射线检测

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1、第三篇化工设备的无损检测第九章射线检测第一节 射线检测的物理基础1.射线的种类与性质2.射线与物质的相互作用3.射线照相法的原理1.射线的种类与性质1.1 X射线的产生及特点 X射线是在X射线管中产生的,X射线管是一个具有阴阳两极的真空管,阴极是钨丝,阳极是金属制成的靶.在阴阳两极之间加有很高的直流电压(管电压),当阴极加热到白炽状态时释放出大量电子,这些电子在高压电场中被加速,从阴极飞向阳极(管电流),最终以很大速度撞击在金属靶上,失去所具有的动能,这些动能大部分转换为热能,仅有极少一部分转换为X射线向四周辐射.管电流越大,表明单位时间撞击靶的电子数越多;管电压越大时,虽然电子数目未变,但每

2、个电子所获得的能量增大,因此短波成分射线增加,且碰撞发生的能量转换过程增加;靶材料的原子序数越高,核库仑场越强，韧致辐射作用越强,所以靶一般采用高原子序数的钨制作.1.2 r射线的产生及特点R射线是放射性同位素经过a衰变或B衰变后，从激发态向稳定态过渡的过程中从原子核内发出的，这一过程称为r衰变，又称r跃迁它是核内能级之间的跃迁，与原子的核外电子的跃迁一样，都可以放出光子，光子的能量等于跃迁前后能级能值之差不同的是原子的核外电子跃迁发出的光子能量在几电子伏到千电子伏之间而核内能级的跃迁放出的r光子能量在千电子伏到几十兆电子伏之间.射线与物质的相互作用.主要形式光电效应：当光子与物质原子的束缚电

3、子作用时，光子把全部能量转移给某个束缚电子，使之发射出去，而光子本身则消失掉，这一过程称为光电效应(低能量射线占优势)康普顿效应:光子与电子发生非弹性碰撞,一部分能量转移给电子,使它成为反冲电子,而散射光子的能量和运动方向发生变化.(中等能量射线占优势)电子对效应:当光子从原子核旁经过时,在原子核的库仑场作用下,光子转化为1个正电子和1个负电子,这种过程称为电子对效应.(高能量射线占优势)2.2各种效应对照相质量的影响 光电效应和电子对效应引起的吸收有利于提高照相对比度,而康普顿效应(1MeV)产生的散射线则会降低对比度.轻金属试件照相质量往往比重金属试件照相质量差散射射线初始射线穿透射线荧光

4、射线电子热能.射线强度衰减规律窄束、单色射线衰减规律II0 e-uT宽束、多色射线衰减规律 II0 e-uT(1+n)3.射线照相法的原理及特点.射线照相法的原理底片上各点的黑化程度取决于射线照射量（射线强度*照射时间），由于缺陷部位和完好部位的透射射线强度不同，底片上相应部位就会出现黑度差异（称为对比度，由观片灯来评片）.射线照相法的特点适宜检测对象：各种熔化焊接方法（电弧焊、气体保护焊、电渣焊、气焊等）的对接接头.也适宜检查铸钢件、角焊缝一般不适宜：钢板、钢管、锻件等.易检测缺陷类型：局部厚度差形成的缺陷（气孔、夹渣）具有较高检出率，对裂纹类受透照角度的影响。不能检测钢板分层。射线照相法几

5、乎适用所有的材料，如钢、钛、铜、铝等，对工件形状、表面粗糙度没有严格要求。第二第二节 射射线检测工工艺X射线机携带式、移动式和固定式射线机射线照相法具有灵敏度较高所得射线底片能长期保存等优点，目前在国内外射线探伤中，应用最为广泛。射线照相法探伤法是通过底片上缺陷影象，对照有关标准来评定工件内部质量的。射射线探探伤的的实质是是根据被根据被检工件与其内部缺工件与其内部缺陷介陷介质对射射线能量衰减程能量衰减程度不同，而引起射度不同，而引起射线透透过工件后的工件后的强度差异，使缺度差异，使缺陷能在射陷能在射线底片或底片或X光光电视屏幕上屏幕上显示出来。示出来。射射线照相法的原理照相法的原理 根据胶片上

