第二章 射線探傷

1、第二章 射線探傷學(xué)習(xí)目標學(xué)習(xí)目標了解射線產(chǎn)生、性質(zhì)及衰減，掌握探傷基本了解射線產(chǎn)生、性質(zhì)及衰減，掌握探傷基本原理原理熟悉射線檢測設(shè)備及器材，可以合理選擇熟悉射線檢測設(shè)備及器材，可以合理選擇1.掌握射線照相法檢測工藝及底片評定法掌握射線照相法檢測工藝及底片評定法第一節(jié) 射線探傷的基本原理 射線的種類 射線 放射性物質(zhì)內(nèi)部原子核衰變產(chǎn)生射線 高能X射線 通過加速器使燈絲釋放的熱電子獲得高能量后撞擊射線靶而產(chǎn)生的穿透力 大靈敏度 高透照幅度 寬一、 射線的產(chǎn)生及其性質(zhì)射線的產(chǎn)生高速行進電子 金屬靶轟擊99%動能轉(zhuǎn)換為熱能1%動能轉(zhuǎn)換為X射線射線探傷原理利用射線可以穿透物質(zhì)和在物質(zhì)中有衰減的特性來發(fā)現(xiàn)

2、其中缺陷的一種無損探傷方法。 射線探傷方法射線探傷方法射線探傷方法有照相法、透視法(熒屏顯示)和工業(yè)射線電視法。目前生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用射線照相法。射線照相法探傷是利用物質(zhì)在密度不同、厚度不同時對射線的吸收程度不同(即使射線的衰減程度不同),就會使零件下面的底片感光不同的原理，實現(xiàn)對材料或零件內(nèi)部質(zhì)量的照相探傷。當射線穿過密度大的物質(zhì)，如金屬或非金屬材料時,射線被吸收得多，自身衰減的程度大,使底片感光輕;當射線穿過密度小的缺陷(空氣)時。則被吸收得少,衰減小，底片感光重。這樣就獲得反映零件內(nèi)部質(zhì)量的射線底片。 射線探傷的特點射線探傷的特點可直接觀察零件內(nèi)部缺陷的影像，對缺陷進行定性、定量和定位分析;

3、探測厚度范圍大，從薄鋼片到厚達500mm以內(nèi)的鋼板，但薄鋼片的表面缺陷(如表面發(fā)紋、疲勞裂紋等)較難探測；設(shè)備復(fù)雜、昂費。檢驗費用高;射線有害人體健康，其設(shè)備應(yīng)加防護措施。射線探傷適用于所有的材料，可檢驗金屬、非金屬材料內(nèi)部質(zhì)量，探測鑄件、焊接件內(nèi)郡的缺陷。如檢測船體焊縫的質(zhì)量。射線的性質(zhì)不可見，以光速直線傳播；不帶電，不受電場和磁場的影響；具有可穿透物質(zhì)和在物質(zhì)中衰減的特性；可使物質(zhì)電離，能使膠片感光，亦能使某 些物質(zhì)產(chǎn)生熒光；能對生物細胞起作用（生物效應(yīng)）； 當射線穿透物質(zhì)時，由于物質(zhì)對射線有吸收和散當射線穿透物質(zhì)時，由于物質(zhì)對射線有吸收和散射作用，從而引起射線能量的衰減。射作用，從而引起

4、射線能量的衰減。并可用衰減定并可用衰減定律表達：律表達：式中式中 射線透過厚度射線透過厚度 的物質(zhì)后的射線強度；的物質(zhì)后的射線強度； 射線的初始強度；射線的初始強度； 自然對數(shù)的底；自然對數(shù)的底； 透過物質(zhì)的厚度；透過物質(zhì)的厚度； 線衰減系數(shù)，為上述各物理效應(yīng)分別引起的線衰減系數(shù)，為上述各物理效應(yīng)分別引起的 衰減系數(shù)之和。衰減系數(shù)之和。 I0Ie射線的衰減-=eII0二、射線探傷的方法及其原理 射線照相法 射線熒光屏觀察法 射線實時成象檢驗 射線計算機斷層掃描技術(shù) 射線照相法 根據(jù)被檢工件與其內(nèi)部缺陷介質(zhì)對射線能量衰減程度的不同，使得射線透過工件后的強度不同，使缺陷能在射線底片上顯示出來的方法

