射線檢測2/5/2023射線檢測

學(xué)習(xí)內(nèi)容一射線檢測的物理基礎(chǔ)二射線檢測的基本原理三重點掌握射線照相法檢測技術(shù)射線檢測是利用各種射線對材料的透射性能及不同材料對射線的吸收、衰減程度的不同，使底片感光成黑度不同的圖像來觀察的無損檢測方法。四了解射線的防護知識2/5/2023射線的本質(zhì)射線本身就是一種波長很短的電磁波。X,γ射線統(tǒng)稱為光子。根據(jù)波譜圖可查得:X射線的波長為:0.001~0.1nm;γ射線的波長為:0.0003~0.1nm.γ射線比X射線的波長還短，因此，其穿透能力更強!2/5/2023X射線的產(chǎn)生陰極部件：燈絲（鎢絲）——發(fā)射電子；陰極罩——聚焦電子。陽極部件：陽極靶——接收電子；冷卻介質(zhì)——散熱作用。真空管——玻璃或金屬陶瓷制作的真空外罩。高速行進的電子轟擊金屬靶1%動能轉(zhuǎn)換為X射線99%動能轉(zhuǎn)換為熱能2/5/2023X射線的產(chǎn)生過程表述首先，對燈絲通電預(yù)熱,產(chǎn)生電子熱發(fā)射,形成電子云；（大約20分鐘左右）然后，對陰極和陽極施加高壓電（幾百kv），形成高壓電場，加速電子，并使其定向運動；被加速的電子最終撞擊到陽極靶上，將其高速運動的動能轉(zhuǎn)化為熱能和X射線。2/5/2023幾點說明①高速運動電子的能量，絕大多數(shù)轉(zhuǎn)換為熱能，轉(zhuǎn)化為X射線的能量比率僅占1％左右；因此陽極靶必須散熱和冷卻；②產(chǎn)生X射線的強度與管電流成正比，與管電壓的平方成正比，與陽極靶材料的原子序數(shù)成正比。③常用的陽極靶材料為鎢。它具有高原子序數(shù)和高熔點。④X射線的強度的分布規(guī)律：在垂直電子束的方向上最強；在平行電子束的方向上最弱。

2/5/2023γ射線的產(chǎn)生

γ射線是由放射性同位素的原子核衰變過程伴隨產(chǎn)生的。常用于射線探傷的放射性同位素主要有：

鈷60、銥192、銫137/134等。γ射線的特點：①強度高于X射線，穿透力強，適合厚板透視；②強度無法直接調(diào)節(jié)，射線長期存在，防護更要注意！③可實現(xiàn)周向輻射，透視效率高。2/5/2023γ射線的半衰期2/5/2023

(1)不可見，直線傳播—具有隱蔽性和指向性；(2)不帶電，因而不受電磁場影響—電中性；(3)能穿透物質(zhì),但有衰減—具有穿透性和衰減性；(4)能與某些物質(zhì)產(chǎn)生光化作用，使熒光物質(zhì)發(fā)光；可使膠片感光—可成像；(5)能使某些氣體電離—即產(chǎn)生電離輻射；(6)與光波一樣，有反射、折射、干涉現(xiàn)象；(7)能產(chǎn)生生物效應(yīng)，傷害和殺死生物細胞—對人體有害。

射線的性質(zhì)2/5/2023當射線穿透物質(zhì)時，由于物質(zhì)對射線有吸收和散射作用，從而引起射線能量的衰減。并可用衰減定律表達：式中

——射線透過厚度的物質(zhì)后的射線強度；——射線的初始強度；——自然對數(shù)的底；——透過物質(zhì)的厚度；——線衰減系數(shù)射線在物質(zhì)中的衰減定律2/5/2023線衰減系數(shù)μ線衰減系數(shù)μ——入射光子在物質(zhì)中穿行單位距離時，與物質(zhì)發(fā)生相互作用的幾率。不同材料具有不同的衰減系數(shù)。一般規(guī)律是：

