毕业论文无损探伤..

1、渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸毕业设计（论文）无损探伤技术在船舶检测工艺中的 应用研究学生姓名：XXXXX指导教师：XXXX教授专业名称：船舶工程技术XXXXXX职业学院2012年7月i渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸3设计任务书题目无损探伤技术在船舶检测工艺中的应用研究毕业设计题目的目的船舶可以看成是一个最终产品，船舶建造的制造级可以看成是：采购原材料; 船体钢材预处理和号料；将原材料制成船体零件；将零件组装成部件；分段、总 段建造；总装船舶。整个船舶建造过程中都离不开焊接技术，但由于焊接技术本 身的不完善，使得焊接缺陷很难避免无损检测技术的运用。无损检测技术的运用，使得焊接缺陷的检测

2、的准确与速度大大提高。但是, 任何一种无损探伤方法都不是万能的，每种无损检测方法都有它自身的优点和不 足。因此，在无损检测的应用中不能只采用一种无损检测方法，而应尽可能多的 同时采用几种方法，以便保证各种检测方法互相取长补短，从而取得更多的信息毕业设计是船体专业教学活动最后阶段重要的实践性教学环节，通过毕业设 计使学生对所学的理论知识进行一次系统性的总结，结合现代造船模式进行设计, 理论与实际相结合，巩固和扩展所学知识，培养和提高学生分析实际问题，解决 实际问题的能力，培养学生严谨的科学态度和认真负责的思想作风，完成毕业前 的基本训练。毕业设计要求毕业设计是根据详细设计的设计资料在指导教师的指

3、导下进行，要求学生创 造性地独立完成设计任务。毕业设计虽是教学性的设计，但对所作的设计必须体 现现代造船的基本要求。三、技术指标分段建造焊接无损探伤检测标准必须按相关船级社规范为依据或以本场实际建造的规范为参考。四、设计内容1无损探伤技术概况无损探伤定义及产生背景，无损探伤种类优缺点渤海船舶职业学院(毕业论文)专用纸2. X射线探伤原理及船舶应用X射线探伤工作原理及相关设备以及如何按一定规范应用在船舶焊缝检测中 等等。3. 超声波探伤原理及船舶应用超声波探伤工作原理及相关设备以及如何按一定规范应用在船舶焊缝检测中 乍等。4. 磁粉探伤概述及船舶检测应用磁粉探伤工作原理概述及荧光磁粉探伤在船舶焊

4、缝检测中的应用等等。5. 油轮无损探伤工艺检测流程应用相关探伤方法对油轮进行实际检测应用五、进行的程序及日程安排20 12年3月查阅图纸资料、调研20 12年4月编写毕业论文20 12年5月编写设计说明书20 12年5月整理文件并作好毕业答辩准备六、参考文献1 郑世才射线检测M 机械工业出版社，2004.2 魏国亮赵振宇，徐胜航，于洋工业常用无损探伤原理及特点分析J,(2008)03-0152-02.3 罗旭辉.钢结构焊缝的超声探伤J,广州建筑，2002年，第一期.4 周志勇.船体焊缝缺陷X射线图像自动识别方法研究D.上海：上海海事 大学轮机学院，2007.吴明复.焊缝的无损检测技术J.首都航

5、天机械公司航天工艺，1998，20(6): 50 526 百度文库等相关资料7 姚培元.无损检测技术M.北京：航天大学出版社，1983.8 船舶焊接工艺9 沪东中华造船(集团)有限公司iii渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸对学生的评语一、指导教师对学生的评语该生设计达到毕业设计要求，选题恰当，内容详实；能够运用所学知识解决实际问题。图纸、说明书质量符合要求。指导教师职称二、答辩委员会评语自述流畅，回答问题基本准确，具有一定分析问题解决问题能力。 答辩合格。答辩委员会主任 职称三、成绩年 月日船舶制造业自20世纪初开始研究焊接应用技术，并于1920年以英国船厂首次 采用焊接技术建造远洋船为标志

6、，焊接技术逐渐在船厂得到推广应用，并迅速取 代铆接技术。本文研究的主要内容：无损探伤的起源及研究背景；X射线检验的原理及船舶焊缝检测应用；超声波原理探伤原理及船舶焊缝检测应用；磁粉探伤原理及船 舶焊缝检测应用；油轮无损探伤工艺检测流程。因此，随着焊接技术的不断提高， 造船质量与速度得到了巨大的提升，但由于焊接技术本身的不完善，使得焊接缺 陷很难避免。无损检测技术的运用，使得焊接缺陷的检测的准确与速度大大提高。但是， 任何一种无损探伤方法都不是万能的，每种无损检测方法都有它自身的优点和不 足。因此，在无损检测的应用中不能只采用一种无损检测方法，而应尽可能多的 同时采用几种方法，以便保证各种检测方

