焊接结构检测技术（第2版）

全书共10章，分别介绍了射线检测、超声和声发射检测、涡流和磁粉检测、渗透检测、其他无损检测新技术、物理检测、化学检测等内容，每章后面配有应用案例和相关标准。
本书全面地介绍了焊接结构检测的新技术、新方法、新工艺，为从事锅炉、化工容器、压力管道、起重机械、桥梁、建筑等焊接结构设计制造、检验检测、安全监察等领域工作的研究人员、设计人员、现场检测技术人员和大专院校师生提供参考。

焊接结构具有节省金属材料、结构强度高、结构设计灵活、生产成本低等优点，因此在制造业的各个领域均得到了广泛应用。
由于焊接热过程的特殊性，如加热温度高、速度快、高温停留时间短、局部加热产生不均匀相变及应变、在应力状态下进行组织转变等，使得焊接结构的各个部位容易产生各种类型的缺陷，这也一直是焊接工作者努力克服的问题。在焊接结构得到广泛应用的同时，焊接缺陷一直是威胁焊接结构安全的大患。
焊接结构的缺陷检测与评价是一项关键工序。焊接结构检测技术以目标为导向，紧跟时代的脚步在不断发展完善。随着计算机和信息技术的发展，常规的检测方法也有了很大的改进、认识和理解，以及更加广泛的应用，新的检测方法和检测技术层出不穷，在“检不了、检不准、检不快”等方面持续突破。例如，射线数字成像检测技术、工业CT技术、衍射时差法超声检测技术、相控阵超声检测技术、远场涡流检测技术、交流电磁场检测技术、金属磁记忆检测技术和红外热成像检测等新的检测技术均不同程度得到了长足的发展和广泛而深入的应用。
本书在第一版的基础上，紧跟科技发展和技术迭代的脚步，依据更深入的应用经验、更先进的技术方法进行修订再版。以射线检测、超声和声发射检测、涡流和磁粉检测、渗透检测、其他无损检测新技术、物理检测、化学检测等为主线，较为系统地介绍了焊接结构检测采用的传统检测技术和工艺，以及新技术和新工艺。
本书由刘怿欢、李敞主编，程雷、骆琦副主编。参加编写的有天津市特种设备监督检验技术研究院刘怿欢、韦晨、祖宁、党丽华、赵翠林、崔仕博、李超月、黄薪钢、赵聪、李卫星、陶俊兴、韩美，山东省安泰化工压力容器检验中心有限公司沈冬奎、鲁晓岩、曹磊、刘文强、许子豪、宗南海、宁剑飞、李沅龙、李敞，临沂正大检测技术有限公司程雷，上海市特种设备检验技术研究院陈乐，广州多浦乐电子科技股份有限公司林俊连、安又博、陈秀明、骆琦，济南山源环保科技有限公司张书杰。
本书编者均是科研院所、检验检测机构、焊接结构制造企业和检测设备生产经营企业的专家，具有多年从事焊接结构检测的经验。本书是这些编者根据自己的工作经验，借鉴前人著作，共同编写而成，旨在全面介绍焊接结构检测的新技术、新方法、新工艺，为从事锅炉、化工容器、压力管道、起重机械、桥梁、建筑等焊接结构设计制造、检验检测、安全监察等领域工作的研究人员、设计人员、现场检测技术人员和大专院校师生提供参考。
由于编者水平有限，书中难免有不妥之处，敬请广大读者批评指正!

编者

第1章 概论 1
1.1 焊接与焊接结构 1
1.2 焊接结构的缺陷类型 1
1.2.1 外观缺陷 1
1.2.2 气孔 2
1.2.3 夹渣 2
1.2.4 裂纹 2
1.2.5 未焊透 3
1.2.6 未熔合 3
1.2.7 其他缺陷 3
1.3 检测技术综述 3
1.4 各种检测方法的优缺点 4
1.5 焊接结构检测方法选用原则 4
1.5.1 检测方法要求 4
1.5.2 无损检测与破坏性检测的关系 4
1.5.3 实施检测的时机 4
1.6 焊接结构检测档案及工艺规程的要求 5
1.6.1 焊接结构检测档案 5
1.6.2 检测工艺规程 5
1.6.3 检测操作指导书 5

