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1、射线检测及射线底片的评定 河南省锅炉压力容器安全检测研究院吴红伟 射线探伤原理 1 射线的分类 射线是电磁波谱的一部分 波长较短 具有不可见性 射线分为X射线 射线 电子射线 射线 质子射线和 射线 中子射线 由于电子射线 射线 质子射线和 射线是带电粒子射线 在工业探伤中没有使用 常用射线是X射线 射线 中子射线常用于核工业 爆炸装置 汽轮机叶片 电子器件 航空结构件等 2 X射线 射线的性质 在真空中以光速直线传播 本身不带电 不受电场和磁场的影响 在媒质界面上只能发生漫反射 而不能像可见光那样产生镜面反射 X射线 射线的折射系数非常接近于1 所以折射的方向改变不明显 可以发生干涉和衍射现
2、象 但只能在非常小的如晶体组成的光栅中才能发生这种现象 不可见 能够穿透可见光不能穿透的物质 在穿透物质的过程中 会与物质发生复杂的物理和化学作用 例如电离作用 荧光作用 热作用以及光化作用 具有辐射生物效应 能够杀伤生物细胞 破坏生物组织 工业探伤中应用X射线 射线进行探伤 主要应用以上 条性质 第 条性质是我们要进行防护的依据 3 射线检测原理射线在穿透物质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
3、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 射线强度乘以照射时间 由于缺陷部位和完好部位的透射射线强度不同 底片上相应部位就会出现黑度差异 底片上相邻区域的黑度差异定义为 对比度 因为射线强度差异是底片产生对比度的根本原因 所以把 I I称为主因对比度 影响主因对比度的因素是透照厚度差 线衰减系数和散射比 射线照相法所能检出的缺陷高度尺寸与透照厚度有关 可以达到透照厚度的1 甚至更小 所能检出的长度和宽度尺寸分别为毫米级和亚毫米级 甚至更小 射线照相法用底片作为记录介质 可以得到缺陷的直观图像 射线照相法容易检出那些形成局部厚度差的缺陷
4、对气孔 夹渣类缺陷有很高的检出率 对裂纹类缺陷的检出率受透照角度的影响 射线照相法检测薄工件没有任何困难 但检测厚度上限受射线穿透能力的限制 而穿透能力取决于射线光子能量 射线照相法适用于几乎收有材料 在钢 钛 铜 铝等金属材料上使用均能得到良好的效果 对试件的现状 表面粗糙度没有严格要求 材料晶粒度对其不产生影响 射线照相法检测成本较高 检测速度不快 射线对人体有伤害 需要采取防护措施 评片工作的基本要求 缺陷是否能够通过射线照相而被检出 取决于若干环节 首先 必须使缺陷在底片上留下足以识别的影象 这涉及到照相质量方面的问题 其次 底片上的影象应在适当条件下得以充分显示 以利于评片人员观察和
5、识别 这与观片设备和环境条件有关 第三 评片人员对观察到的影象应能作出正确的分析与判断 这取决于评片人员的知识 经验 技术水平和责任心 按以上所述 对评片工作的基本要求可归纳为三个方面 即底片质量要求 设备环境条件要求和人员条件要求 底片质量要求 1 射线照相灵敏度底片上显示出的最小线径应满足该透照厚度规定达到的像质计金属丝编号 像质计金属丝的观察借助于刻有10X10小窗口的黑纸板或黑塑料板来进行 在观片灯下将小窗口放置在底片焊缝上有像质计一端的端头 且将小窗在焊缝上慢慢地向底片中部移动 注意观察小窗口 首先发现的连接小窗口上下边缘的金属丝影像 就是所显示的像质计灵敏度 JB T4730 20
6、05标准 以公称厚度计算像质计灵敏度并增加了17 18 两根 底片质量要求 2 黑度按照JB T4730 2005标准AB级要求 射线底片黑度应控制在2 0 4 0 小径管的黑度下限值可以降到1 5 黑度用黑度计来测量 其下限值是在底片两端的搭接标记内侧焊缝上无缺陷处测量 测多少点不限 但不能取平均值 每一点测量值应不小于下限值 上限值是在主射线束照射的底片的中间部位焊缝近旁的母材上测量 每一点的测量值应不高于上限值 底片上缺陷部位的黑度不受上述限制 如果观片灯的亮度有计量检定报告证明满足亮度要求 评定范围内黑度大于4 0的底片允许进行评定 椭圆成像的底片黑度可降低到1 5 底片质量要求 底片