5、。 射線熒光屏觀察法 將透過被檢物體后的不同強度的射線，再投射在涂有熒光物質(zhì)的熒光屏上，激發(fā)出不同強度的熒光而得到物體內(nèi)部的影象的方法。 射線實時成象檢驗 采用X射線源，稱為X射線實時成象檢驗。 具有實時，高效、不用射線膠片、可記錄和勞動條件好等顯著優(yōu)點 射線計算機斷層掃描技術(shù) 計算機斷層掃描技術(shù)，簡稱CT（Computer tomography）。 它是根據(jù)物體橫斷面的一組投影數(shù)據(jù)，經(jīng)計算機處理后，得到物體橫斷面的圖象。第二節(jié) 射線探傷設(shè)備簡介 X射線機 攜帶式、移動式和固定式 射線機第三節(jié) 焊縫射線照相法探傷 射線照相法具有靈敏度較高所得射線底片能長期保存等優(yōu)點，目前在國內(nèi)外射線探傷中，應(yīng)

6、用最為廣泛。 射線照相法探傷法是通過底片上缺陷影象，對照有關(guān)標準來評定工件內(nèi)部質(zhì)量的。 射線探傷的實質(zhì)是根射線探傷的實質(zhì)是根據(jù)被檢工件與其內(nèi)部缺陷介據(jù)被檢工件與其內(nèi)部缺陷介質(zhì)對射線能量衰減程度不同，質(zhì)對射線能量衰減程度不同，而引起射線透過工件后的強而引起射線透過工件后的強度差異，使缺陷能在射線底度差異，使缺陷能在射線底片或片或X光電視屏幕上顯示出光電視屏幕上顯示出來。來。一、射線照相法的原理一、射線照相法的原理 根據(jù)膠片上影像的形狀及其黑度的不均勻程度，就可以評定被檢測試件中有無缺陷及缺陷的性質(zhì)、形狀、 大小和位置。此法的優(yōu)點是靈敏度高、直觀可靠、重復(fù)性好， 是射線檢測法中應(yīng)用最廣泛的一種常規(guī)

7、方法。由于生產(chǎn)和科研的需要，還可用放大照相法和閃光照相法以彌補其不足。 放大照相可以檢測出材料中的微小缺陷。 象質(zhì)等級 A級成象質(zhì)量一般，適用于承受負載較小的產(chǎn)品和部件。 AB級成象質(zhì)量較高，適用于鍋爐和壓力容器產(chǎn)品及部件。 B級成象質(zhì)量最高，適用于航天和核設(shè)備等極為重要的產(chǎn)品和部件 由于X射線和射線波長短、硬度（見下文）大，對膠片的感光效應(yīng)差，一般透過膠片的射線，大約1就能使膠片中的銀鹽微粒感光。為了增加膠片的感光速度，利用某些增感物質(zhì)在射線作用下能激發(fā)出熒光或產(chǎn)生次級射線，從而加強對膠片的感光作用。在射線透視照相中，所用的增感物質(zhì)稱為增感屏， 其增感系數(shù)為 增感屏及增感方式量時，用增感屏所

8、需曝光產(chǎn)生相同的攝影密度時，無增感所需曝光量在攝影密度為DDK =二、探傷位置的確定及其標記 三、射線能量的選擇 射線能量愈大，其穿透能力愈強，可透照的工件厚度愈大。但同時也帶來了由于衰減系數(shù)的降低而導(dǎo)致成象質(zhì)量下降。所以在保證穿透的前提下，應(yīng)根據(jù)材質(zhì)和成象質(zhì)量要求，盡量選擇較低的射線能量。 增感屏是利用熒光物質(zhì)被射線激發(fā)產(chǎn)生熒光實現(xiàn)增感作用的，其結(jié)構(gòu)如圖所示。它是將熒光物質(zhì)均勻地涂布在質(zhì)地均勻而光滑的支撐物(硬紙或塑料薄板等)上，再覆蓋一層薄薄的透明保護層組合而成的。 四、膠片與增感屏的選取靈敏度是指發(fā)現(xiàn)缺陷的能力，也是檢測質(zhì)量的標志。通常用兩種方式表示： 絕對靈敏度：在射線膠片上能發(fā)現(xiàn)被檢

