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1.1 无损检测的目的 1

第一章 绪言 1

1.2 无损检测技术与其它学科和专业之间的关系 2

(1) 非破坏试验的基础 2

(2) 非破坏检查领域与其它技术领域的关系 3

第二章 无损检测的理论基础 6

2.1 射线对材料性质的影响 6

2.1.1 可见光的吸收与折射 6

(1) 光的吸收 6

(2) 其它射线与物质的相互作用 7

(2) 光的折射 7

(1) 射线的吸收 9

2.1.2 射线对材料性质的影响 9

2.2 弹性波对材料性质的影响 18

2.2.1 在材料中传播的弹性波的种类 18

2.2.2 声波的速度 20

(1) 在气体和液体中的声速 20

(2) 在固体中的声速 22

2.2.3 声强 24

2.2.5 声波的指向性 25

2.2.4 声场 25

(1) 沿法线入射时的反射与透射 28

2.2.6 声波在界面上的反射与透射 28

(2) 斜入射时的反射与折射 29

2.2.7 衰减 30

(1) 在固体中的衰减 30

(2) 在液体中的衰减 34

2.2.8 声波在物体中的其它现象 35

(1) 衍射 35

(3) 应力引起的声速变化 36

(2) 散射 36

2.3 材料的电学性质 37

2.3.1 固体的电导率 37

(1) 影响电阻的因素 37

2.3.2 霍尔(Hall)效应 40

2.3.3 接触电位差 41

2.3.4 热电效应 42

(1) 塞贝克(Seebeck)效应 43

(4) 艾廷豪森(Ettinghausen)效应 44

(3) 汤姆逊(Thomson)效应 44

(2) 珀尔帖(Peltier)效应 44

(5) 能斯脱(Nernst)效应 45

(6) 里纪-勒脱克(Righi-Leduc)效应 45

(7) 菲劳(Phyro)电气效应 45

2.3.5 压电物质 46

2.3.6 热敏电阻(Thermistor) 47

2.4 材料的磁学性质 49

2.4.1 磁学量 49

2.4.2 磁性体的种类 50

2.4.3 强磁体的性质 51

(1) 磁化曲线 51

2.4.4 磁致伸缩 52

(1) 磁致伸缩机理 52

(2) 磁致伸缩现象 54

第三章 设计、应力与破坏 57

3.1 设计指导思想 57

(1) 一次应力 58

(2) 二次应力 58

3.1.2 应力 58

3.1.1 设计的概念 58

(3) 峰值应力 59

3.1.3 设计方式 59

(1) 弹性设计 59

(2) 塑性设计 62

(3) 疲劳设计 63

3.1.4 安全系数 64

3.2 应力集中系数 65

(2) 无限平板上开有椭圆孔时的应力集中系数 66

(1) 有浅槽时的应力集中系数 66

3.2.1 由表面缺陷引起的应力集中 66

(3) 带板上有圆孔时的应力集中系数 69

3.2.2 内部缺陷引起的应力集中系数 70

(1) 由球形缺陷引起的应力集中 70

(2) 旋转椭圆体缺陷的应力集中系数 71

3.2.3 应力集中的金属学意义 73

3.3 应力强度因子(stross intensity factor) 74

3.3.1 应力强度因子的引人 74

3.3.2 有缺陷存在部位的应力强度因子 78

(1) 有限宽平板上有贯穿微裂纹时的情况 79

(2) 有非贯穿微裂纹时的情况 79

3.3.3 允许缺陷尺寸的取法 86

3.4.1 韧性断裂 90

3.4.2 脆性断裂 90

3.4 材料的断裂形式 90

3.4.3 冲击断裂 91

3.4.4 蠕变断裂 91

