射线检测(课堂PPT).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第6章 常用无损检测方法,第二章 射线检测,第一节 射线检测的物理基础知识,第二节 X射线检测的基本原理和方法,第三节 X射线照相检测技术,第四节 常见缺陷及其在底片上的影像特征,第五节,射线探伤和中子射线检测简介,第六节 射线的防护,第二章 射线检测,1,第二章 射线检测,射线检测是利用各种射线对材料的透射性能及不同材料对射线的吸收、衰减程度的不同，使底片感光成黑度不同的图像来观察的，是一种行之有效而又不可缺少的检测材料或零件内部缺陷的手段，在工业上广泛应用。这是因为它具有以下优点：,1、适用于几乎所有的材料，对零件几何形状及表面粗糙度均无严格要求，,目前射线检测主要应用于对铸件和焊件的检测,；,2、射线检测能直观地显示缺陷影像，便于对缺陷进行定性、定量和定位；,3、射线底片能长期存档备查，便于分析事故原因。,第二章 射线检测,2,射线检测对气孔、夹渣、疏松等体积型缺陷的检测灵敏度较高，对平面缺陷的检测灵敏度较低，如当射线方向与平面缺陷（如裂纹）垂直时很难检测出来，只有当裂纹与射线方向平行时才能够对其进行有效检测。另外，射线对人体有害，需要有保护措施。,第二章 射线检测,射线检测的缺点：,3,超声波探伤与X射线探伤的比较,超声波探伤:是利用超声能透入金属材料的深处，并由一截面进入另一截面时，在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的一种方法，当超声波束自零件表面由探头通至金属内部，遇到缺陷与零件底面时就分别发生反射波来，在萤光屏上形成脉冲波形，根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小。,超声波探伤比X射线探伤具有较高的探伤灵敏度、周期短、成本低、灵活方便、效率高，对人体无害等优点；缺点是对工作表面要求平滑、要求富有经验的检验人员才能辨别缺陷种类、对缺陷没有直观性；超声波探伤适合于厚度较大的零件检验。超声波探伤与射线探伤都属于物理探伤。,4,一.射线的种类和频谱,波长较短的电磁波叫射线,，速度高、能量大的粒子流也叫射线。,第一节 射线检测的物理基础,第二章 射线检测,带电离子,贯穿物质的本领较差,不带电离子,电中性,贯穿物质的本领较强,广泛用于无损检测,辐射：射线由射线源向外发射的过程。,5,在射线检测中应用的射线主要是,X,射线、射线和中子射线。,X射线和射线属于电磁辐射，中子射线是中子束流。,由于他们属电中性，不会受到库伦场的影响而发生偏转，且贯穿物质的本领较强，被广泛应用于无损检测。,1、X射线,X射线又称伦琴射线，是射线检测领域中应用最广泛的一种射线，,是由原子的内层电子跃迁释放能量而发射出的一种电磁波，,波长范围约为0.0006100 nm。,在X射线检测中常用的波长范围为0.0010.1 nm。,X射线的频率范围约为,3,10,9,5,10,14,MHz,。,第二章 射线检测,6,射线的波长分布,第二章 射线检测,X射线波长范围约为0.0006100 nm,X射线检测中常用的波长范围为0.0010.1 nm。,7,2、射线,射线是一种波长比X射线更短的射线，波长范围约为0.00030.1 nm，频率范围约为310,12,110,15,MHz。,工业上广泛采用人工同位素产生射线。,由于射线的波长比X射线更短，所以具有更大的穿透力。在无损检测中射线常被用来对厚度较大和大型整体工件进行射线照相。,第二章 射线检测,8,3、中子射线,中子是构成原子核的基本粒子。中子射线是由某些物质的原子在裂变过程中逸出高速中子所产生的。工业上常用人工同位素、加速器、反应堆来产生中子射线。,在无损检测中中子射线常被用来对某些特殊部件,(,如放射性核燃料元件,),进行射线照相。,第二章 射线检测,原子核位于原子中心，由带正电的质子和不带电的中子组成，质子和中子均具有质量。,质子的电量与电子电荷相等。,9,二、射线的产生,（一）,X,射线的产生,X,射线是一种波长比紫外线还短的电磁波，它具有光的特性，例如具有反射、折射、干涉、衍射、散射和偏振等现象。它,能使一些结晶物体发生荧光、气体电离和胶片感光。,第二章 射线检测,10,钨与钼的,X,射线谱,X,射线通常是将高速运动的电子作用到金属靶(一般是重金属)上而产生的。