9、測試件中與射線平行方向的最小缺陷尺寸； 相對靈敏度：在射線膠片上能發(fā)現(xiàn)被檢測試件中與射線平行方向的最小缺陷尺寸占試件厚度的百分數(shù)。若以d表示為被檢測試件的材料厚度，x為缺陷尺寸，則其相對靈敏度為 %100=dxK五、靈敏度的確定及象質(zhì)計的選用1.靈敏度靈敏度2）象質(zhì)計）象質(zhì)計 在透視照相中，要評定缺陷的實際尺寸是困難的，因此， 要用象質(zhì)計來做參考比較。同時，還可以用象質(zhì)計來鑒定照片的質(zhì)量和作為改進透照工藝的依據(jù)。象質(zhì)計要用與被透照工件材質(zhì)吸收系數(shù)相同或相近的材料制成。常用的象質(zhì)計主要有： 線型孔型和槽型線型孔型和槽型 。 六、透照幾何參數(shù)的選擇 焦點至膠片的距離稱為透照距離，又稱焦距。 在射線

10、源選定后，增大透照距離可提高底片清晰度，也增大每次透照面積。 七、常見類型焊縫的透照方法 1對接接頭焊縫對接接頭焊縫 2角接接頭焊縫角接接頭焊縫 3管件對接焊縫（筒體環(huán)焊縫）管件對接焊縫（筒體環(huán)焊縫） 八、透照厚度差的控制 射線管發(fā)出的射線并非平行束射線，一般是以一定的輻射角向外輻射，且其照射場內(nèi)的射線強度分布不均勻，這將使底片黑度分布不均勻。靠近邊緣，由于射線強度弱，使其黑度低于中心附近黑度。同時，中心射線束穿過的工件厚度，產(chǎn)生了透照厚度差(-)曝光規(guī)范是影響照相質(zhì)量的重要因素。射線探傷的曝光規(guī)范包括管電壓、管電流、曝光時間及焦距等四個參數(shù)。其中管電流與暴光時間的乘積稱為曝光量。射線探傷的曝

11、光規(guī)范包括射線源種類、劑量、曝光時間及焦距四個內(nèi)容。射線劑量反映了射線強度，它和曝光時間的乘積稱為曝光量。曝光量決定底片的感光量。九、曝光規(guī)范的選擇 射線曝光曲線圖 第四節(jié) 焊縫射線底片的評定 利用觀片燈黑度計等儀器和工具進行評片。包括底片質(zhì)量的評定缺陷的定性和定量焊縫質(zhì)量的評級等內(nèi)容。 一、底片質(zhì)量的評定 黑度值是射線底片質(zhì)量的一個重要指標。 射線照相靈敏度是以底片上象質(zhì)計影象反映的象質(zhì)指數(shù)來表示的。 底片上的定位標記和識別標記應(yīng)齊全，且不掩蓋被檢焊縫影象。 底片上被檢焊縫影象應(yīng)規(guī)整齊全，不可缺邊或缺角。 黑度值靈敏度標記系表面質(zhì)量二、底片上缺陷影象的識別二、底片上缺陷影象的識別 缺陷影象的

12、幾何形狀 缺陷影象的黑度分布 缺陷影象的位置 1. 1. 焊件中常見的缺陷焊件中常見的缺陷1 1） 裂紋裂紋 裂紋主要是在熔焊冷卻時因熱應(yīng)力和相變應(yīng)力而產(chǎn)生的， 也有在校正和疲勞過程中產(chǎn)生的，是危險性最大的一種缺陷。 裂紋影像較難辨認。因為斷裂寬度、裂紋取向、斷裂深度不同， 使其影像有的較清晰，有的模糊不清。常見的有縱向裂紋、橫向裂紋和弧坑裂紋， 分布在焊縫上或熱影響區(qū)。 2 2） 未焊透未焊透未焊透是熔焊金屬與基體材料沒有熔合為一體且有一定間隙的一種缺陷。在膠片上的影像特征是連續(xù)或斷續(xù)的黑線， 黑線的位置與兩基體材料相對接的位置間隙一致。圖是對接焊縫的未焊透照片。 3 3） 氣孔氣孔 氣孔是

