第3講-第三章-射線檢測(cè)課件

第三章射線檢測(cè)本章重點(diǎn)：根據(jù)衰減定律公式畫圖說明射線探傷的基本原理；射線照相探傷系統(tǒng)的基本組成及其作用；射線照相檢測(cè)中射線源的選擇原則；射線照相檢測(cè)中幾何尺寸的選擇原則；常見焊縫缺陷性質(zhì)的射線照相檢測(cè)特征。第三章射線檢測(cè)

射線探傷是利用射線可穿透物質(zhì)和在物質(zhì)中有衰減的特性來發(fā)現(xiàn)缺陷的一種探傷方法。射線探傷按射線源種類X射線探傷γ射線探傷高能射線探傷射線探傷按顯示缺陷的方法射線電離法探傷射線熒光屏觀察法探傷射線照相法探傷射線實(shí)時(shí)圖象法探傷射線計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)射線探傷中應(yīng)用的射線主要是X射線和γ射線。X射線是由高速行進(jìn)的電子在真空管中撞擊金屬靶產(chǎn)生，該射線源目前主要是X射線機(jī)和加速器，其射線能量與強(qiáng)度均可調(diào)；X射線的波長(zhǎng)為0.001-0.1nm。

γ射線則由放射性物質(zhì)（60Co、190Ir等）內(nèi)部原子核的衰變而來，其能量不能改變，衰變幾率也不能控制，該射線源為了γ射線機(jī)。γ射線的波長(zhǎng)為0.0003-0.1nm。其共同特性:(1)不可見，以光速直線傳播。(2)不帶電，不受電場(chǎng)和磁場(chǎng)的影響。(3)具有可穿透物質(zhì)和在物質(zhì)中有衰減的特性。(4)可使物質(zhì)電離，能使膠片感光，亦能使某些物質(zhì)產(chǎn)生熒光。(5)能對(duì)生物細(xì)胞起作用（生物效應(yīng)）。第三章射線檢測(cè)第三章射線檢測(cè)

一、探傷的基本原理射線探傷的實(shí)質(zhì)是根據(jù)被檢工件與其內(nèi)部缺陷介質(zhì)對(duì)射線能量衰減程度不同，而引起射線透過工件后的強(qiáng)度差異（如下圖），使缺陷能在射線底片或X光電視屏幕上顯示出來。

圖中射線在工件及缺陷中的線衰減系數(shù)分別為μ和μ’。根據(jù)衰減定律，透過完好部位x厚的射線強(qiáng)度透過缺陷部位的射線強(qiáng)度

討論：

(1)當(dāng)μ’<μ時(shí)，I’>Ix。即缺陷部位透過射線強(qiáng)度大于周圍完好部位。例如，鋼焊縫中的氣孔、夾渣等缺陷就屬于這種情況，射線底片上缺陷呈黑色影象，X光電視屏幕上呈灰白色影象。

(2)當(dāng)μ’>μ時(shí)，I’<Ix。即缺陷部位透過射線強(qiáng)度小于周圍完好部位。例如，鋼焊縫中的夾鎢就屬于這種情況，射線底片上缺陷呈白色塊狀影象，X光電視屏幕上呈黑色塊狀影象。

(3)當(dāng)

或很小且趨近于零時(shí)，。這時(shí)，缺陷部位與周圍完好部位透過的射線強(qiáng)度無差異，則射線底片上或X光電視屏幕上缺陷將得不到顯示。第三章射線檢測(cè)

二、射線探傷設(shè)備

X射線機(jī)、γ射線機(jī)和電子直線加速器是射線探傷的主要設(shè)備。

1、X射線機(jī)

X射線機(jī)即X射線探傷機(jī)，按其結(jié)構(gòu)形式分為攜帶式、移動(dòng)式和固定式三種。攜帶式X射線機(jī)多采用組合式X射線發(fā)生器，因其體積小、重量輕，而適用于施工現(xiàn)場(chǎng)和野外作業(yè)的探傷工作；移動(dòng)式X射線機(jī)能在車間或?qū)嶒?yàn)室內(nèi)移動(dòng)，適用于中、厚板焊件的探傷；固定式X射線機(jī)則固定在確定的工作環(huán)境中，靠移動(dòng)焊件來完成探傷工作。同時(shí)，X射線機(jī)亦可按射線束的輻射方向分為定向輻射和周向輻射二種。第三章射線檢測(cè)第三章射線檢測(cè)便攜式X射線機(jī)第三章射線檢測(cè)移動(dòng)式X射線機(jī)

