射线无损检测

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1、.,1,射线 无损检测,第五组：马伟 向艳 张晶 刘洁钰 宿瑞元,.,2,一、射线的发现 二、射线的分类 三、射线的应用 四、射线的危害及防护,.,3,一、射线的发现,1800年英国科学家赫歇尔发现红外线，又称为红外热辐射； 1801年德国物理学家里特发现在日光光谱的紫端外侧一段能够使含有溴化银的照相底片感光,因而发现了紫外线的存在； 卢瑟福首先发现具有天然放射性的几种不同的射线。他把带正电的射线命名为射线，带负电的射线命名为射线。1895年德国物理学家W.K.伦琴发现X射线，故又称伦琴射线； 1900年法国科学家P.V.维拉德发现射线(伽马射线)； 1932年初，著名物理学家居里夫人的女婿约

2、里奥居里，在实验时发现了一种不带电的中性射线，它的穿透力极强；随后英国物理学家查德威克阅读了约里奥的报告后，立刻重复了他的实验，并进行了一系列的实验，终于证明这种不带电的中性粒子是中子射线。,.,4,二、射线的分类,定义：射线是由各种放射性核素，或者原子、电子、中子等粒子在能量交换过程中发射出的、具有特定能量的粒子或光子束流。 分类：射线，射线，射线，中子射线，X射线，紫外线，红外线，激光,.,5,射线,本质：波长很短的高能电磁波。 产生原理：放射性原子核在发生衰变、衰变后产生的新核往往处于高能量级，要向低能级跃迁，辐射出光子。 特性：不带电；电离能力弱；穿透能力强。,.,6,射线,本质：是高

3、速运动的带正电的氦原子核。 产生原理：放射性元素经衰变放出带正电的粒子。 特性：电离能力最强，穿透能力最弱。在空气中的射程只有1-2厘米，通常用一张纸就可以挡住。,.,7,射线,本质：是高速运动的电子流。 产生原理：放射性元素经衰变放出带负电的粒子。 特性：带负电荷，质量很小，贯穿本领比粒子强，电离能力比粒子弱。,.,8,中子射线,本质：由中性粒子组成的粒子流。 产生原理：原子核受到外来粒子的轰击时产生核反应，中子从原子核里释放出来。 特性：不带电，穿透能力强。,.,9,X射线,本质：高能电磁辐射。 产生原理：由高速电子轰击的金属靶产生。 特性：有较强的穿透能力，且只有通过与物质相互作用，才能

4、使物质间接地产生电离效应。,.,10,紫外线：是一种穿透力很弱的非电离辐射。 红外线：波长介于微波与可见光之间的电磁波，波长在760nm至1mm之间，比红光长的非可见光。 激光：二十世纪六十年代发展起来的一种新光源。激光也是一种电磁波，波长较长，能量较低。,.,11,三、射线的应用,（一）射线无损检测 （二）射线消毒灭菌 （三）射线在农业上的应用 （四）射线在医疗上的应用 （五）射线与环保,.,12,（一）、射线无损检测,射线检测的基本原理 射线在穿过物质的过程中将发生衰减而使其强度降低，衰减的程度取决于被检测材料的种类，射线种类及被穿透的距离，利用各部位对入射射线的衰减不同，透射射线的强度分

5、布不均匀。由此，可检测出物体表面或内部的缺陷，包括缺陷的种类、大小和分布情况。,.,13,线源：,X射线 射线 中子射线 红外线,.,14,x射线无损检测,检测原理： X射线损探伤机原理： 利用X射线穿透物质和在物质中有衰减的特性来发现其中缺陷的一种无损探伤方法。 X射线可以检查金属与非金属材料及其制品的内部缺陷。例如焊缝中的气孔、夹渣。未焊透等体积性缺陷。,.,15,X射线探伤机的主要技术指标 （1）管电压：决定X射线的穿透能力，管电压越高，穿透能力越强，可检测的工件越厚。满足穿透能力下尽量选用低电压，以减少散射影响，提高清晰度。管电压越高，缺陷显现的灵敏度越低。 （2）管电流：影响检测时曝