3.4.5 疲劳断裂 91

3.5 构件的破坏实例与临界缺陷尺寸 92

(1) 例一 93

(2) 例二 93

3.5.1 事故实例 93

(3) 例三 94

第四章 各种材料及其接合处的缺陷 98

4.1 铸件的缺陷 98

4.1.1 气孔 98

(1) 针孔、气孔 98

(2) 缩孔、缩松 100

4.1.2 夹砂、夹渣 102

(1) 夹砂 102

(2) 夹渣、金属夹杂物 102

4.1.3 铸件缺陷与铸件表面缺陷 103

4.1.4 裂纹 104

4.1.5 熔敷不良产生的缺陷 105

4.1.6 铸件缺陷的非破坏试验 105

4.2 锻件缺陷 106

4.2.1 镇静钢中的缺陷 108

4.2.2 非金属夹杂物 110

4.2.3 多孔性缺陷 111

4.2.4 显微裂纹 112

4.2.6 锻件的其它缺陷 114

4.2.5 邹疤 114

4.2.7 锻件的非破坏试验图象 116

4.3 轧制钢板的缺陷 118

4.3.1 钢板制造法和非破坏试验的应用 118

4.3.2 缺陷的种类 119

4.4 复合钢板中的缺陷 119

4.5 焊接缺陷 125

4.5.1 焊接过程 125

4.5.2 焊接区出现的缺陷 125

(1) 形状、尺寸方面的缺陷 126

(2) 结构组织上的缺陷 127

4.5.3 焊缝缺陷的断面形状和非破坏检查图象的关系 138

(2) 焊接区的超声波试验图象 139

(3) 磁粉探伤和渗透探伤的试验图象 139

(1) 焊接区的缺陷和射线摄影图象 139

4.5 钎焊接头的缺陷 140

4.6.1 钎焊接头产生缺陷的原因 140

4.6.2 钎焊接头出现的缺陷及其检测方法 144

4.7 压力焊边界缺陷 148

5.1 射线非破坏试验法 149

5.1.1 用X射线和γ射线的直接摄影法 149

第五章 非破坏试验方法 149

(1) 射线源的能量 150

(2) 感光材料 150

(3) 灵敏度 152

5.1.2 透视法和间接摄影法 153

(1) 直接透视法 153

(2) 间接透视法 153

5.1.3 特殊摄影法 155

(1) 放大摄影法 155

(2) 立体摄影法 155

(3) 层析摄影法 157

5.1.4 计数管检测缺陷法 159

5.1.5 粒子射线摄影 160

5.1.6 用X射线测量残余应力的方法 162

5.1.7 X射线光谱分析法 164

5.1.8 微波非破坏试验 164

5.2 超声波非破坏试验法 166

5.2.1 超声波反射法 166

(1) A型显示法 166

(2) MA型显示法 168

(4) C型显示法 169

(3) B型显示法 169

(5) 立体显示法 170

(6) 声象直观法(直接图象法) 171

(7) 计量仪器指示法 171

(8) 超声波电视法 172

(9) 闸门法 173

5.2.2 探伤方法 173

(1) 单探头法和双探头法 173

(2) 垂直探伤法 174

(3) 斜射探伤法 174

(5) 板波探伤法 176

(4) 表面波探伤法 176

(6) 液浸法 178

(7) 穿透法 179

5.2.3 声速测定法 180

(1) 脉冲反射法 180

(2) 用超声波测厚仪的方法 180

(3) 应用延迟回波法 180

(4) 脉冲干扰法 181

(2) 利用多次反射的测定法 182

5.2.4 衰减的测定 182

(1) 衰减常数测定的原理 182

5.2.5 其他方面采用超声波检查 184

(1) 用遥感探测器检查的方法 184

(2) 用接触式探测器检查的方法 184

5.3 利用电磁性质的非破坏试验法 184