,X射线源即X射线发生器主要由三部分组成：发射电子的灯丝（阴极）、受电子轰击的阳极靶面、电子加速装置高压发生器。,图为在35 kV的电压下操作时，钨靶与钼靶产生的典型的,X,射线谱。钨靶发射的是,连续光谱,，而钼靶除发射连续光谱之外还叠加了两条特征光谱，称为,标识,X,射线,，即,K,线和K,线。若要得到钨的,K,线和,K,线，则电压必须加到,70 kV,以上。,第二章 射线检测,11,1、连续X射线,根据电动力学理论，具有加速度的带电粒子将产生电磁辐射。在,X,射线管中，高压电场加速了阴极电子，当具有很大动能的电子达到阳极表面时，由于猝然停止，它所具有的动能必定转变为电磁波辐射出去。由于电子被停止的时间和条件不同，电子的能量和波长不同，所以辐射的电磁波具有连续变化的波长。,在任何X射线管中，只要电压达到一定数值，连续X射线总是存在的。,第二章 射线检测,12,(2)连续,X,射线的波长在长波方向，理论上可以扩展到=；而在短波方向，实验证明具有最短波长,min,，,且有,式中：,U,为,X,射线管的管电压，单位为,kV,。,连续X射线具有以下特点：,(1)连续X射线的波长与阳极的材料无关。,第二章 射线检测,13,（3）,X,射线管的效率为,式中：,P,=,ZIU,2,为连续X射线的总功率；,P,0,=,IU,为输入功率；,Z,为阳极的原子序数,钨靶为74；,U,为管电压，单位为kV；,为常数，约等于1.510,-6,。,第二章 射线检测,14,(4)X射线管的管电压愈高，其连续,X,射线的强度愈大，而且其最短波长,min,愈向短波方向移动，,如图所示。,不同管电压下钨靶连续,X,射线,第二章 射线检测,15,2、标识X射线,根据原子结构理论，原子吸收能量后将处于受激状态，受激状态原子是不稳定的，当它回复到原来的状态时，将以发射谱线的形式放出能量。在,X,射线管内，高速运动的电子到达阳极靶时将产生连续,X,射线。如果电子的动能达到相当的数值，可足以打出靶原子(通常是重金属原子)内壳层上的一个电子，该电子或者处于游离状态，或者被打到外壳层的某一个位置上。于是原子的内壳层上（低能级处）有了一个空位，邻近高能级壳层上的电子便来填空，这样就发生相邻壳层之间一系列电子的跃迁。外层高能级上的电子向内层低能级跃迁时将释放出多余能量，从而发射出X射线。显然，这种X射线与靶金属原子的结构有关，其能量或波长是确定的，因此称其为,标识X射线或特征X射线,。标识X射线通常频率很高，,波长很短。,在工业探伤中所获得的X射线谱中既有连续谱，也有标识谱，标识射线与连续射线能量相比要小得多，所以,起主要作用的是连续谱,。,第二章 射线检测,16,第二章 射线检测,（二）射线的产生,射线是一种电磁波，可以从天然放射性原子核中产生，也可以从人工放射性原子核中产生。它是由放射性同位素的核反应、核衰变或裂变放射出的。射线探伤中使用的 射线源是由核反应制成的人工放射线源。,应用较广的有钴-60,。,射线与X射线的一个重要不同点是，射线源无论使用与否，其能量都在自然地逐渐减弱，可由半衰期来反映：,（三）中子射线的产生,中子是通过原子核反应产生的。对原子施加强大作用,当给与原子核的能量大于种子的结合能时,种子就释放出来。,17,三、射线的特性,X射线、射线、中子射线都可用于固体材料的无损检测。,1、具有穿透物质的能力；,2、不带电荷，不受电磁场的作用；,3、具有波动性、粒子性，即二象性；,在做衍射试验的时候，粒子流和光束一样，都可以产生衍射波纹。同时在局部区域，光的衍射图案也如同粒子的衍射图案一样，出现单个粒子形成的点。这个试验得出的结论就是，在微观粒子运动的时候，既有波动效应，也有粒子效应，这就是波粒二象性。,4、能使某些物质起光化学作用；,5、能使气体电离和杀死有生命的细胞。,第二章 射线检测,18,四、射线通过物质的衰减,射线穿过物质时，与物质中的原子发生撞击、产生能量转换，引发能量的衰减和以下种种物理效应。,（一）X射线、射线通过物质时的衰减,1、X射线、射线与物质的相互作用,射线与物质的相互作用主要有三种过程：,光电效应、康普顿效应和电子对的产生,。这三种过程的共同点是都产生电子，然后电离或激发物质中的其他原子；此外，还有少量的,汤姆逊效应,。光电效应和康普顿效应随射线能量的增加而减少，电子对的产生则随射线能量的增加而增加，,四种效应的共同结果是使射线在透过物质时能量产生衰减。,第二章 射线检测,19,每束射线都具有能量为,E,=,hv,的光,子。光子运动时保持着它的全部动能。