1、按射线源种类分：X射线、射线、高能射线检测 按显示缺陷方法不同：射线照相探伤、射线荧光屏观察法、射线实时图象法、射线计算机断层扫描技术。第一节第一节 射线检测的基本原理射线检测的基本原理 一、射线的基本性质 1不可见，以光速直线传播 2不带电，不受电场和磁场的影响 3穿透可见光不能穿透的物质 4能使物质的原子电离，能使胶片感光，能使某些物质产生荧光。5能伤害和杀死生物细胞 二、射线与物质的相互作用二、射线与物质的相互作用 1 主要有：光电效应、汤姆逊散射，康普顿效应和电子对效应。作用的结果使射线因吸收和散射而失去一部分能量，强度相应减弱，这种现象称之为射线的衰减。2 衰减定律衰减定律 射线透过
2、厚度的物质后射线强度I 与透照厚度之间应遵循如下的指数衰减规律：I I 0e-I：射线透过厚度的物质后的射线强度 I0：射线的初始强度 e:自然对数的底：透过物质的厚度:线衰减系数，为上述各物理效应分别引起的衰减系数之和。三、探伤的基本原理三、探伤的基本原理 射线探伤的实质实质是根据被检工件与其内部缺陷介质对射线能量的衰减程度不同，而引起射线透过工件后的强度差异，使缺陷能在射线底片上或电视屏幕上显示出来。成象技术示意图 x x I Ix 射线探伤原理图 射线在工件及缺陷中的线衰减系数分别为和。根据衰减定律：透过完好部位x厚的射线强度 I x I 0e-x 透过缺陷部位的射线强度 I I 0e-
3、x e()x 可得：1、时，I I x 2、时，I I x 3、或x0时，I I x 第二节第二节 射线探伤设备射线探伤设备 一、X射线机 1分类 按射线束辐射方向分：定向辐射和周向辐射 按结构形式分：携带式、移动式、固定式 按极区数量分：单极式、双极区 按高压整流线路的结构形式分为：自整流、全波整流、倍压整流 按绝缘材料分：油绝缘、气体绝缘 按冷却方式分：强油循环冷却、水冷却、自冷却 2 构造 由X射线管、高压发生器、控制装置、冷却器、机械装置、和高压电缆等部件组成。二、二、X射线管射线管 产生X射线的部件，由阴极与阳极等组成的真空电子器件 1构造及原理 阴极构件阴极构件 阴极 聚焦罩 灯丝
4、 阴极（钨）灯丝（钨丝）聚焦罩 X射线管电流的大小是通过改变阴极灯丝加热电流来调整的。阳极构件阳极构件 作用：阴挡电子运动、进行能量转换产生X射线 根据X射线的辐射方向，阳极可分为定向阳极和周向辐射两种形式。定向辐射式阳极 X 阳极罩 阳极靶 阳极体 铍窗口 阳极结构示意图 定向辐射式阳极由阳极靶、阳极罩和阳极体组成 a 阳极靶 靶材料耐高温，坚硬和易散热，常选金属钨 b 阳极罩 材料Cu 吸收二次电子及固定射线窗口的作用 c 铍窗口 通过X射线外，可吸收二次电子。周向辐射式阳极 可以3600整个环焊缝作X射线照相 与定向辐射阳极的构造相似，其主要区别是阳极靶的形状和安装角度不同。30500
5、30600 a 平面靶 b 锥形靶 周向辐射阳极示意图 a 平面靶 b 锥形靶 玻璃壳 起绝缘和密封作用 2 X射线管的焦点射线管的焦点 X射线机的焦点实际上是X射线管的焦点 是指阳极靶上产生X射线的面积（或被电子束轰击的阳极靶面积）即射线源的大小。它的大小直接影响探伤灵敏度和透照清晰度 焦点尺寸主要取决于灯丝形状和大小 灯丝绕成平面螺旋形可产生圆焦点，绕成螺旋管形可产生方形或矩形的线焦点。当有二组灯丝时，可产生两个大小不同的焦点，称双焦点。实际焦点（几何焦点）电子束打在阳极靶面上的面积 阳极体 实际焦点 有效焦点 线焦点示意图 直接影响阳极的散热效果。有效焦点（光学焦点）实际焦点在透照方向、
6、即射线束中心方向（亦垂直于X射线管轴线方向）上的投影面积 通常X射线机在技术指标中给出的焦点尺寸是有效焦点的尺寸。一般用面积来表示焦点的大小 22 正方形 3 4 矩形 5 圆形 管电压KV 管电流mA 灯丝加热电流3.8A 灯丝加热电流3.4A 3 X射线管的特征曲线射线管的特征曲线 在不同的灯丝加热电流下,管电流与管电压之间的关系称为X射线管的特征曲线.4 X射线机的基本电路射线机的基本电路 X射线机的基本电路有灯丝电路和高压电路 mv kv 自耦变压器 初级 次级 1 2 3 4 5 6 7 8 X射线机的基本电路 5、X射线机的选择 根据被检工件的材料和厚度选择X射线机的额定管电压 检