7、法互相取长补短，从而取得更多的信息。关键词：X射线探伤、超声波探伤、无损检验、探伤技术的发展。7目录绪论1第1章 无损探伤技术概况 2第1节 无损探伤定义及产生背景 2第2节探伤种类及缺点 3第2章射线探伤原理及应用8第1节射线探伤概述 8第2节 射线探伤法在船舶检验中应用规范 24第3章超生波探伤原理及应用26第1节超声波探伤的物理基础 26第2节波的反射、透射及衰减 30第3节超声波发射声场和规则反射体的回波声压 31第4节仪器和探头的性能及其测试 34第5节常用探伤方法和技术 35第6节板材及管材超声波探伤 41第7节焊缝超声波探伤 42第4章磁粉探伤概况及应用 45第1节磁粉探伤基础知

8、识 45第2节荧光磁粉探伤法在船舶检验应用 46第5章110000吨油轮无损探伤工艺检测流程 49第1节110000吨油轮射线探伤检测工艺流程 49第2节110000吨油轮超声波探伤检测工艺流程 56第3节110000吨油轮磁粉探伤检测工艺流程 62设计总结65参考文献 66渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸船舶制造业自20世纪初开始研究焊接应用技术，并于1920年以英国船厂首次采用焊 接技术建造远洋船为标志，焊接技术逐渐在船厂得到推广应用，并迅速取代铆接技术。 由于焊接过程中各种参数的影响，焊缝中有时候不可避免地会出现裂纹、气孔、央渣、 未熔合和未焊透等缺陷。为了保证焊接构件的产品质量，必须

9、对其中的焊缝进行有效的 检测和评价，尤其是在船舶压力管道、分段大接缝、外板及水密与强力接点等部位进行 质量检测是十分必要的。众所周知，船舶结构件发生焊接裂纹对结构强度和航行安全危害极大，特别是一些隐 性裂纹不易发现，一旦船舶出厂，这些隐性裂纹后患无穷。因此，船舶在建造焊接过程 中产生的裂纹一经发现，就必须立即查明原因并采取果断的措施彻底根除。焊接质量的 检验方法，一般分无损检验和破坏检验两大类，采用何种方法，主要根据产品的技术要 求和有关规范的规定。无损探伤分X射线照相探伤、超声波探伤、磁粉探伤和渗透检验。破坏检验方法是 用机械方法在焊接接头（或焊缝）上截取一部分金属，加工成规定的形状和尺寸，

10、然后在 专门的设备和仪器上进行破坏试验。依据试验结果，可以了解焊接接头性能及内部缺陷 情况，判断焊接工艺正确与否。经检验，船体结构焊缝超过质量允许限值时，应首先查 明产生缺陷的原因，确定缺陷在工件上的部位。在确认允许修补时，再按规定对焊缝进 行修补。1渤海船舶职业学院(毕业论文)专用纸第1章无损探伤技术概况第1节 无损探伤定义及产生背景1.11无损检测的定义现代无损检测的定义是：在不损坏试件的前提下，以物理或化学方法为手段，借助 先进的技术和设备器材，对试件的内部及表面的结构、性质、状态进行检查和测试的方 法。无损检测是在现代科学技术发展的基础上产生的。例如，用于探测工业产品缺陷的 X射线是在

11、德国物理科学家伦琴发现X射线基础上发生的，超声波检测是在二次世界大战 中迅速发展的声纳技术和雷达技术的基础上开发出来的，磁粉检测建立在电磁学理论的基础上，而渗透检测得益于物理化学的进展，等等。长期以来，无损检测技术主要应用 于工业材料和制品的质量监测，在接下来的章节中，将对船舶焊缝中无损探伤的展开研 究。1.12无损检测的背景及发展随着工业生产的发展，无损检测的发展大致经历了三个阶段，即无损探伤NDI(Nondestruetivelnspeetion)，无损检验 NDT(NodestruetiveTesting)及无损评价NDE(Non-destruetiveEvaluation)，目前一般统

12、称为无损检测NDT其中，NDI是在不损坏产品的前提下，发现人眼无法直接观察到的缺陷；NDT!不但检验最终产品，而且要测量过程的工艺参数：ND是不仅要探出缺陷的有无及位置，而且还要测出缺陷的类 型、尺寸、形状、取向以及对力学行为的影响等，以便用断裂力学的方法对被测产品作 出检修周期和使用安全性的结论。因此，ND包括NDI及NDT勺内容，更具有综合性。材料和工件的无损检测和评价，对于控制和改进生产过程和产品的质量，保证材料、零部 件、产品的可靠性和生产过程的安全性，以及提高劳动生产率等都起着关键性的作用无损检测作为一项工业技术，被应用于产品的整个制造、服役过程中，是现代工业发展必不可 少的有效工具