,光子能够撞击物质中原子轨道上的电,子，若撞击时光子释放出全部能量，将所有能量传给电子，,使其脱离原子而成为自由电子，光子本身消失。,这种现象,称为,光电效应,。光子的一部分能量把电子从原子中逐出去，剩余的能量则作为电子的动能被带走，于是该电子可能又在物质中引起新的电离。当光子的能量低于1 MeV时，光电效应是极为重要的过程。,第二章 射线检测,（1）光电效应,光电效应,光电子,光子,20,（2）康普顿效应,在康普顿效应中，一个光子撞击一,个电子时只释放出它的一部分能量，结,果光子的能量减弱并在和射线初始方向,成,角的方向上散射，而电子则在和初,始方向成,角的方向上散射。这种现象,称为,康普顿效应,。,这一过程同样服从能量守恒定律，即电子所具有的动能为入射光子和散射光子的能量之差，最后电子在物质中因电离原子而损失其能量。,第二章 射线检测,康普顿效应,康普顿电子,光子,21,在绝大多数的轻金属中，射线的能量大约在0.23 MeV范围时，康普顿效应是极为重要的效应。康普顿效应随着射线能量的增加而减小，其大小也取决于物质中原子的电子数。在中等原子序数的物质中，射线的衰减主要是由康普顿效应引起，在射线防护时主要侧重于康普顿效应。,第二章 射线检测,22,（3）电子对的产生,在原子核场的作用下，,一个具有足够能量的光子,释放出它的全部动能而转,化具有同样能量的一对正负电子，光子则完全消失，这样的过程称为电子对的产生。产生电子所需的最小能量为0.51 MeV，所以光子能量,hv,必须大于等于,1.02 MeV,。,电子对的产生和消失,第二章 射线检测,23,光子的能量一部分用于产生电子对，一部分传递给电子和正电子作为动能，另一部分能量传给原子核。,由于产生电子对的能量条件要求不小于1.02 MeV，所以电子对的产生只有在高能射线中才是重要的过程。该过程正比于吸收体的原子序数的平方，所以高原子序数的物质电子对的产生也是重要的过程。,第二章 射线检测,电子对的产生和消失,24,汤姆逊效应,（4）汤姆逊效应,射线与物质中带电粒子相互作用，产生与入射射线波长相同的散射线的现象叫做,汤姆逊效应,。这种散射线可以产生干涉，能量衰减十分微小。,第二章 射线检测,25,2、射线的衰减定律和衰减曲线,射线的衰减是由于射线光子与物体相互作用产生光电效应、康普顿效应、汤姆逊效应或电子对的产生，使射线被吸收和散射而引起的。由此可知，物质愈厚，则射线穿透时的衰减程度也愈大。,射线衰减的程度不仅与透过物质的厚度有关，而且还与射线的性质(波长)、物体的性质(密度和原子序数)有关。一般来讲，,射线的波长愈小，衰减愈小；物质的密度及原子序数愈大，衰减也愈大。,但它们之间的关系并不是简单的直线关系，而是成指数关系的衰减,。,第二章 射线检测,26,设入射线的初始强度为,I,0,，通过物质的厚度为,d,，射线能量的线衰减系数为,，那么射线在透过物质以后的强度,I,为,由于射线束是锥形，修正后为,第二章 射线检测,宽束射线的,衰减,曲线,H物体表面至射线源的距离。,27,中子是电中性的粒子流，不是电磁波，具有巨大的速度和贯穿能力。中子射线在被测物质中的衰减主要取决于材料中对中子的捕获能力。设入射线的初始强度为,I,0,，通过物质的厚度为,d,，射线能量的线衰减系数为,，那么射线在透过物质以后的强度,I,为,第二章 射线检测,（二）中子射线通过物质时的衰减,28,一、射线检测的基本原理,射线检测是利用射线通过物质衰减程度与被通过部位的材质、厚度和缺陷的性质有关的特性，使胶片感光成黑度不同的图像来实现的，,检测原理：当射线通过被检物体时，有缺陷部位与无缺陷部位对射线的吸收能力不同，一般情况是通过有缺陷部位的射线强度高于无缺陷部位的射线强度，因此可以通过检测透过被检物体后射线强度的差异来判断被检物体中是否有缺陷存在。,第二节 射线检测的基本原理和方法,第二章 射线检测,29,当一束强度为,I,0,的射线平行通过被检测试件(厚度为,d),后，其强度,I,d,为,若被测试件表面有高度为h的凸起时，则射线强度将衰减为,第二章 射线检测,X,射线检测原理图,30,如在被测试件内，有一个厚度为,x,、吸收系数为,的某种缺陷，则射线通过后，强度衰减为,若有缺陷的吸收系数小于被测试件本身的吸收系数，则,I,x,I,d,I,h,，于是，在被检测试件的另一面就形成一幅射线强度不均匀的分布图。通过一定方式将这种不均匀的射线强度进行照相或转变为电信号指示、记录或显示，就可以评定被检测试件的内部质量，达到无损检测的目的。