无损检测之射线检测2016讲解

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1、第二章 射线检测 (一)射线照相法定义 射线的种类很多，其中易穿透物质的X射线、射线 、中子射线三种。这三种射线都被用于无损检测，其中X 射线和射线广泛用于锅炉压力容器压力管道焊缝和其 他工业产品、结构材料的缺陷检测，而中子射线仅用于 一些特殊场合。 通常所说的射线照相法是指X射线或射线穿透试件 ，以胶片作为记录信息的无损检测方法，是最基本、应 用最广泛的一种射线检测方法。 射线检测是工业无损检测的一个重要专业。最主要 的应用是探测试件内部的宏观几何缺陷（探伤）。按照 不同特征可将射线检测分为许多种不同的方法，例如使 用的射线种类、记录的器材、探伤工艺和技术特点等。 1 X射线是从X射线管中产

2、生的，X射线管是一种二极电子管 ，将阴极灯丝通电，使之白炽，电子就在真空中放出，如果两 极之间加几十千伏以至几百千伏的电压（管电压）时，电子就 从阴极向阳极方向加速飞行，获得很大的动能，（电子的动能 一部分转变为X射线能，其中大部分都转变为热能。 ）当这些 高速电子撞击阳极时，放出X射线。X射线管所发出的波长分布 是连续的，能谱为连续谱。 2 射线是从放射性同位素的原子核中放射出来的 。射线的光谱为线状谱。射线的能量随着同位素 的种类的不同而不同。 因为同位素时刻不停的衰变并放出射线，所以射 线源的放射强度随着时间的推延而逐渐减弱，强度减 到初始强度一半的时间叫做半衰期。 在无损检测中常用的同

3、位素有Co60（钴60）、 Cs137（铯137）、Ir192（铱192）、Se75（硒75）等 。 3 1、谱线分布不同：X射线是X射线管所产生的是连续谱，射 线是源所产生的是线状谱； 2、产生的原理（机理）不同：X 射线是在 X 射线管中,在高 压电场作用下使电子高速撞击阳极靶而激发出来的, 射线 是某些放射性元素的原子核自然裂变而辐射出来的。 问题讨论： X射线与射线有何不同？ 4 3、射线能量的取决因素不同：X射线的最短波长min （能量）与管电压千伏值（KVP）有关： min=1.24/Kvp，射线的波长（能量）只与放射源 本身有关； 4、射线强度的取决因素不同：X射线的强度与射线管

4、 管电压和管电流有关； 5、检测时间（曝光时间）不同：一般情况下，X射线 曝光时间较短、射线曝光时间较长。 5 (三)射线照相检验法的原理 射线照相法是利用射线透过物质时，会发生吸收和散射 这一特征，通过测量材料中因缺陷存在影响射线的吸收来 探测缺陷的。 X射线和射线通过物质时，其强度逐渐减弱。一般认 为是由光电效应引起的吸收、康普顿效应引起的散射和电 子对效应引起的吸收三种原因造成的。 射线还有一个重要性质，就是能使胶片感光，当X射线 或射线照射胶片时，与普通光线一样，能使胶片乳剂层 中的卤化银感光，经过显影和定影后就黑化，接收射线越 多的部位黑化程度越高，这个作用叫做射线的照相作用。 因为

5、X射线或射线使卤化银感光作用比普通光线小得多 ，所以必须使用特殊的X射线胶片，还使用一种能加强感 光作用的增感屏。 6 厚度为T毫米的物体中有厚 度为T毫米的缺陷时，x射 线透过无缺陷部位的底片 的黑度为D，而x射线透过有 缺陷部位的底片黑度应为 D+D。把这种曝过光的胶 片在暗室中经过显影、定 影、水洗和干燥。再将底 片在观片灯上观察，根据 底片上有缺陷部位与无缺 陷部位的黑度图象不一样 ，就可判断出缺陷的种类 、数量、大小等结构内部 的信息。这就是射线照相 探伤的原理。 射线照相的探伤原理 7 (四)射线检测法中几个名词术语 公称厚度T nominal thickness：受检工件名义厚度