13、。因此世界各国对无损检测技术的研究都非常重视，大力开展了无损检测技术的研究 工作。可以说，无损检测与评价技术的发展标志着一个国家的现代化工业水平，其复杂系统集成技 术己经广泛应用于交通、制造、石油、核发电站以及国防等工业领域，渗透到各：I二业结构与产品的全寿命质量控制和质量管理中，并利用最低的成本来获取最大的效益。其中在船舶焊缝探伤中，也有了很好的应用第2节无损探伤的种类及优缺点无损检测具有悠久的历史，长期以来人们在实践中形成了许多实用的无损检测方 法，而且随着各种新技术的出现还在逐步增加，典型的方法如下：(1) 目视检测(visualTesting)1) 原理：由人眼或光敏设备对被检测物体的

14、反射光或发射光成像2) 应用范围：许多工业领域和场合都可以用，从原材料到成品到使用检查3) 优点：廉价、简单、培训很少、范围广、优点多4) 缺点：只能评价表面状态，需要光源，必须能接近，如图2. 1。图1目测检验Fig. 2.1 Visual inspectian注：目视检测无法看到下面裂纹(2) 射线检钡 l(Radi ograPhicTesting)射线探伤法是利用射线透过物体时，会发生吸收和散射这一特性，通过测量材料中因缺陷存在而影响射线的吸收来探测缺陷的，以胶片作为记录信息器材的无损检测方 法。该方法是最基本的、应用最广泛的一种射线检测方法。一般把被检的物体安放在离射线装置500100

15、0m的位置处，把胶片紧贴在试样背后，让射线照射适当的时间(几分钟到几十分钟)进行曝光把曝光后的胶片在暗室中进行显影、定影、水沈和干燥。将干燥 的底片放在观片灯的显示屏上观察，根据底片的黑度和图像来判断存在缺陷的种类、大 小和数量，随后按通行的标准对缺陷进行评定分级。原理：放射线穿透试件时胶片曝光，不连续对曝光有影响。如图2）应用范围：适用于大部分材料，开关和结构。例如新制造或在用的焊接件，铸 件组合件等。3）优点：检测结果有直接记录一一底片，由于底片上记录的信息十分丰富，且可 以长期保存，从而使射线照相法成为各种无损检测方法中记录最真实、最直观、可追踪 性最好的检测方法。可以获得缺陷的投影图像

16、，缺陷定性定量最准确。体积型缺陷检出 率很高，而面积型缺陷的检出率受到多种因素影响。4）缺点：适宜检验较薄的工件而不适宜较厚的工件；适宜检测对接焊缝，检测角焊缝效果较差，不适宜检测板材、棒材、锻件；对缺陷在工件中厚度方向的位置、尺寸（高度）的确定比较困难；检测成本高；射线照相法检测速度慢；平面不连续的（可检测方向）有临界值；射线对人体有伤害。（3）超声波检测（Pe netrati on Test ing）超声波是一种频率超过20KHZ勺特殊声波，除具有传统声波传输的基本物理特性， （如：反射、折射和衍射等）外，其还具有方向性集中、穿透力强、振幅小等特点因而.超 声波检测技术在实时控制、高精度、

17、无损伤等方面均具有优势，广泛应用在工业无损检 5渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸测等领域。用于无损检测的超声波频率一般在 0.510MH之间，如钢等金属材料的常用 检测频率为I5Hz。超声波探伤是利用材料本身或内部缺陷的声学性质对超声波传播的影响来检测材 料的组织和内部缺陷的方法。目前，广泛使用的探伤方法是脉冲反射法，该探伤方法的 基本原理是将超声波脉冲发射到被测样本中，然后接收来自样本的发射波，根据发射波 声压的不同以实现对被测材料中缺陷的定位和识别。超声波检测主要用于探测试件的内部缺陷，所谓超声波是指超过人耳听觉、频率大 于20kHz的声音。1）原理：来自传感器的高频声脉冲在试件材料中传

18、播，遇交界面反射2）应用范围：只要声音传播性和表面粗糙度较好，形状不复杂，可适用于大多数 材料的检查3）优点：提供快速，精确，高灵敏的检验结果。厚度信息，深度及缺陷种类等都 可在构件的一个表面得到4）不足：通常没有永久记录。材料衰减，表面租糙和外形影响检测。需耦合剂。磁粉检测（MagneticParticIeTesting）自然界有些物体具有吸引铁、钻、镍等物质的特性，我们把这些具有磁性的物体称 为磁体。使原来不带磁性的物体变得具有磁性叫磁化，能够被磁化的材料称为磁性材料。铁磁性材料被磁化后，其内部产生很强的磁感应强度，磁力线增大几百倍到几千倍 如果材料中存在不连续性缺陷，磁力线会发生畸变，由