X射線機(jī)通常由X射線管、高壓發(fā)生器、控制裝置、冷卻器、機(jī)械裝置和高壓電纜等部件組成。

2、X射線管

X射線管又稱X光管，是X射線機(jī)的核心部件，為一由陰極與陽極等組成的真空電子器件。第三章射線檢測(cè)第三章射線檢測(cè)

工作原理當(dāng)燈絲接低壓交流電源（約2～10V）通電加熱至白熾時(shí)，其陰極周圍形成電子云，聚焦罩的凹面形狀使其聚焦。當(dāng)在陽極與陰極間施以高壓（各種射線機(jī)管電壓為50—500kV不等）時(shí)，電子為陰極排斥而為陽極所吸引，加速穿過真空空間，高速運(yùn)動(dòng)的電子成束狀集中轟擊靶子的一個(gè)小面積（幾平方毫米左右，稱實(shí)際焦點(diǎn)），電子被阻擋、減速和吸收，其部分動(dòng)能（約1％）轉(zhuǎn)換為X射線。由于采用的陽極靶結(jié)構(gòu)不同，可產(chǎn)生定向輻射與周向輻射X射線，以適合于各類容器、管道與船殼等焊縫檢驗(yàn)的要求。由于X射線管能量轉(zhuǎn)換效率很低，靶塊接受電子轟擊的動(dòng)能絕大部分轉(zhuǎn)換為熱能。因此，陽極的冷卻至關(guān)重要。

3、典型X射線發(fā)生器的參數(shù)射線源尺寸越小，底片影像越清晰，因此，從提高缺陷影像清晰度的角度出發(fā)，己出現(xiàn)小焦點(diǎn)與微焦點(diǎn)（射源尺寸）的x射線發(fā)生器，各種典型X射線發(fā)生器的技術(shù)參數(shù)見表。表中列出的射線能量用其加速電壓來表示，能量越高，射線的穿透能力越強(qiáng)，檢測(cè)的工件越厚。目前，射線檢測(cè)的厚度范圍可由幾毫米到600mm。一般情況下，射線輸出劑量越高，照相的曝光時(shí)間越短，而且可以促進(jìn)底片影像清晰。當(dāng)然，具體的操作工藝應(yīng)遵即相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。常規(guī)射線發(fā)生器所產(chǎn)生的射線能量較低，其電子加速電壓一般不超過400kV，檢驗(yàn)最大工件厚度達(dá)100mm。為提高X射線能量，可以采用直線加速器來增加電子的能量。第三章射線檢測(cè)第三章射線檢測(cè)第三章射線檢測(cè)

初步選擇射線探傷設(shè)備時(shí)主要應(yīng)考慮以下因素：射線能穿透的材料厚度、顯像質(zhì)量、曝光時(shí)間、裝置對(duì)位及移動(dòng)的難易程度等。其中主要是工件厚度。直線加速器的原理電子從含燈絲的電子槍發(fā)射后進(jìn)入直線加速的波導(dǎo)管中，由磁控管或調(diào)速管產(chǎn)生的射頻電壓加到不同距離的多級(jí)漂移加速管上，使漂移管間電子的飛行速度與其電壓相位變化周期同步，以保持正波相位駐波加速。加速并聚焦后的脈沖電子流撞擊到末端靶上產(chǎn)生X射線輻射。除直線加速器外，還有小型電子回旋加速器。第三章射線檢測(cè)第三章射線檢測(cè)第三章射線檢測(cè)