6、光时间的长短，管电流越大，曝光时间越短，故管电流应尽可能大些。 （3）焦点形式及尺寸：形式有点焦点和线焦点；尺寸指焦点的大小。焦点减小，有利于提高检测灵敏度和检测分辨率。,.,16,射线无损检测,检测原理：当射线穿过（照射）物质时，该物质的密度越大，射线强度减弱得越多，即射线能穿透过该物质的强度就越小。此时，若用照相底片接收，则底片的感光量就小；若用仪器来接收，获得的信号就弱。因此，用射线来照射待探伤的零部件时，若其内部有气孔、夹渣等缺陷，射线穿过有缺陷的路径比没有缺陷的路径所透过的物质密度要小得多，其强度就减弱得少些，即透过的强度就大些，若用底片接收，则感光量就大些，就可以从底片上反映出缺陷

7、垂直于射线方向的平面投影。,.,17,常用射线源的特性,.,18,中子射线检测,检测原理： 中子源发生的中子束射向被检测的物体，由于物体的吸收和散射，中子的能量被衰减，衰减的程度取决于物体的成分，穿过物体的中子束被影像记录仪所接收而形成物体的射线照片。,.,19,描述中子射线的参数,强度：中子源单位时间内发射出来的中子数目，对于每次核反应释放一个中子的过程，中子强度等于单位时间内靶物质中发生的核反应数。 能量：和中子的速度有关，0.1MeV以上称为快中子，1keV以下称慢中子，之间的为中能中子。10-2eV左右的中子相当于分子原子晶格处于热运动平衡的能量，所以又叫热中子。,.,20,红外检测,

8、红外线探伤原理： 只要物体具有一定温度，它就要向外发射红外线，且红外辐射的强度可由斯蒂芬-玻尔兹曼定律表示为： M=T4 其中为灰体发射系数，T为绝对温度，为斯蒂芬-玻尔兹曼常数。,.,21,红外热像仪无损检测原理图,.,22,检测方法,被动式红外检测 所谓被动式系指进行红外检测时不对被测目标加热，仅仅利用被测目标的温度不同于周围环境温度的条件，在被测目标与环境的热交换过程中进行红外检测的方式。被动式红外检测应用于运行中的设备、元器件和科学试验中。由于它不需要附加热源，在生产现场基本都采用这种方式。,主动式红外检测 主动式红外检测是在进行红外检测之前对被测目标主动加热，加热源可来自被测目标的外

9、部或在其内部，加热的方式有稳态和非稳态两种，红外检测根据不同情况可在加热过程当中进行，也可在停止加热有一定时间后进行。,.,23,主动式红外检测,1、单面法：对被测目标的加热和红外检测在被测目标的同一侧面进行。 2、双面法：相对于上述的单面法而言，双面法是把对被测目标的加热和红外检测分别在目标的正、反两个侧面进行。,.,24,加热的方式,1、稳态加热：将被测目标加热到其内部温度达到均匀稳定的状 态时，再把它置放于一个低于(或高于)该恒定温度的环境中进行红外检测。 这种方式多用于材料的质量检测，如被测物内部有裂纹、孔洞或脱粘等缺陷时，则被测物与环境的热交换中热流将受到缺陷的阻碍，其相应的外表面就

10、会产生温度的变化，与没有缺陷的表面相比则会出现温差。 2、非稳态加热：对被测目标加热，不需要使其内部温度达到均匀稳定状态，而在它的内部温度尚不均匀、具有导热的过程中即进行红外检测。 3、如将热量均匀地注入被测目标，热流进入内部的速度要由它的内部状况决定，若内部有缺陷，则会成为阻档热流的热阻，经一定时间会产生热量堆积，在其相应的表面会产生热的异常。缺陷造成的热流变化取决于缺陷的位置、走向、几何尺寸和材料的热物理性能。,.,25,红外检测技术的优缺点,优点 1、操作安全：由于红外监测不需要与设备直接接触,所以操作十分安全。这在带电设备、转动设备、高空设备 的监测 中表现尤为突出。 2、灵敏度高：现

11、代红外探测器对红外辐射的探测灵敏度很高,以此类探测器为基础构成的红外监测设备,对温度 的分辨率很高,可以发现设备不同部位存在 温 度 差别,可 以监 测诊断 出设备热状态 的细微变化。 3、诊断效率高：由于红外探测器的响应速度高达纳秒级,因此可迅速采集、处理和显示设备的红外辐射,大大提高设备监测诊断的效率。 缺点 红外监测技术存在的主要问题为一是红外测量主要是表面的热状态,不能确定物体内部的热状态 二是红外无损监测设备是高科技产品,更新换代迅速,生产批量不大,因此与其他检测仪器或常规监测设备相比价格昂贵。,.,26,射线检测方法,传统方法： 照相法 电离检测法 荧光屏直接观察法,新进展： 射线