19、于缺陷中空气介质的磁导率远远 低于试件的磁导率，使磁力线受阻一部分磁力线挤到缺陷的底部，一部分穿过裂纹。 一部分排挤出工件的表面再进入工件。如果这时在工件上撒上磁粉，漏磁场就会吸附磁 粉，形成与缺陷形状相近的磁粉堆积。我们称之为磁痕，从而显示缺陷。1）原理：磁化被测部件后将细磁粉涂于表面不连续处会呈现线条2）应用范围：适用于检测所有铁磁性材料的表面或近表面的不连续3）优点：使用相对简单，设备或材料通常廉价，比 PT灵敏，快捷；可以检查出表 面和近表面缺陷；检测灵敏度很高，可以发现极其细小的裂纹。4）不足：只用于表面和近表面的不连续，只是用于铁磁性材料工件的形状和尺寸 有时对探伤有影响，因其难以

20、磁化而无法探伤。（5）渗透检测（PenetrationTesting）零件表面被施涂含有荧光染料或者着色染料的渗透液后，在毛细管作用下，经过一 定时间，渗透液可以渗进表面开口的缺陷中：经去除零件表面多余的渗透液后，再在零 件表面施涂显影剂，同样，在毛细管作用下，显像剂将吸引缺陷中保留的渗透液，渗透 液回渗到显像剂中：在一定的光源下（紫外线或者白光），缺陷处的渗透液痕迹被显示（黄 绿色荧光或者鲜艳红光），从而探测出缺陷的型貌以及分布状态。如图图2. 6, A （注加潼透液图2. 6. B 注：淸除芬余的瀋透液）图纭6.C （注：显色剂吸出裂纹中的潼透刑图N6瀋透检测1）原理：将可视或荧光物资的液

21、体涂到表面，由毛细作用进入不连续处2）应用范围：事实上可以用于任何无覆盖层，未污染的无吸附性固体3）优点：操作相对简单，材料廉价，特别敏感，通用，培训少渗透探伤可以用于 疏松多孔性材料外任何种类的材料；形状复杂的部件也可用渗透探伤，并一次操作就可 大致做到全面检测：同时存在几个方向的缺陷，用一次探伤操作就可完成检测；不需要 大型的设备，可不用水、电。4）不足：只能检测到开口至表面的不连续，表面必须相对光滑且没有污染物；检 测工序多，速度慢；检测灵敏度比磁粉探伤低；材料较贵，成本较高；有些材料易燃，有毒。涡流检测（Eddycurrenttesting）1）原理：导电试样在电磁感应的作用下产生局部

22、电场2）应用范围：几乎可以对所有导体的缺陷，冶金状态，减薄及导电性进行检验3）优点：快速，通用，灵敏，非接触式，适于自动化和现场检验4）不足：必须理解和控制变量。只穿透浅层，离地距离和表面条件限制。11第2章射线探伤原理及应用第1节射线探伤概述射线探伤是利用射线可以穿透物质和在物质中有衰减的特性来发现其中缺陷的一 种无损探伤方法。它可以检查金属和非金属材料及其制品的内部缺陷， 如焊缝中的气孔、 夹渣、未焊透等体积性缺陷。这种无损探伤方法有独特的优越性，即检验缺陷的直观性、 准确性和可靠性，而且，得到的射线底片可用于缺陷的分析和作为质量凭证存档。但此 法也存在着设备较复杂、成本较高的缺点，并需要

23、对射线进行防护。射线的产生、性质及其衰减1. 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状态时，其阳 极周围形成电子云，当在阳极与阴极间施加高压时，电子加速穿过真空空间，高速运动 的电子束集中轰击阳极靶子的一个面积（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。2. X射线的主要性质（1）不可见，以光速直线传播。（2）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。（3）可以使物质电离

24、，能使胶片感光，亦能使某些物质产生荧光3. 丫射线的产生及性质丫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丫射线的性质与X射线相似，由于其波长比X射线短，因而射线能量高，具有更大 的穿透力。例如，目前广泛使用的丫射线源 叱0,它可以检查250mn厚的铜质工件、350mm 厚的铝制工件和300mn厚的钢制工件。4. 射线当射线穿透物质时，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I。的一束平行射线束穿过厚度为S的物质为例，穿过物质后的射线强度为：式中I -射线透过厚度 S的物质的射线强

25、度;|0 射线的初始强度；e自然对数的底；s 透过物质的厚度；卩一一衰减系数（cm -1 ）。射线探伤的方法及其原理（一）射线照相法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。如图3-2所示，从X射线机发射出来的X射线透过工件时，由于缺陷内部介质对射线的吸收能力和周围完 好部位不一样，因而透过缺陷部位的射线强度不同于周围完好部位。把胶片放在工件适 当位置，在感光胶片上，有缺陷部位和无缺陷部位将接受不同的射线曝光。再经过暗室 处理后，得到底片。然后把底片放在观片灯上就可以明显观察到缺陷处和无缺陷处具有 不同的

