滞回线是铁磁性介质在外加磁场的磁化—消磁—反向磁化—反向消磁的循环中，所形成的封闭B-H关系曲线。
3、磁化曲线的两个坐标分别代表什么含义？试用磁畴的概念解释磁化曲线。
答：①磁化曲线的横坐标代表外加磁场的强度H，纵坐标代表磁感应强度B。
②在没有外磁场作用时，铁磁介质中的磁畴为无序排列，整个铁磁介质对外并不显示磁性。当有较弱的外磁场作用时，在外磁场的作用下，部分磁畴以外磁场方向做定向排列，从而使铁磁介质内部表现出一定的定向附加磁场，这部分附加磁场随外磁场的增加而增加，随着外磁场的加强，磁畴做定向排列的趋向急剧增加，其附加磁场也急剧增加。当外磁场增大到一定时，铁磁介质内部磁畴几乎全部趋向于外磁场方向排列， 这时，磁感应强度达到饱和状态，再增大外磁场强度时，磁感应强度几乎不会增大。
4、简述磁化方法的分类及其选择依据。
答：根据磁化能量的来源不同，可将磁化方法分为交流磁化、直流磁化和永久磁铁磁化三种；根据被检工件中的磁力线方向，磁化方法可分为周向磁化、纵向磁化和复合磁化。

第六章 渗透检测
1、简要论述渗透检测的基本原理、主要特点及典型应用。
答：①基本原理：渗透液在毛细现象的作用下进入表面开口的缺陷，去除被检试件表面多余的渗透液后，残留于缺陷中的渗透液随后被显像剂吸附和显像，形成对比度更高、尺寸被放大的缺陷显示痕迹，从而使原缺陷更易于被观察到。
②主要特点：优点：
（1）不受试件形状、大小、化学成分、组织结构的限制，也不受缺陷方位的限制（2）检测设备及工艺过程简单，检测费用低 （3）对人员的要求不高（4）缺陷显示直观（5）检测灵敏度较高（6）一次操作可同时检出所有的表面开口缺陷，检测效率较高
局限性：
（1）只能检测表面开口缺陷 （2）对多孔性材料的检测困难（3）检测结果受检测人员的影响较大
③典型应用：
在航空航天、原子能、机械、化工、船舶等领域获得广泛应用，主要用于检测有色金属和黑色金属材料的铸件、锻件、焊接件、粉末冶金件以及陶瓷、塑料和玻璃制品的表面开口缺陷。
2、渗透剂分为哪几类？对其有何性能要求？
答：①分类：
（1）按显示方式，渗透剂主要分为着色渗透剂和荧光渗透剂两种基本类型。
（2）按清洗方法可分为水洗型渗透剂、后乳化型渗透剂和溶剂去除型渗透剂三种。
②性能要求：
（1）渗透性能好，容易渗入缺陷中去。
（2）易被清洗，容易从零件表面清洗干净。
（3）对于荧光渗透剂，要求其荧光辉度高；对于着色渗透剂，则要求其色彩艳丽。
（4）酸碱度应呈中性，对被检试件无腐蚀，对人体无伤害，对环境无污染。
（5）闪点高，不易着火。
（6）稳定性好，在光、热等作用下仍能保持其原有性能，不易分解、不沉淀、不浑浊。
（7）制造原料来源方便，价格低廉。

第七章 涡流检测
1、简述涡流检测的基本原理、主要特点及典型应用。
答：①基本原理：利用电磁感应原理，通过测定被检导电工件在交变磁场激励作用下所感生的涡流特征，来无损地检测该试件中有无缺陷或评定其技术状态。
②主要特点：
优点：（1）对导电材料表面和近表面缺陷的检测灵敏度较高
（2）应用范围广，对影响感生涡流特性的各种物理和工艺因素均能实施检测
（3）在一定条件下，能反映有关裂纹深度的信息
（4）不需用耦合剂，易于实现管、棒、线材高速、高效的自动化检测
（5）可在高温、薄壁管、细线、零件内孔表面等其他检测方法不适用的场合实施检测
局限性：（1）只能检测导电材料 （2）影响因素众多
（3）信号解释困难，检测结果不够直观
（4）只能检测表面或近表面缺陷 （5）对形状复杂的试件检测有困难
（6）一般只能给出缺陷的有无，缺陷定性、定位、定量都比较困难
③典型应用：应用于航空、航天、核工业、机械、冶金、石油、化工、电力、有色金属、汽车等行业，检测对象主要是非铁磁性的导电材料制品（管材、线材和棒材），既可用于大型设备（如航空发动机和机翼、锅炉和压力容器、管道等）使用与维修过程的在役、在线检测，也可用于金属管材、棒材和线材的生产过程的质量检测与监控等。
2、 用交流电路的分析方法，计算耦合线圈互感电路中初级线圈的视在阻抗Z。
答：

式中，：通以交变电流的初级线圈（检测线圈）的自身阻抗
：次级线圈的阻抗折合到初级线圈上的等效阻抗 ：交变电流的角频率
M：耦合系数
即为次级线圈通过互感M折合到初级线圈上的
等效阻抗。

※γ射线检测与X射线检测的不同点：

1、 γ射线有自己固定的能量，所以要根据被检测工件的厚度以及检测的精度要求合理选取γ射线源， X射线可以根据不同检测厚度来调节能量。
2、 γ射线比X射线辐射剂量低，所以曝光时间较长，一般要使用增感屏
3、 γ射线源随时都在放射，所以应注意射线的防护工作
4、 γ射线比普通X射线穿透力强，但灵敏度较X射线低，可以用于高空、水下、野外作业。

※什么叫试验线圈的视在阻抗？它在涡流检测中有何作用？
答：当两个线圈耦合时，原线圈通过交变电流，由于互感的作用，会在闭合的副线圈中产生电流；同时，这个电流又通过互感的作用，影响原线圈中电流与电压的关系。这种影响可以用副线圈电路中的阻抗通过互感折合到原线圈电路中的折合阻抗来体现。我们把折合阻抗和原线圈本身的阻抗合起来，称为视在阻抗。有了视在阻抗的概念后，就可以认为原电路中电流或电压的变化，是由于电路中视在阻抗的变化所引起的。因此，只要根据电路中视在阻抗的变化，推知副线圈对原线圈的效应，并根据这种效应，推知副线圈电路中阻抗变化。如果用受检试件代替副线圈，上述耦合线圈视在阻抗的讨论，就能够近似地应用于涡流检测试验线圈与受检试件耦合的情况。

※试用磁畴的概念解释磁化曲线。
答：在没有外磁场作用时，铁磁介质中的磁畴为无序排列，整个铁磁介质对外并不显示磁性。当有较弱的外磁场作用时，在外磁场的作用下，部分磁畴以外磁场方向做定向排列，从而使铁磁介质内部表现出一定的定向附加磁场，这部分附加磁场随外磁场的增加而增加，随着外磁场的加强，磁畴做定向排列的趋向急剧增加，其附加磁场也急剧增加。当外磁场增大到一定时，铁磁介质内部磁畴几乎全部趋向于外磁场方向排列， 这时，磁感应强度达到饱和状态，再增大外磁场强度时，磁感应强度几乎不会增大。