7、质量要求 3 影像识别要求底片上所显示的像质计 定位标记 识别标记等符号 必须位置正确 类别齐全 数量足够 且不掩盖被检焊缝影像并离焊缝5mm 4 不允许的假缺陷在底片评定区域内不应有妨碍底片评定的假缺陷 如 灰雾 水迹 化学污斑 暗室处理条纹 划痕 指纹 静电痕迹 黑点 撕裂和增感屏不好造成的假缺陷 底片质量要求 5 B 铅字显示透照暗盒背后确实放置有 B 铅字 底片未显示 B 字或显示较黑的 B 字 不影响底片质量 若显示较淡的 B 字则是背散射线防护不够 该张底片应重照 6 底片规格底片长度应等于Leff加20mm 底片宽度应容纳下焊缝和热影响区的宽度和焊缝两边所放各种铅质符号 7 焊缝
8、影像位置透照焊缝的部位 必须平行显示在底片的中部 若有丁字口也要置于底片中间部位 底片不允许有白头 8 标准要求照相质量的其他要求如 胶片 增感屏 K值 Ug值的限制等 评片工作条件 1 评片应有专用的评片室 评片室的光线应稍暗一些 室内的照明不应在底片上产生反射光 评片室应宁静 卫生 通风良好 工作台上应能妥善放置观片灯 黑度计 评片尺 记录纸 相关标准等 2 观片灯的亮度不小于100000cd 且所用的漫射光亮度应可调 窗口大小可调 遮光板灵活好用 散热良好无噪声 新JB T4730 2005标准 对观片灯的亮度有更高的要求 当D 2 5时 透过底片评定区的亮度不应小于10cd 3 各种工
9、具用品放大镜 用于观察影象细节 一般为2 5倍 遮光板 观察底片局部区域或细节 直尺 最好是透明塑料尺 手套 避免评片人手指与底片接触 产生污痕 文件 用于记录的各种规范 标准 图表 人员条件要求 担任评片工作的人员应符合以下要求1 应经过系统的培训 并通过法定部门考核确认 2 应具有一定的评片实际工作经历和经验 3 除系统掌握射线检测理论知识外 还应具有焊接 材料等相关知识 4 应熟悉射线检测标准以及被检测试件的设计制造规范和有关管理法规 5 应充分了解被检测试件的状况 如材质 焊接和热处理工艺 以及表面形态等 6 了解所评定的底片的射线照相工艺及工艺执行情况 7 应具有良好的职业道德 高度
10、的工作责任心 8 应具有良好的视力 要求校正视力不低于1 0 近视力检查应能读出距离400mm处高0 5mm 间隔0 5mm的一组印刷字母 二 评片环境 设备的要求 环境 要求评片室应独立 通风和卫生 室温不宜过高 室内光线应柔和偏暗 当底片评定范围内的黑度D 2 5时 透过底片评定范围内的亮度应不低于10cd m2 当底片评定范围内的黑度D 2 5时 透过底片评定范围内的亮度应不低于30cd m2 为保证此项要求 室内亮度应在10cd m2为宜 在评片前 从阳光下进入评片室应适应评片室内亮度至少为5 10Min 从暗室进入评片室应适应评片室内亮度至少为30s 设备 设备有观片灯 密度计 评片
11、尺及放大镜 三 相关知识要求 1 人的视觉特性 人眼在较暗的环境中对黄光最敏感 其次是白色 橙色或黄绿光 通常情况下 人眼的目视分辨力是 点状为0 25mm 线状为0 025mm 大小要借助放大镜观察 2 表观对比度与观片条件表观对比度 是指那些对显示缺陷不起作用的所有光线 如室内环境光线 底片上缺陷周围的透过光线等 进入眼体 会使人眼辨别影响黑度差的能力下降 这种下降的黑度差值 称为表观对比度 应尽量避免那些对显示缺陷不起作用的光线进入眼中 3 底片黑度与识别度的关系理论上 底片的黑度越大 细微缺陷的检出率越大 观片灯的亮度越大 细微缺陷的检出率越大 但底片的识别度不仅与底片的黑度有关 而且
