無損檢測射線檢測課件

1、無損檢測技術(shù)無損檢測技術(shù)講講 課課鄭鄭 建建 光光（仰北（仰北201201）手機：手機：1385710286113857102861第第1章章 射線檢測射線檢測 本章重點內(nèi)容：本章重點內(nèi)容：（1）射線的產(chǎn)生及性質(zhì)射線的產(chǎn)生及性質(zhì) 更好地利用它；更好地利用它；（2）射線檢測的）射線檢測的基本原理基本原理 更好地理解更好地理解各種缺陷各種缺陷的的顯像狀況顯像狀況；（3）重點掌握重點掌握射線射線照相法檢測技術(shù)照相法檢測技術(shù) 學(xué)以致用；學(xué)以致用；（4）了解）了解射線的防護射線的防護知識知識 保護環(huán)境和保護環(huán)境和注意人身安全注意人身安全。本章概要本章概要根據(jù)根據(jù)射線源不同射線源不同，又分為：，又分為：

2、x射線射線檢測；檢測； 射線射線檢測；檢測； 高能射線高能射線檢測。檢測。本章將以本章將以x射線照相法射線照相法檢測技術(shù)為檢測技術(shù)為核心核心， 講授射線檢測技術(shù)。講授射線檢測技術(shù)。 射線檢測射線檢測又稱又稱射線探傷射線探傷。 這部分內(nèi)容也是這部分內(nèi)容也是課程的重點課程的重點。 1.1 射線檢測的物理基礎(chǔ)射線檢測的物理基礎(chǔ) 1.1.1 射線的本質(zhì)射線的本質(zhì) 射線本身就是一種射線本身就是一種波長很短波長很短的的電磁波電磁波。 x,射線射線統(tǒng)稱為統(tǒng)稱為光子光子。 根據(jù)波譜圖可查得根據(jù)波譜圖可查得: x射線的波長為射線的波長為: 0.0010.1nm; 射線的波長為射線的波長為: 0.00030.1n

3、m. 射線比射線比x射線的波長還短，射線的波長還短， 因此，其因此，其穿透能力更強穿透能力更強!1.1.3 射線的產(chǎn)生射線的產(chǎn)生 射線的性質(zhì)，射線的性質(zhì)，有利有利、有弊有弊，應(yīng)該科學(xué)地加以，應(yīng)該科學(xué)地加以利用利用和和防范防范！射線學(xué)就是研究如何利用與防范射！射線學(xué)就是研究如何利用與防范射線的科學(xué)。下面介紹線的科學(xué)。下面介紹產(chǎn)生產(chǎn)生x射線射線的主要設(shè)備的主要設(shè)備: (1(1）x光管光管基本組成基本組成： 陰極部件陰極部件：燈絲（鎢絲）：燈絲（鎢絲）發(fā)射電子發(fā)射電子； 陰極罩陰極罩聚焦電子聚焦電子。 陽極部件陽極部件：陽極靶：陽極靶接收電子接收電子； 冷卻介質(zhì)冷卻介質(zhì)散熱散熱作用。作用。 真空管真

4、空管玻璃玻璃或或金屬陶瓷金屬陶瓷制作的制作的真空外罩真空外罩。(2)x射線管及其工作原理u15500kv 高壓電源高壓電源 高壓電纜高壓電纜陽極靶陽極靶電子流電子流玻殼管玻殼管陰極罩陰極罩燈絲燈絲(4)(4)幾點說明幾點說明 高速運動電子的能量，高速運動電子的能量，絕大多數(shù)轉(zhuǎn)換為熱絕大多數(shù)轉(zhuǎn)換為熱能能，轉(zhuǎn)化為，轉(zhuǎn)化為x射線的能量比率射線的能量比率僅占僅占1左左右；因此陽極靶右；因此陽極靶必須散熱和冷卻必須散熱和冷卻；這個問；這個問題應(yīng)該由題應(yīng)該由x射線管的設(shè)計人員解決。射線管的設(shè)計人員解決。 產(chǎn)生產(chǎn)生x射線的強度射線的強度與與管電流管電流成正比，與成正比，與管管電壓電壓的的平方平方成正比，與成