沿射线透照方向的缺陷尺寸越大，则有无缺陷处的强度差越大，反映在胶片上的黑度差越大，就越容易发现缺陷。,第二章 射线检测,而,31,二、检测方法,目前工业上主要有照相法、电离检测法、荧光屏直接观察法、电视观察法等。,1、,照相法,射线检测常用的方法是,照相法,，即利用射线感光材料(通常用射线胶片)，放在被透照试件的背面接受透过试件后的射线。胶片曝光后经暗室处理，就会显示出物体的结构图像。,根据胶片上影像的形状及其黑度的不均匀程度，就可以评定被检测试件中有无缺陷及缺陷的性质、形状、大小和位置。,此法的优点是灵敏度高、直观可靠、重复性好，是射线检测法中应用最广泛的一种常规方法。由于生产和科研的需要，还可用放大照相法和闪光照相法以弥补其不足。放大照相可以检测出材料中的微小缺陷。,第二章 射线检测,32,X,射线照相原理示意图,第二章 射线检测,33,2、,电离检测法,当射线通过气体时与气体分子撞击，有的气体分子失去电子成为正离子，,有的气体分子得到电子成为负离子，此即气体的,电离效应,。电离效应将会产生电离电流，电离电流的大小与射线的强度有关。如果将透过试件的X射线通过电离室测量射线强度，就可以根据电离室内电离电流的大小来判断试件的完整性。,这种方法对缺陷性质的判别较困难，只适用于形状简单、表面工整的工件，应用较少。,第二章 射线检测,34,3、,荧光屏直接观察法,将透过试件的射线投射到涂有荧光物质的荧光屏上时，在荧光屏上会激发出不同强度的荧光来，利用荧光屏上的可见影像直接辨认缺陷。这种方法成本低，适用于形状简单、要求不严格的产品的检测。,4、电视观察法,是,荧光屏直接观察法的发展，将荧光屏上的可见影像通过光电倍增管增强图像，再通过电视设备显示。这种方法检测灵敏度比照相法低，对形状复杂的零件检测困难。,第二章 射线检测,35,一、照相法的灵敏度和透度计,（一）灵敏度 ,灵敏度是指显示缺陷的程度或能发现最小缺陷的能力，是检测质量的标志,。,通常用两种方式表示：,绝对灵敏度，相对灵敏度,。,第三节 射线照相检测技术,第二章 射线检测,36,1、绝对灵敏度,：指在射线胶片上能发现被检测试件中与射线平行方向的最小缺陷尺寸。,2、相对灵敏度,：指在射线胶片上能发现被检测试件中与射线平行方向的最小缺陷尺寸占试件厚度的百分数。,若以,d,表示为被检测试件的材料厚度，,x,为缺陷尺寸，则其相对灵敏度为,目前，一般所说的射线照相灵敏度都是指,相对灵敏度,。,第二章 射线检测,射线照相中，被检工件中的最小缺陷是无法确切知道的，一般采用带有人工,缺陷的试块，以透度计来确定透照的灵敏度。,37,（二）透度计 ,透度计又称像质指示器,，是用来估价检测灵敏度的一种标准工具，同时也常用来选取或验证射线检验的透照参数。在透视照相中，要评定缺陷的实际尺寸是困难的，因此，要用透度计来做参考比较。因此，,用透度计测得的灵敏度表示底片的影像质量。同时，还可以用透度计来鉴定照片的质量和作为改进透照工艺的依据,。透度计要用与被透照工件材质、吸收系数相同或相近的材料制成。常用的透度计主要有两种：,槽式透度计和金属丝透度计。,第二章 射线检测,38,1、槽式透度计,槽式透度计的基本设计是在平板上加工出一系列的矩形槽，其规格尺寸如图所示。槽深h一般0.1-6mm，用这种透度计计算灵敏度：,对不同厚度的工件照相，可分别采用不同型号的透度计。,槽式透度计示意图,第二章 射线检测,被检工件,厚度,透度计,厚度,39,2、金属丝透度计,金属丝透度计是以一套（711根）不同直径（0.14.0 mm）的金属丝均匀排列，粘合于两层塑料或薄橡皮中间而构成的。为区别透度计型号，在金属丝两端摆上与号数对应的铅字或铅点。金属丝一般分为两类，透照钢材时用钢丝透度计，透照铝合金或镁合金时用铝丝透度计。其灵敏度为：,金属丝透度计示意图,第二章 射线检测,b,为观察到的最小金属丝直径；,A,为被透照工件部位的总厚度。,40,使用透度计时，其摆放位置直接影响检测灵敏度。原则上应将其置于透照灵敏度最低的位置，所以一般放在工件上靠近射线源的一侧，并靠近透照场边缘的表面上，并应使浅槽或金属丝直径小的一侧远离射线束中心，,这样可保证整个被透照区的灵敏度达到灵敏度要求,。每张底片上原则上都必须有透度计。,第二章 射线检测,透度计的使用方法,41,二、增感屏及增感方式的选择,由于,X,射线和射线,波长短,，对胶片的感光效应差，一般,X,射线进入胶片并被吸收的效率很低，只能吸收大约1的有效射线能量，因此要得到一张清晰的底片需很长的感光时间。