2013年全国统考无损检测射线部分课件1.ppt

1、1,射线检测培训,第三章 射线照相质量的 影响因素 武玉林,2,3.1 射线照相灵敏度影响因素 3.1.1、概述 1、灵敏度概念： 灵敏度是评价射线照相质量的重要指标。 1）.灵敏度:是指射线底片上识别小缺陷或小细节影象的难易程度或者说是指射线底片上可识别出的最小缺陷或最小细节的尺寸。 2）.绝对灵敏度和相对灵敏度 .绝对灵敏度:是指射线底片上可以发现 的沿射线穿透方向上最小缺陷尺寸； .相对灵敏度:是指射线底片上可以发现 的沿射线穿透方向上的最小缺陷尺寸与射线透 照度之比。,3,2、灵敏度的评价方法： 射线照相灵敏度用象质计评价。 1)、象质计（IQI）:与被检试件厚度有一定百分比 关系的结

2、构，如丝、孔、槽等组成的试件。我国主要 使用丝型象质计。 2)、评价灵敏度的方法有相对灵敏度法和绝对灵敏度法。 .相对灵敏度法：是指底片上可识别的最小金属丝直径与射线透照厚度百分比，即S=d/T(%)。其中d-丝径，T-射线穿透厚度。 .绝对灵敏度法:是用底片上可识别的最小金属丝 编号来表示灵敏度。,4,3)、需要注意的是： 象质计是用来评价底片影像质量的， 并不代表射线照相可检出的最小缺陷尺。 例如2%灵敏度并不意味着工件中尺 寸为工件厚度2%的缺陷一定能检测出来。 特别是对裂纹之类方向性很强的缺陷,由于 其取向和密闭程度的不同，即使底片上显 示的象质计灵敏度很高，有时也有难于检 出甚至完全

3、不能检出的情况。,5,3、灵敏度的影响因素 影响射线照相灵敏度的因素主要有三种: 1).射线照相对比度 2).射线照相不清晰度 3).射线照相颗粒度。 射线照相灵敏度是这三种因素的综合结果。,6,7,3.1.2、射线照相对比度 1、对比度概念： 射线照相对比度是指射线底片上某一小区域和相邻区域的黑度差，即底片上影象的黑白分明程度，又叫底片的反差。一般说来，对比度越高，缺陷影象越容易识别。 2、对比度公式及推导 =0.434T/(1+n),8,1）、主因对比度 设有一束强度为I0的射线穿过含有缺陷的试件，试件厚度为T，吸收系数为，缺陷厚度为T，吸收系数为，(相比可忽略不计)。 设穿过试件完好部位

4、的一次射线强度为IP，穿过有缺陷部位的射线强度为IP,穿过试件的射线总强度为I,试件散射比为n。则由射线衰减律可知：,9,10,I/I即称为主因对比度，它反映透过试件完好部位 与有缺陷部位的射线强度的相差程度。 由公式（6）可以看出，影响主因对比度的因素有 试件吸收系数、散射比和试件厚度差。 2）、胶片对比度：由胶片特性曲可知，胶片对比度：,11,3）、射线照相对比度： 由胶片对比度公式得：,12,3、射线照相对比度影响因素 1）、主因对比度 工件材料吸收系数 射线能量 试件密度 工件材料原子系数Z 透照厚度差 散射比n 2）、胶片对比度 胶片类型（梯度G）； 显影条件（配方、时间、温度、活度

5、）； 底片黑度D。,13,3.1.3、射线照相清晰度 1、射线照相清晰度概念 射线照相清晰度是指射线底片上影象边缘轮 廓的鲜明程度。 当一束射线穿过厚度不均匀的试件而在底 片上形成影象时，厚度变化处的黑度不是突变 的，而是存在一个黑度过渡区，因而影象轮廓 不很鲜明，存在一定程度的模糊，这种情况作 “不清晰度”。 不清晰度由两个因素构成，即几何不清晰 度和固有不清晰度。,14,2、射线照相清晰度影响因素 1）、几何不清晰度Ug： 几何不清晰度也称半影，是由射源尺寸、 缺陷位置和射源、工件和胶片相对位置等几 何尺寸造成的。 由于射源都有一定的 几何尺寸，源上每一点都 在缺陷边缘形成自己的影 象，因