μ＝f(λ,ρ,z)，且與三者成正比。其中:λ—射線的波長；

ρ—材料密度；

z—原子序數(shù)；2/5/2023射線檢測的基本原理（1）無缺陷區(qū)的射線透射強度：Iδ=I0·e－μδ（2）有缺陷區(qū)的射線透射強度：Ix=I0·e－μA·

e－μˊX·

e－μB

=I0·e－μA·e－μB·e－μX·eμX

·e－μˊX

=I0·e－μδ·e－（μˊ－μ)X

=Iδ·e－（μˊ－μ)X顯然有：Ix/Iδ=e－（μˊ－μ)Xδ=A+X+BX—缺陷厚度；A—缺陷上部厚度；B—缺陷下部厚度；2/5/2023射線檢測的基本原理Ix/Iδ=e－（μˊ－μ)X

①當μˊ<μ時，Ix>Iδ；比如，鋼中的氣孔、夾渣就屬于這種；②當μˊ>μ時，Ix<Iδ；比如，鋼中的夾鎢、夾銅就屬于這種；③當μˊ＝μ或x很小時，Ix≈Iδ；幾乎差異，缺陷則得不到顯示！

這就是射線檢測的基本應(yīng)用原理!2/5/2023射線探傷適用于所有的材料，可檢驗金屬、非金屬材料內(nèi)部質(zhì)量，探測鑄件、焊接件內(nèi)郡的缺陷；可直接觀察零件內(nèi)部缺陷的影像，對缺陷進行定性、定量和定位分析;探測厚度范圍大，從薄鋼片到厚達500mm以內(nèi)的鋼板，但薄鋼片的表面缺陷(如表面發(fā)紋、疲勞裂紋等)較難探測；射線底片能長期存檔備查，便于分析事故原因；設(shè)備復(fù)雜、昂費，檢驗費用高；射線有害人體健康，其設(shè)備應(yīng)加防護措施。射線探傷的特點2/5/2023射線檢測的種類根據(jù)射線源不同，分為：X射線檢測；γ射線檢測；高能射線檢測依據(jù)顯示缺陷的方法不同，分為以下幾種具體的方法：①照相法②電離法③熒光屏觀察法——工業(yè)電視法④計算機斷層掃描法CT2/5/2023照相法照相法是將感光材料（膠片）置于被檢測試件后面，來接收透過試件的不同強度的射線。因為膠片乳劑的攝影作用與感受到的射線強度有直接的關(guān)系，經(jīng)過暗室處理后就會得到透照影像，根據(jù)影像的形狀和黑度情況來評定材料中有無缺陷及缺陷的形狀、大小和位置。照相法靈敏度高，直觀可靠，重復(fù)性好，是最常用的方法之一。2/5/2023電離檢測法讓透過試件的X射線通過電離室，射線通過氣體，產(chǎn)生氣體的電離效應(yīng)。氣體的電離效應(yīng)將產(chǎn)生電離電流，電離電流的大小與射線的強度有關(guān)。因此可以根據(jù)電離室內(nèi)電流的大小來判斷試件的完整性。電離檢測法自動化程度高，成本低，但對缺陷性質(zhì)的判別較困難。只適用于形狀簡單，表面平整的工件，一般應(yīng)用較少，但可制成專用設(shè)備。2/5/2023射線熒光屏觀察法將透過被檢物體后的不同強度的射線，再投射在涂有熒光物質(zhì)的熒光屏上，激發(fā)出不同強度的熒光而得到物體內(nèi)部的影象的方法。熒光屏觀察法具有成本低，效率高，可連續(xù)檢測等優(yōu)點適用于形狀簡單，要求不嚴格的產(chǎn)品的檢測2/5/2023電視觀察法電視觀察法是熒光屏直接觀察法的發(fā)展，就是將熒光屏上的可見影像通過光電倍增管增強圖像，再通過電視設(shè)備顯示。電視觀察法自動化程度高，可觀察靜態(tài)或動態(tài)情況，但檢測靈敏度比照相法低，對形狀復(fù)雜的零件檢測較困難。2/5/2023射線計算機斷層掃描技術(shù)計算機斷層掃描技術(shù)，簡稱CT（Computertomography）。它是根據(jù)物體橫斷面的一組投影數(shù)據(jù)，經(jīng)計算機處理后，得到物體橫斷面的圖象。2/5/2023第二節(jié)射線探傷設(shè)備簡介