26、黑度。评片人员据此就可以判断缺陷的情况。（二）射线荧光屏观察法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。此法所用设备主要由X射线发生器及其控制设备、荧光屏、观察和记录用的辅助设备、防护及传送工件的装置等几部分组成。检验时，把工件送至观察箱上，X射线管发出的射线透过被检工件，落到与之紧挨着的荧光屏上，显示的缺陷影象经平面镜反射后， 通过平行于镜子的铅玻璃观察。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。（三）

27、射线实时成象检验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。由于它采用 X射线源，常称为X射线实时成象检验。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。这种方法是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

28、线实时成象检验的主 流设备，其探伤灵敏度已高于2%并可与射线照相法相媲美。该法探伤系统基本组成如 图3-3所示。图3-3 X光电增强一电视成法探伤系统1射线源2、5 电动光阑3 X射线束4 工件6 图象增强器 7 耦合透镜组8-电视摄象机 9 控制器10-图象处理器11 监视器 12 防护设施（四）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。其装置结构如图3-4所示。图3-4射线工业CT系统组成框图1-射线源2 工件3 检测器4 数据米集部 5 高速运算器 6 计算机CP

29、U 7 控制器8 显示器9 摄影单元10 磁盘11 防护设施12机械控制单元13 射线控制单元14应用软件15 图象处理器射线源发出扇形束射线，被工件衰减后的射线强度投影数据经接收检测器（300个左右，能覆盖整个扇形扫描区域）被数据采集部采集，并进行从模拟量到数字量的高速 A/D转换，形成数字信息。在一次扫描结束后，工作转动一个角度再进行下一次扫描， 如此反复下去，即可采集到若干组数据。这些数字信息在高速运算器中进行修正、图象 重建处理和暂存，在计算机 CPU勺统一管理及应用软件支持下，便可获得被检物体某一 断面的真实图象，显示于监视器上。渤海船舶职业学院(毕业论文)专用纸射线探伤设备简介射线

30、探伤常用的设备主要有X射线机、丫射线机等，它们的结构区别较大。一、X射线机1. 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。2. X射线管X射线管是X射线机的核心部件，是由阴极、阳极和管套组成的真空电子器件，其 结构如图3-5所示。图3-5 X射线管结构示意图1 阴极 2 聚焦罩 3 灯丝 4 阳极罩 5 阳极靶 6 管套(1) 管

31、套它是X射线管的外壳。为了使高速电子在 X射线管内运动时阻力减小，管内要求有 较高的真空度。(2) 阴极X射线管的阴极起着发射电子和聚集电子的作用。它主要由发射电子的钨丝和聚焦 电子的聚集罩(纯铁或纯镍制成的凹面形)组成。(3) 阳极X射线是从射线管的阳极发出的。整个阳极构造包括阳极靶(钨等) 、阳极体和阳 极罩(铜，导电和散热)三部分。由于 X射线管能量转换率很低，阳极靶接受电子轰击 的动能绝大部分转换为热能而被阳极吸收，因此阳极的冷却至关重要。目前采用的冷却 方式主要有辐射散热及油、水冷却等。(1) 焦点X射线管的焦点是决定X射线管光学性能好坏的重要标志，焦点大小直接影响探伤 灵敏度。技术

32、指标中给出的焦点尺寸通常是有效焦点。因为影响透照清晰度和灵敏度的主要是有效焦点的大小。由于阳极靶块与射线束轴线一般成200倾斜角，所以有效焦点大约是实际焦点的1/3。3. X射线机的组成X射线机通常由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。携带式X射线机是将X射线管和高压发生器直接相连构成组合式 X射线发 生器，省去了高压电缆，并和冷却器一起组装成射线柜，为了携带方便一般也没有为支 撑机器而设计的机械装置。4. X射线机选择(1) 根据工作条件选择X射线机按其可搬动性分为携带式和移动式两大类。携带式轻便，易于搬动。移动 式X射线机比较重，组件多，但管电压、管电流

33、可以制作得较大，其线路结构和安全可 靠性也较好。因此对于零件较小，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X射线机是利用射线机透过被检验物质来发现其中是否有缺陷的。所以，首先关心的是X射线机能否穿透欲检验物质的材料或焊缝。X射线穿透能力取决于X射线的能量和波长。X射线管的管电压愈高，发射的 X射线波长愈短，能量愈大，透过物质的能力 愈强。因此，选择管电压高的 X射线机可以得到高的穿透能力。另外，X射线穿透过不同的物质时，物质对射线的衰减能力不同。一般来说，被透 照物质原子序数愈大、密度愈大则对射线衰

34、减的能力愈大。因此，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。二、丫射线机丫射线机按其结构形式分为携带式、移动式和爬行式三种。携带式丫射线机多采用60Co作射线源，用于较厚工件的探伤。爬行式 丫射线机主要用于野外焊接管线的探伤。丫射线机具有以下优点：穿透力强，最厚可透照300mn钢冈材；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，可在X射线机和加速器无法达到的狭小部位工作。主要缺点是：半衰期短的丫源更换频繁；要求有严格的射线防护措施；探伤灵敏度 略低于X射线机。三、加速器