6、影像的形状及其黑度的不均匀程度，就可以评定被检测试件中有无缺陷及缺陷的性质、形状、大小和位置。此法的优点是灵敏度高、直观可靠、重复性好，是射线检测法中应用最广泛的一种常规方法。由于生产和科研的需要，还可用放大照相法和闪光照相法以弥补其不足。放大照相可以检测出材料中的微小缺陷。射射线照相法的原理照相法的原理象质等级A级成象质量一般，适用于承受负载较小的产品和部件。AB级成象质量较高，适用于锅炉和压力容器产品及部件。B级成象质量最高，适用于航天和核设备等极为重要的产品和部件由于X射线和射线波长短、硬度（见下文）大，对胶片的感光效应差，一般透过胶片的射线，大约1就能使胶片中的银盐微粒感光。为了增加胶

7、片的感光速度，利用某些增感物质在射线作用下能激发出荧光或产生次级射线，从而加强对胶片的感光作用。在射线透视照相中，所用的增感物质称为增感屏，其增感系数为增感屏及增感方式的增感屏及增感方式的选择二、探伤位置的确定及其标记三、射线能量的选择 射线能量愈大，其穿透能力愈强，可透照的工件厚度愈大。但同时也带来了由于衰减系数的降低而导致成象质量下降。所以在保证穿透的前提下，应根据材质和成象质量要求，尽量选择较低的射线能量。增感屏是利用荧光物质被射线激发产生荧光实现增感作用的，其结构如图所示。它是将荧光物质均匀地涂布在质地均匀而光滑的支撑物(硬纸或塑料薄板等)上，再覆盖一层薄薄的透明保护层组合而成的。四、

8、胶片与增感屏的四、胶片与增感屏的选取取灵敏度是指发现缺陷的能力，也是检测质量的标志。通常用两种方式表示：一是绝对灵敏度，是指在射线胶片上能发现被检测试件中与射线平行方向的最小缺陷尺寸；二是相对灵敏度，是指在射线胶片上能发现被检测试件中与射线平行方向的最小缺陷尺寸占试件厚度的百分数。若以d表示为被检测试件的材料厚度，x为缺陷尺寸，则其相对灵敏度为五、灵敏度的确定及象五、灵敏度的确定及象质计的的选用用1.灵敏度灵敏度2）象）象质计 在透视照相中，要评定缺陷的实际尺寸是困难的，因此，要用象质计来做参考比较。同时，还可以用象质计来鉴定照片的质量和作为改进透照工艺的依据。象质计要用与被透照工件材质吸收系

9、数相同或相近的材料制成。常用的象质计主要有：线型型孔型和槽型孔型和槽型。六、透照几何参数的选择 焦点至胶片的距离称为透照距离，又称焦距。在射线源选定后，增大透照距离可提高底片清晰度，也增大每次透照面积。七、常见类型焊缝的透照方法1对接接接接头焊缝2角接接角接接头焊缝3管件管件对接接焊缝（筒体（筒体环焊缝）八、透照厚度差的控制 射线管发出的射线并非平行束射线，一般是以一定的辐射角向外辐射，且其照射场内的射线强度分布不均匀，这将使底片黑度分布不均匀。靠近边缘，由于射线强度弱，使其黑度低于中心附近黑度。同时，中心射线束穿过的工件厚度，产生了透照厚度差(-)曝光规范是影响照相质量的重要因素。射线探伤的

10、曝光规范包括管电压、管电流、曝光时间及焦距等四个参数。其中管电流与暴光时间的乘积称为曝光量。射线探伤的曝光规范包括射线源种类、剂量、曝光时间及焦距四个内容。射线剂量反映了射线强度，它和曝光时间的乘积称为曝光量。曝光量决定底片的感光量。九、曝光九、曝光规范的范的选择 第三节射线检测质量评定 利用观片灯黑度计等仪器和工具进行评片。包括底片质量的评定缺陷的定性和定量焊缝质量的评级等内容。一、底片质量的评定黑度值是射线底片质量的一个重要指标。射线照相灵敏度是以底片上象质计影象反映的象质指数来表示的。底片上的定位标记和识别标记应齐全，且不掩盖被检焊缝影象。底片上被检焊缝影象应规整齐全，不可缺边或缺角。黑

