第三单元 射线探伤

第三单元射线探伤,综合知识模块一射线探伤基本知识,【重点】射线的产生及性质【难点】射线的衰减【授课方式】讲授【教学内容】能力知识点1X射线的产生及其性质能力知识点2射线的产生及其特性能力知识点3高能X射线的产生及其特性能力知识点4射线在物质中的衰减,综合知识模块一射线探伤基本知识,射线探伤是利用X射线或射线可以穿透物质和在物质中有衰减的性质来发现物质内部缺陷的一种无损探伤方法。按所使用的射线源种类，分为X射线探伤、射线探伤、高能X射线探伤等。,一X射线的产生用来产生X射线的装置是X射线管。它由阴极、阳极和真空玻璃（或金属陶瓷）外壳组成，其简单结构和工作原理如图3-1所示。阴极通以电流加热至白炽时，其阳极周围形成电子云，当在阳极与阴极间施加高压时，电子为阴极排斥而为阳极吸引，加速穿过真空空间，高速运动的电子束集中轰击靶子的一个面积（几平方毫米左右、称实际焦点），电子被阻挡减速和吸收，其部分动能（约1%）转换为X射线,其余99%以上的能量变成热能。,能力知识点1X射线的产生及其性质,能力知识点1X射线的产生及其性质,能力知识点1X射线的产生及其性质,二与探伤有关的X射线的性质不可见，以光速直线传播。不带电，不受电场和磁场的影响。具有可穿透可见光不能穿透的物质如骨骼、金属等的能力，并且在物质中有衰减的特性。可以使物质电离，能使胶片感光，亦能使某些物质产生荧光。能起生物效应，伤害和杀死细胞。,射线是由放射性物质（60Co、192Ir等）内部原子核的衰变过程产生的。射线的性质与X射线相似，由于其皮长比X射线短，因而射线能量高，具有更大的穿透力。例如，目前广泛使用的射线源60Co，它可以检查250mm厚的铜质工件、350mm厚的铝制工件和300mm厚的钢制工件。,能力知识点2射线的产生及其特性,能力知识点3高能X射线的产生及其特性,高能X射线是指射线能量在1MeV以上的X射线。它主要是通过加速器使灯丝释放的热电子获得高能量后撞击射线靶而产生的。加速器产生的高能X射线，其射线束能量、强度和方向均可精确控制，能量可高达35MeV，对钢铁的探伤厚度达500mm。,能力知识点4射线在物质中的衰减,射线的衰减当射线穿透物质时，由于物质对射线有吸收和散射作用，从而引起射线能量的衰减。射线在物质中的衰减是按照射线强度的衰减是呈负指数规律变化的,以强度为I0的一束平行射线束穿过厚度为的物质为例，穿过物质后的射线强度为：I=I0e式中I射线透过厚度的物质的射线强度；I0射线的初始强度；e自然对数的底；透过物质的厚度；衰减系数（-1）。,本课小结,1.射线的产生及性质分为X射线、射线和高能X射线。2.射线的衰减规律,综合知识模块二射线探伤的主要方法及原理,【重点】射线探伤的主要方法【难点】各种探伤方法的原理【授课方式】讲授【教学内容】能力知识点1射线照相法探伤能力知识点2射线荧光屏观察法探伤能力知识点3射线实时成像法探伤能力知识点4射线计算机断层扫描技术,能力知识点1射线照相法探伤,射线照相法是根据被检工件与其内部缺陷介质对射线能量衰减程度的不同，使得射线透过工件后的强度不同，使缺陷能在射线底片上显示出来的方法。,能力知识点1射线照相法探伤,荧光屏观察法是将透过被检物体后的不同强度的射线，再投射在涂有荧光物质的荧光屏上，激发出不同强度的荧光而得到物体内部的影象的方法。荧光屏观察法只能检查较薄且结构简单的工件，同时灵敏度较差，最高灵敏度在2%3%，大量检验时，灵敏度最高只达4%7%，对于微小裂纹是无法发现的。