35、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。焊缝射线照相法探伤射线照相法具有灵敏度较高、所得射线底片能长期保存等优点，目前在国内外射线探伤中，应用最为广泛。射线照相法探伤法是通过底片上缺陷影象，对照有关标准来评 定工件内部质量的。对于焊接射线探伤而言，我国已经制订了国家标准。以下介绍射线 照相中的各项主要技术。一、象质等级的确定象质等级

36、就是射线照相质量等级，是对射线探伤技术本身的质量要求。我国将其划 分为三个级别：A级一一成象质量一般，适用于承受负载较小的产品和部件。 AB级一一成象质量较高，适用于锅炉和压力容器产品及部件。B级一一成象质量最高，适用于航天和核设备等极为重要的产品和部件不同的象质等级对射线底片的黑度、灵敏度均有不同的规定。为达到其要求，需从 探伤器材、方法、条件和程序等方面预先进行正确选择和全面合理布置，对给定工件进行射线照相法探伤时，应根据有关规定和标准要求选择适当的象质等级。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%

37、、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。对允许抽检的产品，抽检位置一般选在：可能或常出现缺陷的位置；危险断面或受 力最大的焊缝部位；应力集中部位；外观检查感到可疑的部位。1 探伤位置的确定根据压力容器安全监察规程，可对探伤位置确定如下：(1) 筒体与封头连接部位，因此15、3145二条环焊缝应100%?伤，共拍片30 张。(2) 筒节纵环逢交叉部位，因此中间环焊缝1617、2324二区段必须探伤。另 外，根据规定，除1617、2324二个区段外，尚需再自行增加一个探伤区段。(3) 筒体纵缝X 321上的01、67二区段占焊缝长度的28% X 322的01 、7

38、8二区段已占焊缝长度25%均大于20%勺要求。2 标记对于选定的焊缝探伤位置必须进行标记，使每张射线底片与工件被检部位能始终对 照，易于找出返修位置。标记内容主要有：1 )定位标记 包括中心标记、搭接标记。2 )识别标记 包括工件编号、焊缝编号、部位编号、返修标记等。3 ) B标记 该标记应贴附在暗盒背面，用以检查背面散射线防护效果。若在较黑背 景上出现“ B的较淡影象，应予重照。另外，工件也可以采用永久性标记(如钢印)或详细的透照部位草图标记。标记的 安放位置如图3-6所示。13渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸图3-6各种标记相互位置（标记系）A-定位及分编号（搭接标记）B 制造厂代号 C

39、 产品令号（合同号） D 工件编号E 焊接类别（纵、环缝）F 返修次数 G 检验日期 H -中心定位标记 I 象质计J B标记 K 操作者代号三、射线能量的选择射线能量的选择实际上是对射线源的 kV、MeV值或丫源的种类的选择。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。四、胶片与增感屏的选取1 胶片的选取射线胶片不同于普通照相胶卷之处是在片基的两面均涂有乳剂，以增加射线敏感的卤化银含量，通常依卤化银颗粒粗细和感光速度快慢，将射线胶片予以分类。探伤时可 按

40、检验的质量和象质等级要求来选用，检验质量和象质等级要求高的应选用颗粒小、感 光速度慢的胶片。反之则可选用颗粒较小、感光速度较快的胶片。2 增感屏的选取射线照相中使用的金属增感屏，是由金属箔（常用铅、钢或铜等）粘合在纸基或胶 片片基上制成。其作用主要是通过增感屏被射线投射时产生的二次电子和二次射线，增 强对胶片的感光作用，从而增加胶片的感光速度。同时，金属增感屏对波长较长的散射 线有吸收作用。这样，由于金属增感屏的存在，提高了胶片的感光速度和底片的成象质 量。金属增感屏有前、后屏之分。前屏（覆盖胶片靠近射线源的一面）较薄，后屏（覆 盖胶片背面）较厚。其厚度应根据射线能量进行适当的选择。五、灵敏度

41、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。灵敏度分绝对灵敏度和相对灵敏度。绝对灵敏度是指在射线底片上所能发现的沿射 线穿透方上的最小缺陷尺寸。相对灵敏度则用所能发现的最小缺陷尺寸在透照工件厚度 上所占的百分比来表示。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”一一象质计来度量。象质计有线型、孔型和槽型三种，探伤时，所采用的象质计必须与被检工件材质相 同，其放置方式应符合图3-7所示要求，即安放在焊缝被检区长度1/4处，钢丝横跨焊 缝并与焊缝轴线垂直，且细丝朝外。图3-7 象质计的正确安放在透照灵敏度相