三、射線照相法探傷

1、探傷系統(tǒng)基本組成射線照相法探傷系統(tǒng)基本組成見圖。

a．射線源射線源可以是X射線機(jī)、γ射線機(jī)或加速器。

b．射線膠片射線膠片不同于普通照相膠卷之處是在片基的兩面均涂有乳劑，以增加對(duì)射線敏感的鹵化銀含量。第三章射線檢測(cè)

c．增感屏金屬增感屏是由金屬箔粘合在紙基或膠片片基上制成。探傷時(shí)與射線膠片緊密接觸，布置在先于膠片接受射線照射者稱前屏，后于膠片接受射線照射者稱后屏。增感屏被射線透射后可產(chǎn)生二次電子和二次射線，增加對(duì)膠片的感光作用(稱增感效應(yīng))。同時(shí)，它對(duì)波長(zhǎng)較長(zhǎng)的散射線又有吸收作用(稱濾波作用)，減小散射線引起的灰霧度。因而，金屬增感屏的存在，提高了膠片的感光速度和底片的成象質(zhì)量。第三章射線檢測(cè)

d.象質(zhì)計(jì)

為了評(píng)定射線檢測(cè)技術(shù)的好壞，習(xí)慣上在工件的表面放置一個(gè)鋼絲或鉆孔型的象質(zhì)計(jì)隨工件一起透照，因此它的影像也出現(xiàn)在底片上。通常把眼睛可識(shí)別的最小鋼絲直徑或孔徑的影像用來衡量射線檢測(cè)技術(shù)與底片處理的質(zhì)量，簡(jiǎn)稱象質(zhì)計(jì)靈敏度或照相靈敏度；

象質(zhì)計(jì)靈敏度與缺陷的檢出率沒有直接關(guān)系，特別是裂紋的檢出能力與象質(zhì)計(jì)靈敏度的關(guān)系更小；反之，底片的清晰度與裂紋的檢出率有較大的聯(lián)系。第三章射線檢測(cè)由圖中可以看出：象質(zhì)計(jì)靈敏度與幾何不清晰度關(guān)系不大，甚至當(dāng)幾何不清晰度Ug的變化范圍達(dá)（0.5—2.5）膠片固有不清晰度Uf時(shí)，可識(shí)別象質(zhì)計(jì)的鋼絲直徑僅變化一根。反之，裂紋檢出率改變得確實(shí)很大。第三章射線檢測(cè)e．鉛罩、鉛光闌附加在X射線機(jī)窗口的鉛罩或鉛光闌，可以限制射線照射區(qū)域大小和得到合適的照射量，從而減少來自其它物體如地面、墻壁和工件非受檢區(qū)的散射作用，以避免和減少散射線所導(dǎo)致底片灰霧度的增加。

f．鉛遮板工件表面和周圍的鉛遮板，可以有效地屏蔽前方散射線和工件外緣由散射引起的“邊蝕”效應(yīng)，對(duì)不規(guī)則的工件也可采用鋇泥、金屬粉末（銅粉、鋼粉和鉛粉）等。

g.底部鉛板底部鉛板又稱后防護(hù)鉛板，是屏蔽后方散射線（如來自地面）所用。第三章射線檢測(cè)h．濾板濾板的材料通常是銅、黃銅和鉛，其厚度應(yīng)合適。例如，透照鋼時(shí)所用銅濾板的厚度不得大于工件最大厚度的20％，而鉛濾板則不得大于3％。濾板的作用主要是吸收掉X射線中那些波長(zhǎng)較大的譜線，這些譜線對(duì)底片上影象形成作用不大，卻往往引起散射線。

i．暗盒暗盒是由對(duì)射線吸收不明顯，對(duì)影象無影響的柔軟塑料帶制成，能很好的彎曲和貼緊工件。

j．標(biāo)記帶標(biāo)記帶可使每張射線底片與工件被檢部位能始終對(duì)照。其上的鉛質(zhì)標(biāo)記有：定位標(biāo)記（中心標(biāo)記，搭接標(biāo)記）、識(shí)別標(biāo)記（工件編號(hào)，焊縫編號(hào)，部位編號(hào)，返修標(biāo)記）、B標(biāo)記”等。第三章射線檢測(cè)2.射線源的選擇

(1)射線能量是指射線源的KV、MeV值或γ源的種類。射線能量越大，其穿透力越強(qiáng)，即可透照的工件厚度越大。但同時(shí)也帶來由于線質(zhì)硬而導(dǎo)致成象質(zhì)量下降（主要使底片對(duì)比度明顯下降和使灰霧度嚴(yán)重增大）。所以，在滿足透照工件厚度條件下，應(yīng)根據(jù)材質(zhì)和成象質(zhì)量要求，盡量選擇較低的射線能量。