5、正比，與陽極靶材料陽極靶材料的的原子原子序數(shù)成正比序數(shù)成正比。因此，恰當(dāng)選擇管電流、管。因此，恰當(dāng)選擇管電流、管電壓和陽極靶材料至關(guān)重要。電壓和陽極靶材料至關(guān)重要。 換言之，換言之，x射線的強度射線的強度可由可由管電流管電流和和管管電壓電壓靈活調(diào)節(jié)靈活調(diào)節(jié)！ 常用的常用的陽極靶陽極靶材料為材料為鎢鎢。 它具有它具有高原子序高原子序 數(shù)數(shù)和和高熔點高熔點。 x射線的強度的分布規(guī)律：射線的強度的分布規(guī)律： 在在垂直電子束的方向垂直電子束的方向上上最強最強；在平行電；在平行電子束的方向上最弱。這就是說，子束的方向上最弱。這就是說，x射線的強射線的強度在空間的分布是度在空間的分布是不均勻的不均勻的，而

6、且具有一，而且具有一定的定的擴散角擴散角，并，并不是不是平行光平行光！ 了解這一點，對應(yīng)用也很重要（后面在了解這一點，對應(yīng)用也很重要（后面在象質(zhì)計象質(zhì)計的的布置布置時將提到）。時將提到）。1.1.4 射線的產(chǎn)生射線的產(chǎn)生 射線射線是由是由放射性同位素放射性同位素的原子核的原子核衰變衰變過程過程伴隨伴隨產(chǎn)生的產(chǎn)生的。常用于射線探傷的放射性同位素主要有：常用于射線探傷的放射性同位素主要有： 鈷鈷60、銥銥192、銫銫137/134等。等。射線的特點：射線的特點： 強度高于強度高于x射線，射線，穿透力強穿透力強，適合，適合厚板透視厚板透視； 強度強度無法直接調(diào)節(jié)無法直接調(diào)節(jié)，射線長期存在，射線長期存

7、在，防護更要防護更要注意！注意！ 可實現(xiàn)可實現(xiàn)周向輻射周向輻射，透視，透視效率高效率高。1.1.5 射線的半衰期射線的半衰期 同位素同位素 半衰期半衰期射線能量射線能量 應(yīng)用條件應(yīng)用條件鈷60 5.3年 高 300 mm 以下 鋼制件銥192 753天 較弱 60mm 以下 鋼制件銫137 332年 較弱 60mm 以下 鋼制件1.2 射線檢測的基本原理射線檢測的基本原理1.2.1 射線在物質(zhì)中的射線在物質(zhì)中的衰減定律衰減定律 射線在穿透物質(zhì)的同時也會發(fā)生衰減現(xiàn)象。其發(fā)射線在穿透物質(zhì)的同時也會發(fā)生衰減現(xiàn)象。其發(fā)生衰減的根本原因有兩點：生衰減的根本原因有兩點： 散射散射和和吸收吸收。 其衰減規(guī)律

8、成負指數(shù)規(guī)律：其衰減規(guī)律成負指數(shù)規(guī)律： i= i0 e （1-1） 式中，式中， i0射線的初始強度；射線的初始強度； i射線的透射強度；射線的透射強度； 工件的厚度；工件的厚度； 線衰減系數(shù)。線衰減系數(shù)。線衰減系數(shù)線衰減系數(shù) 線衰減系數(shù)線衰減系數(shù)入射光子在物質(zhì)中入射光子在物質(zhì)中穿行單位距穿行單位距 離離時，與物質(zhì)時，與物質(zhì)發(fā)生相互作用發(fā)生相互作用的的幾率。幾率。 不同材料不同材料具有具有不同的衰減系數(shù)不同的衰減系數(shù)。 一般規(guī)律是：一般規(guī)律是： f (,z ) ，且與三者，且與三者成正比成正比。 其中其中: 射線的波長；射線的波長； 材料密度；材料密度； z 原子序數(shù)；原子序數(shù)；1.2.2 射

9、線檢測的基本原理射線檢測的基本原理 射線檢測主要是利用它的射線檢測主要是利用它的指向性指向性、穿透性穿透性、衰衰減性減性等幾個基本性質(zhì)。具體分析（參考下圖）：等幾個基本性質(zhì)。具體分析（參考下圖）： （1）無缺陷區(qū)無缺陷區(qū)的射線透射強度：的射線透射強度： i=i0e 衰減定律衰減定律abxi0ix x=a+x+b=a+x+bx 缺陷厚度；缺陷厚度；a 缺陷上部厚度；缺陷上部厚度；b 缺陷下部厚度；缺陷下部厚度；i x（2）有缺陷區(qū)有缺陷區(qū)的射線透射強度：的射線透射強度： ix = i0ea ex eb = i0eaeb e x ex e x = i0e e （)x = i e （)x (1-2)