6、而在缺陷影象轮廓 处形成了一个影象重叠的 模糊区域，称为半影或叫 几何不清晰度。,15,几何不清晰度Ug可从图中的三角形关系推： 几何不清晰度大小取决于： 射源尺寸、 焦距F 缺陷至胶片距离b。 焦点尺寸越小、焦距越大、缺陷至胶 片距离越小，几何不清晰度越小。,16,例题：用焦点3mm的X射线机透照厚度为30 mm的平板对接焊缝，焦距600mm , 求几何不清晰度。 解：已知 d=3mm,b=30mm,F=600mm 代入公式：,17,若以L1表示源到 缺陷距离 ，L2表 示缺陷到胶片距离， 几不清晰度也可表 示为：,18,2）、固有不清晰度Ui 固有不清晰度是由于照射到胶片上的射 线在乳剂层

7、中激发出的电子的散射产生的。 当光子穿过乳剂层时，与乳剂相互作用 发生光电效应、康吴效应以及电子对效应， 在乳剂中激发出电子。这些电子向各向散射， 使乳剂中的卤化银晶粒感光，形成潜影。胶 片显影后，使影象轮廓模糊 。 固有不清晰度的大小主要取决于 射线的能量，能量越大，固有不清晰度就越大。 使用增感屏也会使固有不清晰度增大，特别是屏片接触不良时更为显著。,19,3）、散射线的影响 散射线对射线照相清晰度有显著影响。 来自工件中的散射线（即“前散射”）使工 件中的结构和缺陷以及工件轮廓影象模糊； 来自侧面的散射线（即“侧散射”）使 工件轮廓影象发生“边蚀”而模糊不清； 来自胶片后面的散射线（即“

8、背散射” ）使整个底片影象模糊不清。,20,3.1.4、射线照相颗粒度 1、颗粒度概念 颗粒性是指均匀曝光的底片上，影象黑度 分布不均匀的视觉印象。而颗粒度则是用测微光 度计测出的数据，按一定方法求出的所谓底片黑 度涨落值。 颗粒性印象并非由单个显影的感光银粒所形 成，而是由许多银粒交互重叠组成的银团产生的。 颗粒度限制了影象能记录的细节的最小尺寸 。一个尺寸很小的细节，在颗粒度较大的影象中,21,，或者不能形成自己的影象，或者其影象将被 黑度的起伏所淹没而无法识别。 2、颗粒度的大小受下列因素的影响 胶片类型： 胶片感光速度越快、颗粒度就越大。 射线能量： 射线能量越高，颗粒度越大 显影条件

9、： 包括显影时间、显影温度、显影配方。 增感屏影响： 使用荧光屏会增大颗粒度,22,3.1.5、影响射线照相灵敏度的因素归纳,3.2.1最小可见对比度Dmin Dmin与D是两个不同概念， D是底片上客观存在的量值 ， 而Dmin与影像大小、底片黑度、 颗粒度、观片条件和人眼敏锐程 度的诸多因素有关，实质上Dmin 反映的是在不同条件，人眼对底片影像黑度差的辨别能力，即识别灵敏度。 Dmin的数值越小意味着人眼对底片影像的辨别能力越强，对缺陷影像的识别灵敏度越高。 使D曲线向下平移， Dmin曲线向上平移，两曲线的相切点就是最佳黑度。对平板试件最佳黑度为2.5. 增大观片灯亮度能增大可识别金属

10、丝影像的黑度范围，相当于Dmin曲线向右平移；在暗室能增大可识别金属丝影像的黑度范围，相当于D曲线向上平移。,3.6像质计金属丝对比度与平板对比度公式的差别 像质计金属丝对比度公式为： D=-0.434Gd/(1+n) 平板对比度公式： D=-0.434GT/(1+n) 与后者相比，前者用金属丝直径d替代了缺陷厚 度T，并增加了几何修正系数。由于像质计金属丝直径d远小于焦点尺寸，在一定透照条件下，几何因素会影响金属丝影像对比度，故前者引入对底片对比度进行修正。缺陷尺寸大于焦点尺寸时，焦点尺寸对底片对比度的影响可忽略不计，故后者没有几何修正系数。,3.7与裂纹检出率有关的内容 在平板焊缝透照布置