X射線機攜帶式、移動式和固定式γ射線機2/5/2023

依據(jù)射線檢測的基本原理，將射線透射工件后的潛影以膠片形式接收，再經(jīng)顯影、定影后，就可從射線底片上得到了工件內(nèi)在的質(zhì)量信息。這就是X射線照相法檢測原理射線照相法的原理膠片2/5/2023

根據(jù)膠片上影像的形狀及其黑度的不均勻程度，就可以評定被檢測試件中有無缺陷及缺陷的性質(zhì)、形狀、大小和位置。此法的優(yōu)點是靈敏度高、直觀可靠、重復(fù)性好，是Χ射線檢測法中應(yīng)用最廣泛的一種常規(guī)方法。由于生產(chǎn)和科研的需要，還可用放大照相法和閃光照相法以彌補其不足。放大照相可以檢測出材料中的微小缺陷。射線照相法的原理2/5/2023射線探傷系統(tǒng)基本組成1.射線源2.鉛光闌3.濾板4.象質(zhì)計、標記帶5.鉛遮板6.工件7.濾板8.底部鉛板9.暗盒、膠片、增感屏10.鉛罩探傷系統(tǒng)基本組成圖2/5/2023射線探傷系統(tǒng)基本組成1.射線源2.鉛光闌3.濾板4.象質(zhì)計、標記帶5.鉛遮板6.工件7.濾板8.底部鉛板9.暗盒、膠片、增感屏10.鉛罩探傷系統(tǒng)基本組成圖限制射線照射區(qū)域的大小和得到合適的照射量，從而減少來自其他物體如地面、墻壁和工件非受檢區(qū)的散射作用，宜避免和減少散射線所導(dǎo)致底片灰霧度的增加。2/5/2023射線探傷系統(tǒng)基本組成1.射線源2.鉛光闌3.濾板4.象質(zhì)計、標記帶5.鉛遮板6.工件7.濾板8.底部鉛板9.暗盒、膠片、增感屏10.鉛罩探傷系統(tǒng)基本組成圖主要是吸收X射線中的那些波長較長的譜線，這些譜線對底片上的影像形成作用不大，卻往往引起散射線2/5/2023射線探傷系統(tǒng)基本組成1.射線源2.鉛光闌3.濾板4.象質(zhì)計、標記帶5.鉛遮板6.工件7.濾板8.底部鉛板9.暗盒、膠片、增感屏10.鉛罩探傷系統(tǒng)基本組成圖2/5/2023象質(zhì)計/透度計透度計（像質(zhì)計）是用來估價檢測靈敏度的一種標準工具，同時也常用來選取或驗證射線檢驗的透照參數(shù)。因此用透度計測得的靈敏度表示影像質(zhì)量。透度計通常用與被檢工件材質(zhì)相同或射線吸收性能相似的材料制作，透度計中設(shè)有一些人為的有厚度差的結(jié)構(gòu)（孔、槽、金屬絲等），其尺寸與被檢工件的厚度有一定的數(shù)值關(guān)系。透度計常用的有：槽式透度計、金屬絲透度計和階梯孔型象質(zhì)計2/5/2023象質(zhì)計/透度計2/5/2023象質(zhì)計/透度計①射線源一側(cè)的工件上表面；②跨越焊縫，靠近邊緣膠片長度1/4處）；③選對組別，細絲在外。

