焊接检验任务3----对接焊缝射线照相法探伤课件

1、任务3 对接焊缝射线照相法探伤 本章主要讲述X射线的产生及其性质、射线照相法探伤的一般过程，简单介绍射线探伤方法的种类及其原理。 知识目标：1）了解射线产生的过程及用于探伤的射线性质；2）了解射线探伤原理及常用探伤方法；3）掌握X射线照相法探伤的相关知识和条件；4）掌握射线对人体的伤害和对射线的防护技术。【学习目标】技能目标：1）会按照射线照相法的标准要求进行探伤过程基本操作；2）能够识别射线底片上的简单缺陷；3）能够按照格式要求填写X射线照相法探伤检验报告；4）会使用安全防护用具，并严格按防护要求标准进行探伤操作。【学习目标】1、X射线的产生2、X射线的性质3、射线的衰减一、X射线的产生、性

2、质及衰减射线：射线是波长很短的电磁波 ，射线探伤中应用的射线主要是X射线和射线 ，X射线的波长为0.0010.1 nm, 射线的波长为0.00030.1 nm 射线的产生：实验证明，高速运动着的电子被突然阻止时，伴随电子动能的消失或转化会产生X射线。工业上用于探伤的X射线是由X射线机产生的 1、X射线的产生图31 X射线产生装置示意图1高压变压器 2灯丝变压器 3X 射线 4阳极5x 射线管 6电子 7阴极（1）不可见，以光速直线传播。（2）不带电， 不受电场和磁场的影响。（3）具有可穿透可见光不能穿透的物质（骨骼、金属等）和在物质中有衰减的特性。（4）可使物质电离，能使胶片感光，亦能使某些物

3、质产生荧光。（5）能起生物效应，伤害和杀死细胞。2、X射线的性质概念：射线通过物质时，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 原因：物质对射线的吸收：由于射线与物质内部原子中的电子相互碰撞把能量传递给电子而使射线能量消耗的结果射线的散射：是射线通过物质后有部分射线方向发生变化的结果射线的衰减是射线探伤的基础。3、射线的衰减 二、射线照相法探伤的原理射线在穿透物质过程中会与物质发生相互作用，因吸收和散射而使其强度减弱。射线强度衰减程度取决于物质的衰减系数和厚度。如果被透照物体（工件）局部有缺陷，由于缺陷处介质的衰减系数与工件的衰减系数不同，该局部区域透过的射线强度就会与周围产生差

4、异， 存在强度差异的射线使胶片感光后，经暗室处理得到的射线底片上即显示出缺陷影像。图32 射线照相法原理1X 射线 2工件 3胶片 4底片黑度变化三、射线照相法探伤系统的组成1. 射线源2射线胶片与暗盒 3增感屏 4像质计 5标记系 6散射线防护装置 图33 探伤系统的组成1射线源 2铅光阑 3滤板 4像质计、标记带 5遮板 6工件7滤板 8底部铅板 9暗盒、胶片、增感屏 10铅罩图34 射线探伤机a）便携式X射线探伤机 b）移动式X射线探伤机工业X射线胶片的种类和特征见表3-1。暗盒采用对射线吸收不明显的柔软材料制成，作用是保护胶片不受光照和机械损伤。如图3-6所示2、射线胶片与暗盒图3-6

5、 胶片暗盒表31 工业X 射线胶片的种类和特征类 型特 征 性 能 类似 的牌 号 备 注粒 度 反 差感 光 速 度 成 像 质 量天 津富 士 柯 达J1超 微 粒 很高慢 最佳 5 0R、M不 用 增 感 或 与 铅 增 感 屏配 合 使 用微 粒高较慢佳8 0 TJ2细 粒中中良1 0 0AA、AX-J3粗粒低快较 差 4 0 0BB与 光 增 感 屏 配 合 图35 射线胶片结构1保护层 2乳剂层 3结合层 4片基3、增感屏增感屏的作用增加感光速度，缩短曝光时间；吸收散射线，提高成像质量。增感系数(一般K=27) 不使用增感屏时所需的曝光时间t0与使用增感屏时所需的曝光时间t的比值K

