金属材料的检测技术_沧州五森管道有限公司

金属材料的检测技术

检查与试验伴随着金属材料的整个加工过程。每个加工环节，每个加工工序，都要进行相应的检查试验，以验证材料的性能、质量等是否满足相应的要求。因此说检查与试验是产品质量控制必不可少的手段，它在产品加工过程中占据着很重要的位置。材料工程师有必要了解各种检测技术的特点和用途，作用主要有两个：其一是根据不同的应用条件，提出相宜的检查试验要求，以验证产品的质量是否与使用要求相适宜。很多产品制造标准中都列出了供使用者选择的附加检验项目，如果材料工程师对检测技术不了解，就无从选择相应的附加检验项目，或者选择的附加检验项目或高或低，要求偏高时会造成不必要的经济损失，要求偏低时会对使用的可靠性产生影响；其二是在对制造商的质量控制考核中，通过了解它拥有的检测设备情况，以及产品型式试验中的检查试验项目和控制指标，可以判断该制造商的质量控制手段是否齐全，产品质量的定位是否与希望的相适应。从这样的一个目的出发，本书给出了常用检测技术的基本知识。

材料的检测技术种类甚多，内容也十分庞大，有些是工程中或产品制造过程中经常用到的，而有些则是在试验研究中用到的。本书仅介绍与工程设计有关的常用检测技术。总起来说，这些检测技术包括：化学成分分析、机械性能试验、耐腐蚀性能试验、宏观组织检验、显微组织检验及无损探伤等六大类。

为了便于材料工程师设计过程中的查阅，本章在附录F9-1中列出了常用的制造检测标准。

一、化学成分分析

从前面讲到的金属材料基本知识中已经知道，材料的化学成分是影响其性能的最基本因素，因此对材料化学成分的及时测定分析就显得尤为重要了。化学成分分析一般发生在原材料进厂的抽检、铸造过程中的炉前分析、施工前的抽检及事故的分析判断中。常用的分析方法有化学分析法及光谱分析法两种。

（一）化学分析法

化学分析法主要是通过在材料中取样，然后选择适当的化学品与金属材料样品进行化学反应，最后分析反应产物并通过一定的计算，求出相应元素的含量。因为各种材料涉及到的元素种类较多，在此不便对它们的具体分析方法逐一介绍。GB223.1~GB223.50系列标准给出了各种元素的分析方法，而GB222标准则给出了化学成分分析的取样方法及允许的成分偏差要求，欲作详细了解的技术人员可查阅这些标准。

化学分析法是比较原始、比较通用的方法，也是比较可靠的方法。与光谱分析相比，化学分析法所需要的设施投资较少，故一般的企业都可以做到。但该方法分析时间较长，而且只能在专门的试验室中进行。

（二）光谱分析法

金属原子在高能量光源（如X射线、激光等）的照射下，可发生电离，即最外层的价电子可能因获得外来的能量而脱离原子成为自由电子。此时的原子处于激发状态，是很不稳定的，大约在经历10^-8秒后将恢复到常态，此时的价电子也将回到原来的运动轨道，同时原子以光的型式释放出多余的能量。因为价电子的跳跃轨道是多层的，每跳跃一层将产生不同波长的光，而这些不同波长的光即组成了原子光谱。

不同元素的原子被激发后，得到的光谱特征是不一样的，光谱分析法就是根据这些不同特征的光谱来判断金属某种元素是否存在的，同时根据谱线的强弱可判断元素的含量。

要使光谱分析法能定性地分析各元素是否存在，就必须先建立各元素的标准光谱板，以便于对比判断。事实上，光谱分析仪可将它自动做对比处理，使分析人员能直接从分析仪中得出直观的结论。这种分析法与化学分析法相比，分析工作量小，快捷简便，但一般情况下不能定量分析，故它多用于判断合金钢中的合金元素是否存在。

要使光谱分析法能定量地分析各元素的含量，就必须做大量的基础工作，不但要建立各元素的特征光谱标准板，还要建立谱线强度与元素含量的关联标准谱板。由于影响谱线强度与元素含量关系的因素较多，故要准确建立二者的关联标准谱板是很复杂的事情，所以目前国内拥有真正能用光谱分析法来分析元素含量的制造商还不多，而国外的制造商应用的很普遍，他们已将这类分析仪计算机化，所有的对比、分析、判断、计算都由计算机中的神经网络来完成，最后给出直观的结果。但目前这种分析仪价格昂贵，是国内很多企业所不能承受的。

二、机械性能试验

由前面的介绍中已经知道，除了材料的化学成分直接影响到其机械性能外，冷加工过程、热加工过程、热处理过程等都可能改变材料的机械性能。因此材料的机械性能试验可能用在原材料、半成品、成品等各个生产工序中。常进行的机械性能试验包括拉伸试验、冲击试验和硬度试验等，而材料的蠕变强度、高温持久强度、疲劳强度及断裂韧性试验一般在管道元件制造过程中不进行，故在此不予介绍。

（一）拉伸试验

拉伸试验能测定的材料机械性能指标有：强度极限s_b、屈服极限s_s或s_0.2、延伸率δ₅或δ₁₀、截面收缩率ψ等。试验方法及要求在GB228标准中给出了详细规定。

试验用的试样一般为一个两端带夹持柄的园柱。根据直径与长度的比值不同则有长试样和短试样之分，长试样的标距长度（用于测量尺寸的标定长度）为直径的10倍，短试验的标距长度为直径的5倍。

试验一般在专用的拉力试验机上进行，试验机上有自动记录设施。开动试验机给试样施加载荷，直至试样断裂。此时自动记录设施绘出应力—应变曲线图。典型的应力－应变曲线图见图9－3所示。分析应力－应变曲线图即可求得材料的强度极

限s_b、屈服极限s_s或s_0.2。

通过对试样尺寸的测量和简单计算可求出

延伸率δ和截面收缩率ψ。见下式:

式中：δ……延伸率。试样为长试样时标记为

δ₁₀，短试样时标记为δ₅；

ψ……截面收缩率；

l_o……试样拉伸前的标距，mm；

l₁……试样拉断后的标距，mm；

F_o……试样拉伸前的横截面积，mm²；图9－3 应力－应变曲线图

F₁……试验拉断后的最小横截面积，mm²。

另外，通过对断口形状的分析，可以判断材料的塑性和韧性。如果断口的断面比较整齐，且有金属光泽，无缩颈现象，表明该断口为脆性断口，这种材料的塑性差。如果断口的断面呈纤维状，无金属光泽，且有缩颈现象，表明该断口为韧性断口，那么这种材料的塑性就比较好。