L/2L/41—7焊接試板象質(zhì)計2/5/2023標記帶2/5/2023射線探傷系統(tǒng)基本組成1.射線源2.鉛光闌3.濾板4.象質(zhì)計、標記帶5.鉛遮板6.工件7.濾板8.底部鉛板9.暗盒、膠片、增感屏10.鉛罩探傷系統(tǒng)基本組成圖可以有效的屏蔽前方散射線和工件外緣有散射引起的“邊飾”效應(yīng)2/5/2023射線探傷系統(tǒng)基本組成1.射線源2.鉛光闌3.濾板4.象質(zhì)計、標記帶5.鉛遮板6.工件7.濾板8.底部鉛板9.暗盒、膠片、增感屏10.鉛罩探傷系統(tǒng)基本組成圖屏蔽后方（如來自地面）散射線2/5/2023射線探傷系統(tǒng)基本組成1.射線源2.鉛光闌3.濾板4.象質(zhì)計、標記帶5.鉛遮板6.工件7.濾板8.底部鉛板9.暗盒、膠片、增感屏10.鉛罩探傷系統(tǒng)基本組成圖暗盒是由對射線吸收不明顯，對影像無影響的柔軟塑料帶制成，能很好的彎曲和貼緊工件2/5/2023

由于X射線和γ射線波長短、硬度大，對膠片的感光效應(yīng)差，一般透過膠片的射線，大約1％能使膠片中的銀鹽微粒感光。為了增加膠片的感光速度，利用某些增感物質(zhì)在射線作用下能激發(fā)出熒光或產(chǎn)生次級射線，從而加強對膠片的感光作用。在射線透視照相中，所用的增感物質(zhì)稱為增感屏，增感屏通常有三種：熒光增感屏、金屬增感屏、金屬熒光增感屏，其增感系數(shù)為增感屏2/5/2023探傷條件的選擇選擇原則射線源的選擇幾何參數(shù)的選擇曝光條件的選擇透照方式的選擇膠片的暗室處理2/5/2023像質(zhì)等級A級——成象質(zhì)量一般，適用于承受負載較小的產(chǎn)品和部件。AB級——成象質(zhì)量較高，適用于鍋爐和壓力容器產(chǎn)品及部件。B級——成象質(zhì)量最高，適用于航天和核設(shè)備等極為重要的產(chǎn)品和部件2/5/2023定義式：D=lg(I0/I)

式中：I0——原始入射光強；I——透射光強；D——底片黑度;最佳值D=2.0

黑度——射線底片的黑化程度2/5/2023黑度——射線底片的黑化程度2/5/2023靈敏度定義：是指顯示缺陷的程度或能發(fā)現(xiàn)最小缺陷的能力，它是檢測質(zhì)量的標志。分類：

絕對靈敏度——射線底片上發(fā)現(xiàn)最小缺陷的能力。相對靈敏度——射線底片上發(fā)現(xiàn)的最小缺陷尺寸與工件的透照厚度之比(%).相對靈敏度表達式：

K=(X/δ)×100%強調(diào):K值越小,靈敏度越高!2/5/20232/5/20232/5/2023射線源的選擇1）射線能量2）射線強度3）焦點尺寸4）輻射角2/5/2023透照幾何參數(shù)的選擇

焦點尺寸對幾何不清晰度的影響透照距離對幾何不清晰度的影響缺陷至膠片距離對幾何不清晰度的影響2/5/20232/5/2023散射線的控制散射比n=不同射線能量時n與δ的關(guān)系焊縫中不同位置的散射比2/5/2023曝光條件的選擇在一定的探傷器材、幾何條件和暗室處理等條件下，欲獲得規(guī)定黑度值的底片，對某一厚度工件應(yīng)選用的透照參數(shù)叫曝光條件，又稱曝光規(guī)范X射線探傷時主要是指管電壓U、管電流I、曝光時間t、焦距f四個主要參數(shù)。它們均從不同角度影響x射線作用于膠片上的感光強度，進而得到不同的底片黑度。一個合成參數(shù)：