第2章 射线检测 6
2.1 射线检测的原理 6
2.1.1 X射线的产生 6
2.1.2 放射性元素与γ射线 6
2.1.3 射线与物质的相互作用 7
2.2 射线检测设备 9
2.2.1 X射线管 10
2.2.2 γ射线机 10
2.2.3 加速器 10
2.3 射线检测工艺 11
2.3.1 工艺准备及透照布置 11
2.3.2 透照工艺参数的确定 13
2.3.3 曝光曲线的制作及应用 19
2.3.4 散射线的控制 23
2.3.5 焊缝透照常规工艺 26
2.4 平板对接焊缝透照技术 28
2.4.1 透照布置 28
2.4.2 有效透照区与胶片尺寸的确定 28
2.4.3 透照参数确定 29
2.5 环焊缝透照技术 30
2.5.1 源在外单壁透照方法 30
2.5.2 源在外双壁透照方法 30
2.5.3 源在内单壁透照方法 30
2.5.4 环焊缝透照参数的确定 31
2.5.5 环焊缝射线照相透照次数及一次有效透照长度的确定 31
2.6 小径管对接焊缝透照技术 35
2.6.1 透照布置 35
2.6.2 透照厚度变化 35
2.6.3 透照次数 36
2.6.4 透照参数的确定 36
2.6.5 椭圆透照影像质量 37
2.6.6 小径管椭圆透照一次成像检出范围计算 37
2.7 变截面焊接接头透照技术 38
2.7.1 适当提高管电压技术 38
2.7.2 双胶片技术 39
2.7.3 补偿技术 39
2.8 球罐γ射线全景曝光技术 39
2.8.1 设备和器材的选择 39
2.8.2 工艺程序 40
2.8.3 曝光时间的计算 40
2.8.4 注意事项 41
2.8.5 安全管理 41
2.9 射线实时成像技术 42
2.9.1 概述 42
2.9.2 图像增强器实时成像原理 42
2.9.3 图像增强器实时成像质量 43
2.9.4 图像增强器实时成像特点 43
2.9.5 图像增强器实时成像应用 44
2.10 计算机辅助成像技术 44
2.10.1 概述 44
2.10.2 计算机辅助成像原理 44
2.10.3 计算机辅助成像质量 46
2.10.4 计算机辅助成像特点 46
2.10.5 计算机辅助成像应用 47
2.11 数字成像检测 47
2.11.1 概述 47
2.11.2 数字成像检测原理 48
2.11.3 数字成像检测质量 49
2.11.4 数字成像检测特点 50
2.11.5 数字成像检测应用 51
2.12 射线计算机层析成像技术 52
2.12.1 概述 52
2.12.2 射线计算机层析成像原理 52
2.12.3 射线计算机层析成像质量 53
2.12.4 射线计算机层析成像特点 54
2.12.5 射线计算机层析成像应用 54
2.13 高能射线检测技术 55
2.13.1 概述 55
2.13.2 高能射线加速器原理 55
2.13.3 高能射线加速器检测质量 56
2.13.4 高能射线加速器检测特点 57
2.13.5 高能射线加速器检测应用 58
2.14 底片数字化技术 58
2.14.1 概述 58
2.14.2 底片数字化原理 58
2.14.3 底片数字化质量 59
2.14.4 底片数字化特点 59
2.15 中子射线照相技术 59
2.15.1 中子射线照相的基本原理 59
2.15.2 中子射线检测的设备 61
2.15.3 中子射线检测的方法 62
2.16 射线检测工艺规程的编制实例 64
2.17 射线检测相关标准 68