（二）冲击试验

冲击试验是这样一个试验：把要进行试验的材料制成具有规定尺寸和形状的试样，然后在专用冲击试验机上将它一次冲断，记录试样冲断时所消耗的功，并以此来判断材料韧性。冲击试验测到的性能指标有冲击功A_k和冲击韧性α_k。

GB/T229标准对冲击试验的方法进行了规定。一般情况下，试验用的试样为一个10mmx10mmx55mm的长方形金属块，金属块中间刻有一个“V”形或“U”形缺口。因此冲击试验也就有V形缺口和U形缺口试验之分。工程上常用的为夏比V形缺口冲击试验。

试验一般在专用的试验机上进行。将试样置于支座上，缺口背向摆锤落下方向。释放摆锤，靠重力作用摆锤快速落下并将位于下部的试样冲断。在惯性的作用下，摆锤在试件的另一侧向上摆一定的高度。通过摆锤冲断试样前后的高度差可计算出冲断试样所需要的能量，即为所求的冲击功A_k。冲击功除以试样缺口底部的横截面积所得的商就是冲击韧性α_k。一般的试验机都可自动记录并直接显示出冲击功A_k的值。

由上面的介绍可以看出，冲击试验是在特定的试验条件下所做的试验，试样的缺口并不代表材料中各种缺陷对材料冲击韧性的影响，因此它不能象s_b和s_s那样可以直接用作强度计算的指标，而只是定性地反映材料的脆性程度。事实上，冲击试验所得到的冲击功也并不能完全反映不同材料的脆性，因为冲击功的大小取决于材料强度和塑性两方面的影响。材料的强度越高其冲击功值越大，材料塑性越好其冲出功值也越大。表9-2给出了低温情况下常用材料的最低冲击功要求。即使如此，由于冲击

表9-2 低温复比V形缺口最低冲击功

钢材标准抗拉强度（s_b）的下限值，MPa	三个试样冲击功（A_k）的平均值，J
	10 mm x 10 mm x 55 mm
≤450	18
> 450~515	20
>515~650	27
奥氏体不锈钢焊缝金属	31

注：¶当冲击功的平均值不低于上述值时，若其中一个试样低于上述值，但不低于70%时是可以认可的；

·该表摘自GB150《钢制压力容器》附录C。

试验简单方便，且已经积累了大量的数据和评价这些数据的经验，故它仍是目前常用的评判材料韧性的试验方法。

影响材料冲击韧性的因素很多，材料本身的各种缺陷（如裂纹、白点、夹杂、偏析、气孔、疏松、过烧等）和工作温度导致的各种脆性（如冷脆、热脆、蓝脆、红脆等）都会导致材料冲韧性的下降。因此，通过冲击试验可以评判这些缺陷对材料性能的影响。

（三）硬度检验

硬度试验指标与冲击韧性指标一样，并不能直接用于材料的强度计算，而是用来反映材料在加工过程中的组织变化、热处理效果、加工或焊接残余应力的存在程度等特性的定性判断指标。一般来说，金相组织中的马氏体硬度高于珠光体，珠光体的硬度高于铁素体，铁素体的硬度高于奥氏体。材料进行不同的热处理，得到的组织也不一样，故热处理对材料硬度的影响实际上是反映材料的金相组织和金相结构对硬度的影响。对于奥氏体不锈中的奥氏体，因为它有大量的合金元素存在，故其硬度要高于铁素体；化学成分中，碳对材料硬度的影响最直接。材料中的碳含量越大，其硬度越高。除碳含量以外，大多数合金元素都会使材料的硬度升高；加工残余应力与焊接残应力的存在对材料的硬度也将产生影响，加工残余应力与焊接残余应力值越大，硬度越高。

实验表明，材料的硬度与其强度存在着一定的比例关系。对黑色金属材料来说，其抗拉强度近似等于三分之一的布氏硬度值。

正因为影响材料硬度的因素较多，故工程上在很多场合下常通过检验硬度来定性了解材料的化学成分、组织状态、热处理效果及加工或焊接残余应力存在的程度等。又因为它操作简便，成本较低，又属于非破坏性试验（即可直接在成品上进行试验），因此在材料加工过程和现场施工检验中得到了广泛的应用。

目前，已出现的硬度试验方法有很多，但工程上常用的试验方法有布氏硬度试验法、洛氏硬度试验法和维氏硬度试验法三种。GB230、GB231和GB4340标准分别给出了洛氏硬度、布氏硬度和维氏硬度的试验方法及要求。

1、布氏硬度试验法

该方法因最早由Brinell提出而得名。它主要是利用钢球压头，通过定量加载使其压入试样表面，然后计算压痕表面积，并通计算单位压痕表面积上所受载荷大小来确定其硬度值。其硬度值用“HB”后面加硬度数值来表示。

不同的压头材料和直径，不同的加载力，不同的加载时间，测得的硬度值是不同的。为了便于比较，对黑色材料（主要指碳钢和合金钢）来说，一般规定采用直径为10mm的钢球作为压头，加载力取30000N，加载时间取10秒作为试验条件。

布氏硬度试验一般是在硬度试验机上进行的。测得压痕直径后查相应的数据表即可得到布氏硬度值。工程上有时也用锤击式简易布氏硬度计来测量硬度值，这种方法得到的数据有一定的误差。

布氏硬度试验法的优点是：测出的硬度值准确可靠，且因为压痕面积大，能消除因组织不均匀而带来的测量误差。但它不能用于较硬（HB>450）材料的硬度测量，因为此时会因钢球压头的自身变形而造成较大的测量误差。由于压痕大，它也不宜用来测量成品和较薄件，以免损坏产品。该法不能从测试仪器上直接读出硬度值，尚须在试验完成后查表才能得到，故检验速度较慢。

布氏硬度试验法是目前应用最多的一种方法。

2、洛氏硬度试验法

该方法因最早由Rockwell提出而得名。它主要是利用较硬的锥形材料或小直径的淬火钢球作为压头，通过定量加载使其压入试样表面，然后计量压痕深度，并经过适当的数据处理来确定其硬度值的大小。根据采用的压头材料和加载力的大小不同，其硬度值的表示方法分为三种：HRA**、HRB**和HRC**，“**”为对应的硬度数值。

常用的洛氏硬度试验条件和应用范围见表9-3所示。

表9-3 常用洛氏硬度试验条件和应用范围

标R 符号	压头材料	予载荷（N）	总载荷（N）	加载时间（S）	测量范围	应用范围
HRA	顶角为120°的金刚园锥	100	600	10	>70	硬质合金，表面淬火钢
HRB	1/16”钢球	100	1000	10	25~100	退火钢，铜合金，铝合金
HRC	顶角为120°的金刚园锥	100	1500	10	20~67	淬火钢、调质钢、可锻铸铁、钛合金