10、 顯然有：顯然有： ix / i = e （)x (1-3) 討論與結(jié)論討論與結(jié)論 當(dāng)當(dāng)i；比如，鋼中的氣孔、；比如，鋼中的氣孔、夾渣就屬于這種；夾渣就屬于這種； 當(dāng)當(dāng) 時，時，ix i；比如，鋼中的夾銅就；比如，鋼中的夾銅就屬于這種；屬于這種； 當(dāng)當(dāng) 或或x很小時，很小時，ix i；幾乎差異，；幾乎差異，缺陷則得不到顯示！缺陷則得不到顯示！ 這就是射線檢測的基本應(yīng)用原理這就是射線檢測的基本應(yīng)用原理!1.3 x射線照相法檢測技術(shù)射線照相法檢測技術(shù) 1.3.1 x射線照相法檢測原理射線照相法檢測原理 依據(jù)射線檢測的基本原理，將射線透依據(jù)射線檢測的基本原理，將射線透射工件后的射工件后的潛影潛影以膠

11、片形式接收以膠片形式接收，再經(jīng)，再經(jīng)顯顯影、定影影、定影后，就可從后，就可從射線底片射線底片上得到了工上得到了工件內(nèi)在的件內(nèi)在的質(zhì)量信息質(zhì)量信息。這就是。這就是x射線照相法檢射線照相法檢測原理。測原理。 膠片1.3.2 x射線照相法檢測技術(shù)射線照相法檢測技術(shù) (1)合格底片合格底片的的評價指標(biāo)評價指標(biāo)（參考參考gb3323-87） 象質(zhì)等級的規(guī)定：象質(zhì)等級的規(guī)定： a 級，級，ab級，級，b級。級。b級為最高級級為最高級。 適用結(jié)構(gòu)適用結(jié)構(gòu)：a 級，適用級，適用一般結(jié)構(gòu)一般結(jié)構(gòu)； ab級，適用級，適用壓力容器壓力容器； b級，適用級，適用極重要的結(jié)構(gòu)極重要的結(jié)構(gòu)， 如如核設(shè)施核設(shè)施。 與與象質(zhì)

12、等級象質(zhì)等級相關(guān)的相關(guān)的兩個重要技術(shù)指標(biāo)兩個重要技術(shù)指標(biāo)： 黑度黑度射線底片的黑化程度。射線底片的黑化程度。 定義式：定義式：d =lg(i0 / / i) 式中：式中：i0 原始入射光強；原始入射光強； i 透射光強；透射光強； d 底片黑度底片黑度;最佳值最佳值d=2.0 合格底片黑度范圍合格底片黑度范圍（參考參考gb3323-87） : : a 級：級：1.23.5 ab級：級：1.23.5 b級：級： 1.53.5 靈敏度靈敏度 絕對靈敏度絕對靈敏度射線底片上射線底片上發(fā)現(xiàn)最小缺陷發(fā)現(xiàn)最小缺陷 的的能力能力。 相對靈敏度相對靈敏度射線底片上發(fā)現(xiàn)的最小缺射線底片上發(fā)現(xiàn)的最小缺 陷尺寸與工

13、件的透照厚度陷尺寸與工件的透照厚度 之比之比(%). 相對靈敏度表達式：相對靈敏度表達式： k= (x/)100% 強調(diào)強調(diào): k值越小值越小,靈敏度越高靈敏度越高!相對靈敏度的具體運用：相對靈敏度的具體運用：象質(zhì)計象質(zhì)計/透度計透度計金屬絲型象質(zhì)計金屬絲型象質(zhì)計 （gb5618-85）. 作用：作用：人工缺陷人工缺陷，理解為，理解為“臥底臥底”。使用說明：使用說明： 將將16根線徑不同的金屬絲根線徑不同的金屬絲(線徑線徑0.1-3.2) 編成序號：編成序號：116； 分成三組：分成三組：17;612;1016 象質(zhì)指數(shù)象質(zhì)指數(shù)z線號線號116 象質(zhì)指數(shù)象質(zhì)指數(shù)z值值越高越高,靈敏度靈敏度越低

14、越低!金屬絲型象質(zhì)計金屬絲型象質(zhì)計 第一組象質(zhì)計示例第一組象質(zhì)計示例:71gb5618-85一定厚度范圍工一定厚度范圍工件的底片，達到件的底片，達到相應(yīng)象質(zhì)等級要相應(yīng)象質(zhì)等級要求的求的最低的象質(zhì)最低的象質(zhì)指數(shù)指數(shù)z z，即等于，即等于達到了相對靈敏達到了相對靈敏度的要求。度的要求。應(yīng)用方法象質(zhì)計的擺放要求：象質(zhì)計的擺放要求：射線射線源一側(cè)源一側(cè)的工件的工件上表面上表面；跨越焊縫跨越焊縫，靠近邊緣靠近邊緣 （膠片長度（膠片長度1/4處）；處）；選對組別選對組別，細絲在外細絲在外。 基本思想：基本思想： 就是使象質(zhì)計處于就是使象質(zhì)計處于較惡劣條件較惡劣條件下透照，下透照，從而使獲得的從而使獲得的底

