焊接检验3章射线课件

1、第三章 射线探伤（RT）,3一1射线检测基本原理 射线种类 射线分有： X射线（波长为0.001-0.1nm,射线能量及强度均可调节。探伤灵敏度一般为1%一2%。 ） 射线（波长为0.0003-0.1nm,能量不能调节，衰变速率也是固定的 .） 高能密度X射线（指射线能量在1MeV以上的X射线，焊缝探伤用高能密度X射线一般在15一30MeV,探伤灵敏度较高（0.5%一1%） ）, 射线性质,（1）不可见，以光速直线传播 （2）不带电，因而不会受电场和磁场的作用。 （3）具有可穿透可见光所不能穿透的物质（例如骨骼、金属、非金属等）和在物质中有衰减的特性。 （4）可使物质电离，能使胶片感光，也能使某 物质产生荧光。 （5）能起生物效应，伤害和杀死生物细胞。, 射线与物质相互作用,入射到物体的射线，因为一部分能量被吸收、一部分能量被散射而减弱，使其强度发生衰减。 单色平行射线入射物体后的衰减规律可用下式表示： 式中 I-射线穿透厚度为物体后的射线强度； I0-入射射线强度； -透过物体的厚度； -线衰减系数。,上式表明，射线的强度是呈负指数规律衰减的。它随透过物体的厚度和线衰减系数的增加而增

2、大。 线衰减系数值与射线的波长（）及被穿透物质性质（原子序数Z、密度）有关。 对同样的物质，入射射线波长（）越长，值越大； 对相同波长（或能量）的入射射线，物质的原子序数Z越大，密度越大，则值也越大。, 射线照相法探伤原理,图中射线在构件中及缺陷中的线衰减系数分别是：无缺陷部位为；缺陷部位为 。根据衰减定律，透过无缺陷部位X厚的射线强度为： 透过缺陷部分的射线强度为：,也就是说射线穿透工件后，有缺陷地方的强度与无缺陷处的强度是不一样的。若在工件的下方（紧贴工件）放一张X光工业胶片，胶片受X光照射可以感光。由于有缺陷地方的射线强度与无缺陷处的射结强度是不一样的，所以它反映在胶片上的感光程度将是不同的。我们即可在感光后的胶片（X光底片）上通过这一不同判断出缺陷的性质、尺寸及缺陷产生的部位。,缺陷部分 分如下两种情况： （1）当 IX。缺陷在射线照相法探伤的底片上呈黑色影象，在电视屏幕上呈灰白色影象。 （2）当 时（缺陷为夹钨，即缺陷部位透过射线强度小于周围完好部位），I IX。缺陷在射线照相法探伤的底片上呈白色影象，在电视屏幕上呈黑色影象。,3一2射线探伤设备简介, X射线获得及X射线机

3、X射线获得 X射线在X射线机的X光管中产生。 X射线机的主要组成： (见下页),X光管（是一个有一定真空度的玻璃容器。一端有一个由W丝制成的阴极，相对的另一端有一个由W制成的中空阳极靶。 P30图3一3“X光管结构示意图” ） 图中标示2：由纯铁或钝镍制成的阴极聚焦罩。作用：利用其凹面使热发射电子聚焦成一束电子流。 图中标示4：由铜制成的阳极壳。 图中标示6：由玻璃制成的套管。,阴极变压器（输出电压2一10V、电流2 30mA，用于阴极灯丝的加热。） 高压变压器（输出几十伏500KV电压。） 高压整流器（经整流后直流电压加在阴、阴极上，获得高压电场加速热电子。） 冷却器（将冷却液常用变压器绝缘油泵入中空阳极进行冷却。） 自整流式X光机说明X射线的产生(见下页),X射线管5内的阴极灯丝7由阴极变压器2的次级加热至炽热，产生热发射电子6。所产生的热电子在加在阴、阳极间的高电压所形成的强电场作用下被加速，被加速的热电子获得很大动能。这些被加速的热电子高速射向阳极靶4，到达阳极靶后，电子将全部动能交出。其中99%的动能转化为热能，而仅只有1%的热能转化为X光能。 由于阳极靶是倾斜放置的（与垂直

