无损检测习题.doc

1．平行X射线束照射某钢板后，射线强度为原来的1/16，钢板衰减系数1.15cm-1，求钢板厚度?
解： x=2.4cm
2．某物质半价层厚度为5mm，求其衰减系数。
解：
3．某管电压下产生的X射线穿过某物质其半值层为0.5cm，则其十分之一值层是多少？
解：半值层0.5cm时，μ=(ln2)/0.5=1.39cm-1，十分之一值层时ln10=1.39X，X=(ln10)/1.39=1.65cm
4．同种胶片相同条件下曝光，无增感时曝光8分钟，底片黑度1.2，有增感时曝光2分钟，底片黑度1.5。设胶片无增感时，在黑度1.0~3.5范围内，反差系数γ为常数（γ=3），求此增感屏在黑度1.5时的增感系数K。
解：
当D1=1.2 D2=1.5 时

增感系数

5．被检工件厚度δ=12mm，要求Ug不大于0.5mm，已知X射线管的焦点尺寸为2.5x2.5mm2，求最小焦距。
解：f=(δd/Ug)+δ=(12x2.5/0.5)+12=72mm
6．被透照工件厚度δ=22mm，已知X光管的有效焦点d=0.8mm，选用焦距f=600mm，求该底片的最大几何不清晰度是多少？
解：Ug=(dδ)/(f-δ)=(0.8x22)/(600-22)≈0.03mm
7．透照某厚度30毫米厚的工件，选用焦点为φ4毫米的X射线机，若要求几何不清晰度不超过0.2毫米时，问：此时选用的最小焦距是多少？
解：Fmin=(dδ/Ug)+δ=(4*30/0.2)+30=630毫米
8．X射线透照某平板对接焊缝，底片上无缺陷部分影象黑度为2.6，缺陷部分黑度为3.0，透照线衰减系数u=1.5cm-1。胶片的平均衬度为2.0，求缺陷在板厚方向最大尺寸。
x

解：

9．透照余高（焊冠）磨平，厚度为50mm的平板焊缝，底片上无缺陷部分的黑度为2.39，缺陷部位的最高黑度为2.61。假定该焊缝中心的缺陷是气孔，求气孔在透照方向上的最大尺寸（已知胶片黑度2和3时的梯度G值分别为2.6和3.8，Χ射线入射焊缝隙和透过焊缝后的衰减系数μ分别为3.1cm-1和1.7cm-1，又散射比n为2.5，黑度D与G在黑度1.3～3.5范围内成线性关系）
解：设该气孔尺寸为△ｘ，由△Ｄ= -0.434μGσ△ｘ/(1+n)得：△x=-2.3△Ｄ(1+n)/μGσ--(1)
已知：μ=1.7cm-1，n=2.5，△Ｄ=2.39-2.61= -0.22   又G=C1·D+C2　(∵G D)--(2),C1,C2--常数
2.6=C1·2+C2　  3.8=C1·3+C2　解之，得C1=1.2，C2=0.2   回代(2)式：G=1.2·D+0.2
故：G2.61=1.2*2.61+0.2=3.33　G2.39=1.2*2.39+0.2=3.07  
∴=(G2.61+G2.39)/2=(3.33+3.07)/2=3.2
代入(1)，得△x= -[2.3(－0.22)(1＋2.5)]/(1.7*3.2*1)=0.326cm≈3.3mm

超声波探伤技术及设备习题课
1． 用2.5MHz20mm直探头对钢材进行超声波探伤，求此探头的近场区长度和指向角的角度。
解：设钢中纵波波速5900米/秒，则该探头在钢中波长λ=5.9/2.5=2.36mm，近场区长度N=D2/4λ=202/4*2.36=42.37mm
由指向角θ=arcsin(1.22λ/D)=8.27°

2． 设某合金与钢完全结合，当超声纵波从合金垂直入射到钢时，结合界面的声压反射率是多少？钢底面（与空气接触）的声压反射率是多少？已知合金厚度30毫米，声阻抗24.2x106Kg/m2s，钢板厚度20毫米，声阻抗45.6x106Kg/m2s
解：
合金-钢界面的声压反射率rp合金=P合/P0=(Z2-Z1)/(Z2+Z1)=(24.2-45.6)/(24.2+45.6)=-0.303
取-30%，负号表示入射声波与反射声波相位差180°（相位相反）
合金-钢界面的声压透射率tp=2Z2/(Z2+Z1)=2x45.6/(24.2+45.6)=1.3
钢底面声压反射率rp钢=P钢/Pt=[(Z气-Z钢)/(Z气+Z钢)][(Z2+Z1)/2Z2]=0.765=76.5%