11、度值灵敏度标记系表面质量底片上缺陷影象的底片上缺陷影象的识别 1.1.焊件中常件中常见的缺陷的缺陷1 1）裂裂纹 2 2）未未焊透透未焊透是熔焊金属与基体材料没有熔合为一体且有一定间隙的一种缺陷。在胶片上的影像特征是连续或断续的黑线，黑线的位置与两基体材料相对接的位置间隙一致。图是对接焊缝的未焊透照片。3 3）气孔气孔 气孔是在熔焊时部分空气停留在金属内部而形成的缺陷。气孔在底片上的影像一般呈圆形或椭圆形，也有不规则形状的，以单个、多个密集或链状的形式分布在焊缝上。在底片上的影像轮廓清晰，边缘圆滑，如气孔较大，还可看到其黑度中心部分较边缘要深一些。4 4）夹渣渣 夹渣是在熔焊时所产生的金属氧化

12、物或非金属夹杂物，因来不及浮出表面，停留在焊缝内部而形成的缺陷。在底片上其影像是不规则的，呈圆形、块状或链状等，边缘没有气孔圆滑清晰，有时带棱角，如所示。5 5）烧穿穿 在焊缝的局部，因热量过大而被熔穿，形成流垂或凹坑。在底片上的影像呈光亮的圆形(流垂)或呈边缘较清晰的黑块(凹坑)，如图所示。2.2.铸件中常件中常见的缺陷的缺陷1）夹杂 夹杂是金属熔化过程中的熔渣或氧化物，因来不及浮出表面而停留在铸件内形成的。在胶片上的影像有球状、块状或其他不规则形状。其黑度有均匀的和不均匀的，有时出现的可能不是黑块而是亮块，这是因为铸件中夹有比铸造金属密度更大的夹杂物，如铸镁合金中的熔剂夹渣，如图所示。2

13、2）气孔气孔 因铸型通气性不良等原因，使铸件内部分气体排不出来而形成气孔。气孔大部分接近表面，在底片上的影像呈圆形或椭圆形，也有不规则形状的，一般中心部分较边缘稍黑，轮廓较清晰，如图所示。3 3）针孔孔 针孔是指直径小于或等于1 mm的气孔，是铸铝合金中常见的缺陷。在胶片上的影像有圆形、条形、苍蝇脚形等。当透照较大厚度的工件时，由于针孔分布在整个横断面，针孔投影在胶片上是重叠的，此时就无法辨认出它的单个形状了。4 4）疏松疏松 浇铸时局部温差过大，在金属收缩过程中，邻近金属补缩不良，产生疏松。疏松多产生在铸件的冒口根部、厚大部位、厚薄交界处和具有大面积的薄壁处。在底片上的影像呈轻微疏散的浅黑条

14、状或疏散的云雾状，严重的呈密集云雾状或树枝状，如图所示。5 5）裂裂纹 裂纹一般是在收缩时产生，沿晶界发展。在底片上的影像是连续或断续曲折状黑线，一般两端较细，如图所示。4.4.缺陷埋藏深度的缺陷埋藏深度的测定定根据缺陷在底片上的影像，只能判定缺陷在工件中的平面位置，也就是说，只能把缺陷位置以两个坐标表示出来。为了确定第三个坐标，即决定缺陷所在位置的深度，必须进行两次不同方向的照射。5.5.缺陷在射缺陷在射线方向上的厚度方向上的厚度测定定缺陷在射线束方向的厚度(如气孔直径或未焊透深度等)测定方法，可用测量缺陷在底片上的影像黑度来估计。6.6.表面缺陷和表面缺陷和伪缺陷缺陷1）表面缺陷 对于缺陷，主要应检查工件内部缺陷，但是各种表面缺陷在胶片上的影像和内部缺陷的影像并没有什么区别，表面缺陷有些是允许的。因此，在胶片上发现有缺陷影像后，应与工件表面仔细查对，最后得出结论。2）伪缺陷 伪缺陷产生的原因很多，形状也多种多样，检测人员一般凭经验能识别大部分伪缺陷。也就是说，对缺陷影像可根据缺陷影像的特征和产生的部位予以分析。此外，还可以从胶片两侧利用反光或放大镜观察表面是否划伤来判断。如仍怀疑有缺陷，则必须重照复验。