4、方向夹角为20度从阳极靶上发出的X射线从X光管的窗口射出。, 焦点分为实际焦点和有效焦点： 实际焦点：阳极靶上热电子轰击的面积（图中2）。 有效焦点：实际焦点在垂直于射线束轴线上投影面积。（由于阳极靶与射线束成20度倾角，所以有效焦点尺寸约为实际焦点尺寸的1/3）（图中3）, X射线机分类 (2种分类方法), 按结构形式分类 按结构形式又分为： 1)携带式；2)移动式；3)固定式三种。 1)携带式X射线机因其体积小、重量轻，而适用于施工现场和野外作业的检测工作。 2)移动式X射线机能在生产车间或实验室内移动，适用于中、厚板件的检测。 3)固定式X射线机则固定在确定的工作环境中，靠移动工件来完成检测任务。, 按射线束的辐射方向分类 又分为定向辐射和周向辐射二种。 其中周向X射线机特别适用于管道、锅炉和压力容器环形焊缝的检测。由于它一次曝光可以检测整条环缝，所以工作效率特别高。 此外，还有一些特殊用途的X射线机，例如：软X射线机（管电压在60KV以下），用于检测金属薄件、非金属材料等低原子序数物质内部缺陷。微焦点X射线机（通常为0.01一0.1mm，微焦点最小为0.005mm），适用于近焦

5、距拍片，用于检测半导体器件、集成电路内部结构及焊接质量。 P34表3一2列出了几种典型X射线机主要性能。,P34表3-2几种典型X 射线机类型及特点,几种X射线机主要参数, 射线的获得及射线机, 射线的获得 获得：由放射性同位素原子核衰变产生。 放射性同位素种类： 钴60 Co60、铱192 Ir192、铯137 Cs137、铥170 Tm170、铈75 Se75。 射线源有天然射线源和人工射线源两种。,人工射线源的获得：利用原子能反应堆或加速器，用中子去轰击正常原子，使正常原子核增加若干中子，所获得的元素为原元素的放射性同位素。 例：钴60 ，Co60是利用原子能反应堆或加速器，用中子去轰击钴59 ，Co59（质子数为27，而中子数为32，质量为59）使其原子核增加一个中子，变成放射性同位素钴60 ，Co60。,关于射线的几个名词： 放射性同位素：原子核内质子数（原子序数）相同，而中子数不同的原子称为放射性同位素。 衰变常数：衰变过程与外界的物理一化学条件无关。单位时间衰变的原子核数（即衰变速度）是恒定的。这一恒定的衰变速度被称为衰变常数，记作。 半衰期：射线源的强度衰减至一半所需时

6、间。 钴60 60Co半衰期：5.3年。 可透照厚度：40-200mm 铱192 192Ir半衰期：73天。 可透照厚度：20-100mm 铯137 137Cs半衰期：30年。 可透照厚度：25-90mm 铥170 170Tm半衰期：128天。可透照厚度：5mm 铈75 75Se半衰期：120天。 可透照厚度：10-40mm,射线探伤特点,射线机分类,射线机按其结构分为 携带式、移动式和 爬行式三种。 携带式射线机多采用Ir192、Cs137作射线源，适合于较薄件的检测。 移动式射线机多采用Co60作射线源，用于厚件检测。 爬行式射线机用于野外焊接管线的检测。 几种典型的射线机主要性能列于P36表3一3。,几种典型射线机性能, 加速器,加速器分有： 电子直线加速器、电子感应加速器、电子回旋加速器三种。目前应用最广泛的是电子直线加速器。 具有如下优点： 射线束能量、强度、方向均可精确控制。 能量最高可达35MeV，探伤钢铁透照厚度可达500mm。 焦点尺寸小。（电子感应加速器为0.1一0.2x2mm2，电子直线加速器略大些） 探伤灵敏度高达0.5%一1%。,几种典型加速器性能, 射线探伤