11、情况下，射线束的照射角度在10以下时，裂纹的识别情况变化不大，约在7080%，在15 时，裂纹的检出率大约为50%，当超过15 时，随着照射角度的增大，裂纹不能识别的情况增多，裂纹的检出率显著降低。 裂纹的自身特征参数： 两裂面之间的间距，即裂纹的开口尺寸或宽度W； 裂纹平面对射线束的倾角； 裂纹在试件厚度方向的尺寸，既自身高度d； 裂纹上端离试件表面的距离既埋藏深度h； 裂纹长度 l ； 裂纹走向。 从探伤的角度来看前三个是关键参数，其中尤以裂纹开口宽度W最为关键。,26,第四章 射线透照工艺,27,4.1 透照工艺条件的选择（参照JB/T4730.2-2005),透照工艺条件的选择包括：

12、设备器材条件 透照几何条件 工艺参数条件 工艺措施条件,28,4.1.1 射线源和能量的选择 1、射线源的选择 、选择射线源的首要因素是所选择射线源发出的射线对被检试件有足够的穿透力； 、对X射线来说，穿透力取决于管电压，管电压越高则射线能量越大，在试件中的衰减素数越小，穿透厚度越大； 、对射线来说，穿透力取决于放射源的种类，不同的源发出的射线能量不同，对被检试件的穿透厚度不同。,29,2、射线能量的选择 、射线能量越高，穿透力越大。射线能 量过高，对射线照相对比度和颗粒度都有不 利影响. 、选择射线能量的原则是：首先有足够 的透力，能穿透被检工件，在此前提下尽量 采用较低的能量。 、各种标准

13、和规范都以一定方式对射线 能量进行了限制。如JB4730和GB3323标准规 定了X射线透照时不同厚度的各种材料允许使 用的最高管电压以及射线透照时各种射 线源可透照的厚度范围。,30,JB/T4730.2-2005标准规定： .X射线照相应尽量选用较低的管电压。 在采用较高管电压时，应保证适当的曝光量。 图1规定了不同材料、不同透照厚度允许采用 的最高射线管电压。 对截面厚度变化大的工件，在保证灵敏度 要求的前提下，允许采用超过图1规定的射 线管电压。对钢、铜及铜合金管电压增量不 应超过50kV；对钛及钛合金管电压增量不应 超过40kV；对铝及铝合金管电压增量不应超 过30kV。,31,32

14、,.对钢、铜、镍合金射线源和能量1MeV以上 射线设备的透照厚度范围 采用源在内中心透照方式，在保证像质计灵 敏度要求的前提下，允许射线最小透照厚度取 表中下限值的二分之一。 采用其他透照方式，在采取有效补偿措施并 保证像质计灵敏度要求的前提下，经合同各方同 意，Ir-192源的最小透照厚度可降至10mm， Se- 75源的最小透照厚度可降至5mm。,33,4.1.2、焦距的选择 1、焦距选择的一般原则： 选择焦距的原则是满足规定的几何不清晰 度的要求: 由于： 如几何不清晰度以 表示，,34,JB/T4730.2-2004标准规定： a.所选用的射线源至工件表面的距离f应 满足下式的要求：

15、A 级：f 7.5db 2/3 AB级：f 10db 2/3 B 级：f 15db 2/3 b.采用源在内中心透照方式周向曝光时， 只要得到的底片质量符合要求，f值可以减小， 但减小值最多不应超过规定值的50%。 c.采用源在内单壁透照方式时，只要得到 的底片质量要求，f值可以减小，但减小值最 多不应超过规定值的20%。,35,4.1.3、曝光量的选择和修正 1、曝光量定义：射线强度与曝光时间的乘积 X射线： E=it 射线：E=ct. 曝光量的大小决定底片的黑度。 由胶片特性曲线知道，底片黑度与曝光 量有着很好的对应关系，在一定的条件下， 为了得到合适的黑度、对比度、颗粒度和信 噪比，必须有

