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射线探伤

详细介绍:

射线探伤检测radiographic testing ----

射线探伤检测作为五大常规无损检测方法之一,在工业上有着非常广泛的应用,它既用于金属检查,也用于非金属检查。对金属内部可能产生的缺陷,如气孔、针孔、夹杂、疏松、裂纹、偏析、未焊透和熔合不足等,都可以用射线检查。应用的行业有特种设备、航空航天、船舶、兵器、水工成套设备和桥梁钢结构。

 

射线探伤的基本原理如下:

当强度均匀的射线束透照射物体时,如果物体局部区域存在缺陷或结构存在差异,它将改变物体对射线的衰减,使得不同部位透射射线强度不同,这样,采用一定的检测器(例如,射线照相中采用胶片)检测透射射线强度,就可以判断物体内部的缺陷和物质分布等。

射线探伤常用的方法有X射线探伤、γ射线探伤、高能射线探伤和中子射线探伤。对于常用的工业射线探伤来说,一般使用的是X射线探伤、γ射线探伤。

射线对人体具有辐射生物效应,危害人体健康。探伤作业时,应遵守有关安全操作规程,应采取必要的防护措施。

X射线探伤装置的工作电压高达数万伏乃至数十万伏,作业时应注意高压的危险。

 

射线探伤原理:

利用 X射线或γ射线在穿透被检物各部分时强度衰减的不同,检测被检物中缺陷的一种无损检测方法。

原理:被测物体各部分的厚度或密度因缺陷的存在而有所不同。当X射线或γ射线在穿透被检物时,射线被吸收的程度也将不同。若射线的原始强度为 ,通过线吸收系数为μ的、厚度为t的材料后,强度因被吸收而衰减为 ,其关系为 。若将受到不同程度吸收的射线投射在X射线胶片上,经显影后可得到显示物体厚度变化和内部缺陷情况的照片(X射线底片)。这种方法称为X射线照相法。如用荧光屏代替胶片直接观察被检物体,称为透视法。如用光敏元件逐点测定透过后的射线强度而加以记录或显示,则称为仪器测定法。

 

探伤方法介绍

工业上常用的射线探伤方法为X射线探伤和γ射线探伤。指使用电磁波对金属工件进行检测,同X线透视类似。射线穿过材料到达底片,会使底片均匀感光;如果遇到裂缝、洞孔以及夹渣等缺陷,一般将会在底片上显示出暗影区来。这种方法能检测出缺陷的大小和形状,还能测定材料的厚度。

X 射线是在高真空状态下用高速电子冲击阳极靶而产生的。γ射线是放射性同位素在原子蜕变过程中放射出来的。两者都是具有高穿透力、波长很短的电磁波。不同厚度的物体需要用不同能量的射线来穿透,因此要分别采用不同的射线源。例如由X射线管发出的X射线(当电子的加速电压为400千伏时),放射性同位素60Co所产生的γ射线和由 20兆电子伏直线加速器所产生的X射线,能穿透的钢材厚度分别约为90毫米、230毫米和600毫米。

 

一、X射线机

工业射线照相探伤中使用的低能X射线机,简单地说是由四部分组成:射线发生器(X射线管)、高压发生器、冷却系统、控制系统。当各部分独立时,高压发生器与射线发生器之间应采用高压电缆连接。

按照X射线机的结构,X射线机通常分为三类,便携式X射线机、移动式X射线机、固定式X射线机。

 

便携式X射线机采用组合式射线发生器,其X射线管、高压发生器、冷却系统共同安装在一个机壳中,也简单地称为射线发生器,在射线发生器中充满绝缘介质。整机由两个单元构成,即控制器和射线发生器,它们之间由低压电缆连接。在射线发生器中所充的绝缘介质,较早时为高抗电强度的变压器油,其抗电强度应不小于3050kV/2.5mm。多数充填的绝缘介质是六氟化硫(SF6),以减轻射线发生器的重量。

X射线机的核心器件是X射线管,普通X射线管主要由阳极、阴极和管壳构成。

x射线是由x射线管加高压电激发而成,可以通过所加电压,电流来调节x射线的强度。

对低压X射线机,输入X射线管的能量只有很少部分转换为X射线,大部分转换成热,所以对于X射线机来说要保证良好的散热。

X射线机的主要技术性能可归纳为五个:工作负载特性、辐射强度、焦点尺寸、辐射角、漏泄辐射剂量。在选取X射线机时应考虑上述性能是否适应所进行的工作。

二、γ射线机

γ射线机用放射性同位素作为γ射线源辐射γ射线,它与X射线机的一个重要不同是γ射线源始终都在不断地辐射γ射线,而X射线机仅仅在开机并加上高压后才产生X射线,这就使γ射线机的结构具有了不同于X射线机的特点。γ射线是由放射性元素激发,能量不变。强度不能调节,只随时间成指数倍减小。

将γ射线探伤机分为三种类型:手提式、移动式、固定式。手提式γ射线机轻便,体积小、重量小,便于携带,使用方便。但从辐射防护的角度,其不能装备能量高的γ射线源。

γ射线机主要由五部分构成:源组件(密封γ射线源)、源容器(主机体)、输源(导)管、驱动机构和附件。

γ射线机与X射线机比较具有设备简单、便于操作、不用水电等特点,但γ射线机操作错误所引起的后果将是十分严重,因此,必须注意γ射线机的操作和使用。按照国家的有关规定,使用γ射线机的单位涉及到放射性同位素,因此,单位必须申领辐射安全许可证,操作人员,应经过专门的培训,并应培训合格。