7、设备选择,初步选择时主要应考虑因素是： 射线可穿透材料厚度、显像质量、曝光时间、检测装置对位和移动的难易程度等。 其中最主要的是射线可穿透材料厚度。 各种射线检测使用范围可参照P37图38“各种探伤设备使用范围”和表35“不同厚度钢采用射线探伤设备”。,各种射线检测设备使用范围,不同厚度钢板选用的射线探伤设备,33射线照相法探伤 射线照相法探伤实质，是根据被检构件（材料）与内部缺陷介质对射线能量衰减程度的不同，而引起透射后射线强度分布差异（射线强度分布差异形成射线图象，又称为辐射图象），在感光材料（胶片）上获得缺陷投影所产生的潜影，经暗室处理后莸得缺陷影象，再对照有关标准来评定构件内部质量。,1射线照相法探伤系统基本组成,1射线源 2铅光阑 3滤板 4象质计、标记带 5铅遮板6工件 7滤板 8-底部铅板 9暗盒、胶片、增感屏 10铅罩,（1）射线源： X射线机、射线机、加速器。 （2）射线胶片： 类型：增感型胶片、 非增感型胶片（直接型胶片）。 增感型胶片适于与荧光增感屏一起使用. 非增感型胶片适于与金属增感屏一起使用或 不用增感屏直接使用。 IS011699（国际标准化组织）和EN5

8、84一1提出将射线胶片分为六类，即C1、C2、C3、C4、C5、C6类。,胶片系统类别（GB/T3323-2005）,各类胶片主要应用场合,（3）增感屏 作用：1) 增感作用。2) 滤波作用。 增感作用: 射线胶片吸收入射射线的能量很少，一般仅为1%左右，为了更多地吸收射线的能量，缩短曝光时间，常使用增感屏与胶片一起进行射线照相，利用增感屏吸收一部分射线能量，增加胶片的感光量，达到缩短曝光时间的目的。 滤波作用: 金属增感屏可吸收射线中波长的散射线，减少因散射线所引起的灰雾度提高底片成像质量。, 种类,1) 金属增感屏；2) 荧光增感屏；3) 金属荧光增感屏. 金属增感屏： 由铅泊粘在纸基或胶片基上。它的增感作用是被穿透时产生二次射线和二次电子。铅泊是很薄的。 例：X射线前屏厚度为0.020.07mm； Co60的射线前屏厚度为0.10.3mm； Ir192的射线前屏厚度为0.020.1mm。 荧光增感屏： 将某些盐类物质（例钨酸钙CaW04）涂布在支持物上或将金属箔粘接在支持物上制成的屏。 某些盐类物质在射线的作用下可以发射荧光，使射线胶片感光的作用。 金属荧光增感屏： 由金属增感屏

9、和荧光增感屏复合而成。,增感屏增感性能的指标： 是增感系数(K)，它定义为射线照片达到一定的黑度下，不用增感屏时所需的曝光量(大)与用增感屏时所需的曝光量(小)之比。 在射线照相法检验中常用增感屏： 一般只使用金属增感屏。它有前、后屏之分。前屏（覆盖胶片靠近射线源一面）较薄，后屏（覆盖胶片后面）较厚。进行射线照相时应根据工件的特点、照相质量要求、透照条件正确选用增感屏。不同厚度的金属增感屏适用于不同能量的射线。,钢、铜和镍基合金射线照相所用胶片类别和金属增感屏,增感屏主要特点比较, 象质计 作用： 是用来定量评价射线底片影象质量的工具，即用象质计来测定射线底片的射线照相灵敏度。它表示某种特定形状的细节在使用的射线照相技术下可被发现的程度，它不完全等同于同样尺寸的自然缺陷可被发现的程度。 类型： 1)丝型象质计、2)阶梯孔型象质计、3)槽式象质计。,射线照相灵敏度的两种表示方法： 一种称为相对灵敏度，另一种称为绝对灵敏度。 相对灵敏度K以百分比表示，即以射线照片上可识别的象质计的最细金属丝的尺寸（金属丝直径d）与被透照工件的厚度（T）之比的百分数表示。 K=（dmin/T）x 100% dmin可识别最细金属丝的尺寸（直径） T 被透照工件的厚度 利用像质计得到的K值仅用以衡量射线照相影像的质量，而不能直接表示可以发现自然缺陷的实阶尺寸。 绝对灵敏度则以射线照片上可识别的象质计的最细小尺寸表示。,1）丝型象质计,丝型象质计它采用与被透照构件材料相同或相近的材料制做的7根金属丝，按直径大小的顺序、以规定的间距平行排列、封装在对射线吸收系数很低的透明材料中。,线型像质计共分WlW7、W6W12、Wl0W16、W13Wl9四组。 金属丝为铁的对应的组别标志：W1FE、W6FE、W10FE、W13FE。

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