3． 超声波从A介质通过B介质透入C介质，在A/B界面上产生一个声压为PA的回波，在B/C界面上产生一个声压为PB的回波，已知：A、B、C三种介质的声阻抗分别为ZA=26.8x106Kg/m2s；ZB=18.3x106Kg/m2s；ZC=2.4x106Kg/m2s，在不考虑三种介质衰减情况下，求PB比PA高多少分贝？
解：在A/B界面上有PA/P0=(ZB-ZA)/(ZB+ZA)，则PA=P0[(ZB-ZA)/(ZB+ZA)]，在A/B界面上的透射声压Pt即为B/C界面的入射声压，则Pt/P0=2ZB/(ZB+ZA)，Pt=P0[2ZB/(ZB+ZA)]，在B/C界面上反射声压PB应为：PB/Pt=(ZC-ZB)/(ZC+ZB),即
PB=Pt[(ZC-ZB)/(ZC+ZB)]，在B/A界面的透过声压为：PB'=PB[2ZA/(ZB+ZA)]=P0[4ZAZB/(ZB+ZA)2][(ZC-ZB)/(ZC+ZB)]
因此：20log(PB'/PA)=......≈12dB

4． 用一个钢中折射角63.4°的斜探头检查横波速度2250米/秒，厚度20毫米的铜合金板材，已知探伤仪的时基线按铜合金试块1:1声程定位，现在时基线70mm处发现缺陷回波，该缺陷的水平距离与埋藏深度各为多少？
解：先求该探头在铜合金中的折射角：sinβ2=(2250/2700)sinα=(2250/2700)(2700/3230)sinβ1，求得β2=38.5°
(选择探头斜楔的纵波声速2700米/秒，钢中横波声速3230米/秒)；
埋藏深度h=70cosβ2-2*20=14.8mm；水平距离L=70sinβ2=43.5mm

5． 用2.5MHzΦ20的直探头对厚度为215mm的钢锻件进行探伤，要求能发现Φ2当量的平底孔缺陷。①怎样调节探伤灵敏度？②在深度200mm处发现一缺陷，用衰减器调节至同一稳定高度时，衰减器读数nf=20dB，求缺陷大小。（利用AVG曲线计算）
解：根据公式：L0=D2/4λ先计算近场区长度,λ=c/f=5.9/2.5=2.34mm，L0=202/(4x2.34)=43mm
Φ2mm的缺陷归一化后得G=2/20=0.1，δ=215mm；探测距离归一化后得A=215/43=5，由基本AVG曲线查出A=5、G=0.1时的增益值V=48dB。将探头放在工件上，将荧光屏显示的底波调节到某一高度（通常是满屏的80%），增益48dB，仪器的探伤灵敏度调节完毕。
当在129mm处发现一缺陷时，衰减器读数nf=20dB，此时缺陷的增益值为Vf=V-nf，
∴Vf=V-nf=48-20=28dB
将缺陷距离化为归一化距离：Af=129/43=3，根据Af=3、Vf=28dB 查基本AVG曲线图得Gf=0.2，
缺陷当量大小为Φf=Gf·Df=0.2x20=4mm  答:该缺陷为Φ4当量.(注：基本AVG曲线图考试卷上给出。)

6． 有机玻璃中纵波声速为2730m/s，钢的表面波声速为2980m/s，如制作表面波斜探头，入射角应为多少度？
解：sinαR=CL1/C2R，已知CL1=2730m/s，C2R=2980m/s，
∴ αR=sin-1(CL1/C2R)=sin-1(2730/2980)=sin-1(0.916)
αR=66.4°

7． 钛（Ti）材声速CL=5990m/s，CS=2960m/s，空气中声速CL=340m/s，试计算钛材中第三临界角为多少度？
解：sinα3＝CS1/CL1＝2960/5990＝0.494 ∴α3＝sin-1(0.494)≈29.6°

8． 采用钢焊缝探伤用的K=1（tgβ=1）斜探头（CL1=2700m/s，钢Cs=3200m/s），检验某种硬质合金焊缝（Cs=3800m/s），其实际K值为多大？
解：设CS2，β1，K1为钢中声速，折射角，及探头K值，CS2'，β2，K2为合金中声速，折射角及探头实际K值。
则：β1=tg-1K1=tg-11=45°，sinβ1=0.707，sinα=sinβ1·(CL1/CS2)
sinβ2=sinα·(CS2/CL1)=sinβ1·(CL1/CS2)·(CS2'/CL1)=sinβ1·(CS2'/CS2)=0.707x(3800/3200)=0.840
β2=57.1°，K2=tgβ2=tg57.1≈1.5