6、，不考 虑材料偏差和加工减薄； 透照厚度W penetrated thickness：射线照射方向上材料的 公称厚度；多层透照时，透照厚度为通过的各层材料公称厚度 之和； 工件至胶片距离b object-to-film distance：沿射线束中心 测定的工件受检部位射线源侧表面与胶片之间的距离； 射线源至工件距离f source-to-object distance：沿射线束 中心测定的工件受检部位射线源与受检工件近源侧表面之间的 距离； 焦距F focal distance：沿射线束中心测定的射线源与胶片 之间的距离； 射线源尺寸d source size：射线源的有效焦点尺寸。 管子直

7、径D0 external diameter of the pipe：管子外径。 8 (四)射线检测法中几个名词术语 圆形缺陷 round flaw：长宽比不大于3的气孔、夹渣和夹钨 等缺陷。 条形缺陷 stripy flaw：长宽比大于3的气孔、夹渣和夹钨 等缺陷。 小径管 small diameter tube：外直径D0小于或等于100mm 的管子。 9 (五)射线检测法中主要事项 1、射线检测技术 射线检测技术：在JB/T4730-2005承压设备 无损检测中分为三级：A级-低灵敏度技术、AB级- 中灵敏度技术、B-高灵敏度技术，A级一般用于特种 设备支撑件对接焊接接头的检测，B级一般用

8、于重要 设备、结构、特殊材料和特殊焊接工艺制作的对接 接头，AB级在特种设备检测中一般采用AB级；在 GB/T3323-2005金属熔化焊焊接接头射线照相中 分为二级：A级普通级；B级优化级，在一般射线照 相检测中采用A级对焊接接头进行照相检测，B级一 般用于重要设备、结构、特殊材料和特殊焊接工艺 制作的对接接头. 10 (五)射线检测法中主要事项 2 、射线源、胶片和增感屏的恰当组合问题 a、射线源选择的基本原则： 在能穿透受检件的前提下，尽量选用能量低 的射线，优先顺序是：X射线Se75（硒75 ）Ir192（铱192）Co60（钴60）；X射 线照相应尽量选用较低的管电压，在采用高 管电

9、压时，应保证适当的曝光量。 11 射线线源透照厚度W(A、 AB级级)mm B级级 mm 射线线源透照厚度W(A、 AB级级)mm B级级mm X射线线（ 300KV） 4040Co604020060150 X射线线（ 420KV） 8080X射线线（1MeV 4 MeV） 3020050180 Se7510401140X射线线（4MeV 12 MeV 5040080 Ir192201002090X射线线（12MeV ） 80100 各种主要射线源检测厚度范围JB/T4730-2005 承压设备无损检测JB/T3323-2005 和金属熔化焊焊接接头射线照相 12 采用源在内中心透照方式，在保

10、证像质计灵敏度要求的情 况下允许放宽 射线最小透照厚度取透照厚度下限值的 1/2：采用其它透照方式，在采取有效补偿措施并保证像质 计灵敏度要求的前提下，需要经过同各方同意。A 级和AB 级时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 JB/T4730.2-2005 允许放宽 射线最小透照厚度的 具体内容是什么？A 级和 AB 级时Ir-192、Se-75 源最小透照厚度为多少？ 13 b、胶片选择原则 胶片分类： 胶片系统按照GB/T19384.1-2003分为四类，即T1、T2、 T3和T4类。T1为最高类别，T4为最低类别。在工业射线 检测中，

11、一般采用T2和T3胶片，不采用T4胶片，有特殊 要求时可采用T1胶片。 胶片系统是由胶片、增感屏和暗袋组合而成. 14 胶片系统的主要特性指标 胶片 系统统 类别类别 感 光 速 度 特性 曲线线 平均 梯度 感光 乳剂剂 粒度 梯度最小值值 Gmin 颗颗粒度最大 值值max (梯度/颗颗粒 度)最小值值 (G/D)min D=2. 0 D=4. 0 D=2.0D=2.0 T1低高微粒4.37.40.018270 T2较较 低 较较高细细粒4.16.80.032150 T3中中中粒3.86.40.032120 T4高低粗粒3.55.00.039100 注：表中的黑度D均指不包括灰雾雾度的净净