为了增加胶片的感光速度，利用某些增感物质在射线作用下能激发出荧光或产生次级射线，从而加强对胶片的感光作用。在射线透视照相中，所用的增感物质称为,增感屏,，其增感系数为,第二章 射线检测,射线的曝光量通常以射线强度,I,和时间,t,的乘积表示，即,E,=,It,，,E,的单位为mCih(毫居里小时)。,42,增感屏通常有三种：荧光增感屏、金属增感屏和金属荧光增感屏。,1、荧光增感屏,荧光增感屏是利用荧光物质（常用钨酸钙CaWO,4,）被射线激发产生荧光实现增感作用的，其结构如图所示。它是将荧光物质均匀地涂布在质地均匀而光滑的支撑物(硬纸或塑料薄板等)上，再覆盖一层薄薄的透明保护层组合而成的。,荧光增感屏构造示意图,第二章 射线检测,43,2、金属增感屏,金属增感屏在受射线照射时产生二次射线对胶片起感光作用。其增感较小，一般只有27倍,。金属屏的增感特性通常是，原子序数增加，增感系数上升，辐射波长愈短，增感作用越显著。但是原子序数越大，激发能量也要相应提高，如果射线能量不能使金属屏的原子电离或激发，则不起增感作用。如铅增感屏，当管电压低于80 kV时，则基本上无增感作用。,在生产实践中，多采用铅、金箔、锡等原子序数较高的材料作金属增感屏，因为铅的压延性好，吸收散射线的能力强。,第二章 射线检测,44,3、金属荧光增感屏,金属荧光增感屏是在铅箔上涂一层荧光物质组合而成的，其结构如图所示。它具有荧光增感的高增感系数，又有吸收散射线的作用。,金属荧光增感屏结构示意图,第二章 射线检测,45,4、增感方式的选择 ,增感方式的选择通常考虑三方面的因素：产品设计对检测的要求、射线能量和胶片类型。,就清晰度来讲，金属增感屏最高，荧光增感屏最低。,5、使用增感屏时的注意事项：P54,第二章 射线检测,46,三、曝光曲线,1、曝光曲线,影响透照灵敏度的因素很多，,通常选择工件厚度、管电压、管电流和曝光量作为可变参量，其他条件相对固定,。根据具体条件作出的工件厚度、管电压和曝光量之间的相互关系曲线，是正确制定射线检测工艺的依据，这种关系曲线叫,曝光曲线。,曝光曲线有多种形式，常用的是,工件厚度和曝光量曲线、工件厚度和管电压曲线。,第二章 射线检测,47,不同管电压下，,材料厚度与曝光量的关系曲线,，曝光量,x,与材料厚度,d,的关系为：,x,与,d,呈线性关系。用各种不同的电压试验时，就可以得出一组斜率逐渐变化的曲线。,第二章 射线检测,材料厚度与曝光量关系曲线,48,不同焦距下，,材料厚度与管电压的关系曲线,。由于底片黑度要求一定，所以曝光量,x,为一常数，如果被透照的材料固定，则,d,增大时吸收系数,必须减小。所以管电压要相应增大。,第二章 射线检测,波长越小，射线越硬，穿透能,力越强，吸收系数越小,射线能量不变,49,材料厚度与管电压的关系曲线,第二章 射线检测,无增感,铅增感,荧光增感,若以材料厚度,d,为横轴，管电压,U,为纵轴，则在一定焦距下的厚度所对应的管电压可以连成一条曲线。以不同的焦距试验时，就可得到一组曲线。,50,2、曝光参数,1）,射线的硬度,射线硬度是指射线的穿透力，由射线的波长决定。波长越短硬度越大，则穿透力就越强，吸收系数越小。X射线波长的长短由管电压所决定，管电压愈高，波长愈短。,射线硬度对透照胶片影像的质量有很大关系。因此，选择射线的硬度尤为重要。,通常将60150 kV定为中等硬度X射线，60 kV以下定为软X射线,。,第二章 射线检测,51,当一束强度为,I,0,的射线，通过被透照厚度为,d,的物体后，其强度将衰减为,I,d,；通过一厚度为x的缺陷后，其强度为,I,x,。,I,x,I,d,称为,对比度或主因衬度,，即,第二章 射线检测,假设缺陷内为空气，则,可忽略不计，则,在工业射线透照中，总是希望胶片上的影像衬度尽可能高，以保证检测质量。因此，射线硬度尽可能选软些,（,思考:射线波长大？小？,）。但如果希望在材料的厚薄相邻部分一次曝光，则要选用较硬的射线。,为了提高某些低原子序数、低密度和薄壁材料的检测灵敏度，应采用软射线，即低能X射线照相法。,2）,射线的影像衬度,52,3）,射线的曝光量,射线的曝光量通常以射线强度,I,和时间,t,的乘积表示，即,E,=,It,，,E,的单位为mCih(毫居里小时)。,对X射线来说，当管压一定时，其强度与管电流成正比。