单元四 射 线 检 测,,4.1 射线检测原理及方法,一、射线的产生及性质1．X 射线的产生Ｘ射线是在特制的Ｘ射线管中产生的图4-1 钼靶的连续 Ｘ 射线谱,图4-1 管电压为35ｋＶ 时钼靶的连续 Ｘ 射线与特征 Ｘ 射线,最短波长,式中： ——某一管电压的最短波长,V——管电压，kV４－１）,连续谱的最高强度波长与最短波长之间关系：,（４－2）,2．γ射线的产生,γ射线是具有特定能量的光子流，是由放射性同位素的原子核在衰变过程中释放出来的3．射线的性质,图4-3 电磁波谱,Ｘ射线和γ射线的特点：,1）在传播中不受电磁场的影响； 2）人眼无法直接观测，不可见； 3）以光速沿直线传播，并且从射线源辐射的射线在空间传播过程中是扩散的； 4）够产生反射、折射、干涉和衍射等现象； 5）具有较强的穿透能力； 6）通过物质时射线强度会发生衰减； 7）可使物质电离，能使胶片感光，亦能使某些物质产生荧光； 8）具有辐射生物效应，能够杀伤生物细胞，破坏生物组织二、射线检测的原理,图4-4 射线检测原理示意图,试件中缺陷与其附近区域的穿透射线强度差值为,与 之比称为缺陷部位射线强度的对比度或主因对比度,如果缺陷介质的 μ′与被照射材料的 μ相比极小，则 μ′可以忽略不计,缺陷部位射线强度对比度的大小直接决定了缺陷显示作用的强弱,三、射线检测方法,Ｘ 射线检测 γ射线检测 高能 Ｘ 射线检测,,所用射线的不同,射线照相法 电离检测荧光屏观察法 Ｘ射线实时成像检测法,,透射射线的记录 及显示方式,,,,,,,图4-5 电离检测示意图,图4-6 荧光屏观察法示意图,4.2 射线照相检测的设备及器材,一、X 射线机,（一） X 射线机的结构,,X 射线管,高压发生器,冷却系统,控制和保护系统,,阴极,阳极,管壳,,高压变压器,灯丝变压器,高压整流管,高压整流电路,（二） X 射线机的分类,射 线 机,X,,按 X 射线机结构,按使用性能,按绝缘介质,按供给射线管高压 部分交流电的频率,,便携式 Ｘ 射线机,移动式 Ｘ 射线机,固定式 Ｘ 射线机,定向 Ｘ 射线机,,周向 Ｘ 射线机,管道爬行器,,油绝缘 Ｘ 射线机,气绝缘 Ｘ 射线机,工频 Ｘ 射线机（50Ｈｚ）,,变频 Ｘ 射线机（300~800 Ｈｚ）,恒频 Ｘ 射线机,（三） X 射线机的使用与维护,1．X 射线机的操作步骤,（１） 准备工作 （２） 通电后检查及灯丝预热 （３） 曝光准备 （４） 接通高压，开始曝光 （５） 曝光结束,2．使用 X 射线机的注意事项,１） 使用时，注意 Ｘ 射线机的额定工作参数，不能超载。
２） 注意对 Ｘ 射线机的训练 ３） 提前预热 ４） 保证 Ｘ 射线机可靠冷却 ５） 可靠接地3．X 射线机的维护,１） Ｘ 射线机应摆放在通风干燥处 ２） 运输时采取防振措施 ３） 保持电缆接头接触良好 ４） 经常检查机头是否漏油、漏气二、γ射线机,1．γ射线机的结构,,γ射线源,探伤机机体,驱动机构,输源管,附件,γ射线源结构示意图,γ射线机“Ｓ”形弯通道源容器结构示意图,１—外壳； ２—贫化铀屏蔽层； ３—γ源组件； ４—源托； ５—安全接插器； ６—密封盒； ７—聚氨酯填料； ８—快速连接器,γ射线探伤设备及驱动机构工作情况示意图,2．γ射线机的分类,,按所装放射性同位素的不同,,γ射线机,γ射线机,γ射线机,γ射线机,按机体结构,,直通道形式 γ射线机,“Ｓ”形弯通道形式 γ射线机,按使用方式,,便携式,移动式,固定式,管道爬行器,3．γ射线机的使用与维护,（１） γ射线检测曝光操作 （２） 换源操作,（３） γ射线机的维护,换源操作示意图,γ射线机要有专人负责保管，单独存放在可靠的安全场所； 输源管接头应经常进行擦洗； 控制机构部件摇柄和输源导管应注意清洁三、加速器,1．电子感应加速器 2．电子直线加速器 3．电子回旋加速器,不同加速器的性能特点,四、射线照相检测所用器材,（一） 射线照相胶片,1．射线胶片的结构,１—保护层； ２—感光乳剂； ３—结合层； ４—片基,2．射线胶片的特性,（１） 底片黑度（D）,式中： ——入射光强；——透射光强。