12、与观片灯的亮度有关 在观片灯的亮度受限制的情况下 底片的黑度过大或过小都不利于金属丝影像的识别 4 评片的基本条件与工作质量的关系 从底片上获得的质量信息 从底片上获得缺陷的有无 性质 数量及分布情况等 获得缺陷的两维尺寸 沿板厚方向尺寸可用黑度大小表示 能预测缺陷可能扩展和张口位移的趋向 能依据标准 规范对被检工件的质量做出合格与否的评价 能为安全质量事故及材料失效提供可靠的分析凭证 正确评判底片的意义 预防不可靠工件转入下道工序 防止材料和工时的浪费 能够指导和改进被检工件的生产制造工艺 能消除质量事故隐患 防止事故发生 良好的评片条件 是底片评判工作质量保证的基础 评片人的技术素质是评判
13、工作质量保证的关键 先进的观片仪器设备是评判工作质量保证的基础 良好的评片环境是评判人员技术素质充分发挥的必要条件 评片基本知识 1 评片的基本操作观察底片的操作可分为两个阶段 1 通览底片的目的是获得焊接接头质量的总体印象 找出需要分析研究的可疑影象 通览底片时必须注意 评定区域不仅仅是焊缝 还包括焊缝两侧的热影响区 对这两部分区域 都应仔细观察 由于余高的影响 焊缝和热影响区的黑度差异往往较大 有时需要调节观片灯亮度 在不同的光强下分别观察 评片基本知识 2 影象细节观察是为了作出正确的分析判断 因细节的尺寸和对比度极小 识别和分辨是比较困难的 为尽可能看清细节 常采用下列方法 1 调节观
14、片灯亮度 寻找最适合观察的透过光强 2 用纸框等物体遮挡住细节部位邻近区域的透过光线 3 使用放大镜进行观察 4 移动底片 不断改变观察距离和角度 投影的基本概念 投影概念对于影象识别和评定具有重要意义 用一组光线将物体的形状投射到一个面上去 称为 投影 光线称 投射线 投射线从一点出发的称 中心投影 投射线相互平行的称 平行投影 平行投影中 投射线与投影面垂直的称 正投影 倾斜的称 斜投影 投影的基本概念 射线照相就是通过投影把具有三维尺寸的试件 包括其中伪缺陷 投射到底片上转化为只有二维尺寸的图象 由于射线源物体 试件及缺陷 胶片三者之间相对位置和角度的变化 会使底片上的影象与实际物体的尺
15、寸 形状 位置有所不同 常见的情况有以下几种 1 放大影象放大是指底片上的影象尺寸大于物体的实际尺寸 由于焦距比射源尺寸大很多 射源可视为 点源 照相投影可视为 中心投影 影象放大程度与L1 L2有关 图6 7 放大率M的计算公式为 M W W L1 L2 L1一般情况下L1 L2 所以 影象放大并不显著 底片评定时一般不考虑放大产生的影响 投影的基本概念 2 畸变对于同一物体 正投影和斜投影所得到的影象形状不同 如果正投影得到的象视为正常 则认为斜投影的象发生了畸变 实际照相中 影象畸变大部分是由投射线和投影面不垂直的斜投影造成的 此外 当投影面不是平面时 胶片弯曲 也会引起或加剧畸变 球形
16、气孔在斜投影中畸变影象为椭园形裂纹影象有时会畸变为一个有一定宽度的 黑度不大的暗带 畸变会改变缺陷的影象特征 给缺陷的识别和评定带来困难 a 放大b 畸变 投影的基本概念 3 重迭影象重迭是射线照相投影特有的情况 由于射线能够穿透物质 试件对于射线是 透明 的 试件上下表面的几何形状影象和内部缺陷影象都能在底片上出现 从而造成影象重迭 例如 图6 8 下页 中 底片上A点的影象实际上是投射线经过各点A1 A2 A3 的影象的迭加 射线照相底片上影象重迭的情况有下几种 试件上下表面影象重迭 表面影象与内部影象重迭 两个或更多的影象重迭 在评片时应注意分析不同影象的层次关系 投影的基本概念 4 相对位置改变比较正投影方式照相的底片和斜投影方式照相的底片 可以发现底片上影象的相对位置发生变化 例如图6 9 下图 中 不同的投影角度使a b c d点在底片上的相对位置改变 影象位置是判断和识别缺陷的重要依据之一 相对位置改变有时会给评片带来困难 需要通过观察 推测投影角度 作出正确判断 与评片基本要求的相关知识 2 1概述对射线底片上缺陷的评定是对射线照相结果作结论的工序 这是一个十分细致而又