15、片質(zhì)量底片質(zhì)量更更有說服力有說服力。 象質(zhì)計的擺放圖示象質(zhì)計的擺放圖示 圖例圖例l/2l/417焊接試板焊接試板象質(zhì)計（2）透照參數(shù)選擇）透照參數(shù)選擇 膠片選擇：國產(chǎn)膠片選擇：國產(chǎn)天津天津型型膠片。膠片。 增感屏選擇：增感屏選擇： 增感屏種類增感屏種類： 金屬增感屏金屬增感屏、熒光增感屏熒光增感屏、金屬熒光金屬熒光增感屏；增感屏； 鋼制件鋼制件選擇選擇鉛箔增感屏。鉛箔增感屏。 增感屏的作用增感屏的作用： 濾波濾波作用；作用；增感增感作用。作用。 曝光條件的選擇曝光條件的選擇 四個四個主要參數(shù)：主要參數(shù)： 管電壓管電壓u、管電流管電流i、曝光時間曝光時間t、焦距焦距f。 它們均從不同角度它們均從

16、不同角度影響影響x射線作用于膠片射線作用于膠片上的感光強度，進而得到不同的上的感光強度，進而得到不同的底片黑度底片黑度。 一個合成參數(shù)：一個合成參數(shù)： 曝光量曝光量管電流管電流i與曝光時間與曝光時間t的乘積。的乘積。 曝光曲線曝光曲線選擇曝光參數(shù)的選擇曝光參數(shù)的工具工具！曝光曲線的使用示意圖曝光曲線的使用示意圖 x射線機控制箱面板上的曝光曲線使用：0 0u/kv150 注意：注意：不同材料不同材料的的曝光曲線是不同的！曝光曲線是不同的！ 制作依據(jù)：黑度達到黑度達到相同標(biāo)準(zhǔn)相同標(biāo)準(zhǔn)。 透照距離透照距離的選擇的選擇 最小透照距離最小透照距離fmin的確定：的確定： 首先分析首先分析相似三角形平面幾

17、何原理相似三角形平面幾何原理： 板厚板厚、焦點直徑焦點直徑d、幾何不清晰度幾何不清晰度ug與最與最小透照距離小透照距離fmin的關(guān)系。的關(guān)系。 綜合考慮綜合考慮： f一般取一般取400700 mm。 基本規(guī)律：基本規(guī)律：f ，ug ； 射線強度射線強度 ！ 下面分析幾何關(guān)系。下面分析幾何關(guān)系。f與與ug的關(guān)系分析的關(guān)系分析 根據(jù)相似原理，有根據(jù)相似原理，有 ug / d = h / (fh) 所以所以，ug dh / (fh) ug max = d/ (f) 顯然，顯然，f , ug max . 故有，故有， fmin = d/ ug max dfhug 透照方式選擇透照方式選擇 選擇射線與工

18、件的選擇射線與工件的相對位置關(guān)系相對位置關(guān)系。 因工件情況不同、發(fā)現(xiàn)缺陷種類不同而因工件情況不同、發(fā)現(xiàn)缺陷種類不同而 采用不同的透照方式。采用不同的透照方式。 平板對接焊縫平板對接焊縫： 垂直垂直透照、透照、傾斜傾斜透照；透照； 大直徑筒節(jié)大直徑筒節(jié)環(huán)縫環(huán)縫、縱縫縱縫： 內(nèi)透內(nèi)透法、法、外透外透法；法； 管子對接環(huán)縫管子對接環(huán)縫： 雙壁雙影雙壁雙影法、法、雙壁單影雙壁單影法。法。散射線的屏蔽散射線的屏蔽 采用采用濾板濾板、遮板遮板、底部鉛板底部鉛板等。等。 目的是目的是降低降低底片的底片的 灰霧度灰霧度 ！射線源射線源濾光板濾光板遮光板遮光板工件工件 補償塊補償塊的選擇的選擇 對于對于不規(guī)則的