13、在熔焊時部分空氣停留在金屬內(nèi)部而形成的缺陷。 氣孔在底片上的影像一般呈圓形或橢圓形，也有不規(guī)則形狀的，以單個、多個密集或鏈狀的形式分布在焊縫上。在底片上的影像輪廓清晰，邊緣圓滑，如氣孔較大，還可看到其黑度中心部分較邊緣要深一些。 4 4） 夾渣夾渣 夾渣是在熔焊時所產(chǎn)生的金屬氧化物或非金屬夾雜物， 因來不及浮出表面，停留在焊縫內(nèi)部而形成的缺陷。在底片上其影像是不規(guī)則的，呈圓形、塊狀或鏈狀等，邊緣沒有氣孔圓滑清晰， 有時帶棱角， 如所示。 5 5） 燒穿燒穿 在焊縫的局部，因熱量過大而被熔穿，形成流垂或凹坑。 在底片上的影像呈光亮的圓形(流垂)或呈邊緣較清晰的黑塊(凹坑)， 如圖所示。 2. 2

14、. 鑄件中常見的缺陷鑄件中常見的缺陷1） 夾雜 夾雜是金屬熔化過程中的熔渣或氧化物，因來不及浮出表面而停留在鑄件內(nèi)形成的。 在膠片上的影像有球狀、塊狀或其他不規(guī)則形狀。其黑度有均勻的和不均勻的，有時出現(xiàn)的可能不是黑塊而是亮塊，這是因為鑄件中夾有比鑄造金屬密度更大的夾雜物，如鑄鎂合金中的熔劑夾渣，如圖所示。 2 2） 氣孔氣孔 因鑄型通氣性不良等原因，使鑄件內(nèi)部分氣體排不出來而形成氣孔。氣孔大部分接近表面，在底片上的影像呈圓形或橢圓形，也有不規(guī)則形狀的，一般中心部分較邊緣稍黑， 輪廓較清晰， 如圖所示。 3 3） 針孔針孔 針孔是指直徑小于或等于1 mm的氣孔，是鑄鋁合金中常見的缺陷。在膠片上的

15、影像有圓形、條形、蒼蠅腳形等。 當透照較大厚度的工件時，由于針孔分布在整個橫斷面， 針孔投影在膠片上是重疊的， 此時就無法辨認出它的單個形狀了。 4 4） 疏松疏松 澆鑄時局部溫差過大，在金屬收縮過程中，鄰近金屬補縮不良，產(chǎn)生疏松。疏松多產(chǎn)生在鑄件的冒口根部、厚大部位、厚薄交界處和具有大面積的薄壁處。在底片上的影像呈輕微疏散的淺黑條狀或疏散的云霧狀，嚴重的呈密集云霧狀或樹枝狀，如圖所示。 5 5） 裂紋裂紋 裂紋一般是在收縮時產(chǎn)生，沿晶界發(fā)展。在底片上的影像是連續(xù)或斷續(xù)曲折狀黑線， 一般兩端較細，如圖所示。 3. 3. 表面缺陷和偽缺陷表面缺陷和偽缺陷1） 表面缺陷 對于缺陷，主要應(yīng)檢查工件內(nèi)

16、部缺陷，但是各種表面缺陷在膠片上的影像和內(nèi)部缺陷的影像并沒有什么區(qū)別，表面缺陷有些是允許的。因此，在膠片上發(fā)現(xiàn)有缺陷影像后， 應(yīng)與工件表面仔細查對， 最后得出結(jié)論。 2） 偽缺陷 偽缺陷產(chǎn)生的原因很多，形狀也多種多樣，檢測人員一般憑經(jīng)驗?zāi)茏R別大部分偽缺陷。也就是說，對缺陷影像可根據(jù)缺陷影像的特征和產(chǎn)生的部位予以分析。此外，還可以從膠片兩側(cè)利用反光或放大鏡觀察表面是否劃傷來判斷。如仍懷疑有缺陷，則必須重照復(fù)驗。 焊縫射線底片上常出現(xiàn)的偽缺陷及其原因焊縫射線底片上常出現(xiàn)的偽缺陷及其原因偽缺陷的種類影像特征可能的原因膠片質(zhì)量不好細小霉斑區(qū)域，或普遍嚴重發(fā)灰底片陳舊發(fā)霉或膠片存放不當或過期暗室處理不當