洛氏硬度试验一般是在试验机上进行，并从试验机的表盘上能直接读取硬度值的大小。

洛氏硬度试验法与布氏硬度试验法相比，有以下优缺点：它的硬度值可以从试验机表盘上直接读出，故试验方便快捷。其压头有软、硬多种材料，故测量范围宽。由于压头尺寸小，产生的压痕也较小，一般情况下对工件不造成损伤，可直接用于成品件的检测。缺点是不同压头材料测得的硬度无法比较，而且当材料的组织不均匀时，由于它的压痕小会导致测得的数值起伏变化大，缺乏代表性。

洛氏硬度试验法也是工程上常用的一种方法。

3、维氏硬度试验法

该方法因最早由Vickers提出而得名。它是利用角度为136°的金刚石四方锥体作为压头，通过加载使其压入试样表面，然后计量压痕对角线长度，并通过计算单位压痕面积上所受载荷大小来确定其硬度值。其硬度值用“HV”后面跟硬度数值来表示。

由于维氏硬度试验中采用了固定角度的压头，其压力角是恒定的。当施加载荷变化时，其压痕的几何形状相似且符合比例关系，故无论采用什么载荷值，其测得的硬度相同，但相关的标准中还是给出了系列荷载以简化换算关系。试验时间对黑色金属来说一般为10秒~15秒，对有色金属一般为25秒左右。

不难看出，维氏硬度试验法吸取了布氏硬度和洛氏硬度试验法的优点，即它采用了较硬的压头，既可测量较硬材料的硬度，又可测量较软材料的硬度。对于不同硬度的材料，它克服了洛氏硬度试验中须更换压头材料从而造成测到的结果无法比较的缺点。但是维氏硬度试验法也不能直接从试验机上读出硬度值，需要查表计算，故测量效率较低。

由于维氏硬度试验法所具有的优点，它常用在相应的研究试验室中。

为了便于设计人员查对，本章附录F9-2中给出了部分布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度的对照表。

三、耐腐蚀性试验

石油化工生产过程中涉及到的腐蚀介质是很多的。我们已经知道，不同的材料对相同的介质，或者不同的介质对同一种材料，其腐蚀机理和腐蚀形态是不相同的。即使同一种材料在同一介质中，因介质的温度、压力、浓度、流态等不同，其腐蚀机理和腐蚀形态也是不同的。这些因素耦合的结果导致了许多浩繁的材料－腐蚀环境，而这样的每个耦合环境都需要通过试验来判定材料的耐蚀问题，因此可以说，这一类的试验方法是十分浩繁的。但是，工程上要做的腐蚀试验并不多，而大多数的腐蚀试验是在试验研究中进行的，或者是在实际生产中实测并进行数据分析和经验积累的。工程设计中往往是借助于这些试验研究数据或实测数据进行材料选择的，只有当由于制造或施工过程中可能会引起材料耐蚀性的变化时，设计人员才可能提出做一些腐蚀试验。这类腐蚀试验主要包括晶间腐蚀试验和应力腐蚀试验两种。

（一）晶间腐蚀试验

可发生晶间腐蚀的材料－环境组合在石油化工生产中有很多，除不锈钢外，铝及其合金、镍合金、镁合金等材料在特定的腐蚀环境下都可以发生晶间腐蚀，但是工程上遇到最多的是奥氏体不锈钢的晶间腐蚀问题，故在此仅介绍奥氏体不锈钢的晶间腐蚀试验。

GB4334.1~GB4334.9标准中给出了九种不同的不锈钢晶间腐蚀试验方法。常用的有GB4334.1《10%草酸浸蚀试验方法》（俗称C法）、GB4334.2《硫酸－硫酸铁腐蚀试验方法》、GB4334.3《65%硝酸腐蚀试验方法》（俗称X法）、GB4334.4《硝酸－氢氟酸腐蚀试验方法》和GB4334.5《硫酸－硫酸铜腐蚀试验方法》（俗称L法）等五种。

具体选用何种方法一般根据需要和经验确定。美国常用X法，此法能显著地呈现高腐蚀速率，但其试验周期较长，一般为3个周期（每个周期为48小时）。我国则常在合成尿素或60℃到沸点的稀硝酸介质中才用此法。一般情况下，国内常用L法，而C法则供其它方法筛选之用。

L法的评定方法：将腐蚀后的试样弯曲90°，用10倍的放大镜检查试样表面，若出现晶间腐蚀裂纹时，则再加倍取样重试，如果其中仍有一个出现晶间腐蚀裂纹，则认为该材料具有晶间腐蚀倾向。

X法的评定方法：三个周期中，最大的腐蚀速率小于等于0.6mm/a时为一级，大于0.6而小于等于1mm/a时为二级，大于1mm/a而小于等于2mm/a时为三级，大于2mm/a时为四级。

C法的评定方法：在150~500倍的金相显微镜下观查试样的浸蚀部位，晶界没有腐蚀沟槽，晶粒呈台阶状为一级。晶界有蚀沟，但没有一个晶界被蚀沟包围为二级。晶界有蚀沟，个别晶粒被蚀沟包围为三级。晶界有蚀沟，大部分晶粒被蚀沟包围为四级。级别为二、三、四级者要判断是否需要采取其它方法进一步检验。

（二）应力腐蚀试验方法

应力腐蚀试验方法在工程上用的并不多，只有在很特殊的场合才要求做，我国尚无相应的标准可执行。

应力腐蚀试验的方法有很多，各国也不统一，但主要可归为以下四种：

1、恒变形法

它是用玻璃棒夹持着试样，使其产生一定的弯曲变形，然后置于实际的腐蚀环境或模拟的腐蚀环境中，记录试样的断裂时间或一定时间后的裂纹深度，通过静力学公式推导出其最大应力，并根据最大应力与裂纹的深度或断裂的时间进行关联分析，由此判其耐应力腐蚀的性能。该方法定量化比较困难，且试验数据不宜作为设计数据。该方法已被列入ASTM标准。

2、恒载荷法

它是对试件加一个已知的恒定外力，记录它在腐蚀介质中的断裂时间，根据静力学公式算出试件中的应力值，从而建立起应力－应力腐蚀断裂－时间的关系。该方法测量时间较长，设备价格较贵，但试验数据可直接用于设计。该方法已为ASTM、DIN、JIS等标准所采用。