16、足够的曝光量。许多射线探伤 标准都规定了允许的最小曝光量，其目的在 于防止采用过高的管电压而降低射线照相对 比度。,36,JB/T4730.2-2005标准规定： a.射线照相 当焦距为700mm时，曝光量的推荐值为：A级和AB级不小于15mAmin；B级不小于20mAmin。当焦距改变时可按平方反比定律对曝光量进行换算。 b.射线源透照 总的曝光时间至少应不小于输送源往返所需时间的10倍。,37,2、曝光量的修正和计算 a.互易律(强度时间关系) 互易律是光化学反应的一条基本定律,即决定 光化学反应产物质量的条件,仅取决于辐射强度和时间的乘积,而与这两个因素的单独作用无关 .可引伸为底片黑度

17、只与总的曝光量有关,而与 辐射强度和时间分别作用无关.可用下列公式表示 X射线: 射线: 互易律适用于不使用增感屏或使用金属增感屏的埸合,使用荧光屏时失效。,38,当管电流或曝光时间变化时，可利用互易律计 算和修正。 例题1: 用管电流5mA、曝光10min可得到 满意的射线底片。若曝光时间改为5min,其它 条件不变，为得到同样黑度的底片，管电流 应变为多少？ 解：已知： 根据互易律,39,例题2： 用80Ci铱192源对某工件进行透 照，曝光4小时可得到满意的射线底片，75天 后，用该源对同一工件进行透照，其它条件 不变，为得到相同的底片，曝光时间应变为 多少？ 解：已知 t1=4; c1

18、=80 根据互易律,40,例题2： 用80Ci铱192源对某工件进行透 照，曝光4小时可得到满意的射线底片，75天 后，用该源对同一工件进行透照，其它条件 不变，为得到相同的底片，曝光时间应变为 多少？ 解：已知 t1=4; c1=80 根据互易律,41,例题2： 用80Ci铱192源对某工件进行透 照，曝光4小时可得到满意的射线底片，75天 后，用该源对同一工件进行透照，其它条件 不变，为得到相同的底片，曝光时间应变为 多少？ 解：已知 t1=4; c1=80 根据互易律,42,例题2： 用80Ci铱192源对某工件进行透 照，曝光4小时可得到满意的射线底片，75天 后，用该源对同一工件进行

19、透照，其它条件 不变，为得到相同的底片，曝光时间应变为 多少？ 解：已知 t1=4; c1=80 根据互易律,43,b.平方反比定律(距离曝光量关系) 射线源都可看作点源，按照物理光 学定律，从点源发出的辐射，其强度I 与距离F的平方成反比，即： 由互易律E=IT,44,例题3： 焦距600mm时，曝光量15mAmin 可得到满意的射线底片，若焦距变为1200mm， 为得到同样的底片，曝光量应变为多少？ 解：已知 E1=15；F1=600；F2=1200 由公式 得：,45,c.综合变化修正 由互易律知 E1=i1t1 ,E2=i2t2, 代入平方反比公式： 由该式可进行综合变化计算和修正 例

20、题4： 用焦距500mm、管电压70kV、管 电流6mA、曝光40s透照某铝合金铸件可得到 满意的底片。若焦距增加到1000mm、管电流 增加到8mA、为得到相同的底片黑度，曝光时 间应变为多少？,46,解：将已知数据代入公式 d.利用胶特性曲线 修正曝光量 胶片特性曲线反映 了底片黑度和曝光量之 间的关系，因此，利用 胶片特性曲线可在黑度 变化或胶片变化时对曝 光量进行修正。,47,a).黑度变化时的修正 设胶片特性曲线上黑度D1和D2对应的曝光量对数分别为LgE1和LgE2,由 故黑度D1和D2对应的曝光量之比为,48,例题5：用型胶片透照某工件，曝光量 10mAmin时得到的底片黑度为1

21、.0。为使底片 黑度达到2.5, 曝光量应变为多少？（已知胶 片特性曲线上Lg1.0=2.23,Lg2.5=2.62）。 解：,49,b).胶片变化时的修正 设黑度为D时，胶片1和胶片2对应的曝光量对数分别为 LgE1和LgE2,则对于黑度D，两种胶片的曝光量之比为,50,例题6： 用III型胶片透照某工件，曝光 量35mAmin时，得到的底片黑度为2.5，若换 用II型胶片，为使底片黑度仍为2.5，需要的 曝光量为少？（已知黑度2.5时，III型胶片 和II型胶片对应的曝光量对数分别 LgE1=2.62,LgE2=2.02）。 解 ：,51,e.综合练习 例题7 (P24-444) 用焦距5