(2)射線強(qiáng)度當(dāng)管電壓相同時(shí)，管電流(mA值)越大，X射線源的射線強(qiáng)度越大，則曝光時(shí)間可縮短，能顯著提高探傷生產(chǎn)率。

(3)焦點(diǎn)尺寸由于焦點(diǎn)越小，照相靈敏度越高。因此，在可能條件下應(yīng)選擇焦點(diǎn)小的射線源，同時(shí)還需按焦點(diǎn)尺寸核算最短透照距離。第三章射線檢測(cè)(4)輻射角射線束所構(gòu)成的角度叫輻射角。X射線的輻射角分定向和周向，分別適用于定向分段曝光和環(huán)焊縫整圈一次周向曝光。此外，射線探傷設(shè)備的選型還應(yīng)考慮其重量、體積和易于對(duì)位等其它條件。

3.幾何參數(shù)的選擇

(1)焦點(diǎn)大小的影響由于焦點(diǎn)不是點(diǎn)源，而有一定的幾何尺寸，在探傷中必然會(huì)產(chǎn)生幾何不清晰度。它使缺陷的邊緣線影象變得模糊，因而降低了射線照相清晰度。

(2)透照距離透照距離即指焦點(diǎn)至膠片的距離。當(dāng)焦距變大時(shí)，照相清晰度降低。

(3)缺陷至膠片距離當(dāng)缺陷至膠片距離增大時(shí)，則照相清晰度降低。顯然，當(dāng)缺陷位于工件表面時(shí)幾何不清晰度將最大。第三章射線檢測(cè)第三章射線檢測(cè)

4.透照方式的選擇

按射線源、工件和膠片之間的相互位置關(guān)系，透照方式分為縱縫透照法、環(huán)縫外透法、環(huán)縫內(nèi)透法、雙壁單影法和雙壁雙影法五種，見圖。第三章射線檢測(cè)第三章射線檢測(cè)

5.焊縫射線探傷的一般程序焊縫射線照相法探傷的一般流程見下圖。第三章射線檢測(cè)

(1)焊縫表面質(zhì)量檢查探傷前，應(yīng)將在底片上易形成與焊縫內(nèi)部缺陷影像相混淆的形狀缺陷（如咬邊）等予以清除；選擇9級(jí)成像質(zhì)量時(shí)，焊縫余高要磨平。

(2)委托單項(xiàng)目射線探傷委托單由焊接檢驗(yàn)員填寫，主要內(nèi)容有工件編號(hào)、厚度、簡(jiǎn)圖（焊縫位置及數(shù)量）、焊縫分段號(hào)（透照區(qū)段號(hào)俗稱探傷線）等。核對(duì)程序由射線檢驗(yàn)員完成。

(3)貼片將膠片暗盒固定在被檢焊縫的相應(yīng)位置上的操作。

(4)對(duì)位將射線束對(duì)準(zhǔn)被檢區(qū)段的操作。例如，采用垂直透照時(shí)，應(yīng)將射線束中心垂直穿過被檢區(qū)段的正中心。

(5)檢驗(yàn)報(bào)告射線照相檢驗(yàn)報(bào)告由評(píng)片人員填寫，主要內(nèi)容應(yīng)包括產(chǎn)品名稱、檢驗(yàn)部位、檢驗(yàn)方法、透照規(guī)范、缺陷名稱、評(píng)片等級(jí)、返修情況和透照日期等。

(6)存檔將一套完整無缺的射線底片(含返修缺陷片)和文字資料（射線照相檢驗(yàn)委托單、原始透照檢驗(yàn)記錄、底片評(píng)定記錄、射線照相檢驗(yàn)報(bào)告）一起存檔備查，保存期為5～8年。第三章射線檢測(cè)第三章射線檢測(cè)

6.焊接缺陷在射線探傷中的顯示第三章射線檢測(cè)

(1)裂紋縱向裂紋與焊縫方向一致的黑色條紋，兩頭尖