3、恒应变速率法

该方法是在专用的试验机上进行的。给试件加载并使其应变速率以10^-5/S~10^-7/S的速度递增。观查它在腐蚀介质中的断裂时间，同时可得到相应的应力－应变曲线。记录断裂的时间和断裂时的最大应力及最大应变量，并使其最大应力和最大应变量与无腐蚀情况下的最大应力和最大应变量相比，以此来判断它对应力腐蚀的敏感性。该方法能在短期内作出评定，同时能得到裂纹扩展的情况，对高载荷下的材料比较适合，但实验设备贵，且不能同时进行多个试样的试验。此法于1997年在加拿大多伦多召开的应力腐蚀讨论会上被认定。

4、断裂力学法

它是通过给试件加一个较大的恒定载荷，并通过特殊的专用设施测定并记录试样在腐蚀介质中裂纹的扩展速率及应力腐蚀临界强度因子，利用断裂力学理论进行判断和设计。该方法能够得到有关裂纹扩展的情况，测得的应力腐蚀强度因子可直接用于设计，但测量设备更麻烦，且不能获得裂纹初期生成的有关信息。

四、宏观组织检测

用肉眼或10倍以下放大镜来观察金属材料在冶炼及各种加工过程中产生的缺陷、组织和化学成分的不均匀性的方法叫宏观组织检验。它和后面将讲的微观组织检验都是属于破坏性试验，因此正常的生产中是不可多用的，而多是用于制造工艺的评定和试验研究中。宏观组织检验和微观组织检验虽然都是检验金属材料的组织和缺陷的，但前者放大倍数较低，后者放大倍数较高，故应用的范围有区别。宏观组织检验的范围或者说它的作用有以下几方面：

a、检验铸锭的结晶状态，包括柱状晶粒、等轴晶粒、树枝状晶粒等晶粒的形状及大小；

b、检验铸锭及焊缝在凝固时所产生的各种缺陷，例如缩孔、疏松、裂纹等；

c、检验压力加工所形成的流线、发纹等。

通过对上述缺陷进行显示、分析和评定，可以直观地观察到金属材料的内在质量，从而判断加工工艺的合理性，因此它在加工工艺评定中得到了广泛的应用。对某些方面的缺陷，用无损探伤有时是做不到的。

GB226标准规定了宏观组织检验的方法。常用的宏观组织检验方法有酸浸检验、断口检验、发纹检验和印痕检验。

（一）酸浸检验

酸浸检验是利用了金属材料中不同的成分和缺陷在酸腐蚀介质中发生电化学反应后所呈现出的不同腐蚀程度的腐蚀痕迹进行检验的。根据所采用腐蚀介质的腐蚀速度程度不同，可分为热酸腐蚀、冷酸腐蚀和电解酸腐蚀三种方法。

热酸腐蚀法是利用温度较高的腐蚀介质（约60℃~80℃）对试样进行腐蚀的。由于温度的作用，它比冷酸腐蚀速度较快些。对于尺寸较大或者经处理硬化后的零件，若采用热酸腐蚀易产生开裂，此时应采用冷酸腐蚀法。热酸腐蚀常用于微观组织检验。

电解酸腐蚀法的速度更快些，但操作起来较麻烦。

无论是热酸腐蚀法、冷酸腐蚀法还是电解酸腐蚀法，基本上都可以同样清晰地显示出钢的宏观组织和缺陷。

钢的宏观组织可以根据GB1979标准进行评级和判定。常见的宏观组织（也称低倍组织）和缺陷的特征评定如下：

1、偏析

偏析常出现在铸件中，它是浇铸凝固过程中，由于选择结晶和扩散作用而引起的某些元素的偏聚。根据偏析存在的区域和形态不同又可分为锭型偏析、中心偏析和点状偏析三种，酸浸后表现为形状不规则的黑色小斑点。

GB1979标准共给出了三套偏析的评级标准图谱和判定标准。第一套图谱适合于直径或边长为40mm~150mm园钢和方钢的低倍组织缺陷分级，第二套图谱适合于直径或边长为150mm~250mm园钢和方钢的低倍组织缺陷分级，第三套图谱适合于直径或边长为40mm~250mm园钢和方钢的低倍组织缺陷分级。其中，第一、第二套图谱将有关缺陷共分成四级，级别号越大，缺陷越大（多）。当比照图谱，实际缺陷处于两个标准级之间时，可以加半级。第三套图谱对异金属夹杂物仅给出了一张图，对皮下气泡、非金属夹杂物、夹渣则仅给出了三个级别。只有当供需双方认可时可采用第三套图谱。

2、疏松

疏松也常出现在铸钢件和铸锭中，它是浇铸凝固过程中，由于枝晶间的部分低熔点物质最后凝固收缩或放出气体而产生的孔隙。根据疏松存在的区域不同分为中心疏松和一般疏松两种。除此之外，在浇冒口附近，由于最后冷却时液体的体积收缩得不到补充将形成密集疏松。密集疏松可以通过改善工艺而避免出现，或者将此部分进行切除。

疏松在酸浸后呈现分散的小空隙和暗黑小园点。

GB1979标准分别给了它的评级和判定标准。

3、夹杂

夹杂也常出现在铸件和铸锭中，即在浇注凝固过程中，由于某些合金元素未熔化，或者溶渣未及时浮出而造成它们在酸浸后以不同的几何形状存在。GB1979给出了它的评级和判定标准。实际上，金属中杂质元素形成的化合物以及某些没有及时排出的非金属化合物等都可形成非金属夹杂物，这些夹杂物在尺寸上比较小，故常通过微观组织检验对它进行评级及判定。

4、气泡

气泡也常出现在铸件和铸锭中，即在浇注凝固过程中，由于钢液中的气体没能及时逸出而形成。它在酸浸后呈小孔隙。

GB1979标准给出了它的评级和判定标准。

5、白点、裂纹和发纹

白点是由原始氢在压力加工中的组织应力作用下而产生的裂纹，酸浸后它在断面上呈白色的斑点，故白点因此而得名。裂纹常因高合金钢中的较大热应力引起，酸浸后断面呈不规则的线状，严重时呈蜘蛛网状。发纹是由于钢锭中的夹杂或气孔在变形加工过程中沿变型方向而呈现出的微缝隙，酸浸后呈规则的线状。

白点、裂纹和发纹是压力管道配件中不允许存在的缺陷。一般情况下，工程上并不采用宏观组织检验法检验它们的存在，而是采用无损探伤检验法检验，因为宏观组织检验法属于破坏性的和区域性的检验，对成品件不合适。