5.3.1 利用电特性的方法 185

(1) 静电法 185

(1) 用电流测定裂纹深度的方法 187

(2) 用电流检查夹层 187

5.3.2 电流法 187

5.3.3 电磁感应法 188

(1) 涡流 188

(2) 对材料的电磁感应试验法 190

5.3.4 磁性检查法 191

(1) 磁化方法 192

(2) 检查方法 194

5.3.5 电磁鉴别法 198

5.3.6 利用磁致伸缩现象测定残余应力的方法 198

5.4.1 渗透法的原理 199

5.4 利用渗透现象的非破坏试验法 199

5.4.2 着色渗透法 200

5.4.3 荧光渗透法 200

(1) 水洗型荧光渗透法 200

(2) 后乳化性荧光渗透法 201

5.4.4 利用过滤作用对多孔物质的检查 201

5.5 利用热现象非破坏试验方法 203

5.5.1 利用热传导的方法 203

(1) 霜试验的方法 203

(2) 荧光温度记录法 203

(3) 利用表面张力变化的方法 204

5.5.2 利用热辐射的方法 205

5.6 其他新的非破坏试验方法 207

5.6.1 利用液晶的非破坏试验 207

(1) 液晶 207

(2) 用液晶来检查缺陷 208

5.6.2 声发射 209

(1) 声发射的性质 209

5.6.3 利用外激电子发射的非破坏试验 214

5.6.4 利用全息摄影的非破坏试验 216

(1) 全息摄影的原理 216

(2) 全息摄影技术在非破坏试验中的应用 217

5.6.5 超声波全息摄影 222

5.6.6 质子散射射线摄影 224

5.6.7 电磁超声波 226

第六章 非破坏试验方法的缺陷检出度及其精度 228

6.1 射线透照试验的缺陷检出度 228

6.1.1 象质计(透度计) 229

(1) 象质计的种类 229

(2) 象质计鉴别力的表示法 231

6.1.2 差度计(线质计) 234

6.1.3 象质计的鉴别度 235

6.1.4 射线探伤时的缺陷尺寸及位置的测量精度 237

(1) 缺陷尺寸的测量法 238

(2) 缺陷长度的测量精度 240

(3) 缺陷的深度测量 242

(4) 缺陷面积率(缺陷率)的测量 243

(5) 缺陷位置的测量 246

6.1.5 缺陷的检出度 246

(1) 立体缺陷的检出度 247

(2) 平面缺陷的检出度 249

(1) 根据缺陷回波的高度进行评价 253

6.2.1 根据从缺陷反射的超声波评价缺陷 253

6.2 超声波探伤试验的缺陷检出度及其精度 253

(2) 根据缺陷回波的出现范围对缺陷尺寸进行评价 258

6.3 磁粉探伤试验的缺陷检出度 265

6.3.1 影响磁粉探伤试验缺陷检出度的各种因素 265

(1) 材料的磁学性质 265

(2) 磁化强度及方向 265

(3) 电流 266

(4) 磁粉 267

(5) 载体 267

(1) 表面裂纹的检测界限 268

6.3.2 缺陷的检测界限 268

(6) 表面状态 268

(7) 缺陷的种类 268

(2) 内部裂纹的检测界限 269

(3) 利用测量漏磁的方法测量开口裂纹高度 271

6.4 渗透探伤试验的缺陷检出度 272

6.5 其他非破坏试验的缺陷检出度 273

6.6 各种非破坏试验法的应用范围 273

第七章 材料缺陷对机械强度的影响 275

7.1 铸件的非破坏试验图象与强度的关系 275

7.1.1 轻合金铸件的缺陷图象而强度的关系 276

7.1.2 铸铁的缺陷图象与强度的关系 278

7.1.3 铜锡合金(锡青铜)铸件的缺陷图象与强度的关系 279

7.1.4 铸钢的缺陷图象与强度的关系 281