,能力知识点2射线荧光屏观察法探伤,能力知识点3射线实时成像法探伤,利用小焦点或微焦点X射线源透照工件，利用一定的器件将X射线图象转换为可见光图象，再通过电视摄象机摄象后，将图象直接或通过计算机处理后再显示在电视监视屏上，以此来评定工件内部的质量。通常所说的工业X射线电视探伤，是指X光图象增强电视成象法，该法在国内外应用最为广泛，是当今射线实时成象检验的主流设备，其探伤灵敏度已高于2%。射线实时成象检验是工业射线探伤很有发展前途的一种新技术，与传统的射线照相法相比具有实时，高效、不用射线胶片、可记录和劳动条件好等显著优点。国内外将它主要用于钢管、压力容器壳体焊缝检查；微电子器件和集成电路检查；食品包装夹杂物检查及海关安全检查等。,能力知识点3射线实时成像法探伤,能力知识点4射线计算机断层扫描技术,计算机断层扫描技术，简称CT（Computertomography）。它是根据物体横断面的一组投影数据，经计算机处理后，得到物体横断面的图象。所以，它是一种由数据到图象的重组技术。,本课小结,1.射线探伤的主要方法2.射线照相法的原理成像原理，缺陷显示。,课后作业,1射线照相法探伤的原理是什么？,综合知识模块三射线探伤设备简介,【重点】射线探伤常用的设备【难点】射线探伤设备的选择【授课方式】讲授【教学内容】能力知识点1X射线机能力知识点2射线机能力知识点3加速器,能力知识点1X射线机,一X射线机的分类和用途X射线机即X射线探伤机，按其结构形式分为携带式、移动式和固定式三种。携带式X射线机多采用组合式X射线发生器，体积小，重量轻，适用于施工现场和野外作业的工件探伤；移动式X射线机能在车间或实验室移动，适用于中、厚焊件的探伤；固定式X射线机则固定在确定的工作环境中靠移动焊件来完成探伤工作。X射线机亦可按射线束的辐射方向分为定向辐射和周向辐射二种。,二、X射线机的组成X射线机主要由X射线管、高压发生器、控制装置、冷却器、机械装置和高压电缆等部件组成。X射线管是X射线机的核心部件。它是一种由阴极、阳极和管套组成的真空电子器件。,能力知识点1X射线机,三X射线机选择1、根据工作条件选择对于零件较小，可以集中在地面工作的，宜选用移动式X射线机。对于零件较大需在高空或地下工作的，宜选用携带式X射线机。2、根据被透物体的结构和厚度选择。透照轻金属或厚度较薄的工件时，宜选用管电压低的X射线机，透照重金属或厚度较大的工件时，宜选用管电压高的X射线机。,能力知识点1X射线机,能力知识点2射线机,射线机按其结构形式分为携带式移动式和爬行式三种。携带式射线机多采用60Co作射线源，用于较厚工件的探伤。爬行式射线机主要用于野外焊接管线的探伤。射线机具有以下优点：穿透力强，最厚可透照300mm钢材；透照过程中不用水和电，因而可在野外、对带电高压电器设备、高空、高温及水下等多种场合下工作。主要缺点是：半衰期短的源更换频繁；要求有严格的射线防护措施；探伤灵敏度略低于X射线机。,能力知识点3加速器,加速器是一种利用电磁场使带电粒子（如电子、质子、氘核、氦核及其他重离子）获得能量的装置。用于产生高能X射线的加速器主要有电子感应式、电子直线式和电子回旋式三种。目前应用最广大的电子直线加速器。由于加速器能量高，射线焦点尺寸小，探伤灵敏度高，且其射线束能量、强度与方向均可精确控制，其应用已日益广泛。,本课小结,1.射线探伤常用的设备设备的种类，结构2.