因此X射线的曝光量通常用管电流,i,和时间,t,的乘积来表示,，即,E,=,it,单位为,mA,min,或,mA,s,第二章 射线检测,一般在选用管电流和曝光时间时，在射线设备允许范围内，管电流总是取得大些，以缩短曝光时间并减少散射线的影响。,此外，X射线从窗口呈直线锥体辐射，在空间各点的分布强度与该点到焦点的距离平方成反比。即,53,4）,射线照相对比度,射线照片上影像的质量由对比度、不清晰度、颗粒度决定。,影像的对比度是指射线照片上两个相邻区域的黑度差。如果两个区域的黑度分别为,D,1,、,D,2,，则它们的对比度为：,D,=,D,1,-,D,2,。,影像的对比度决定了在射线透照方向上可识别的细节，影像的不清晰度决定了在垂直于射线透照方向上可识别的细节尺寸，影像的颗粒度决定了影像可记录的细节最小尺寸。,第二章 射线检测,射线在穿透物体的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.强度衰减程度取决于物质的衰减系数和射线在物质中穿越的厚度.如果被透照物体（试件）的局部存在缺陷,且构成缺陷的物质的衰减系数又不同于试件,该局部区域的透过射线强度就会与周围产生差异.把胶片放在适当位置使其在透过射线的作用下感光,经暗室处理后得到底片.底片上各点的黑化程度取决于射线照射量（射线强度、照射时间）,由于缺陷部位和完好部位的透射射线强度不同,底片相应部位就会出现黑度差异.,底片相邻区域的黑度差定义为对比度,.,54,5）焦距,焦距是指从放射源(焦点)至胶片的距离,。焦距选择与射线源的几何尺寸和试件厚度有关。由于射线源有一定的几何尺寸，从而产生几何不清晰度,U,g,，如图所示。由相似三角形关系，,求出：,式中：,为射线源的几何尺寸；,F,为焦点至胶片的距离；,a,为焦点至缺陷的距离；,b,为缺陷至胶片的距离。,第二章 射线检测,透照影像几何不清晰度,55,6)等效系数,两块不同厚度的不同材料在入射强度为,I,0,的射线源照射下，若得到相同的出射强度,I,x,，则称二者为“等效”。它们的厚度之比称为材料的“,等效系数,”。根据等效系数的定义，可以从一条常用材料的曝光曲线上查出另一种材料的等效厚度所对应的管电压。,第二章 射线检测,56,（一）平板型工件,让X射线从前方照射，胶片放在被检查部位的后面。,四、典型工件焊缝的透照方向选择,第二章 射线检测,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。,57,（二）圆管,特别注意胶片与被检部位紧密贴合，并使锥形中心的辐射线与被检区域中心的切面垂直。,1、,环缝外透法,胶片在内，射线由外向里穿过单层壁厚对焊缝进行透照。,2、,环缝内透法,胶片在外，射线由里向外照射，特别适用于壁厚大直径小的管子。,第二章 射线检测,射线源,58,（二）圆管,3、,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。,4、,双壁单影法,：缩小焦距，使上层管壁中的缺陷模糊，从而得到下层管壁的清晰图像。,第二章 射线检测,射线源,59,（三）角形件,检验此类工件时，X射线照射的方向多为其角的二等分线方向。,（四）管接头焊缝,（五）圆柱体（棒）,滤波板的作用：,1、提高辐射束的平均能量，降低,主因衬度,，增加其宽容性；,2、滤除,软射线,，消弱散射线的有害影响，提高清晰度。,（六）厚度变化剧烈的物体的透照,1、采用两种感光度不同的胶片，感光快的底片上观察厚处，感光慢的,底片上观察薄处；,2、按材料厚薄单独曝光；,3、对薄处采用密度相近的材料补偿；,4、采用金属增感屏；,5、不增感曝光。,第二章 射线检测,60,一、铸件中常见的缺陷,1）气孔 ,因铸模通气性不良等原因，使铸件内部分气体排不出来而形成气孔。气孔大部分接近表面，在底片上的影像呈圆形或椭圆形，也有不规则形状的，一般中心部分较边缘稍黑，,轮廓较清晰。,第四节 常见缺陷及其影像特征（自学）,第二章 射线检测,铸件中的气孔照片,61,2、疏松,浇铸时局部温差过大，,在金属收缩过程中，邻近,金属补缩不良，产生疏松。,疏松多产生在铸件的冒口,根部、厚大部位、厚薄交界处和具有大面积的薄壁处。,在底片上的影像呈轻微疏散的浅黑条状（羽毛状）或疏散的云雾状（海绵状），严重的呈密集云雾状或树枝状。,第二章 射线检测,铸件内部疏松照片,62,3、缩孔,铸件的缩孔在底片上呈树枝状、细丝或锯齿状的黑色影像。,4、针孔 ,针孔是指直径小于或等于1 mm的气孔，是铸铝合金中常见的缺陷。