一、填空题
1．零件退磁的方法是在逐渐降低磁场强度的同时不断（改变磁场的方向）
2.零件退磁的方法是在不断改变磁场的方向的同时（逐渐降低磁场强度）
3.磁粉探伤中，周向磁化可采用直接通电法、（芯棒通电）法和支杆法（触头法）。对零件所施加的磁场强度值，用连续法时比用剩磁法时要（小）
4．磁粉探伤用的磁粉，按其发光性可分为（荧光磁粉）和（非荧光磁粉）；按其施加方法可分为（干法磁粉）和（湿法磁粉）
5．磁粉探伤主要用于检测（铁磁性）材料的（表面）及（近表面）部位的缺陷
6．磁粉探伤方法是当把（铁磁性）物质磁化后，该物质（表面）或（近表面）的缺陷“切割”磁感应线形成（漏磁场），从而感应磁化并吸引（磁粉）形成（磁痕）以显示缺陷的探伤方法
7．在磁粉检测法中,根据产生磁力线的方法不同,有(周向)磁化,(纵向)磁化和(复合)磁化三种方式
8．磁粉探伤机中的降压变压器是为了获得（低电压）、（大电流）磁化电流
9．通常的磁化方法有（纵向）磁化、（周向）磁向和（复合）磁化
10．周向磁化可发现工件的（纵）向缺陷，纵向磁化可发现工件的（横）向缺陷，复合磁化可发现工件的（任何）方向缺陷
二、选择题
1．下列能够进行磁粉探伤的材料是（b）：a)钛  b)低合金钢  c)硬铝  d)青铜
2．下列有关磁化方法和磁场方向的叙述（e）是正确的
a)在磁轭法中，磁极连线上的磁场方向垂直于连线   b)在触头法中，电极连线上的磁场方向垂直于其连线
c)在线圈法中，线圈轴上的磁场方向是与线圈轴平行的  d)在穿棒法中，磁场方向是与棒的轴平行的   e)b和c
3．下列有关磁化电流方向与缺陷方向之间关系的正确叙述是（b）
a)直接通电磁化时，与电流方向垂直的缺陷最容易探测到
b)直接通电磁化时，与电流方向平行的缺陷最容易探测到
c)直接通电磁化时，与电流方向无关，任何方向的缺陷都能探出  
d)用线圈法磁化时，与线圈内电流方向垂直的缺陷最容易探出
4．下列关于磁化方法和磁场强度的叙述中，正确的是（C）
A．在磁轭法中，磁极连线上的磁场方向垂直于连线；B．在触头法中，电极连线上的磁场方向平行于连线；
C．在线圈法中，线圈轴线上的磁场方向与线圈轴线平行；D．在芯棒法中，磁场方向与芯棒轴线平行
5．下面关于A型灵敏度试验片的叙述中正确的是(a)
a)用A型试验片可以估价磁场强度的大小是否满足灵敏度要求   b)A型试验片贴在试件上时，要把有槽的一面作为外侧 c)试片上的数字15/100是表示槽的深度为100μm，宽度为15μm   d)以上都对
6.下面关于A型灵敏度试验片的叙述中正确的是(a)
a)A型试验片上施加磁粉必须用连续法进行   b)A型试验片贴在试件上时，要把有槽的一面作为外侧
c)试片上的数字30/100是表示槽的深度为100μm，宽度为30μm  d)以上都对
7．下列关于磁粉的叙述哪些是正确的？（A）
A．磁粉应具有高磁导率；B．磁粉应具有大的矫顽力；C．磁粉粒度越小越好；D．磁粉的沉降速度越快越好

8.下列关于磁悬液的叙述，正确的是（B）
A．缺陷检出率与磁悬液浓度无关；
B．用水作悬浮介质时，必须加入表面活性剂；
C．荧光磁粉磁悬液的浓度一般要高于非荧光磁粉磁悬液的浓度

9．复合磁化方法是(d)
a)剩磁法探伤中检查任意取向上表面瑕疵最好的方法   b)给工件通以直流电并同时施加交流磁场的磁化方法
c)利用改变两个直流磁场之间的夹角获得摆动磁场或旋转磁场的一种方法   d)以上都不对

10．下列有关连续法与剩磁法的叙述，（d）是正确的
a)由于电源装置的容许通电时间短，采用一边通电几次，一边施加磁悬液的方法，这不是正常的连续法操作
b)剩磁法适用于焊接结构中焊接缺陷的探伤
c)剩磁法要用直流电，如用交流电，必须采用断电相位控制
d)a和c都对
三、问答题
1.简述磁粉探伤的原理和适用范围
答：磁粉探伤是根据漏磁场原理而达到显示缺陷的目的，铁磁性材料在外加磁场进行磁化时，由于表面或近表面缺陷处因磁阻变化引起磁力线的畸变，导致部分磁力线泄露出工件表面而形成漏磁场，它能吸附施加在工件表面的磁粉从而显示出缺陷的位置和形状，达到检测缺陷的目的。磁粉探伤适用于检查铁磁性材料的表面和近表面缺陷。
渗透探伤技术习题课