射线探伤设备的选择,综合知识模块四焊接接头的射线照相法探伤,【重点】探伤条件的选择【难点】探伤条件的选择【授课方式】讲授【教学内容】能力知识点1探伤系统的组成能力知识点2探伤条件的选择能力知识点3焊缝透照工艺能力知识点4胶片的暗室处理,能力知识点1探伤系统的组成,射线照相法探伤系统的组成如图3-9所示。,一、射线源二、射线胶片与暗盒三、增感屏四、像质计五、标记系六、散射线防护装置,能力知识点1探伤系统的组成,一、射线透照技术等级的选择射线透照技术等级是对射线探伤本身的质量要求。GB/T33232005标准中将其划分为两个等级：A级普通级；B级优化级。,能力知识点2探伤条件的选择,能力知识点2探伤条件的选择,二、探伤位置的确定及其标记在探伤工件中，应按产品制造标准的具体要求对产品的工作焊缝进行全检即100%检查或抽检。抽检面有5%10%20%40%等几种，采用何种抽检面应依据有关标准及产品技术条件而定。,能力知识点2探伤条件的选择,三、灵敏度的确定及象质计的选用灵敏度是评价射线照相质量的最重要的指标，它标志着射线探伤中发现缺陷的能力。由于预先无法了解沿射线穿透方向上的最小缺陷尺寸，为此必须采用已知尺寸的人工“缺陷”象质计来度量。,能力知识点2探伤条件的选择,在透照灵敏度相同情况下，由于缺陷性质取向内含物的不同，所能发现的实际尺寸不同。所以在达到某一灵敏度时，并不能断定能够发现缺陷的实际尺寸究竟有多大。但是象质计得到的灵敏度反映了对于某些人工“缺陷”（金属丝等）发现的难易程度，因此它完全可以对影象质量作出客观的评价。,能力知识点2探伤条件的选择,四、射线能量的选择射线能量的选择实际上是对射线源的kVMeV值或源的种类的选择。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。,能力知识点2探伤条件的选择,五、透照几何参数的选择1、射线焦点大小的影响如图3-15所示，焦点为点状时，得到的缺陷影象最为清晰，底片上的黑度由D2急剧过度到D1。而当焦点为直径d的圆截面时，缺陷在底片上的影象将存在黑度逐渐变化的区域ug，称为半影。它使得缺陷的边缘线影象变得模糊而降低射线照相的清晰度。且焦点尺寸愈大，半影也愈大，成象就愈不清晰。,能力知识点2探伤条件的选择,能力知识点2探伤条件的选择,2、透照距离的选择在射线源选定后，增大透照距离可提高底片清晰度，也增大每次透照面积。但同时也大大削弱单位面积的射线强度，从而使得曝光时间过长。因此，不能为了提高清晰度而无限地加大透照距离。探伤通常采用的透照距离为400700mm。,能力知识点2探伤条件的选择,六曝光规范的选择曝光规范是影响照相质量的重要因素。X射线探伤的曝光规范包括管电压、管电流、曝光时间及焦距等四个参数，其中管电流和曝光时间的乘积称为曝光量。射线探伤中，通常利用曝光曲线进行曝光规范的选择。,能力知识点2探伤条件的选择,七、透照方式的选择具体见教材。八、一次透照长度的控制射线管发出的射线一般是以一定的辐射角向外辐射，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（），透照厚度比定义如下：/实际探伤时，透照厚度比K值按照国家标准选择。,能力知识点3焊缝透照工艺,一般射线检测工艺分为“射线检测工艺规程”和“射线检测工艺卡”两种。它们是属于同一性质的工艺文件。1.工艺规程一般应包括：（1）适用范围（编制依据的标准，透照质量等级，透照母材厚度范围，工件种类，焊接方法和类型等）。（2）检测人员要求。（3）对工件的要求。（4）设备器材。,能力知识点3焊缝透照工艺,（5）透照方法及相关要求。（6）钢印标记方法。