6、，即：K= t0/t 射线照相中广泛使用金属增感屏，它是由金属箔（常用铅、钢或铜等）粘合在纸基或胶片片基上制成，如图3-7所示。图3-7 金属增感屏表32 金属增感屏的选用射线种类增感屏材料前屏厚度(mm）后屏厚度(mm)120kV铅0.10120250 kV铅0.0250.1250.10250400 kV铅0.050.160.10铱-192铅0.050.160.16钴-60铅、钢、铜0.502.000.251.00作用像质计是用来定量评价射线探伤的灵敏度的，其材质应与被检工件材质相同。种类像质计有线型、孔型和槽型三种 GB/T33232005中规定采用线形像质计。安放原则安放在被检区1/4处

7、,且细丝在外组别: 见表3-3(教材P33)4、像质计标记系可使每张底片与工件被检部位始终对照,易于找出返修位置 标记系包括定位标记: 中心标记 搭接标记等识别标记:包括工件编号、焊缝编号、部位编号、返修编号等 B标记: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”的较淡影像，应予重照 5、标记系图38 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产品令号(合同号) D工件编号 E焊缝类别(纵、环缝) F返修次数 G检验日期 H中心定位标记 I像质计 JB标记 K操作者代号铅罩:附加在射线机窗口的铅罩，既可限制射线照射区域大小和得到合适的照射

8、量，又能减少来自其它物体（试件、暗盒、墙壁、地面等）的散射作用，从而在一定程度上减少散射线 铅遮板:放置在工件表面和周围，能有效屏蔽前方散射线 底部铅板:底部铅板又称后防护铅板，用于屏蔽后方散射线 滤板:滤板的作用主要是吸收掉X射线中那些波长较长的谱线，这些谱线对底片上影像形成作用不大，却往往引起散射线 6、散射线防护装置1.射线透照技术等级的选择2.灵敏度的选择3.射线能量的选择4.透照几何参数的选择5.曝光规范的选择6.一次透照长度的控制四、射线照相探伤条件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级别：A级，普通级B级，优化级标准规定，当A

9、级灵敏度不能满足检测要求时，应采用B级透照技术。1、射线透照技术等级的选择灵敏度是评价射线照相质量的最重要指标，它标志着射线探伤时发现最小缺陷的能力，一般以在工件中能发现的最小缺陷尺寸来表示 。由于事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”像质计来度量。2、灵敏度的选择以单壁透照为例，GB/T3323-2005规定线型像质计（IQI）置于射线源侧，其选用原则见表3-4。（教材P34）不同材质线型像质计的标志和适用范围见表3-5.（教材P35）射线能量的选择实际上是对X射线源的管电压（KV） 或射线源的种类的选择。射线能量越大，其穿透能力越强，即可透照的工件厚

10、度越大；但同时也会造成由于衰减系数的降低而导致成像质量下降。在保证穿透的前提下，应根据材质和成像质量要求，尽量选择较低的射线能量。 3、射线能量的选择图39 透照厚度和允许使用的最高管电压焦点 焦点是指射线探伤机上集中发射射线的地方，其大小对探伤取得的底片的清晰度影响很大，因而影响探伤灵敏度 探伤时应在可能的条件下选择焦点小的射线源 透照距离 透照距离是指焦点至胶片的距离F，又称焦距。焦距也会影响清晰度。目前在国内外射线探伤标准中，均依几何不清晰度原理推荐使用诺模图来确定透照距离。 4、透照几何参数的选择图310 射线照相几何关系a)焦点为点状 b)焦点为直径d的圆截面1射线源（焦点） 2缺陷

11、 3胶片 4底片黑度变化射线探伤的曝光规范包括射线源种类、剂量、曝光时间和焦距。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 .X射线探伤的曝光规范包括管电压、管电流、曝光时间和焦距。管电流和曝光时间的乘积称为曝光量。5、曝光规范的选择射线探伤中常利用曝光曲线进行曝光规范的选择. 图312 X 射线的曝光曲线一次透照长度是指焊缝射线照相一次透照的有效检验长度，对照相质量和工作效率同时产生影响。选择较大的一次透照长度可以提高效率，但会引起照相质量的下降。透照厚度比表达式如下：K=/ GB/T33232005标准中规定:平板纵缝和曲面焊缝A级K值不大于1.2，B级K值不大于1.1。 6、一