（二）断口检验

它是一种主要用于分析金属材料断裂原因的一种试验方法。通过断口形状分析，可以了解金属材料断裂的性质，从而了解材料在冶炼、压力加工、热处理以及对工作介质适应性等方面的情况，为设计和事故分析提供依据。应该说，断口检验在工程中应用的并不多，上述缺陷多数是通过其它途径来进行检验和判定的。在工程上它较多的是用来进行事故判定。

由于影响断裂的因素很多，故断口的形状也是多种多样的。这里仅介绍几种典型的断口分析。

1、韧性断口

韧性断口多呈纤维状，它主要发生在塑性较好的材料中。这样的断口无金属光泽，无明显的结晶颗粒组织，断裂前发生过大量的塑性变形。

2、脆性断口

脆性断口的形貌较平整，呈放射状或人字条纹状，颜色呈银灰色，断裂前没有明显的塑性变形发生。通常将塑性变形量不超过2%~5%的断裂叫脆性断裂。

3、疲劳断口

疲劳断口呈现以下几个明显特征：

a、断口表面因受介质的腐蚀而呈黑色或褐黑，疲劳裂纹扩展区则无明显颜色；

b、对于由多个裂纹源存在的疲劳断裂中，裂纹扩展连接时，会因裂纹源不在同一平面中而产生台阶；

c、断面上出现向内或向外凸起的同心园条纹，通常称之为“年轮”，它是疲劳断口典型的宏观特征。载荷波动幅度较大时，此“年轮”很明显，波动较小时，“年轮”纹较弱。

4、应力腐蚀断裂断口

它的断口形貌与脆性断口相似，所不同的是在断口边缘有小蚀坑或蚀点，也就是说，局部腐蚀造成了裂纹源的产生。

5、氢脆断裂断口

氢脆断裂也是一种脆性断裂，但其断口更平齐，显微形貌多呈现为“发纹”状，有时也有平行条纹出现。

应该说，断口的形貌特征以及其断裂发生的机理是比较多的，有兴趣的材料工程师可查阅有关专著或文献。

（三）发纹检验

发纹检验是通过沿塑性变形方向剖切压力加工管配件，然后进行酸浸，使发纹缺陷呈现出来的一种检验方法。由于许多管配件是由推制、挤压等方法制造的，所以了解发纹的检验方法是有现实意义的。但是发纹检验属于破坏性试验，不宜用于成品的检验，多用于工艺评定过程中。

在检验中，发纹与金属的偏析带、流线等往往很难区分，此时应请专业技术人员或采用微观分析检验进行检验分析。关于发纹的评定可参照有关标准进行。

（四）印痕检验

印痕检验可以直接检验钢坯或成品整个断面上硫和磷的含量（定性）及偏析分布情况。与微观分析相比，它常用于较严重或者说存在面积较大的偏析情况。

我们已经知道，硫和磷都是有害元素，它们的存在严重影响着材料的强度、脆性和耐腐蚀性等，故对它的检验及评定也是判定材料质量的一个重要手段。

印痕检验也是通过利用一定的腐蚀介质与材料的不同成分发生不同的反应原理而进行的一种试验。与酸浸试验所不同的是，印痕检验是用浸过腐蚀介质的相纸贴在被检验表面上，然后根据相纸上留下的斑点痕迹来判断。硫和磷所用的腐蚀介质不同，前者一般是用2%~5%的硫酸溶液作为腐蚀介质，后者一般是用硫代硫酸钠作为腐蚀介质，故有时往往把检查硫的印痕法叫做硫印法，把检查磷的印痕法叫做磷印法。

目前，我国尚无有关印痕检验的评定标准。

五、微观组织检验

利用金相显微镜将特制试样放大到50~200倍来观查金属组织及其缺陷的方法称为微观组织检验。它与宏观组织检验是一个承上启下的关系，对于尺寸较大的缺陷和组织可用宏观组织检验方法进行检验，反之则用微观组织方法进行检验。工程上常用微观组织检验方法检验金属材料的晶粒度和细微的非金属夹杂物。

GB6394和GB10561标准分别给出了金属平均晶粒度测定方法和钢中非金属夹杂物的显微评定方法。下面分别对它们进行介绍。

（一）晶粒度的测定及评定

在第三章中已经讲过，金属材料的晶粒度大小对其性能影响较大，晶粒度越小，材料的综合机械性能越好，因此测量材料的晶粒大小对钢材的内在质量评判具有重要的意义。

GB6394标准中给出的晶粒度测定方法有三种：即比较法、面积法和截点法。

比较法是采用100倍的金相显微镜对试样进行观查或拍片，然后与标准评级图相比较来评定晶粒度的大小。标准评级图是按单位面积内的平均晶粒数来分档的，当采用不同放大倍数的显微镜观查时，应进行倍数换算，换算关系在标准中已给出。

比较法共给出了四个系列标准图谱。

系列Ⅰ：无孪晶晶粒，100倍；

系列Ⅱ：有孪晶晶粒，100倍；

系列Ⅲ：有孪晶晶粒，75倍；

系列Ⅳ：奥氏体晶粒度，100倍。

其中，奥氏体钢用系列Ⅱ或系列Ⅳ图谱，铁素体钢用系列I图谱，不锈钢用系列Ⅱ图谱。

各图谱共将晶粒级别指数分为10个标准级，超出这10级范围的级别为倍数换算时派生出来的。晶粒度评级也允许评半级。一般情况下，1~3级为粗晶粒，4~6级为中等晶粒，7~10级为细晶粒。

晶粒度级别指数G是这样定义的：在100倍放大镜下，在645.16mm²面积内包含的晶粒数N与G有如下关系：N=2^G-1。

比较法是常用的一种方法，它适用于等轴晶粒等大晶粒，而且误差较大。对于加工变形的金属小晶粒度不能用比较法而只能用面积法或截点法。

面积法是直接计点单位面积内的晶粒数，并根据晶粒数与晶粒级别指数的关系计算出晶粒度级别指数。

截点法是直接计算单位线段长度上的晶粒界面数，并根据相应关系式求出其晶粒级别指数。

不同放大倍数下的晶粒度换算表见表9-4所示：

表9-4 不同放大倍数下晶粒度的关系

图象放	与标准评级图编号相同图象的晶粒度级别
大倍数	NO.1	NO.2	NO.3	NO.4	NO.5	NO.6	NO.7	NO.8	NO.9	NO.10
25	-3	-2	-1	0	1	2	3	4	5	6
50	-1	0	1	2	3	4	5	6	7	8
100	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
200	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
400	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
800	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16