(1) 铸钢件的缺陷图象与静态强度的关系 283

(2) 带人工缺陷的铸钢件的旋转弯曲疲劳强度 284

(3) 有自然缺陷的铸钢件的旋转弯曲疲劳强度 286

(4) 黑皮铸钢件的缺陷对其疲劳强度的影响 287

(5) 经加工圆柱形试件的缺陷图象与交变拉伸疲劳强度的关系 289

(6) 铸钢件的缺陷对反复抗拉抗压疲劳强度的影响 291

(7) 缺陷对铸钢件热疲劳强度的影响 292

(8) 缺陷对铸钢蠕变强度的影响 294

7.2 锻钢件非破坏试验的图象与强度 295

7.2.1 锻钢件的缺陷与非破坏检查图象 295

7.2.2 缺陷的种类与强度 295

(1) 鬼线对强度的影响 296

(2) 小型试件的疲劳强度(棒的直径10～12mm) 296

(3) 大型试件的疲劳强度(棒的直径50～60mm) 300

(4) 锻钢材料疲劳强度的各向异性 304

(5) 尺寸效应 305

(6) 有裂纹材料的旋转弯曲疲劳强度 305

7.3 轧制钢板的非破坏试验图象与强度的关系 306

7.3.1 钢板的超声波探伤图象和强度的关系 307

7.4 复合钢板的缺陷和剪切强度的关系 308

7.5 焊接部位的缺陷对机械强度的影响 308

7.5.1 缺陷率计算范围 310

(1) 确定缺陷率计算范围的因素 310

(2) 载荷形式不同时的龟裂发展形态 311

(3) 缺陷率计算范围 320

7.5.2 钢铁焊接部位的缺陷率和静态强度 329

(1) 焊接部位的缺陷和静态抗拉强度 329

(2) 焊接部位的缺陷与静态弯曲强度 334

7.5.3 钢铁焊接部位的缺陷率与冲击强度 337

(1) 缺陷与拉伸冲击强度 337

(2) 缺陷与弯曲冲击强度 337

7.5.4 钢铁焊接部位的缺陷率与疲劳强度 341

(1) 无缺陷焊接部位的疲劳强度 342

(2) 含有气孔缺陷的焊缝的疲劳强度 343

(3) 含有夹渣缺陷的焊缝的疲劳强度 345

(4) 含有未焊透缺陷焊缝的疲劳强度 345

(5) 含有咬边缺陷的焊缝的疲劳强度 347

(6) 含有裂纹的焊缝的疲劳强度 349

(7) 超声波法的缺陷率与疲劳强度 353

(8) 疲劳强度数据的分散度 354

(9) 考虑了安全性的S-N线图 354

(10) 缺陷率采集方法不同导致S-N线图的不同 361

(11) 对302B钢材以外的钢板的实验 366

(12) 大型试件含有缺陷的焊接部位的疲劳强度 366

(13) 使用异种金属焊条时对接焊缝的疲劳强度 368

(14) 用控制应变的方式求对接焊缝的疲劳强度 372

(1) 焊接缺陷对蠕变强度的影响 373

7.5.5 钢铁材料焊接缺陷对其他强度的影响 373

(2) 焊接缺陷对应力腐蚀裂纹的影响 375

7.5.6 非铁金属的焊接缺陷及其机械强度 377

(1) 铝合金的焊接缺陷与机械强度 377

(2) 钛合金焊接缺陷与机械强度 378

(3) 聚氯乙烯焊接的缺陷与机械强度 379

第八章 应用抽样检查评定焊接质量 382

8.1 焊接部位的缺陷分布规律 382

(1) 手工焊接部位缺陷分布的周期性 382

(2) 手工焊焊接部位缺陷的分布规律 383

8.2 焊接部位高效抽检法 387

(3) 自动焊焊接部位缺陷分布 387

(1) 抽样检查的一个实例 389

第九章 补遗 391

9.1 运用超声波聚焦探头测量缺陷尺寸的方法 391

9.2 奥氏体不锈钢焊接区及铸件的非破坏试验 392

9.3 钢筋混凝土的非破坏试验 395

(1) 混凝土内钢筋状况的检测 395

(2) 裂纹深度及杂质位置的测定 396

参考文献 397

日汉技术名词对照表 401