第3章 超声检测 69
3.1 超声波检测原理 69
3.1.1 波动的概念和超声波特性 69
3.1.2 超声波检测方法概述 85
3.1.3 超声波检测仪器和探头 86
3.1.4 超声波检测试块 89
3.2 超声波检测通用技术 91
3.2.1 检测仪的调节 91
3.2.2 缺陷位置的测定 93
3.2.3 缺陷反射当量或长度尺寸的测定 96
3.2.4 缺陷自身高度的测定 97
3.2.5 缺陷性质分析与非缺陷回波的判别 102
3.3 焊接结构用钢板检测技术 107
3.3.1 探头的选用 107
3.3.2 试块 107
3.4 焊接结构用钢管检测技术 109
3.5 钢板焊缝检测技术 110
3.5.1 探测条件的选择 110
3.5.2 距离-波幅曲线的绘制与应用 111
3.5.3 扫查方式 113
3.5.4 缺陷位置的测定 114
3.5.5 缺陷大小的测定 114
3.5.6 焊缝质量评级 114
3.6 T形焊缝结构及检测方法 115
3.7 堆焊层超声波检测 116
3.8 奥氏体不锈钢焊缝超声波检测 119
3.8.1 奥氏体不锈钢组织特点 119
3.8.2 探测条件的选择 119
3.8.3 对比试块 120
3.8.4 仪器调节 120
3.8.5 检测准备 121
3.8.6 扫查要求 121
3.8.7 缺陷记录 122
3.8.8 缺陷评定 122
3.8.9 质量分级 122
3.9 铝焊缝超声波检测 122
3.9.1 铝焊缝特点与常见缺陷 122
3.9.2 探测条件的选择 122
3.9.3 检测准备 123
3.9.4 扫查要求 124
3.9.5 缺陷的定量检测 124
3.9.6 铝焊缝质量评定与分级 124
3.10 小直径管对接焊缝超声波检测 124
3.10.1 小直径管焊缝的检测特点 124
3.10.2 探测条件的选择 125
3.10.3 检测位置及探头移动区 125
3.10.4 耦合剂 125
3.10.5 距离-波幅曲线的绘制 126
3.10.6 扫查 126
3.10.7 缺陷定量检测 126
3.10.8 缺陷的评定 127
3.10.9 质量分级 127
3.11 T、K、Y形管节点焊缝的超声波检测 127
3.11.1 T、K、Y形管节点焊缝的结构与检测方法 127
3.11.2 探测条件的选择 128
3.11.3 仪器的调整 129
3.11.4 缺陷的测定与判别 129
3.12 超声相控阵检测技术 130
3.12.1 超声相控阵检测技术基本原理 130
3.12.2 超声相控阵检测的优点 133
3.12.3 超声相控阵焊缝检测的应用 133
3.13 TOFD检测技术 136
3.13.1 TOFD检测技术基本原理 136
3.13.2 TOFD检测的优缺点 138
3.13.3 TOFD典型焊接缺陷图谱分析 139
3.14 超声导波检测技术 141
3.14.1 超声导波检测技术基本原理 142
3.14.2 超声导波检测的优缺点 143
3.14.3 超声导波检测技术的应用 144
3.15 全聚焦检测技术 147
3.15.1 全聚焦技术的基本原理 147
3.15.2 全聚焦技术的优势 148
3.15.3 全聚焦技术的研究进展 149
3.15.4 全聚焦技术的应用 150
3.16 焊缝超声波检测工艺文件的编制 151
3.16.1 工艺规程 151
3.16.2 操作指导书 152
3.17 超声检测标准 152

第4章 渗透检测    154
4.1 渗透检测原理与设备 154
4.1.1 渗透检测原理 154
4.1.2 渗透检测的种类和渗透检测剂 154
4.1.3 渗透检测设备、仪器和检测试块 163
4.2 渗透检测方法和工艺 165
4.2.1 水洗型渗透检测方法 165
4.2.2 后乳化型渗透检测方法 166
4.2.3 溶剂去除型渗透检测方法 167
4.2.4 特殊的渗透检测方法 168
4.2.5 渗透检测灵敏度 168
4.2.6 渗透检测方法选用 168
4.2.7 渗透检测工艺 169
4.2.8 显示的解释与缺陷评定 176
4.3 焊接结构渗透检测常见缺陷及其显示特征 177
4.3.1 缺陷迹痕显示的分类 177
4.3.2 焊接结构常见缺陷及其显示特征 178
4.3.3 缺陷迹痕显示的等级评定 179
4.3.4 渗透检测记录和报告 180
4.4 焊接结构的渗透检测 181
4.4.1 焊缝的渗透检测 181
4.4.2 坡口的渗透检测 182
4.4.3 焊接过程中的渗透检测 182
4.4.4 渗透检测操作指导书与应用实例 182
4.5 渗透检测标准 186
4.5.1 渗透检测标准的含义和种类 186
4.5.2 国内焊接结构渗透检测技术标准 186