注：该表摘自GB6394标准。

在测量金属材料晶粒度时应注意以下几个问题：

a、如果被测试样中的晶粒大小不均匀时，应同时给出其中主要的几个晶粒度。例如，如果某试样中的主要晶粒有6、7、8三级，则标记为该材料的晶粒度为6~8级。当某试样中的一种级别的晶粒数目能占总数的90%以上时，例如前面提到的试样中6级晶粒度的晶粒数能占90%以上时，则标记该材料为6级晶粒度。

b、金属的实际晶粒度测定时，试样应从实际的加工状态或热处理状态中制取，并按规定进行抛光和浸蚀，然后拿到金相显微镜下观查。

c、金属的奥氏体晶粒度测定时，要采用渗碳法或氧化法等进行特殊处理，以便在室温下能显示出奥氏体晶粒的大小。特殊处理后的试样再进行抛光和浸蚀，拿到金相显微镜下去观查。检查奥氏体晶粒度的目的主要是考评其奥氏体长大的倾向。

（二）非金属夹杂物的测定及评定

金属材料中的非金属夹杂物是指材料中不具有金属性质的氧化物、硫化物、硅酸盐和氮化物等，它们与未熔化或浇注过程中落入的非金属物相比，其尺寸较小（冶炼过程中未及时排出的熔渣除外），但对材料的性能如疲劳极限、冲击韧性、塑性、耐蚀性（尤其是应力腐蚀）等影响较大。因此评审金属材料中非金属化合物的含量、存在形态和分布情况是评定金属材料内在质量的又一重要指标。

前面已经讲到，对于外来的大量夹杂物和由硫、磷偏析或化合形成的大尺寸夹杂物，可采用宏观组织分析的方法（如酸浸和印痕法）进行评定，但对于小尺寸、分散分布的非金属夹杂物就须要借助于微观显微分析法了。有的材料可以先进行宏观组织分析，如果显示太小，可进一步进行微观分析。而有些材料，如电弧炉冶炼的材料只须进行微观分析就可以。

非金属夹杂物的检验一般是采用金相法并辅以一定的化学浸蚀进行的。金相法是利用不同非金属夹杂物所具有的不同机械性能、形态、光学特征和化学特征，借助于金相显微镜的明、暗场及偏振光来观查甄别的。一些专著和标准中给出了不同非金属夹杂物的存在形态及呈现的光学特征，有兴趣的材料工程师可查阅相应的专著或标准。

GB10561标准对非金属夹杂物的评级也是采用标准图谱比较法进行的。它按四类不同的非金属夹杂物共给出了四套标准图谱，每类又按材料的厚度和直径不同分为粗、细两个系列。这四类非金属夹杂物分别是：A类——硫化物类型；B类——氧化铝类型；C类——硅酸盐类型；D类——球状氧化物类型。标准共给出1、2、3、4、5共五个评定级别，当实物缺陷介于两标准图谱之间时允许评半级。非金属夹杂物的级别表示方法由三部分组成，即“类型字母（A、B、C或D）+评定级别号（例如2，3，5等）+粗系列代号e(细系列省略) ”。

六、无损检测

无损检测（也称无损探伤）是利用射线、超声波、电磁、渗透等物理方法，在不损伤、不破坏被测物体的情况下，探测出材料内部或表面缺陷的一种检测方法。它与前面所讲到检查方法相比，具有下列显著的优点：

a、无须破坏被检物体，故可大量应用于成品件的检测；

b、检查区域广，检测迅速。例如，宏观组织检验一次只能检验一个区域，而无损探伤可以快速地检查所有要检查的区域。

但是，在一定的场合它是不能代替前面所讲的其它检验方法的，故掌握它们各自的特点，以便在工程设计中，根据不同的应用条件进行适当取舍，相互配合应用，以最经济和最有效的手段验证材料的质量是否符合使用要求。

基于无损探伤所具有的以上特点，它在工程中得到了广泛应用。在设计文件中，出现频率最高的就是无损检测要求。

根据检测方法和应用目的不同，常用的无损检测方法有以下几种：

a、射线探伤（RT）。用于检验材料的内部缺陷；

b、超声波探伤（UT）。用于检验材料的内部缺陷；

c、磁粉探伤（MT）。用于检验铁磁性材料的表面或近表面缺陷；

d、渗透探伤（PT）。用于检验材料的表面缺陷。

e、涡流探伤。用于检验导电性材料的表面或近表面缺陷。

（一）射线探伤

射线探伤是利用射线能穿透物质并在物质中发生能量衰减的特性来检验物质内部缺陷的一种检测方法。射线探伤的方法有射线照相法、荧光屏观察法和工业X射线电视法等类型，但工程设计中最常用的是射线照相法。它的工作原理是：当射线透过材料内部的缺陷时，由于缺陷（如气孔、裂纹、非金属夹杂等）处吸收射线的能力较差，故投射到材料底部照相底片上相应部位的感光度较大，根据底片上的不同感光度可以鉴别出缺陷的存在与否及缺陷的外型和大小。

常见缺陷在底片上的形状特征和判别：

a、裂纹

它在底片上显示为一条黑色的曲折线条，轮廓清晰，两头尖而谈。值得说明的是，当裂纹方向与照射方向一致时，在底片上显示最清楚，否则显示则不清楚甚至辩认不出来，此时有必要借助于其它方法（如超声波）进行核查。

b、气孔

它在底片上显示为黑色的小斑点，形状近似园状。

c、夹渣

它在底片上显示为外形不规则的点状或条状黑斑，呈点状时其外形没有气孔规则，呈条状时其外形比裂纹宽。

d、未焊透

它在底片上显示为形状规则、连续或断续的黑色线条。一般情况下，它显示出的线条比裂纹宽，比夹渣规则。

根据所采用的光源不同，射线探伤可分为X射线探伤和γ射线探伤等，γ射线穿透材料的能力大于X射线，但常用的是X射线探伤。目前，一些较大的阀门厂采用了大型的钴—60（γ射线）探伤机，能快速透照大厚度铸件，显著地提高了检查效率。

我国现行的射线探伤标准很多，常用的有GB3323《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》、GB5677《铸钢件射线照相及底片等级分类方法》和JB4730《压力容器无损检测》等标准，而GB50236管道施工标准中也给出了钢管焊接对接焊缝的射线探伤分级标准。这些标准之间有少许差异，现分别就GB5677和JB4730标准规定的缺陷评级标准介绍如下：

GB5677标准将铸钢的内部缺陷共分成了五大类：气孔、夹砂和夹渣、缩孔和缩松、内冷铁未熔合和泥芯撑未熔合、热裂纹和冷裂纹，并针对这些缺陷给出了1、2、3、4、5、6六个质量评定等级，每级都规定了详细的缺陷允许尺寸和数量。设计人员可根据使用条件确定所要求的质量等级。