２） 曝光量（E）,（３） 胶片特性曲线,（４） 感光度（S）,（５） 灰雾度（ ）,（６） 梯度（G）,（７） 颗粒度（ ）,3．射线胶片的分类与选用,（１） 射线胶片的分类,胶片系统的类别,（２） 射线胶片的选用,１） 可按像质要求高低来选用胶片 ２） 在满足像质要求的前提下，如需缩短曝光时间，可选用号数较大的胶片３） 射线胶片的使用和保存,１） 胶片宜保存在低温、低湿环境中 ２） 胶片不可接近氨、硫化氢、煤气、乙炔和酸性气体等有害气体 ３） 裁片时不可把胶片上的衬纸取掉，不要多层胶片同时裁切 ４） 装片和取片时，胶片与增感屏应避免摩擦 ５） 开封后的胶片和装入暗袋的胶片要尽快使用 ６） 胶片保存应竖放，避免受压，否则会引起受压感光二） 增感屏,1．增感屏的作用,利用增感屏吸收一部分射线能量，从而缩短曝光时间2．增感屏的类型与特点,金属增感屏、荧光增感屏、金属荧光增感屏,3．增感屏的使用,金属增感屏的构造及作用,（三） 像质计,1．像质计的作用,像质计是用来检查和定量评价射线底片影像质量的器件，又称为影像质量指示器，简称IQI或透度计2．像质计的类型及特点,金属线型像质计,阶梯孔型像质计,平板孔型像质计,3．像质计的使用,（四） 其他辅助设备和器材,1．暗盒,2．标记带,3．黑度计,4．铅罩、铅光阑,5．屏蔽铅板,１—工件编号； ２—焊缝编号； ３—部位编号（底片标号）； ４—返修次数； ５—像质计； ６—搭接标记； ７—检验日期； ８—中心标记； ９—检验人员代号。
4.3 射线照相检测技术,一、射线照相检测系统的基本组成,１—射线源； ２—铅光阑； ３—滤板； ４—像质计、标记带； ５—铅遮板； ６—工件； ７—滤板； ８—暗盒、胶片、增感屏； ９—底部铅板； １０—铅罩,二、检测条件的选择,（一） 选择原则,1．射线照相质量等级 2．底片黑度,不同射线照相质量等级对底片黑度的要求,3．射线照相灵敏度,射线照相的灵敏度是评定射线照相质量的重要指标二） 检测条件的选择,1．射线源的选择,不同透照厚度允许使用的 Ｘ 射线最高透照管电压,１—铜及铜金； ２—钢； ３—钛及钛合金； ４—铝及铝合金,2．几何参数的确定,式中： ——焦点尺寸，ｍｍ；——缺陷至胶片距离，ｍｍ；——焦点至胶片距离，ｍｍ图4-21 几何参数对几何不清晰度的影响,3．胶片系统类别与增感屏的选用,胶片系统与增感屏的选用对射线照相的影像质量有着较大的影响4．曝光规范的选择,（１） 曝光量的影响及选择,（２） 曝光曲线,图4-23 Ｘ 射线曝光曲线,（a）厚度－曝光量曲线,（b）厚度－管电压曝光曲线,当实际拍片条件与制作曝光曲线的条件完全一致时,可以从曝光曲线上简单、快 速地查出曝光量,当实际焦距与制作曝光曲线的焦距不同时,式中： ——从曝光曲线查出的曝光量；——制作此曝光曲线的固定焦距；——实际透照所需曝光量；——实际透照的焦距。