12、,.,27,照相法 胶片照相检测法的原理：将感光材料（胶片）置于备件试件后面，用来接收透过试件后的射线，因为胶片如光机的摄影作用与感受到的射线强度有直接的关系，经过暗室处理后，就会得到被检物的结构影像。,.,28,电离检测法： 射线穿过气体时会产生电离效应，产生电离电流，电离电流的大小与射线的强度有关。通过对电流强度的测量，根据其强度的分布来判断试件的完整性。,.,29,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（ZnS或CaS）的荧光屏上，激发出荧光，成为可见影像，由此直接辨认被检测件中是否存在缺陷。,.,30,工业射线CT结构原理图（以X射线为源例）,工业CT系统组成示意图,.

13、,31,检测结果直观：图像信息。 缺陷定性比较容易(如气孔，夹杂等)，定量，定位也比较方便。 检测结果可以保存。 适用对象广，对材料的种类（金属，非金属及复合材料）及工件的形状几乎没有限制。,检测成本高。 对体积型缺陷检测的灵敏度较高，对平面型缺陷的检测灵敏度较低。（如裂纹，射线方向与其垂直时不易检测，平行时才能。） 需双面法检测。,.,32,射线检测的应用,目前主要应用于： （1）机械，兵器，船舶，电子，石油化工，土木工程，航空航天等领域中的铸件和焊缝的检测。 （2）机场，车站，码头，海关等的安全检查。 （3）也可以用来检测材料的厚度。,.,33,常见焊接缺陷 (1)熔合不良类,未焊透（熔入

14、不足） 某钢板对接焊缝，V型坡口，焊接方式：手工电弧焊,.,34,(2)裂纹类,横裂纹 合金钢板对接焊缝，V型坡口，焊接方式：气体保护焊-钨极氩弧焊 纵向裂紋 某厚度14mm低合金钢板对接焊缝，X型坡口，焊接方式：自动焊,.,35,（3）夹渣物类,夹钨 某钛合金板对接焊缝，V型 局部夹渣 某钢板对接焊缝，V型坡口 线状夹渣 某钢板对接焊缝，V型坡口,.,36,(3)孔洞类,密集气孔 某钢板对接焊缝，V型坡口，焊接方式：手工电弧焊,.,37,伪缺陷,定义：非缺陷影像、人为的瑕疵影像。 胶片本生质量存在问题。 胶片保管、剪切、装取、暗室操作处理不当。 射线检测操作不当。 伪缺陷来源： 机械损伤或表

15、面附着物形成（如指纹、折痕、划伤、水印等）药物玷污等。 化学作用形成（如漏光、感光）。,.,38,（三）、射线在农业上的应用,1、射线治害虫 2、射线刺激生物生长 3、辐射诱变育种,.,39,（四）、射线在医疗上的应用,1、射线治病 （1）射线抗癌。用放射性同位素60Co、137Cs等的射线加速产生的电子束来杀死癌细胞; （2）131I不仅可以用于诊断甲状腺功能病变，也可以用它对甲状腺组织的抑制和杀伤作用来减少甲状腺激素的合成和分泌，治疗甲状腺功能亢进 ； （3）用32P治疗真性红细胞增多症。,.,40,四、射线的危害及防护,射线的生物效应：射线作用于物体时由于电离作用，造成生物的细胞、组织、

16、器官的损伤，引起病理反应。可以表现在受照者本身，也可出现在受照者的后代。 辐射损伤：电离辐射产生的各种生物效应对人体造成的损伤。主要有急性损伤和慢性损伤两种类型。 急性损伤：短时间内全身受到大剂量的照射，造成中枢神经系统、造血系统、消化系统等急性损伤。 慢性损伤：长时间受到超过允许水平的低剂量的照射，在受照数年甚至数十年后出现的辐射生物效应。引发白血病，皮肤癌、肺癌、骨癌等，再生障碍性贫血、白内障、寿命缩短等。,.,41,射线的防护,防护的基本原则是避免或尽量减少来自体外的各种射线对人体照射的时间和剂量。 （1）距离防护：尽可能远离射线源，距离越远，受到的射线照射剂量越小。 （2）时间防护：在不可能采取距离防护的条件下（如一些特殊的射线工作者），就尽可能减少受到射线照射到时间。 （3）屏蔽防护：在射线源的周围设置能够吸收或阻挡射线的物体（成为屏蔽物），尽可能减弱射线到达人体时的强度和能量。,.,42,谢谢,