曝光量—管電流I與曝光時間t的乘積。

曝光曲線——選擇曝光參數(shù)的工具！2/5/2023曝光條件的選擇2/5/2023射線入射方向的選擇2/5/2023射線入射方向的選擇2/5/2023透照厚度差的控制

Ｘ射線管發(fā)出的Ｘ射線并非平行束射線，一般是以一定的輻射角向外輻射，且其照射場內(nèi)的射線強度分布不均勻，這將使底片黑度分布不均勻。靠近邊緣，由于射線強度弱，使其黑度低于中心附近黑度。同時，中心射線束穿過的工件厚度小于邊緣射線束穿透的工件厚度，產(chǎn)生了透照厚度差(△δ＝δ′-δ)射線照射場內(nèi)射線強度分布透照厚度差2/5/2023透照厚度差的控制透照厚度比A=δ′/δ2/5/2023透照厚度差的控制2/5/2023射線底片的評定

射線底片的評定工作簡稱評片，由Ⅱ級或Ⅱ級以上探傷人員在評片室內(nèi)利用觀片燈﹑黑度計等儀器和工具進行評片。

★底片質(zhì)量的評定★缺陷的評定★缺陷位置的確定★工件質(zhì)量的評級2/5/2023底片質(zhì)量的評定

黑度值是射線底片質(zhì)量的一個重要指標。射線照相靈敏度是以底片上象質(zhì)計影象反映的象質(zhì)指數(shù)來表示的。底片上的定位標記和識別標記應(yīng)齊全，且不掩蓋被檢部位影象。底片上被檢影象應(yīng)規(guī)整齊全，不可缺邊或缺角。有效檢驗區(qū)內(nèi)有無偽缺陷其它妨礙底片評的缺陷

黑度值靈敏度標記系表面質(zhì)量2/5/2023氣孔是焊縫中常見的缺陷，它是在熔池結(jié)晶過程中未能逸出而殘留在焊縫金屬中的氣體形成的孔洞。在底片上氣孔呈現(xiàn)為黑度大于背景黑度的斑點狀影像，黑度一般都較大，影像清晰，容易識別。影像的形狀可能是圓形、橢圓形、長圓形（梨形）和條形。氣孔2/5/2023焊縫中殘留的各種非熔焊金屬以外的物質(zhì)稱為夾雜物。夾雜物一般分為兩類：夾渣（夾珠）、夾鎢。夾渣是焊后殘留在焊縫內(nèi)的熔渣和焊接過程中產(chǎn)生的各種非金屬雜質(zhì)，如氧化物、氮化物、硫化物等。夾鎢是鎢極惰性氣體保護焊時，鎢極熔入焊縫中的鎢粒，夾鎢也稱為鎢夾雜。夾雜物2/5/2023夾渣

夾渣在底片上影像的主要特點是形狀不規(guī)則，邊緣不整齊，黑度較大而均勻。常見的主要有三種形態(tài)：點狀夾渣：單個、長寬比≤3。密集夾渣：成群分布，類似密集氣孔。條狀夾渣：條狀夾渣（長寬比＞3）呈現(xiàn)長條狀、具有一定寬度的暗線形態(tài)，線的延伸方向一般與焊縫走向相同。2/5/2023由于鎢的原子序數(shù)很高、密度很大，所以在底片上夾鎢的影像總是呈現(xiàn)為黑度遠低于背景黑度的影像，常常為透明狀態(tài)。夾鎢的影像主要有兩種形態(tài)：孤立點狀、密集點（粉）狀。夾鎢2/5/2023主要是大的飛濺或斷弧后焊條（絲）頭剪斷后埋藏在焊縫金屬之中，周圍一卷黑色影像為未熔合。在底片上多為圓形的灰白色影像，在白色的影像周圍有黑度略大于焊縫金屬的黑度圓圈，如同句號“。”或“C”。夾珠2/5/2023層狀疏松未焊透是母材金屬與母材金屬之間局部未熔化成為一體，它出現(xiàn)在坡口根部，因此常稱為根部未焊透。未焊透在底片上一般呈現(xiàn)為筆直的黑線影像，并處于焊縫影像的中心，特別是對于單面焊對接接頭。2/5/2023未熔合