42、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。六、透照几何参数的选择1 射线焦点大小的影响射线焦点的大小对探伤取得的底片图像细节的清晰程度影响很大，因而影响探伤灵 敏度。焦点为点状时，得到的缺陷影像最为清晰，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，缺陷在底片上的影像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像变得模糊而降低射线照相的清晰度。且焦

43、点尺寸愈大， 半影也愈大，成象就愈不清晰。所以，探伤时应当尽量减小焦点尺寸。2 透照距离的选择焦点至胶片的距离称为透照距离，又称焦距。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七、常见焊缝透照方法进行射线探伤时，为了彻底地反映工件接头内部缺陷的存在情况，应根据焊接接头 形式和工件的几何形状合理布置透照方法。按照射线源、工件和胶片之间的相互位置关 系，焊缝的透照方法分为纵缝透照法、环缝内透法、双壁单影法和双壁双影法五种，见

44、图3-8所示。1、纵缝透照法纵缝即平板对接焊缝或筒体纵缝，纵缝透照法是最常用的透照方法。2、环缝外透法射线源在工件外侧，胶片放在筒体内侧，射线穿过单层壁厚对焊缝进行透照。3、环缝内透法射线源在筒体内，胶片贴在筒体外表面，射线穿过筒体单层壁厚对焊缝进行透照。4、双壁单影法当射线在工件外侧，胶片放在射线源对面的工件外侧，射线通过双层壁厚把贴近胶 片侧的焊缝投影在胶片上的透照方法称为双壁单影法，外径大于89mm的管子，当射线源或胶片无法进入内部可采用此法进行分段透照。5、双壁双影法射线源在工件外侧，胶片放在射线源对面的工件外侧，射线透过双层壁厚把工件两 侧都投影到胶片上的透照方法称为双壁双影法。外径

45、小于等于89mm的管子对接焊缝可 采用此法透照。透照时，为了避免上、下层焊缝的影像重叠，射线束方向应有适当倾斜。 GB/T3323-1987规定，射线束的方向应满足上下焊缝的影像在底片上呈椭圆形显示，其 间距以310mm为宜，最大间距不得超过15mm.刑绕獗不社TH中心图3-8 焊缝常见透照方法八、透照厚度差的控制X射线管发出的X射线并非平行束射线，一般是以一定的辐射角向外辐射，且其照 射场内的射线强度分布不均匀，这将使底片黑度分布不均匀。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（,如图3-9所示，它也使底片中间部位黑度高于两端部

46、位黑度。若以底片中间部位控制黑度，中间黑度适中，则两侧黑度将会过低而降低图象对比度， 位于两端部位的缺陷有可能漏检，尤其横向裂纹缺陷。为此要控制透照厚度比。透照厚 度比K定义如下：3、 K=3式中 3 /边缘射线束穿过工件厚度（ mn）；3 中心射线束穿过工件厚度（ mr）。图3-9 透照厚度差1射线源2 工件3 胶片九、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。其中管电流与暴光时间的乘积称为曝光量。丫射线探伤的曝光规范包括射线源种类、剂量、曝光时间及焦距四个内容。射线剂量反映了射线强度， 它和曝光时间的乘积称为曝光量。

47、曝光量决定底片的感光量，即直接影响底片黑度。实 际射线探伤中利用曝光曲线进行曝光规范的选择。曝光曲线如图3-10所示。05153 为.103540图3-10射线曝光曲线图焊缝射线底片的评定射线底片的评定工作简称评片，由二级或二级以上探伤人员在评片室内利用观片灯 、黑度计等仪器和工具进行该项工作。 评片工作包括底片质量的评定、缺陷的定性和定 量、焊缝质量的评级等内容。一、底片质量的评定射线照相法探伤是通过射线底片上缺陷影象来反映焊缝内部质量的。底片质量的好 坏直接影响对焊缝质量评价的准确性。因此，只有合格的底片才能作为评定焊缝质量的 依据。合格底片应当满足如下各项指标的要求：1 黑度值黑度是射线

48、底片质量的一个重要指标。它直接关系到射线底片的照相灵敏度。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 灵敏度射线照相灵敏度是以底片上象质计影象反映的象质指数来表示的。因此，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. 表面质量底片上被检焊缝影象应规整齐全，不可缺边或缺角。底片表面不应存在明显的机械 损伤和污染。检验区内无伪缺陷。二、底片上缺陷影象的识别1 .焊接缺陷在射线底片上的显示19渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸各种焊接缺陷在射线底片上的显示特点如下描述。1. 裂纹底片