JB4730标准为一综合性的无损检测标准，其中的第二篇为射线探伤标准。标准中它将对接焊缝的缺陷共分成了基本缺陷（包括裂纹、未熔合、未焊透）、园形缺陷、条状夹渣等四类，并针对这些缺陷给出了Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级共四个质量评定等级，每级都规定了详细的缺陷允许尺寸和数量。

值得一提的是，目前工程上API标准阀门的应用越来越多，我国的大多数阀门厂也都生产API阀门。在API阀门应用规范中，其应用的射线探伤标准为MSS SP-54，该标准将铸钢缺陷共分为六类：A类为气孔，B类为夹砂和夹渣，C类为缩孔（又分为C1、C2、C3三种类型）、D类为冷裂纹，E类为热裂纹，F类为镶嵌物。该标准借助于ASTM E446和ASTM E186对上述的缺陷进行了分级，并对各类铸件质量提出了具体要求。

（二）超声波探伤

超声波探伤是利用高频率的声波在不同的材料界面上能反射回来的特性来进行探伤的。其作用原理是：利用晶片的压电效应，通入交流电使晶片产生振动而发出频率为0.5~5兆赫的超声波。超声波在同一均匀介质中按直线传播，且传播速度不变，当它传播到不同材料分界面上时会发生反射和折射现象，所以当超声波通过金属材料时，如果遇到气孔、非金属夹杂物等缺陷，超声波就会发生返射。利用仪器接受这个反射信号就可以知道缺陷的存在。

超声波探伤是借助于超声波探伤仪进行的。它通过探头与被检件的接触，向被检件发生超声波并接受返回的波，经过整理后在显示器上显示，并通过显示器上波的变化来判断有无缺陷存在和缺陷的大致类型。为了使探头接触良好，要求被检件应有一定的接触面（能容纳探头大小），接触面应光滑无污物，一般要求其粗糙度不大于Ra3.2。除此之外，在探伤时还应在被检件表面上涂一层耦合剂，以增加探头与被检件接触面间的透射率。

我国现行的超声波探伤应用标准较多，如GB4163、GB5777、GB7734、GB11345、GB/T15830、JB3144、JB4126和JB4730等标准。现以JB4730《压力容器无损检测》标准为例介绍超声波探伤的缺陷评定标准。

JB4730标准基本上是将缺陷分成单个缺陷指示长度、单个缺陷指示面积、一定区域内的缺陷面积占被检面积的百分比共三个指标分别进行评级的。根据被检物的不同，其评级的级别划分和每级的控制指标也不相同。

1、压力容器用钢板超声波检测

它适用的钢板厚度范围为6mm~250mm。

它将缺陷分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个级别，每个级别的控制指标见表9-5。

表9-5 压力容器钢板超探评级指标

等级	单个缺陷指示长度（mm）	单个缺陷指示面积（cm²）	在任一1mx1m检测面积内存在的缺陷面积百分比（%）	以下单个缺陷指示面积不计（cm²）
Ⅰ	<60	<25	≤3	<9
Ⅱ	<80	<50	≤4	<15
Ⅲ	<120	<100	≤5	<25
Ⅳ	<150	<100	≤10	<25

2、压力容器锻件超声波检测

它将缺陷分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、V五个级别，每个级别的控制指标见表9-6。

表9-6 压力容器锻件超探评级指标

等级缺陷种类	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	Ⅴ
单个缺陷当量直径（mm）	≤Φ4	Φ4+(0~8dB)	Φ4+(>8~12dB)	Φ4+(>12~16dB)	>Φ4+16dB
密集缺陷与检测总面积的百分比（%）	0	>0~5	>5~10	>10~20	>20

注：该表仅适用于碳钢和低合金钢锻件。

3、高压螺栓超声波检测

它将缺陷分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五个级别，每个级别的控制指标见表9-7。

表9-7 高压螺栓超探评级指标

等级缺陷种类	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	Ⅴ
单个缺陷当量直径（mm）	≤Φ2	≤Φ3	≤Φ4	≤Φ4	>Φ5
由缺陷引起的底波降低量（dB）	≤8	8~14	>14~20	>20~26	>26

4、压力容器焊缝超声波检测

该标准适用于母材厚度为8mm~300mm的全焊透熔化对接焊缝的检测，它不适用于铸钢及奥氏体不锈钢的焊缝。

它规定被检测的焊缝中不允许存在下列缺陷：

a、反射波幅位于判废线之外的缺陷；

b、检测人员判定为裂纹等危害性的缺陷。

除此之外，它将缺陷分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ共三个级别，每个级别的控制指标见表9-8。

表9-8 压力容器焊缝超探评级指标（Ⅱ区内的缺陷）

等级	板厚T，mm	单个缺陷指示长度L，mm	多个缺陷的累积指示长度L’，mm
Ⅰ	8~120	L=1/3T，最小为10，最大不超过30	在任意9T焊缝长度范围内L’不超过T
	>120~300	L=1/3T，最大不超过50	在任意9T焊缝长度范围内L’不超过T
Ⅱ	8~120	L=2/3T，最小为12，最大不超过40	在任意4.5T焊缝长度范围内L’不超过T
	>120~300	最大不超过75	在任意4.5T焊缝长度范围内L’不超过T
Ⅲ	8~300	超过Ⅱ级者	超过Ⅱ级者

超声波探伤和射线探伤都是用于检查材料内部缺陷的探伤方法，但二者相比，超声波探伤具有以下优缺点：

a、对经过压力加工的材料缺陷（如裂纹、未熔合、气孔等），其检测灵敏度高，尤其是当缺陷延伸平面与检测面垂直时，用射线探伤将无法检验出来；

b、检测的材料厚度大，有时可达数米。而c射线一般仅能探测40mm~60mm厚，g射线也只能探测300mm厚；

c、可以从被检件的任意一侧进行探测，因此能定出缺陷的位置和深度，射线检测则不能；

d、探伤速度快，能即时知道缺陷的存在与否；

e、设备简单，检测费用低。它的检测费用一般不超过射线探伤的四分之一；

f、对人体无害，而射线探测对人身有害；

g、因为它不能显现缺陷形态和形状，故探伤不直观，缺陷定性较困难；

h、探伤结果不象射线探伤那样可保存原始记录；

I、探伤结果受人为因素影响较大，因此有时造成探伤误差较大。

由于上面的原因，射线探伤常用于质量状况较差的铸件和焊缝的内部探伤，而超过声波探伤则常用于锻件、板材、型材、管材等压力加工的材料内部探伤。有时为了降低探伤费用，对于焊缝和铸件也可以先用超声波进行探伤，然后再以少量的射线探伤进行复检。