12、次透照长度的控制五、焊缝透照工艺卡透照工艺卡（1）试件原始数（2）规范标准数据 （3）透照技术数据（4）特殊的技术措施及说明 （5）有关人员签字焊缝透照的基本操作（1）试件检查及清理 （2）划线（3）像质计和标记摆放（4）贴片（5）对焦 （6）散射线防护 （7）曝光 表3-6 射线照相检验透照工艺卡 产品名称材料类别编号透照部位厚度质量标准照相标准设备器材射线源焦点像质计增感屏胶片型号尺寸暗室处理 透照参数工件草图与透照部位编号透照布置示意图管电压焦距曝光量透照长度像质指数黑度辅助措施使用背防护铅板备注编制审核批准单位 年 月 日更改纪录六、射线的安全防护（一）射线对人体的危害（二）射线的防护

13、方法 1屏蔽防护 2距离防护 3时间防护（三）透照现场的安全【技能训练】一、任务描述 压力容器是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备，贮运容器、反应容器、换热容器和分离容器均属压力容器。图3-16所示为典型压力容器，一般由筒体、封头、法兰、密封元件、开孔和接管、支座等六大部分构成容器本体。压力容器由于密封、承压及介质等原因，容易发生爆炸、燃烧起火而危及人员、设备和财产的安全及污染环境的事故。图3-16 典型压力容器图3-17所示为由两个筒节和两个封头组成的压力容器，钢板厚T=10mm。要求按“压力容器安全技术监察规程”（简称规程）和JB/T47302005承压设备无损检测的规定焊缝100

14、进行射线探伤。压力容器筒节纵缝采用焊条电弧焊双面焊，焊缝长度为2100mm，母材厚度T=10mm，为材质为16MnR，要求对纵缝进行100%射线检测，像质等级符合GB/T33232005中的A级标准，按照JB/T47302005规定进行射线照相检验，其验收级别为级合格。图3-17 压力容器射线探伤示意图二、器材与工具1射线探伤机2胶片及暗室处理用品3增感屏4黑度计、安全灯、观片灯5像质计6铅字7辅助器材8铅房三、任务实施（一）射线探伤（X光）机安全操作规程1操作者检查自我防护和他人安全（室外操作100m范围内不得有人）；2操作前妥善安装X射线防护装置，如防护罩、防护屏、防护铅房等；3操作前接通

15、电源开关，调压电源在220V或380V，预热X射线管10分钟；4打开高压开关，逐渐升高KV和KA，切断高压时应在高压最低值；5连续曝光时间不超过5分钟，间歇10分钟，一天工作不超过6小时；6严格按照操作程序操作；7每次拍片后电动齿轮泵应运行10分钟，以冷却X射线管；8移动式射线探伤机调节好之后，拍片时刹车要杀牢；9工作完毕要擦拭机器，保持清洁；10定期检查安全装置是否处于良好状态，失灵者禁用。（二）训机为了保证X射线管的使用寿命，对新出厂的或长期不使用的X射线探伤机应严格训机后才能使用。训机就是对不是连续使用的X射线探伤机按要求进行逐步升高电压的训练过程。1手动训机（1）训机前的准备 对于长期

16、闲置不用或新出厂的X射线机，可按如下步骤进行训机。1）将电缆线一端与控制箱连接，另一端与X射线探伤机机头连接；将电源线的一端插入控制箱电源线插孔，另一端插入外接电源插座，保证各连接点接触良好，并接好接地线。2）检查所使用的电源电压是否是220V，如果电压有较大波动，需接一台稳压器。 3）接通电源后，打开电源开关，控制箱面板上的电源指示灯亮，机头风扇开始转，表明系统已经准备好，可以进行训机或曝光。（2）训机操作1）首先调节“管电压”旋钮，使它指示最低值150kV，调整时间指示器为5min，按下“高压通”开关。此时高压指示灯（红灯）亮，表示高压已接通。2）在通高压的5min内，以极其缓慢的速度旋转