射线探伤要用放射源或射线装置发出射线,操作不慎会导致人员受到辐射伤害。操作人员应做好辐射防护,并注意放射源的妥善保存。

 

射线探伤的常用器材有胶片、增感屏、像质计等。

一、胶片

射线胶片与普通胶片除了感光乳剂成分有所不同外,其他的主要不同是射线胶片一般是双面涂布感光乳剂层,普通胶片是单面涂布感光乳剂层;射线胶片的感光乳剂层厚度远大于普通胶片的感光乳剂层厚度。这主要是为了能更多地吸收射线的能量。但感光Z慢、颗粒Z细的射线胶片也是单面涂布乳剂层。

胶片的感光特性是指胶片曝光后(经暗室处理)得到的底片黑度(光学密度)与曝光量的关系。主要的感光特性包括感光度(S)、梯度(G)、灰雾度(D0)及宽容度等,感光特性曲线集中反应了这些感光特性。

在可见光或射线照射下,胶片感光乳剂层中可以形成眼睛看不见的潜在的影像,称为“潜影”,经过显影处理,潜影可转化为可见的影像。

在照相乳剂的制备过程中,在感光乳剂层中将形成“感光中心”—卤化银微粒表面的一些部分,由于存在中性银原子和硫化银而提高了对光的反应能力,它是潜影形成的基础。潜影形成可分为四个阶段。

在工业射线照相中使用的胶片,从大的方面分为两种类型:增感型胶片;非增感型胶片(直接型胶片)。增感型胶片是指适宜与荧光增感屏配合使用的胶片,非增感型胶片适于与金属增感屏一起使用或不用增感屏直接使用。

增感型胶片当不与荧光增感屏配合使用时,其感光度将比使用荧光增感屏时低很多。增感型胶片也可与金属增感屏一起使用,这时与感光度近似的非增感型胶片相比,它所得到的影像的对比度要低一些。非增感型胶片不适宜与荧光增感屏配合。按照近年来射线照相技术发展的情况,在射线照相中一般不使用增感型胶片 [3] 

二、增感屏

当射线入射到胶片时,由于射线的穿透能力很强,大部分穿过胶片,胶片仅吸收入射射线很少的能量。为了更多地吸收射线的能量,缩短曝光时间,在射线照相检验中,常使用前、后增感屏贴附在胶片两侧,与胶片一起进行射线照相,利用增感屏吸收一部分射线能量,达到缩短曝光时间的目的。

描述增感屏增感性能的主要指标是增感系数。

增感屏主要有三种类型:金属增感屏、荧光增感屏、复合增感屏(金属荧光增感屏)。

增感屏具有增感作用,但必须注意正确使用。使用时增感屏常分为前屏和后屏。前屏应置于胶片朝向射线源一侧,后屏置于另一侧,胶片夹在两屏之间。前屏应采用适于射线能量的厚度,后屏厚度经常较大,以便同时具有吸收背景产生的散射线的作用。为了操作的方便,实际上经常选用同样厚度的前屏和后屏,而另外在暗袋外面附加一定厚度的铅板屏蔽环境产生的散射线。

三种类型增感屏具有不同的特点,适应不同的要求。对一般技术和较高技术都应采用金属增感屏,只有在特殊的情况下,当采用荧光增感屏或金属荧光增感屏也能达到检验质量要求时,才能使用荧光增感屏或金属荧光增感屏。

三、像质计

像质计(像质指示器,透度计)是测定射线照片的射线照相灵敏度的器件,根据在底片上显示的像质计的影像,可以判断底片影像的质量,并可评定透照技术、胶片暗室处理情况、缺陷检验能力等。Z广泛使用的像质计主要是三种:丝型像质计、阶梯孔型像质计、平板孔型像质计,此外还有槽型像质计和双丝像质计等。像质计应用与被检验工件相同或对射线吸收性能相似的材料制做。

关于丝的直径,各个国家一般都采用公比为 (近似为1.25)的等比数列决定的一个优选数列(ISO/R10化整值系列),并对丝径给以编号。

使用时,丝型像质计放置的数量、位置和具体的安放方法等应符合有关标准的规定。一般的规定主要是,原则上每张底片上都应有像质计的影像,像质计应放置在工件射线源侧的表面上,且应放置在透照区中灵敏度度差的部位。当像质计放置在工件胶片侧表面时,应附加标记(一般是字母“F”)。多数标准对丝型像质计的识别性都是规定,在底片上至少可清晰看到连续10mm长的丝状影像时,则该丝认为是可识别的。

四、其他设备和器材

为完成射线照相检验,除需要上面叙述的设备器材外,还需要其他的一些设备和器材,下面列出了另外一些常用的小型设备和器材,但这并不是全部的器材,如暗盒、药品等均未在此列出。

观片灯  观片灯是识别底片缺陷影像所需要的基本设备。对观片灯的主要要求包括三个方面,即光的颜色、光源亮度、照明方式与范围。光的颜色一般应为日光色;光源应具有足够的亮度且应可调整,其亮度应能达到与底片黑度相适应的值。

黑度计  底片黑度是底片质量的基本指标之一,黑度计是测量底片黑度的设备。

在工业射线照相检验中,作为底片质量指标的黑度,并不要求测量非常准确,现行的标准一般规定,测量误差应不大于±0.1。因此,所使用的黑度计Z基本的要求是满足这一要求。为了满足这个要求,一般应要求黑度计的测量值的不确定度为0.05


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