（7）曝光曲线（管电压，管电流，曝光时间等）。（8）暗室处理。（9）底片评定（评片条件，验收标准，像质鉴定，级别评定，返修规定）。（10）记录报告。（11）安全管理规定。（12）其他必要的说明。2.工艺卡,能力知识点4胶片的暗室处理,暗室处理是将曝光后具有潜像的胶片变为能长期保存的可见像底片的处理过程。它包括显影、停显、定影、水洗和干燥等五个步骤。,本课小结,1.探伤系统的组成2.探伤条件的选择、探伤工艺,课后作业,1到图书馆查阅GB/T3323-2005标准的主要内容。2射线照相主要参数是怎样选定的？,综合知识模块五底片的评定及焊缝质量分级,【重点】底片的评定【难点】底片的评定【授课方式】讲授【教学内容】能力知识点1底片质量评定能力知识点2底片上缺陷影像的识别能力知识点3焊接缺陷的定量测定能力知识点4焊接接头质量的评定能力知识点5射线照相检测报告能力知识点6焊缝射线探伤的一般程序,能力知识点1底片质量评定,合格底片应当满足如下各项指标的要求：1黑度值射线底片只有达到一定的黑度，细小缺陷的影象才能在底片上显露出来。2灵敏度底片上必须有象质计显示，且位置正确，被检测部位必须达到灵敏度要求。3标记系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。4表面质量,能力知识点2底片上缺陷影像的识别,一焊接缺陷在射线探伤中的显示各种焊接缺陷在射线底片上和工业射线电视屏幕上的显示特点见表3-8。在焊缝射线底片上除上述缺陷影象外，还可能出现一些伪缺陷影象，应注意区分，避免将其误判成焊接缺陷。几种常易发生的伪缺陷影象见表3-9。二焊接缺陷的识别对于射线底片上影象所代表的缺陷性质的识别，通常可从以下三个方面来进行综合分析与判断。,能力知识点2底片上缺陷影像的识别,1、缺陷影象的几何形状一是分析单个或局部影象的基本形状；二是分析多个或整体影象的分布形状；三是分析影象轮廓线的特点。2、缺陷影象的黑度分布一是考虑影象黑度相对于工件本体黑度的高低；二是考虑影象自身个部分黑度的分布。3、缺陷影象的位置,能力知识点2底片上缺陷影像的识别,底片上缺陷的识别,气孔链状气孔夹珠横向裂纹,能力知识点3焊接缺陷的定量测定,射线照相得到的是空间物体在胶片平面上的二维投影图像。缺陷在焊缝中的平面位置及大小可在底片上直接测定，而其埋藏深度却必须采用特殊的透照方法。1缺陷埋藏深度的确定2缺陷在射线方向上的尺寸缺陷在射线方向上的尺寸大小可用黑度计测定。,能力知识点4焊接接头质量的评定,根据焊接缺陷形状大小，国家标准将焊缝中的缺陷分成圆形缺陷条状夹渣未焊透未熔合和裂纹等五种。按照焊接缺陷的性质数量和大小将焊缝质量分为共四级，质量依次降低。级焊缝内不允许存在任何裂纹未熔合未焊透以及条状夹渣，允许有一定数量和一定尺寸的圆形缺陷存在。,能力知识点4焊接接头质量的评定,级焊缝内不允许存在任何裂纹未熔合未焊透等三种缺陷，允许有一定数量一定尺寸的条状夹渣和圆形缺陷存在。级焊缝内不允许存在任何裂纹未熔合以及双面焊和加垫板的单面焊中的未焊透，允许有一定数量一定尺寸的条状夹渣和圆形缺陷存在。级焊缝指焊缝缺陷超过级者。,能力知识点5射线照相检测报告,射线照相检验后，应对检验结果及有关事项进行详细记录并写出检验报告。其主要内容包括：产品名称检验部位检验方法透照规范缺陷名称评定等级返修情况和透照日期等。底片及有关人员签字的原始记录和检验报告必须妥善保存，一般保存五年以上。,能力知识点6焊缝射线探伤的一般程序,焊缝射线探伤的一般程序如图3-