17、“电压调整”旋钮，使旋钮指示在160kV，也就是使升压速度为2kV/min。3）5min后，蜂鸣器响起，红灯熄灭，即高压切断。让机器休息5min，保持时间指示器不变，然后按下“高压通”开关，继续以2kV/min的速度调整电压旋钮，调到170kV。4）时间到，再休息5min，重复以上操作，直到管电压升到额定管电压250kV为止，整个训机过程结束。闲置时间训机方法1天只需自动训机到使用电压值，若使用电压较前一天高，可自动训机到前一天使用的电压值后，手动按2kV/min的升压速度升到将使用的电压值。27天手动训机，从最低值开始，按10kV/min升到最高值（到20kV时需休息5min，然后继续训机）

18、。730天手动训机，从最低值开始， 每5min升电压10kV，至最高值。每训机10min，休息5min。3060天手动训机，从最低值开始， 每5min升电压10kV，至最高值。每升10kv电压休息5min。60天以上按上述方法进行，但需增加休息时间和训机次数。对于闲置一段时间的X射线探伤机，可按表3-7规定的升压速度和休息时间进行训机。表3-7 X射线探伤机训机方法2自动训机对于装有延时线路、自动训机线路的X射线探伤机，训机可以自动进行。（1）正确连接好设备后，设备显示“准备工作”。在准备工作状态下，按下训机键，设备自动从最低电压150kV开始训机。机器本身的预置时间为5min，并自动设置1：

19、1休息程序。（2）训机开始后，控制面板显示倒计时，同时电压从150kV逐渐升高。当计时器显示为0时，训机中断开始休息。（3）机器休息5min后，语音提示“继续训机”。电压开始继续升高，计时器从5min开始倒计时。（4）以上过程“训机休息训机”循环进行，直到电压升高到250kV为止，语音提示“训机结束”。整个过程都是由微机控制系统自动完成的。（三）纵缝单壁透照法探伤操作1.制备和清理试件 使用与筒体相同的材料和焊接方法制作一块对接试件，尺寸为400mm300mm10mm，试件上如有妨碍射线穿透或贴片的附加物，应尽可能去除；表面如有可能产生掩盖焊缝缺陷图像的不规则状态，应对表面进行打磨修整。2.

20、摆放像质计和标记 线形像质计应安放在射线源一侧的工件表面上，距离工件端面的1/4处，如图3-19所示，金属丝应横跨焊缝并与焊接方向垂直，细丝应在外侧。其它标记如定位标记（搭接标记和中心标记）和识别标记摆放要规则、齐全，且距焊缝边缘应不少于5mm。图319 线形像质计正确安放（12为被检区）3.贴片 采用可靠的方法（磁铁、绳带等）将胶片（暗盒）固定在被检工件上，使射线透过工件后能到达胶片。胶片应与工件表面紧密贴合，尽量不留间隙，并保证胶片在整个曝光过程中不移动，以提高底片的清晰度和成像质量。4对焦 将射线探伤机安放在适当位置，使射线束中心对准被检区中心，调整射线源与工件表面的距离，用卷尺测量焦距

21、尺寸为600mm。小知识：一般X射线探伤机均带有中心指示指针，指针所指示的方向是X射线束的中心轴线方向，所以对焦时应使指针垂直指向工件表面，并对准透照区域的中心。5.曝光 曝光就是开启射线探伤机以产生射线对工件进行透照并在胶片上形成潜影。 上述步骤完成后，关闭铅房门或曝光室大门。接通探伤机电源，按照预先设定的曝光条件，调节管电压为150kV,计时器（曝光时间）为3.6min，对工件进行曝光。 曝光后的胶片应及时进行暗室处理，防止潜影衰退。（四）胶片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。其中显影、停显和定影必须