22、00mm、管电压200KV、管电流5mA、曝光4min透照某工件，得到的底片黑度为1.0，现改用焦距750mm、管电流15mA、管电压不变，欲使底片黑度提高到1.5，则曝光时间应变为多少？（已知胶片特性曲线上，LgE1.0=1.8,LgE1.5=2.1）。,52,解：设黑度不变，焦距和管电流变化时， 当黑度由1,8变为2.1时，曝光时间应变为：,53,2、透照方式的选择和一次透照长度的计算 1）、透照方式的选择 .典型的透照方式有八种： 图C.1图C.8给出了常用的典型透照方式示意图,可供确定透照布置时参考。图中d表示射线源，F表示焦距，b表示工件至胶片距离，f表示射线源至工件距离，T表示公称

23、厚度，Do表示管子外径。,54,55,56,57,58,.各种透照法优劣 从提高射线照相灵敏度、减小透照厚 度比和横向裂纹检出角以及保证一次透照 长度的角度考虑，单壁透照法优于双壁透 照法，双壁单影法优于双壁双影法，内透 法优于外透法，中心法又优于偏心法。 .选择原则 在可以实施的情况下应选用单壁透照 方式,在单壁透照不能实施时才允许采用双 壁透照方式。,59,2）、一次透照长度以及透照厚度比K控制 .透照厚度比K和横向裂纹检出角 a.透照厚度比K：等于边缘射线束斜向 穿透的母材厚度T与母材厚度T之比，即 K=T/T 。,60,b.横向裂纹检出角 横向裂纹检出角是边缘射线束与 中心射线束的夹角

24、。 K越大，越大，横向裂纹检出率越低。 c.控制K值的目的 减小横向裂纹检出角，提高横向裂纹 检出率，同时使底片黑度变化控制在 规定的范围内。,61,.一次透照长度 L3： L3与K和有关，L3越大，和K越大，L3 的选择是为了满足透照厚比K值的要求。 允许的透照厚度比K （JB/T4730.2-2005）,62,a.一次透照长度 L3的确定 a).纵焊缝计算 由图中的三角形关系可知 L3=2L1tg, =cos-1(1/K) 对于AB级照相， K=1.03，=13.86 L3=2L1tg=2L1tg13.86L1/2 底片有效评定长度Leff Leff=L3+L L =2L2tg =2L2t

25、g18.36L2/2 Leff =(L1+L2)/2,2020/8/14,63,b).环焊缝外照法 环焊缝100%外照 时，最少曝光次 数N可由下式确定,64,例题（27第456题）：用XY3010X射线机外透法透照外径1592mm，板厚46mm的锅筒环焊缝，若焦点至工件表面的距离L1为700mm,则100%检查时满足T/T=10%的最少透照次数N和一次透照长度L3各为多少？,65,环焊缝外照法的极限情况 环焊缝单壁外照时，焦距越小，一次 透照长度越小，透照次数越多；焦距越 大，一次透照长度越大，透照次数越少。,66,67,c). 内透中心法 中心法透照时，一次透照长度为整条 环缝，此时，透照

26、厚度 比K=1，裂纹检出角=0O d).内透偏心法（FR）,68,e).内透偏心法（FR） 内透法当0.3DF0.7D时，N=1,69,f).双壁单影法,70,双壁单影法透照时，焦距越大，一次透照长度越小，透照次数越多；焦距越小，一次透照长度越大，透照次数越少。 双壁单影法的极限情况： 当FD时，2 取=150或=180 当F时， 取=150或=180,71,3、曝光曲线的制作及应用 1)、曝光曲线及其用途 .曝光曲线 曝光曲线是表示工件（材质、厚度）和透照工艺参数之相互关系的曲线。 .曝光曲线的用途 曝光曲线是用来确定工件的曝光条件的。根据工件的材质和厚度，利用曝光曲线可方便地确定工件的曝光条件（管电压、管电流、曝光时间、焦距等）,72,.曝光曲线的类型和使用条件 a.双变量曝光曲线：反映工件厚度和管电压之间的关系。固定条件包括工件材质、X射线机、焦距、曝光量（