1． 水洗型湿法显示渗透探伤的操作步骤按顺序是：(预清洗)-(渗透)-(清洗)-(干燥)-(显像)-(观察)-(后处理)
2． 液体与固体的界面和液体表面切线之间的夹角称为（接触角），固体可被液体润湿的条件是这个角（θ＜90°）
3． 液体渗透探伤是应用物理学上的(毛细管)现象实施的，液体表面张力越(小)，越容易润湿固体表面，其渗透能力越强
4． 液渗检测法能否检验出表面开口缺陷主要取决于(b)
a)开口处的长度,而不受宽度,深度的影响   b)开口处的宽度,其次是长度,深度的影响
c)开口处的宽度,而不受长度,深度的影响  d)开口处的深度x宽度x长度之积的影响
5． 玻璃细管插入水银槽内,细管内水银面呈(e)
a)凹弯曲面,有一定爬高  b)凸弯曲面,接触角大于90度
c)凸弯曲面,低于管外液面  d)凹弯曲面,接触角小于90度   e)b和c
6． 决定液体渗透能力是否好的两个最重要的性质是(d)
a)表面张力和粘度  b)粘度和接触角的余弦   c)密度和接触角的余弦  d)表面张力和接触角的余弦  e)密度和表面张力
7． 液体渗入微小裂纹的原理主要是(d):a)表面张力  b)对固体表面的浸润性  c)毛细作用   d)上述都是
8． 施加到零件表面上的渗透液将(c)
a)渗入不连续性中  b)被缺陷吸收   c)由毛细作用拉入不连续性中  d)由重力拉入不连续性中
9． 下面哪一条不是渗透探伤中使用显像剂的作用?(c)
a)将渗透液从不连续性中吸收出来   b)有助于形成不连续性的图像  c)增强渗透液的荧光  d)有助于控制渗出
10． 乳化剂的应用是(a)
a)与渗透剂混合形成可以被水清洗的混合物   b)有助于显像剂的吸收作用
c)提高渗透剂渗入不连续性的渗透性  d)消除虚假显示
11．什么是润湿作用和润湿剂?试写出润湿方程,并作出简图注明方程中各符号.
答:固体表面的气体被液体所取代的表面或界面过程称润湿作用,能增强取代过程的物质称为润湿剂.固体表面存有一滴(系润湿状态)液滴,在三相交界处三种面张力平衡时(见图),润湿方程如下:γS-γSL=γLcosθ,式中γS-固体与气体的界面张力,γL-液体表面张力,γSL-固体与液体的界面张力,θ-接触角

12．液体对固体的润湿能力一般用什么来表示?
答:液体对固体的润湿能力可用界面接触角θ的大小来表示,θ角是指液,固界面与界面处液体表面的切线所夹角(见图),θ角越大,液体对固体的润湿能力越小,θ角的大小取决于液体的表面张力F,F越小,θ角也越小,润湿能力越大(容易润湿)

13．液体表面张力产生的原因是什么?
答:液体分子之间存在着相互吸引力,在液体内部,对每个分子来说,它所受四周分子的引力作用是一样的,而处于表层液体的分子向外受气体分子的吸引,向内受液体分子的吸引,由于气体分子的浓度小于液体分子的浓度,液体表面层分子所受向内吸引力大于向外吸引力,合作用表现为受向内的拉力,这就形成了液体的表面张力.
14．渗透检测方法的基本原理是什么？
答：渗透检测主要探查开口性缺陷，利用因为液体表面张力而产生的毛细管现象来实现对缺陷的渗透，从而达到显示缺陷形状和位置及大小的目的。
15．影响渗透探伤灵敏度的主要因素有哪些？
答:有以下几点:(1)渗透液性能的影响,(2)乳化剂的乳化效果的影响,(3)显像剂性能的影响,(4)操作方法的影响,(5)缺陷本身性质的影响
16．什么是表面张力,表面张力系数?表面张力系数的物理意义是什么?为什么说分子压强是表面张力产生的原因?
答:存在于液体表面试液体表面收缩的力称为表面张力.液面边界单位长度所具有的表面张力称为表面张力系数.表面张力系数的物理意义是将液面扩大(或缩小)单位面积,表面张力所作的功.因为分子压强的本质就是内部分子对表面层分子的吸引力,当液体表面积越小,受到此种吸引力的分子数目越少,体系能量越低越稳定,所以液体表面有自由收缩并使其表面积减少的趋势,并因此而产生了表面张力,所以说分子压强是表面张力产生的原因.
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