第5章 涡流检测 187
5.1 涡流检测的原理和方法 187
5.1.1 涡流检测原理 187
5.1.2 涡流检测方法 187
5.1.3 涡流检测的应用范围 188
5.1.4 涡流检测的优缺点 188
5.2 涡流检测设备 189
5.2.1 涡流检测线圈 189
5.2.2 涡流检测系统 191
5.2.3 涡流检测辅助装置 195
5.2.4 涡流检测设备智能化 196
5.3 标准试样与对比试样 198
5.3.1 标样工件的意义及其用途 198
5.3.2 人工缺陷 199
5.3.3 校准人工伤的加工及测量 200
5.3.4 采用自然缺陷的对比试样 201
5.4 涡流检测的基本试验技术 201
5.4.1 试验规范 201
5.4.2 试验准备 201
5.4.3 试验条件的选择 202
5.4.4 试验结果及其处理 204
5.5 穿过式线圈涡流检测 205
5.6 金属管道在线、离线涡流检测 205
5.7 金属棒、线、丝材涡流检测 207
5.8 金属管道在役涡流检测 208
5.8.1 管道在役检测 208
5.8.2 放置式线圈涡流检测 211
5.9 涡流检测技术的其他应用 214
5.10 远场涡流检测技术 214
5.10.1 远场涡流效应原理 214
5.10.2 远场涡流技术的特点 215
5.10.3 远场涡流检测设备介绍 216
5.11 阵列涡流检测技术 216
5.11.1 阵列涡流基本原理 216
5.11.2 阵列涡流成像技术 217
5.11.3 阵列涡流技术的特点 218
5.12 涡流检测工艺和相关标准 219
5.12.1 涡流检测工艺实例 219
5.12.2 涡流检测相关标准 220

第6章 磁粉检测 221
6.1 磁粉检测原理与设备 221
6.1.1 磁粉检测中的几个物理量 221
6.1.2 漏磁场 222
6.1.3 磁粉检测 223
6.2 磁化方法和磁化电流 224
6.2.1 磁化方法的分类 224
6.2.2 磁化方法与工件和缺陷的关系 225
6.2.3 常用磁化方法的特点和适用范围 226
6.3 设备的分类与设备组成部分 230
6.3.1 磁粉机的命名方法 230
6.3.2 设备的分类 231
6.3.3 设备的组成部分 232
6.3.4 标准试片与标准试块 232
6.4 焊接结构磁粉检测工艺与应用 233
6.4.1 预处理及工序安排 233
6.4.2 焊接件的磁化 234
6.4.3 焊件的磁粉检测方法 234
6.4.4 焊接接头的典型磁化方法 236
6.4.5 磁化规范 237
6.4.6 检测灵敏度 239
6.5 磁痕观察与记录和报告 239
6.6 下游处理与退磁 240
6.7 各种磁化方法的选用优缺点 241
6.8 磁粉检测质量控制标准与通用工艺 243
6.8.1 磁粉检测标准 243
6.8.2 磁粉检测通用工艺规程实例 243

第7章 声发射检测 250
7.1 声发射检测原理与检测仪器 250
7.1.1 声发射检测的基本原理 250
7.1.2 传感器与信号电缆 250
7.1.3 信号调理 255
7.1.4 声发射检测系统 260
7.2 声发射检测技术应用 262
7.2.1 经典信号处理方法 262
7.2.2 定位技术与高级信号处理技术 268
7.2.3 检测仪器选择的影响因素 282
7.2.4 检测仪器的设置和校准 283
7.2.5 加载程序与特殊检测的程序 285
7.2.6 数据显示 286
7.2.7 噪声源的识别、拟制和排除 286
7.2.8 数据解释、评价与报告 287
7.3 压力容器检测 289
7.3.1 资料审查 289
7.3.2 现场勘察 289
7.3.3 检验方案的制定 289
7.3.4 传感器的安装 290
7.3.5 仪器的调试 290
7.3.6 加载试验过程中的声发射监测和信号采集 290
7.3.7 声发射数据的分析和源的分类 290
7.3.8 检验数据记录和报告 291
7.4 压力管道检测 291
7.5 钢结构与起重机械检测 292
7.6 其他焊接结构检测应用 294
7.6.1 裂纹扩展和断裂力学 294
7.6.2 环境导致的开裂 294
7.6.3 位错运动 294
7.6.4 相变和相稳定 295
7.6.5 常压储罐 295
7.6.6 航空器 295
7.6.7 桥梁 295
7.6.8 焊接过程的声发射监测 296
7.7 声发射检测标准及通用工艺实例 296
7.7.1 声发射检测标准 296
7.7.2 声发射检测通用工艺实例 296