49、上裂纹的典型影像是轮廓分明的黑线。其细节特征包括：线有微小的锯齿，有 分叉，粗细和黑度有时有变化，线的端部尖细，端头前方有时有丝状阴影延伸。2. 未焊透未焊透的典型影像是细直黑线，两侧轮廓都很整齐。在底片上处于焊缝根部的投影 位置，一般在焊缝中部，呈断续或连续分布，有时贯穿整张底片。3. 夹渣非金属夹渣在底片上的影像是黑色圆点，黑条或黑快，形状不规则，黑度变化无规 律，轮廓不圆滑。非金属夹渣可能发生在焊缝中的任何位置，条状夹渣的延伸方向多与 焊缝平行。4. 气孔气孔在底片上的影像是黑色圆点，气孔的轮廓比较圆滑，其黑度中心较大，至边缘 减小。气孔可以发生在焊缝中任何位置。5. 未熔合根部未熔合的

50、典型影像是一条细直黑线，线的一侧轮廓整齐且黑度较大，另一侧可 能规则也可能不规则。在底片上的位置是焊缝中间。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3-1。表3-1焊缝射线底片上常出现的伪缺陷及其原因伪缺陷的种类影像特征可能的原因胶片质量不好细小霉斑区域，或普遍严重发灰底片陈旧发霉或胶片存放不当 或过期暗室处理不当底片角上、边缘上有雾或普遍严重发灰暗盒封闭不严、漏光，红灯不 安全显影液沾染暗黑色珠状影像显影处理前溅上显影液滴静电感光黑色枝状条纹胶片产生了静电感光定影液沾染点、条或成片区域的白影显影前胶片沾染了

51、定影液划痕和压痕黑度较大的点和线局部受机械压伤或划伤:增感屏伪缺陷淡色斑点区域增感屏损坏或夹有纸片2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。(1) 缺陷影象的几何形状影象的几何形状常是判断缺陷性质的最重要依据。分析缺陷影象几何形状时，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。不同性质的缺陷具有不同的几何形状和空间分布特点。（2）缺陷影象的黑度分布影象的黑度分布是判断影象性质的另一个重要依据。分析影象黑度特点时，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

52、的分布。在缺陷 具有相同或相近的几何形状时，影象的黑度分布特点往往成为判断影象缺陷性质的主要 依据。不同性质的缺陷，其内在性质往往是不同的。可以认为气孔内部不存在物质，夹渣 是不同于本体材料的物质等。这种不同内在性质的缺陷对射线的吸收也不同，从而形成 的缺陷影象的黑度分布也就不同。（3）缺陷影象的位置缺陷影象在射线底片上的位置是判断影象缺陷性质的又一重要依据。缺陷影象在底片的位置是缺陷在工件中位置的反映，而缺陷在工件中出现的位置常具有一定规律，某 些性质的缺陷只能出现在工件特定位置上。例如，对接焊缝的未焊透缺陷，其影象出现 在焊缝影象中心线上；而未熔合缺陷的影象往往偏离焊缝影象中心。以上是评片

53、的基本方法和技巧。值得一提的是，正确地识别射线照片上的影像，判 断影像所代表的缺陷性质，需要丰富的实践经验和一定材料及工艺方面的知识，并掌握 焊接接头中主要的缺陷类型、缺陷形态和缺陷产生规律，有时还要配合其他实验才能得 出正确的结论。三、焊接缺陷的定量测定评定工件的质量不仅需要确定缺陷的性质和大小 ，而且需要知道其在工件中的位 置。对于缺陷返修，准确定位尤其重要。在射线照相中，由于射线底片直接给出的是缺 陷在透照平面上的位置，所以缺陷位置测定主要是确定其深度位置。1缺陷埋藏深度的确定确定缺陷埋藏深度可采用双重曝光法，即移动射线源焦点与工件之间的相互位置， 对同一张底片进行两次重复曝光，如图 3

54、-11所示。当测定缺陷x时，先在Ai的位置透 照一次，然后工件和暗盒不动，平行移动射线源的焦点至 A,再进行一次曝光，这样在 底片上就得到缺陷x的两个投影Ei和吕，从它们之间的几何关系可以计算出缺陷的埋藏 深度。图3-11双重曝光法原理s（L -丨）-al h =a s式中 h 缺陷距工件下表面的距离S两次曝光时在底片上所得的两缺陷影像之间距离（ mmL 焦距（mr）il工件与胶片的距离（mma射线源焦点从 A到B的移动距离（mm。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。根据射线照相法原理，底片上缺陷 影象的黑度越大，说明照射时透过该部位的射线越强，缺陷在射线方向上的尺寸也就越 大。一般通过事先制定出的缺陷尺寸一-黑度关系曲线，便可从黑度计上测得的缺陷影 像黑度来确定缺陷在射线方向上的尺寸大小。四、焊缝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。其中圆形缺陷是指长宽比w3的缺陷，它们可以是圆形、椭圆性、锥形或带有尾巴（在测定尺寸时应包括尾部）等不规则的形状，包括气孔、夹 渣和夹钨。条状夹渣是指长宽比3的夹渣。依据GB/T3323-1987标准，按照焊接缺陷的性质、数量和大小将焊缝质量分为I、 共