5．散射线的控制,（１） 散射比n的影响因素,工件厚度、照射场大小和射线能量等,图4-26 散射比与射线能量和工件厚度的关系,图4-25 照射场大小对散射比的影响,图4-27 焊缝余高尺寸和有效能量与散射比关系,（２） 散射线的控制,１） 使用铅箔增感屏 ２） 采用滤板滤波 ３） 使用铅罩和铅光阑限制射线束的大小，减少照射场范围 ４） 采用铅遮板 ５） 使用底部铅板 ６） 选择合适的射线能量6．透照方式的选择,（１） 选择透照方式应考虑的问题,被检工件的结构与尺寸、合理的一次透照长度、中心射线束方向２） 常用的对接焊缝透照方式,纵缝单壁透照,环缝外透,环缝内透,环缝双壁单影,（３） 一次透照长度的计算,式中：δ——中心射线束穿透工件的厚度，ｍｍ；δ′——边缘射线束穿透工件的厚度，ｍｍ；——透照厚度比；——横裂纹检出角，（°）；——透照距离，射线源至工件表面的距离，ｍｍ；——一次透照长度，ｍｍ式中： ——有效评定长度，ｍｍ；——相邻两胶片搭接长度，ｍｍ；——工件表面至胶片间距离，ｍｍ三、胶片的暗室处理,1．暗室设备及器材,安全灯、温度计、天平、洗片槽、烘片箱、温度和湿度控制系统、通风换气系统和排水系统等。
2．暗室处理的药液,在进行暗室处理时，不同的处理阶段需要不同的药液3．暗室处理的程序,（１） 显影 （２） 停显 （３） 定影 （４） 水洗 （５） 干燥,四、射线照相检测工艺,（一） 射线照相检测工艺的内容,1．工艺规程 2．射线检测工艺卡,（二） 焊缝射线照线检测的流程,1．射线照相检测工艺条件的选择 2．焊缝的透照 3．暗室处理 4．射线照相底片的评定,4.4 射线照相底片的评定,一、对环境设备和人员的要求,1．对环境设备的要求,评片室、观片灯、其他工具,2．对评片人员的要求,通过权威部门的培训和考核，取得Ⅱ级或Ⅱ级以上的资格证；系统地掌握射线检测理论知识；具有焊接及材料等相关专业知识；具有一定的射线检测及评片的实际工作经验；熟悉射线检测标准以及被检测工件的设计制造规范和有关管理法规；充分了解被检测工件的状况；参加或掌握所评定底片的射线照相工艺及工艺执行情况；良好的视力 二、底片质量要求,1．底片灵敏度检查 2．底片黑度检查 3．底片上标记的检查 4．背散射检查 5．底片表面质量的检查,三、底片影像的识别,1．焊接缺陷的影像识别,裂纹、未焊透、未熔合、气孔、夹杂,2．工件表面几何影像的识别,工件结构影像、焊接成形影像、工件表面损伤影像,3．伪缺陷的影像识别,划痕、压痕、折痕、水迹、静电感光、显影斑纹、胶片被药液污染、增感屏伪缺陷,四、焊接缺陷位置的测定,双重曝光法示意图,缺陷的埋藏深度一般采用双重曝光法进行测定。
式中： ——缺陷距工件下表面距离，ｍｍ；——焦距，ｍｍ；——射线源焦点从Ａ位置移动到Ｂ位 置的距离,ｍｍ；——两次曝光在胶片上形成的两个缺陷影像之间的距离，ｍｍ五、焊接接头质量的评定,（一） 焊接接头的质量分级,Ⅰ级焊接接头：应无裂纹、未熔合、未焊透和条形缺陷 Ⅱ级焊接接头：应无裂纹、未熔合和未焊透 Ⅲ级焊接接头：应无裂纹、未熔合以及双面焊和加垫板的单面焊中的未焊透 Ⅳ级焊接接头：焊接接头中缺陷超过Ⅲ级者二） 焊接缺陷的评级,1．圆形缺陷的评级 2．条形缺陷的评级 3．未焊透的评级 4．根部内凹和根部咬边的评级 5．焊接缺陷的综合评级,六、射线检测记录和报告,评片结束后，评片人员应对射线照相检验结果及有关事项进行详细记录并出具检测报告，检验报告一般包括：,１） 产品情况 ２） 透照工艺条件 ３） 底片评定结果 ４） 评片人签字、日期 ５） 照相位置布片图,4.5 射线的安全防护,一、射线对人体的危害1．射线对人体的危害急性放射病、致癌效应、白内障、不育、对胚胎及胎儿的影响、遗传效应2．对射线剂量的要求 二、射线辐射的监测1．工作场所辐射监测透照室内辐射场测定、周围环境剂量场分布测定、控制区和监督区剂量场分布测定2．个人受照剂量监测3．剂量测量仪器场所辐射监测仪、个人剂量监测仪,三、射线辐射的防护,1．辐射的防护方法,（１） 距离防护法 （２） 时间防护法 （３） 屏蔽防护,2．射线检测现场的安全防护,。