22、在暗室中进行。暗室内的安全光线为亮度适中的红色光线。暗室内必须有通风换气设施，以防止室内温度过高和湿度过大而引起胶片变质。胶片暗室处理的标准条件和操作要点见表38。表38 胶片处理的标准条件和操作要点步骤温度时间药液操作要点显影停显定影水洗干燥202162416244046分约30秒515分3060分显影液（标准配方）停显液定影液水预先水洗，过程中适当搅动充分搅动适当搅动流动水漂洗去除表面水滴后干燥作用是把胶片中的潜象变成可见像。产生显影作用的药液叫显影液，一般呈碱性。典型显影液的配方及各成分的作用见表3-9。1、显影成分含量作用水(4050)800ml米吐尔4g显影剂：起显影作用对苯二酚10

23、 g显影剂：起显影作用无水亚硫酸钠65g保护剂：保护显影剂不受氧化无水碳酸钠45g加速剂：加快显影速度溴化钾5g抑制剂：抑制灰雾加水至总量1000ml表39 典型显影液的配方及各成分的作用停显就是使显影作用立即被停止。如果不使用停显液，胶片从显影液中拿出来时乳剂上吸满了显影液，显影过程会继续进行从而造成显影过度；碱性的显影液若被带入酸性的定影液中，会引起定影液浓度降低而影响定影效果，因此定影之前应先将胶片放入酸性的停显液。停显液一般采用36的醋酸溶液。 2、停显定影就是要除去未感光和未被显影的银盐而使底片的影像固定下来。通过定影液的作用还可使底片胶膜硬化而不易损坏。产生定影作用的药液叫定影液。

24、典型定影液的配方及各成分的作用见表3-10。3、定影成 分含 量作 用水（50）600ml海波（硫代硫酸钠）240g定影剂：溶解未经显影的溴化银无水亚硫酸钠15g保护剂：结合海波分解产生的硫原子，其防硫作用醋酸（36）39ml防污剂：中和显影液 碱性成分；消除显、定影过程产生的污物硼酸7.5g明矾（硫酸铝钾）15g坚膜剂：使乳剂层坚挺而不易脱落 加水至总量1000ml表310 典型定影液的配方及各成分的作用胶片经显影、停显、定影等化学反应后，必须进行充分的水洗处理，以除去胶膜上的残留物质。水洗时间为3060分钟。水洗时间过长易使乳剂膜脱落；水洗不充分，底片在保存过程中易发黄变质。4、水洗干燥的

25、方法有自然干燥和烘箱干燥两种。自然干燥是将胶片悬挂起来，在清洁通风的空间晒干；烘箱干燥是把胶片悬挂在烘箱内，用热风烘干，热风温度一般不超过40。5、干燥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。1评定底片质量1)黑度值2)灵敏度3)标记系4)表面质量（五）评定焊缝射线底片黑度直接关系到射线底片的照相灵敏度。黑度是指胶片经暗室处理后的黑化程度，与含银量有关 底片黑度可用黑度计直接在底片的规定部位测量1)黑度值射线照相灵敏度是用底片上像质计影像反映的像质指数来表示的底片上必须有像质计显示，且位置正确被检测部位必须达到灵敏度要求。GB/T 33232005标准规定的各透照技

26、术等级下不同透照厚度要求可识别的像质计数值见表3-4。2)灵敏度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像。注意：若在较黑背景上出现 “ B”的较淡影像，应予重照 表面质量底片上被检焊道影像应规整齐全，不缺边角。底片表面不应存在明显的机械损伤和污染。 3)标记系和表面质量（1）裂纹（2）未熔合（3）未焊透（4）夹渣（5）气孔2识别的底片上缺陷影像底片上裂纹的典型影像是轮廓分明的黑线。通常情况下黑线有微小的锯齿、分叉，粗细和黑度有变化；线的端部尖细，端头前方有丝状阴影延伸。裂纹可能发生在焊缝和热影响区。（1）裂纹横裂纹纵裂纹1）焊缝根部未熔合的典型影像是一条细直黑线，线的一侧轮