19、接頭不規(guī)則的接頭，如，如角接頭角接頭、t形形接頭，接頭， 可采用特殊形狀的可采用特殊形狀的補償塊補償塊來調(diào)節(jié)射線的來調(diào)節(jié)射線的 透射強度透射強度，從而，從而調(diào)節(jié)底片調(diào)節(jié)底片黑度黑度。 補償塊補償塊t形形接頭接頭射線源射線源暗盒暗盒1.4 x射線探傷機及探傷程序射線探傷機及探傷程序 1.4.1 x射線探傷機射線探傷機 (1)(1)基本組成基本組成x射線管射線管核心，核心，射線源射線源高壓發(fā)生器高壓發(fā)生器提供提供 50500kv直流電源直流電源冷卻裝置冷卻裝置循環(huán)噴油循環(huán)噴油冷卻冷卻支撐機構(gòu)支撐機構(gòu)便于便于對位、調(diào)焦對位、調(diào)焦高壓電纜高壓電纜連接電源連接電源控制箱控制箱設(shè)定參數(shù)設(shè)定參數(shù)、監(jiān)控操作監(jiān)

20、控操作 （2）主要性能參數(shù)主要性能參數(shù)（以（以x2005型型射線機為例）射線機為例）管壓峰值管壓峰值kv200kv管電流平均值管電流平均值ma5ma焦點尺寸焦點尺寸mm 2.52.5射線機重量射線機重量kg 60kg最大透射厚度最大透射厚度mm 鋼件鋼件29mm便攜式便攜式x射線機簡化為射線機簡化為三大部件三大部件： 控制箱控制箱 x射線管射線管 高壓電纜高壓電纜1.4.2 x射線照相法探傷系統(tǒng)射線源鉛光闌濾 板鉛 罩鉛遮板象質(zhì)計標(biāo)記帶工 件暗 盒鉛底板關(guān)于標(biāo)記帶 標(biāo)記帶內(nèi)容：標(biāo)記帶內(nèi)容： 定位標(biāo)記定位標(biāo)記中心標(biāo)記中心標(biāo)記，搭接標(biāo)記搭接標(biāo)記； 識別標(biāo)記識別標(biāo)記產(chǎn)品代號、批號、焊縫代產(chǎn)品代號、批

21、號、焊縫代號、透照日期、操作者代碼等；號、透照日期、操作者代碼等； b標(biāo)記標(biāo)記評價背部散射線強度；評價背部散射線強度；010072006，3，15gl141 ab標(biāo)記帶內(nèi)容的處理 為使用方便，可將為使用方便，可將長期不變的標(biāo)記長期不變的標(biāo)記鉛字或鉛字或符號符號固定在暗袋的外表面固定在暗袋的外表面，放在工件下面。，放在工件下面。但應(yīng)注意貼在工件的下表面！而且不能與但應(yīng)注意貼在工件的下表面！而且不能與工件上表面的標(biāo)記工件上表面的標(biāo)記重影重影！2006，3，12007gl100-2暗袋暗袋標(biāo)記帶1.4.3 射線探傷的基本操作程序射線探傷的基本操作程序 總體上分為總體上分為三個階段三個階段，具體操作內(nèi)

22、容，具體操作內(nèi)容 根據(jù)具體情況有所刪減。根據(jù)具體情況有所刪減。 (1)(1)技術(shù)準(zhǔn)備階段：技術(shù)準(zhǔn)備階段： 了解被檢對象了解被檢對象包括包括材質(zhì)材質(zhì)、壁厚壁厚、 加工加工工藝工藝、工件、工件表面狀態(tài)表面狀態(tài)等；等； 設(shè)備選擇設(shè)備選擇 射線源類型射線源類型、能量能量水平、水平、 可否移動可否移動等；等； 選擇曝光條件選擇曝光條件 包括膠片、增感方式、包括膠片、增感方式、 焦距、曝光量、管電壓等；焦距、曝光量、管電壓等； 選擇透照方式選擇透照方式 定向、周向輻射、定向、周向輻射、 布片策略等；布片策略等； 其它準(zhǔn)備其它準(zhǔn)備 如如標(biāo)記帶標(biāo)記帶布置、布置、象質(zhì)計象質(zhì)計布置、布置、 屏蔽散射線屏蔽散射線的方法等。的方法等。 （2）實際透照）實際透照 核對實物核對實物，布片布片貼標(biāo)貼標(biāo)； 屏蔽散射屏蔽散射，對位對位調(diào)焦調(diào)焦； 設(shè)定參數(shù)設(shè)定參數(shù)，設(shè)備，設(shè)備預(yù)熱預(yù)熱； 檢查現(xiàn)場檢查現(xiàn)場，開機，開機透照透照。（3）技術(shù)處理）技術(shù)處理 暗室處理暗室處理 沖洗、干燥；沖洗、干燥； 底片評定底片評定 黑度、象質(zhì)指數(shù)、偽缺陷等；黑度、象質(zhì)指數(shù)、偽缺陷等； 確認確認合格底片合格底片。 質(zhì)量等級評定質(zhì)量等級評定