（三）磁粉探伤

它是利用铁磁性材料在磁场中被磁化后，在表面或近表面的缺陷处产生漏磁的现象进行探伤的。当铁磁性材料置于磁铁的N、S极之间时，便有磁力线通过。对于均匀一致的材料，磁力线是平行均匀分布的，如果材料表面或近表面有裂纹、气孔、夹渣等缺陷时，由于这些缺陷本身是非磁性的，其磁阻很大，磁力线不易穿过它而是绕过它，从而在缺陷处产生弯曲而将缺陷显示出来，根据这样的显示特征可以判断缺陷是否存在。

磁粉探伤时对被检测件表面有一定的粗糙度要求，一般不低于Ra12.5μm。被检件磁化时可以用交流电，也可以用直流电，前者由于电流的集肤效应，而表现为检测表面缺陷时灵敏度较高，后者则由于磁化场较均匀而能发现浅表面下较深的缺陷。另外，磁化被检件时既要进行周向磁化，又要进行纵向磁化，以免不同方向的缺陷被漏检。检测过程中还应注意由于材料晶粒大小和组织不均匀等带来的假缺陷现象。

目前，国内外应用的磁粉探伤标准较多，现以JB4730标准为例介绍其缺陷等级的评定。

JB4730标准规定，下列缺陷不允许存在：

a、任何裂纹和白点；

b、任何横向缺陷；

c、焊缝及紧固件上任何长度大于1.5mm的线性缺陷显示（线性缺陷是指长宽比大于3的缺陷）；

d、锻件上任何长度大于2mm的线性缺陷显示；

e、单个尺寸大于或等于4mm的园形缺陷显示（园形缺陷是指长宽比小于等于3的缺陷）。

除上述限制外，对于缺陷显示累积长度的评级给出了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ共五级标准，见表9-9。

表9-9 磁粉探伤时缺陷显示累积长度的评级标准

等级评定区尺寸	Ⅰ （mm）	Ⅱ （mm）	Ⅲ （mm）	Ⅳ （mm）	Ⅴ
35mmx100mm，用于焊缝及高压紧固件	≤0.5	≤2	≤4	≤8	大于Ⅳ级者
100mmx100mm，用于各类锻件	≤0.5	≤3	≤9	≤18	大于Ⅳ级者

（四）渗透探伤

它是利用某些渗透液体通过毛细作用而渗入被检测件的表面开口缺陷内，从而显示出缺陷的位置和形状的一种探伤方法。当被检测件表面存在缺陷时，渗透能力较强的渗透液会通过毛细作用进入缺陷内，之后，擦去表面多余的渗透液，再将显象剂（粉）涂覆在被检件表面上，此时渗入到缺陷内的渗透液会被吸出来，显示出带鲜明颜色的缺陷形状，从而达到探伤的目的。

工程上应用的渗透液种类很多，常用的有着色型和萤光型两种。着色型渗透探伤又叫着色检验，它是应用比较广泛的一种，但它的灵敏度不如萤光型。萤光型检验需要借助于紫外线在暗光下检验，不如着色检验方便。

探伤前，应注意将被检件表面影响探伤效果的杂质、污物清除干净。工程上常采用碱液、酸液或蒸汽等介质进行被检表面的清洗，而尽量不采用机械法，以免杂物堵塞缺陷的开口而影响探伤效果。

JB4730标准中也给出了渗透探伤的缺陷评定等级，内容同磁粉探伤。

渗透探伤与磁粉探伤都是用于材料表面缺陷检查的探伤方法。但二者比较之下，渗透探伤有以下优缺点：

a、它既能检验铁磁性材料，又能检验非磁性材料，例如有色金属、陶瓷及塑料等的表面缺陷。而磁粉探伤只能检验铁磁性材料；

b、检验用设备和材料比较简单，操作方便；

c、显示缺陷比较直观；

d、只能检验表面开口型缺陷，而磁粉探伤同时可检测闭口型的浅表面缺陷。

（五）涡流探伤

涡流探伤的探伤原理是这样的：当被检件置于检测线圈产生的交变磁场中时，会感应出涡流，而涡流又在被检件附近产生交变磁场。当被检件有缺陷时，其附近的涡流磁场将产生畸变，从而引起检测线圈输出电压和位相的变化，根据这个输出变化可以判定缺陷的存在，从而达到探伤的目的。

涡流探伤仅能用于导电性材料的表面或近表面探伤。由于它能实现连续检测，故生产效率高，多用于无缝钢管生产过程中的检测。但它属于间接测量，有时会产生误差，而且不适合批量小、形状复杂的材料检测。

（六）其它检测方法

随着科学技术的发展，新的无损检测技术在不断地涌现，例如声发射探伤、红外线探伤、全息照相探伤、中子探伤等。这里仅介绍两种普遍被看好的两种探伤，即声发射探伤和红外线探伤。

1、声地射探伤

材料受外力作用时，由于其内部缺陷的存在或微观结构的不均匀等将导致应力集中，造成不稳定的应力分布。材料在这种不稳定的高能状态向稳定的低能状态过渡时，一部分能量将以应力波的形式快速向外释放，从而产生声发射。利用探头接收这个声音，并由此判断缺陷的存在和发展。

声发射探伤可用于在役设备或管道的过程监测。

2、红外线探伤

任何物体在绝对零度以上时都有红外线辐射。当材料中有缺陷存在时，缺陷处的表面温度和热导率将出现异常。通过对被检测件在空间和时间上辐射功率变化的测定，可达到探伤的目的。

红外线探伤可用于疲劳损伤过程中的无损监测。

思考题：

1、常用的化学成分分析方法有哪些？各有何特点？

2、拉伸试验方法能够测试材料的哪些机械性能？

3、GB150规范对材料的低温夏比V形缺口冲击试验的冲击功是如何规定的？

4、常用的金属材料硬度检验方法有哪些？各有何特点？

5、常用的奥氏体不锈钢晶间腐蚀检验方法有哪些？如何选用？

6、常用的应力腐蚀试验方法有哪些？各有何特点？

7、宏观组织检验的作用有哪些？检验方法有哪些？

8、酸侵试验检验的内容有哪些？

9、试述常见断口的形貌特征？

10、什么叫微观组织检验？它在工程上常用于哪些方面的检验？

11、材料晶粒度的评定方法有哪些？各自是如何进行评级的？

12、常用的无损探伤方法有哪些？

13、射线探伤和超声波探伤方法相比，各有何优缺点？

14、磁粉探伤和液体渗透探伤方法相比，各有何优缺点？

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