在胶片上的影像有圆形、条形、苍蝇脚形等。当透照较大厚度的工件时，由于针孔分布在整个横断面，,针孔投影在胶片上是重叠的，,此时就无法辨认出它的单个形状了。,第二章 射线检测,63,5、熔剂夹渣 ,溶剂夹渣是在铸造过程中，镁合金特有的缺陷，在底片上呈白色斑点或雪花状，有的呈蘑菇云状。,夹,渣,是金属熔化过程中的熔渣或氧化物，因来不及浮出表面而停留在铸件内形成的。,在胶片上的影像有球状、块状或其他不规则形状。,第二章 射线检测,64,6、氧化夹渣,氧化夹渣是在铸造过程中，溶化了的氧化物在冷却时来不及浮出表面，停留在铸件内部而形成的。在底片上呈形状不定而轮廓清晰的黑斑，有单个的，有密集的。,7、夹砂,夹砂是在铸造过程中，部分砂型在烧铸时被破坏造成的。对镁、铝等轻金属合金铸件，在底片上呈进白色的斑点；对黑色金属呈黑色斑点，边界比较清晰，形状不规则，影像密度不均匀。,第二章 射线检测,65,8、金属夹杂物,铸件中的金属夹杂物比铸件金属密度大的呈明亮影像，反之呈黑色影像，轮廓一般较明晰，形状不一。,9、冷隔 ,冷隔是由于浇铸温度偏低，两股金属液体虽流到一起但没有真正融合而形成，常出现在远离浇口的薄截面处，一般分布在较大平面的薄壁上或厚壁过渡区，,铸件清理后有时肉眼可见，呈未能熔合的带有圆角或卷边的缝隙或凹痕。在底片上的影像呈明显的似断似续的黑色条纹，与裂纹相似，但有时可能中部细而两端较粗。形状不规则，边缘模糊不清。,第二章 射线检测,66,10、偏析,铸件中的偏析在底片上呈现为摄影密度变化的区域。按生成的原因分为比重偏析和共晶偏析两大类。,比重偏析：在液化线以上沉淀的颗粒聚集而造成，在底片上呈现为亮的斑点或云状。,共晶偏析：铸件固化时，某些缺陷或不连续处被邻近的剩余共晶液体所填充，形成高密度的富集区。在底片上多呈亮的影像。,第二章 射线检测,67,11、裂纹,裂纹一般是在收缩时产生，沿晶界发展。多产生在铸件厚度变化的转接处或表面曲率变化大的地方。,在底片上的影像是连续或断续曲折状黑色直线或曲线，一般两端较细，有时带有分叉。,铸件裂纹照片,第二章 射线检测,68,1、气孔 ,气孔是在熔焊时部分空气,停留在金属内部而形成的缺陷。,气孔在底片上的影像一般呈圆形或椭圆形，也有不规则形状的，以单个、多个密集或链状的形式分布在焊缝上。在底片上的影像轮廓清晰，边缘圆滑，如气孔较大，还可看到其黑度中心部分较边缘要深一些。,二、焊件中常见的缺陷,第二章 射线检测,焊缝气孔照片,69,2、夹渣,夹渣是在熔焊时所产生,的金属氧化物或非金属夹杂,物，因来不及浮出表面，,停留在焊缝内部而形成的缺陷。有非金属夹渣和金属夹渣两种。前者在底片上呈不规则的黑色块状条状和点状等，影像密度较均匀；后者是钨极氩弧焊中产生的钨夹渣，在底片上呈白色的斑点，,如图所示。,第二章 射线检测,焊缝夹渣照片,70,3、未焊透,未焊透分根部未焊透和中间未焊透两种，前者产生于单面焊缝的根部；后者产生于双面焊缝的中间部分。在胶片上的影像特征是连续或断续的黑线，黑线的位置与两基体材料相对接的位置间隙一致。图为对接焊缝的未焊透照片。,对接焊缝未焊透照片,第二章 射线检测,71,4、未熔合,有边缘未熔合和层间未熔合两种。前者是母材与焊条之间未熔合，其间形成缝隙或夹渣。在底片上呈直线状的黑色条纹，位置偏离焊缝中心，靠近坡口边缘一边的密度较大且直。后者是多道焊缝中先后焊层间的未熔合。在底片上呈黑色条纹，但不很长，有时与非金属夹渣相似。,第二章 射线检测,72,5、裂纹 ,裂纹主要是在熔焊冷却时,因热应力和相变应力而产生的，,也有在校正和疲劳过程中产生,的，是危险性最大的一种缺陷。,裂纹影像较难辨认。因为断裂宽度、裂纹取向、断裂深度不同，使其影像有的较清晰，有的模糊不清。,常见的有纵向裂纹、横向裂纹和弧坑裂纹，,分布在焊缝上及热影响区内。,尤以起弧处、收弧处及接头处最易产生,，方向有横向的、纵向的或任意方向的。,第二章 射线检测,焊缝裂纹照片,73,6、烧穿 ,在焊缝的局部，因热量过大而被熔穿，形成流垂或凹坑。在底片上的影像呈光亮的圆形,(,流垂,),或呈边缘较清晰的黑块,(,凹坑,),。,焊缝烧穿照片,第二章 射线检测,74,三、表面缺陷,射线检测主要检查工件的内部缺陷,。对于缺陷，主要应检查工件内部缺陷，但是各种表面缺陷在胶片上的影像和内部缺陷的影像并没有什么区别，表面缺陷有些是允许的。因此，在胶片上发现有缺陷影像后，应与工件表面仔细查对，最后得出结论。