第8章 焊接接头的化学成分和金相组织检测 300
8.1 焊接接头的成分分析 300
8.2 焊接接头化学成分的分析方法 300
8.2.1 化学分析法 300
8.2.2 光谱分析法 301
8.2.3 火花鉴别法 305
8.3 焊接接头成分分析的取样方法 305
8.3.1 化学分析法的取样 305
8.3.2 物理分析法的取样 306
8.4 金相检验技术 306
8.4.1 金相检验的定义 306
8.4.2 金相检验的分类及使用设备 306
8.4.3 焊接金相检验和制样 308
8.4.4 焊接组织的侵蚀 310
8.4.5 焊接接头组织观察的侵蚀顺序 312
8.5 焊接区域的组织特征 313
8.5.1 焊接接头的宏观特征 313
8.5.2 焊接接头的微观特征 313
8.5.3 焊接接头的组织鉴别 314
8.6 几种鉴别金相组织的方法 317
8.6.1 根据形成温度区别组织 317
8.6.2 根据形貌特征区别组织 317
8.6.3 利用显微硬度区别组织 318
8.7 几种典型材料的焊接组织 318
8.7.1 低碳钢焊接组织 318
8.7.2 低合金钢焊接组织 319
8.7.3 中碳调质钢 320
8.7.4 不锈钢耐酸钢焊接组织 321
8.7.5 异种钢焊接组织 321
8.7.6 铝及铝合金的焊接组织 322
8.8 焊接接头的金相分析应用 322
8.8.1 分析内容和程序 322
8.8.2 分析的程序 322
8.8.3 金相检测工艺编制实例 323
8.9 焊接接头的成分分析和金相检验标准 325

第9章 焊接结构的力学性能检验 326
9.1 焊接接头的力学性能试验取样 326
9.1.1 力学性能试验取样条件及取样位置 326
9.1.2 取样方法及取样尺寸 326
9.2 拉伸试验 327
9.2.1 母材的拉伸试验 327
9.2.2 焊接接头及焊缝金属的拉伸试验 327
9.2.3 焊接接头的高温拉伸试验 328
9.2.4 影响试验结果的主要因素 329
9.3 焊接接头弯曲与压扁试验 329
9.3.1 弯曲试验 329
9.3.2 压扁试验 330
9.4 硬度试验 330
9.4.1 布氏硬度 330
9.4.2 洛氏硬度 331
9.4.3 维氏硬度 332
9.4.4 显微维氏硬度 333
9.4.5 肖氏硬度 333
9.4.6 里氏硬度 333
9.5 焊接接头的冲击试验 334
9.5.1 冲击试验原理 334
9.5.2 冲击试样 335
9.5.3 常温冲击试验 335
9.5.4 高温冲击试验 336
9.5.5 金属韧脆转变温度及低温系列冲击试验 336
9.5.6 应变时效敏感性试验 336
9.6 焊接接头及焊缝的疲劳试验 337
9.7 焊接结构的力学性能试验标准 339

第10章 其他检验检测技术 340
10.1 金属磁记忆检测技术 340
10.1.1 磁记忆检测原理 340
10.1.2 金属磁记忆方法的优点 341
10.1.3 检测设备 342
10.1.4 磁记忆检测技术应用 344
10.2 红外热成像检测 349
10.2.1 红外检测原理与设备 349
10.2.2 在焊接结构检测中的应用 357
10.3 焊接接头应力应变测试 359
10.3.1 电阻应变计和应变仪 359
10.3.2 电阻应变测量及应力计算 362
10.3.3 应力与应变 364
10.3.4 几种基本受力类型的应力测定 365
10.3.5 应力应变测试系统和焊接残余应力测试 367
10.4 交流电磁场检测技术 368
10.4.1 交流电磁场检测原理 368
10.4.2 交流电磁场检测技术优点 370
10.4.3 检测设备 370
10.4.4 交流电磁场检测技术应用 372

参考文献 373