17、底片角上、邊緣上有霧或普遍嚴重發(fā)灰暗盒封閉不嚴、漏光，紅燈不安全顯影液沾染暗黑色珠狀影像顯影處理前濺上顯影液滴靜電感光黑色枝狀條紋膠片產(chǎn)生了靜電感光定影液沾染點、條或成片區(qū)域的白影顯影前膠片沾染了定影液劃痕和壓痕黑度較大的點和線局部受機械壓傷或劃傷增感屏偽缺陷淡色斑點區(qū)域增感屏損壞或夾有紙片三、缺陷的定量測定三、缺陷的定量測定 評定工件的質(zhì)量不僅需要確定缺陷的性質(zhì)和大小, 而且需要知道其在工件中的位置。對于缺陷返修, 準確定位尤其重要。在射線照相中, 由于射線底片直接給出的是缺陷在透照平面上的位置, 所以缺陷位置測定主要是確定其深度位置。1. 1. 缺陷埋藏深度的測定缺陷埋藏深度的測定根據(jù)缺陷

18、在底片上的影像，只能判定缺陷在工件中的平面位置，也就是說，只能把缺陷位置以兩個坐標表示出來。為了確定第三個坐標，即決定缺陷所在位置的深度，必須進行兩次不同方向的照射。 saallLsh-=)(式中 h缺陷距工件下表面的距離S兩次曝光時在底片上所得的兩缺陷影像之間距離（mm）L焦距（mm）l工件與膠片的距離（mm）a射線源焦點從A到B的移動距離（mm）。 2. 缺陷在射線方向上的厚度測定缺陷在射線方向上的厚度測定缺陷在射線束方向的厚度(如氣孔直徑或未焊透深度等)測定方法，可用測量缺陷在底片上的影像黑度來估計。 一般通過事先制定出的缺陷尺寸黑度關(guān)系曲線，便可從黑度計上測得的缺陷影像黑度來確定缺陷在

19、射線方向上的尺寸大小。 四、焊縫質(zhì)量的評定四、焊縫質(zhì)量的評定 依據(jù)GB/T3323-1987標準，按照焊接缺陷的性質(zhì)數(shù)量和大小將焊縫質(zhì)量分為共四級，質(zhì)量依次降低。 級焊縫內(nèi)不允許存在任何裂紋未熔合未焊透以及條狀夾渣，允許有一定數(shù)量和一定尺寸的圓形缺陷存在。 級焊縫內(nèi)不允許存在任何裂紋未熔合未焊透等三種缺陷，允許有一定數(shù)量一定尺寸的條狀夾渣和圓形缺陷存在。 級焊縫內(nèi)不允許存在任何裂紋未熔合以及雙面焊和加墊板的單面焊中的未焊透，允許有一定數(shù)量一定尺寸的條狀夾渣和圓形缺陷存在。 級焊縫指焊縫缺陷超過級者。 1圓形缺陷的評定圓形缺陷的評定首先確定評定區(qū)。其次考慮到不同尺寸的缺陷對焊縫危害程度也越大，因

20、此對于評定區(qū)域內(nèi)大小不同的圓形缺陷不能同等對待，應(yīng)將尺寸按規(guī)定換算成缺陷點數(shù)。圓形缺陷評定區(qū)圓形缺陷評定區(qū) mmmm母材厚度2525100100評定區(qū)尺寸101010201030缺陷長/mm112233446688點數(shù)1236101525缺陷長/mm112233446688點數(shù)1236101525最后計算出評定區(qū)域內(nèi)缺陷點數(shù)總和，然后按表提供的數(shù)量來確定缺陷的等級。 母材厚/mm質(zhì)量等級101015152525505010010012345636912151861218243036缺陷點大于級者2條狀夾渣的評定條狀夾渣的等級評定根據(jù)單個條狀夾渣長度條狀夾渣總長及相鄰兩條狀夾渣間的距離三個方面來進行綜合評定。 （1）單個條狀夾渣的評定）單個條狀夾渣的評定當?shù)灼洗嬖趩蝹€條狀夾渣時，以夾渣長度確定其等級?？紤]到條狀夾渣長度對不同板厚的工件危害程度不同，一般較厚的工件允許較長的條狀夾渣存在。因此國家標準規(guī)定，也可以用條狀夾渣長度占板厚的比值來進行等級評定。 表表3-5 3-5 條狀夾渣的分級（條狀夾渣的分級（mmmm）質(zhì)量等級單個條狀夾渣長度條狀夾渣總長板厚夾渣長度124在任意直線上，相鄰兩夾渣間距均不超過6L的任何一組夾渣，其累計長度在12焊縫長