27、廓整齐且黑度较大，为坡口钝边痕迹，另一侧轮廓可能较规则也可能不规则。根部未熔合一般在焊缝中间，因坡口形状或投影角度等原因也可能偏向一边。（2）未熔合2）坡口未熔合的典型影像是连续或断续的黑线，宽度不一，黑度不均匀，一侧轮廓较齐，黑度较大；另一侧轮廓不规则，黑度较小。在底片上的位置一般在焊缝中心至1/2处，沿焊缝纵向延伸。2）未熔合3）层间未熔合的典型影像是黑度不大的块状阴影，形状不规则。（2）未熔合未焊透的典型影像是细直黑线，两侧轮廓都很整齐，为坡口钝边痕迹，宽度恰好为钝边间隙宽度。呈断续或连续分布。有时能贯穿整张底片。未焊透在底片上一般在焊缝中部，因透照偏、焊偏等原因也可能偏向一侧。（3）未

28、焊透1）非金属夹渣在底片上的影像是黑点、黑条或黑块，形状不规则，黑度变化无规律，轮廓不圆滑，有的带棱角。可能发生在焊缝的任何部位，条状夹渣的延伸方向多与焊缝平行。（4）夹渣2）钨夹渣在底片上的影像是一个白点。钨夹渣只产生在非熔化极钨极氩弧焊焊缝中。（4）夹渣气孔在底片上的影像是黑色圆点，也有的是黑线（线状气孔）或其它不规则形状；气孔的轮廓比较圆滑，其黑度中心较大，至边缘稍减小。气孔可发生在焊缝的任何部位。（5）气孔1、焊缝质量分级2、焊缝质量的评定方法（六）评定焊缝质量等级GB/T33232005标准中规定，根据缺陷的形状、大小，将焊缝中的缺陷分成圆形缺陷（长宽比3的缺陷）、条状夹渣（长宽比3

29、的夹渣）、未焊透、未熔合和裂纹等五种。在GB/T33232005标准中，根据缺陷性质、数量和大小将焊缝质量分为、共四级，质量依次降低。1、焊缝质量分级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。级焊缝内不允许存在任何裂纹、未熔合及未焊透，允许有一定数量和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，允许有一定数量和一定尺寸的条状夹渣和圆形缺陷及未焊透（指非氩弧焊封底的不加垫板的单面焊）存在。级焊缝是指焊缝缺陷超过级者。 1、焊缝质量分级对焊缝质量进行评定是根据缺陷种类、单个缺陷尺寸、

30、总量和密集程度分别评定，然后再进行综合评定。 1)圆形缺陷的评定 2)条状夹渣的评定 3)未焊透缺陷的评定 4)焊缝质量的综合评定2焊缝质量的评定方法圆形缺陷是指长宽比小于或等于3的缺陷，它们可以是圆形、椭圆形、锥形或带有尾巴的不规则形状，包括气孔、夹渣和夹钨。 评定方法：首先根据板厚和缺陷情况确定评定区（表3-12），然后根据缺陷大小换算缺陷点数（表3-13），最后根据点数确定焊缝质量等级（表3-15）。（1)圆形缺陷的评定母材厚度2525100 100 评定区尺寸1010 1020 1030 表312 圆形缺陷评定区 （mm）表313 缺陷点数换算表缺陷长径（mm） 1 122334466

31、88点 数123611525表315 圆形缺陷的分级 母材厚度质量等级101015152525505010010012345636912151861218243036点数大于级者长宽比大于3的夹渣定义为条状夹渣。条状夹渣的评定等级是根据单个条状夹渣长度、条状夹渣总长及相邻两条状夹渣间的距离三个方面来进行综合评定。见表3-16。（2)条形缺陷的评级质量等级评定厚度单个条形缺陷长度条状夹渣总度T1212T60T604T/320 在平行于焊缝轴线任意直线上，相临两缺陷间距均不超过6L的任何一组夹渣，其累计长度在12T焊缝长度内不超过T T9 9T45T45 62T/330 在平行于焊缝轴线任意直线上，相临两缺陷间距均不超