12、黑度。 15 胶片选择原则 采用射线对裂纹敏感性大的材料RT时，应采用T2类或 更高类的胶片 A级和AB级射线检测技术应采用T3类或更高类别的胶片； B级射线检测技术应采用T2类或更高类别的胶片； 采用高能X射线检测时也应采用T2类或更高类别的胶片， 但采用低能X射线用A级和AB级射线检测技术照相时采用 T3类或更高类别的胶片； 16 c、增感屏的选择原则：一般应选用金属增感屏或不用增感屏。 在工业射线检测（射线照相）中，一般应 采用金属增感屏或不用增感屏，由于荧光增感屏 会使胶片灰雾度增大，所以工业射线照相检测中 不采用荧光增感屏，只有医学检查中常常采用荧 光增感屏。 17 3、焦距F的选择

13、 定义：沿着射线束中心测定的射线源与胶片之间的距离 按JB/T4730-2005承压设备无损检测规定：最短焦距F0规定 如下： 所选用的射线源至工件表面的距离f应满足下述要求： A级射线检测技术：f7.5db2/3 F0=f+ b AB级射线检测技术：f10db2/3 F0=f+ b B级射线检测技术：f15db2/3 F0=f+ b 按JB/T3323-2005金属熔化焊焊接接头射线照相规定：最短 焦距F0规定如下： 所选用的射线源至工件表面的距离f应满足下述要求： A级射线检测技术：f7.5db2/3 F0=f+b B级射线检测技术：f15db2/3 F0=f+b 注：d-代表射线源的焦点

14、尺寸；b-工件表面至胶片的距离。 采用射线源在内中心透照方式， F0=f/2+ b；采用射线源在内 偏心透照方式， F0=0.8f+b 18 4、曝光量 按JB/T4730-2005承压设备无损检测规定：F=700mm 时，A级和AB级射线检测技术不小于15mAmin；B级射 线检测技术不小于20mAmin。当焦距改变时可按平方 反比定律对曝光量进行换算。 按GB/T3323-2005金属熔化焊焊接接头射线照相规 定：未作强行规定，但应满足底片黑度要求，只要观片 时有适当的遮挡设施，底片上由于射线穿透厚度变化所 引起的黑度值变化的范围，其下限应不低于规定的数值 ，上限不得高于观片灯可以观察的最

15、高值。 19 5、透照方法 按JB/T4730-2005承压设备无损检测规定： 单壁透照和双壁透照，能够采用单壁透照尽量采用单壁 透照，只有不能实施单壁透照时才采用双壁透照， 单壁透照分为：纵缝透照法、中心曝光法、环缝外透照 法、环缝内透照法（也叫偏心法）； 双壁透照分为：双壁单影法、双壁双影法（包括垂直透 照、椭圆透照-标准有另行规定：公称直径100mm，且 应同时满足a）T（壁厚）8mm；b)g(焊缝宽度)D0/4 才能选用椭圆法，否则只能采用垂直透照法）。 20 6、胶片有效透照长度问题 7、射线照相底片黑度： 8、射线检测的安全防护 射线辐射防护的三种基本方式是距离防护、屏蔽防护 、时

16、间防护；也就是说：采用离射线源尽可能远，有 一定厚度的屏蔽物如铅板、混泥土等作为防护遮挡物 ，尽可能短时间操作射线源（人体吸收射线源能量与 距离平方成反比与时间成正比）。 21 现场进行X 射线检测对控制区和管理区的划分要求 进行透照检查时、可将被检物体周围的空气比释动能率在 40 Gy.h-1 以上的范围内划分为控制区，在其边界上必须 悬挂“禁止进入 X 射线区”标牌，检测作业人员应在控制区 边界外操作，否则必须采取防护措施。 控制区边界外空气比 释动能率在4 Gy.h-1 以上的范围内划分为管理区，在其边 界上必须设警戒标志，并悬挂“无关人员禁止入内”警示牌 ，必要时专人警戒。 现场检测的工作条件变动时，必须进行 场所监测，并严整确定控制区和管理区。 22 现场进行 射线检测对控制区和管理区的划分要求 划出射线探伤控制区和监督区（ 空气比释动能低于 40Gyh-1