,第二章 射线检测,75,四、伪缺陷的出现与处理 ,（一）伪缺陷产生的原因 ,1、胶片在生产过程与运输过程中产生的；,2、透照工作及暗室,处理不慎造成的；,3、因X射线固有特性及工件几何形状所形成的。,第二章 射线检测,76,（二）伪缺陷的辨认 ,伪缺陷产生的原因很多，形状也多种多样，检测人员一般凭经验能识别大部分伪缺陷。也就是说，对缺陷影像可根据缺陷影像的特征和产生的部位予以分析。此外，还可以从胶片两侧利用反光或放大镜观察表面是否划伤来判断。如仍怀疑有缺陷，则必须重照复验。,第二章 射线检测,77,五、缺陷埋藏深度的测定,1、缺陷所在位置深度的确定,根据缺陷在底片上的影像，只能判定缺陷在工件中的平面位置，也就是说，只能把缺陷位置以两个坐标表示出来。为了确定第三个坐标，即决定缺陷所在位置的深度，必须进行两次不同方向的照射，两次透照时焦距 F 应保持不变。,第二章 射线检测,78,2、缺陷在射线方向上的厚度确定,缺陷在射线束方向的厚度(如气孔直径或未焊透深度等)测定方法，可通过测量缺陷在底片上的影像黑度来估计。,第二章 射线检测,3、缺陷平面尺寸的确定,79,六、焊缝的质量分级,根据JB4370压力容器无损检测及钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级，根据缺陷的性质和数量，将焊缝质量分为四级，其中,级焊缝质量最高，依次下降。,第二章 射线检测,焊缝的质量分级,焊缝级别,要求内容,级,焊缝内不允许有裂纹、未熔合、未焊透和条状夹渣存在,级,焊缝内不允许有裂纹、未熔合、未焊透存在,级,焊缝内不允许有裂纹、未熔合以及双面焊或相当于双面焊的全焊透对接焊缝和加垫板的单面焊中的未焊透。加垫板的单面焊中的未焊透允许长度按条状加渣长度的,级评定,级,焊缝缺陷超过,级,80,一、射线检测的特点,射线与X射线检测的工艺方法基本上是一样的，但是射线检测有其独特的地方。,1、射线源不像X射线那样，可以根据不同检测厚度来调节能量(如管电压)，它有自己固定的能量，所以要根据材料厚度、精度要求合理选取射线源。,2、射线比X射线辐射剂量(辐射率)低，所以曝光时间比较长，曝光条件同样是根据曝光曲线选择的，并且一般都要使用增感屏。,第五节 射线检测及中子射线检测简介（自学）,第二章 射线检测,81,3、射线源随时都在放射，不像X射线机那样不工作就没有射线产生，所以应特别注意射线的防护工作。,4、射线比普通X射线穿透力强，但灵敏度较X射线低，它可以用于高空、水下及野外作业。在那些无水无电及其他设备不能接近的部位(如狭小的孔洞或是高压线的接头等)，均可使用射线对其进行有效的检测。,第二章 射线检测,82,二、中子射线照相检测的特点,中子射线照相检测与X射线照相检测、射线照相检测相类似，都是利用射线对物体有很强的穿透能力，来实现对物体的无损检测。对大多数金属材料来说，由于中子射线比X射线和射线具有更强的穿透力，对含氢材料表现为很强的散射性能等特点，从而成为射线照相检测技术中又一个新的组成部分。,第二章 射线检测,83,射线防护是通过采取适当措施，减少射线对工作人员和其他人员的照射剂量，从各方面把射线剂量控制在国家规定允许的计量标准（110,-3,Sv/周）以下，以避免超剂量照射和减少射线对人体的影响。,射线防护主要有屏蔽防护、距离防护和时间防护方法。,Sv表示人体对一切射线所吸收能量的剂量单位。为了便于对人体所受的各种辐射剂量作统一衡量,将焦耳每千克命名为希沃特(或西伏),记为Sv。1Sv=1J/kg。,第六节 射线的防护,第二章 射线检测,84,一次全身大剂量辐射照射对身体的影响,剂量当量水平,对人体的影响,小于0.25希沃特,未观察到临床效应,0.250.5希沃特,可以引起血液的变化,0.51希沃特,血液发生变化且有一些损伤,12希沃特,损伤，并可能发生轻度急性放射病，容易治愈,24希沃特,明显损伤，能引起中度急性放射病，能治愈,45希沃特,能引起重度急性放射病，虽经治疗受照者有50可能在30天内死亡，其余50能恢复,大于6希沃特,引起极重度放射病，可能因此而死亡,第二章 射线检测,85,一、屏蔽防护法,屏蔽防护法是利用各种屏蔽物体吸收射线，以减少射线对人体的伤害，这是射线防护的主要方法。,一般根据X射线、射线与屏蔽物的相互作用来选择防护材料，屏蔽X射线和射线,以密度大的物质为好,，如贫化铀、,铅,、铁、重混凝土、铅玻璃等都可以用作防护材料。但从经济、方便出发，也可采用普通材料，如混凝土、岩石、砖、土、水等。对于