未熔合是母材金屬與焊縫金屬之間局部未熔化成為一體，或焊縫金屬與焊縫金屬之間未熔化成為一體。在底片上未熔合影像的形態(tài)與射線束的方向相關(guān)。一般情況下它呈現(xiàn)為模糊的線條狀影像或斷續(xù)的線點狀影像，線條沿焊縫方向延伸，位置與未熔合的位置相關(guān)。影像的黑度與背景的黑度差比較小，有時影像的一側(cè)呈現(xiàn)直邊。層間未熔合影像出現(xiàn)的位置和影像的形狀與條狀夾渣或片狀夾渣類似，但未熔合影像的黑度比夾渣影像的黑度要低較多，而且輪廓也模糊。2/5/2023未熔合2/5/2023分散狀疏松分散狀疏松：是細小、相互連接的孔洞，常集中分布在鑄件的某個范圍內(nèi)，在底片上呈現(xiàn)為小長條狀的網(wǎng)狀影像。2/5/2023裂紋

焊接過程中產(chǎn)生的裂紋是多種多樣的，可分布在接頭的各個部位，按照裂紋產(chǎn)生的原因，裂紋可以分為五類：熱裂紋、冷裂紋、再熱裂紋、層狀撕裂、應(yīng)力腐蝕裂紋。熱裂紋是在高溫下由拉應(yīng)力作用產(chǎn)生的裂紋。由于焊接過程是一個局部不均勻加熱和冷卻的過程，因此必然產(chǎn)生拉應(yīng)力，在拉應(yīng)力的作用下，焊縫的薄弱處發(fā)生開裂。冷裂紋是在焊后較低的溫度下產(chǎn)生的裂紋，它與焊接金屬材料的成分和特性、與氫的作用和拘束應(yīng)力密切相關(guān)。冷裂紋有的在焊后立即出現(xiàn)，有的在焊后數(shù)小時或數(shù)天才出現(xiàn)，即它是一種延遲裂紋。冷裂紋常出現(xiàn)在熱影響區(qū)、熔合線附近和焊縫根部。再熱裂紋是焊后進行消除應(yīng)力的熱處理過程產(chǎn)生的裂紋，它一般出現(xiàn)在熱影響區(qū)、熔合線附近。層狀撕裂是由于母材金屬中原有的夾雜物在焊接應(yīng)力作用下導(dǎo)致的開裂，它總是出現(xiàn)在熱影響區(qū)或母材金屬中。應(yīng)力腐蝕裂紋是某些材料在某些介質(zhì)中，由于拉應(yīng)力的作用所產(chǎn)生的延遲裂紋，它是腐蝕介質(zhì)和拉應(yīng)力共同作用產(chǎn)生的，它主要由表面向深度方向發(fā)展。2/5/2023裂紋1－焊縫縱向裂紋2－焊縫橫向裂紋3－熱影響區(qū)縱向裂紋4－弧坑裂紋5－熱影響區(qū)橫向裂紋6－焊趾裂紋7－焊縫根部裂紋8－焊道下裂紋9－焊縫內(nèi)晶間裂紋焊縫裂紋分布示意圖2/5/2023裂紋在底片上裂紋影像的基本形態(tài)呈現(xiàn)為黑線，影像的黑度可能較大，也可能較小，有時容易與其他缺陷的影像區(qū)別。常見的裂紋線狀