7、查非金属材料或轻金属材料时选用额定管电压较低的射线（软X射线）检查钢铁工件，选用额定管电压较高的X射线机。工件厚时，较高电压。工件薄时，较低电压。根据射线检验工作的性质选择X射线机的结构形式 根据被检对象的形状和尺寸选择射线束的辐射方向 定向和周向辐射 对于质量要求高的被检对象，必须选用 小焦点，甚至微焦点X射线机 X射线机的主要技术参数与规范主要包括：管压峰值（kv）管电流平均值（mA),焦点尺寸（mm),最大穿透钢铁厚度。携带式 YX2005 管电流平均值5mA 管电压峰值200kv X射线机 携带式 YXT3010 管电流平均值10mA 管电压峰值300kv X射线机 金属陶瓷X射线管
8、二、射线机 按其结构分：携带式、移动式，爬行式 一般由射线源、源容器、源导管和驱动机构组成。1、射线源 人工放射性同位素作为射线源 源封装的活性区尺寸定义为源的焦点尺寸，亦可用源柱的直径和高度来表示。2 源容器（机体）以我国核工业部研制的TS1型Ir192 射线探伤机为例 源在屏蔽位置 源在移动中 源在曝光位置 送出 收回 机体 源 输源管 探头 曲柄 控制缆 第三节第三节 焊缝的照相法探伤焊缝的照相法探伤 根据被检工件及其内部缺陷介质对射线能量衰减程度的不同而引起透过后射线强度分布差异，被射线照相胶片记录下来经暗室处理后，再由其底片上较大的黑化程度对应较大的透射射线强度，根据射线照相底片上这
9、种黑化程度变化的图象来发现被检工件中存在的缺陷。主要标准为：GB332387钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级 一、探伤系统基本组成 射线源 铅光阑 滤板 象质记 标记带 铅遮板 工件 滤板 暗盒 胶片 增感屏 底部铅板 1、射线源、射线源 常用的射线源是X射线机、射线机 2 射线胶片射线胶片 结构 1保护层 2乳剂层 3结合层 4片基 片基起支持全部涂层的作用。乳剂层具有增感作用并使卤化银颗粒能均匀悬浮，固定其中。结合层主要成分为树脂，其作用是使乳剂层牢固地粘附在片基上。保护层保护乳剂层不受损伤 底片的黑度底片的黑度 是描述照相底片上某一点黑化程度的参量，其定义为强度为L0的可见光沿法向入射
10、到照相底片上的某点，设透过底片的可见光强度为L，则该点的黑度为：Dlg(L0/L)D底片黑度 L0照射光强 L透过光强 D1 D2 D3 透过率 L/L0=1/10 L/L0=1/100 L/L0=1/1000 底片黑度透射光强与照射光强的关系 底片上某点的黑度与它的含银量的多少有关，含银量底片上某点的黑度与它的含银量的多少有关，含银量越多，越难于透光，即黑度较大。越多，越难于透光，即黑度较大。胶片的类型 按银盐粒度由小到大的顺序 J1、J2、J3 3 增感屏 金属增感屏 是由金属箔粘合在纸基或胶片片基上制成的，其原子核被射线电离后放出的二次电子加速了胶片上银盐的还原。荧光增感屏和金属荧光增感
11、屏 是把能发出荧光的盐类涂敷在不同的基底上制成的增感器材料。4 象质计 是一种用于评价底片影象质量优劣的工具。有槽型、孔型及金属线型等几种。规定焊缝射线照相使用GB561885线型象质计的R10系列线型象质计 R10系列线型象质计 GB5618-85 10 16 FE 包壳 线型象质计的使用 射线源一侧，被检区一端的焊缝上（1/4处），细线位于远离被检区中心的外侧。为什么为什么?5 暗盒 作用 保护胶片不受光和机械损伤 材料应对射线的吸收不明显。如不透明橡胶或塑料，黑纸或薄铝片等。6标记带 其上的铅质标记有：定位标记、识别标记、B标记等。二、探伤条件的选择二、探伤条件的选择 1 选择原则 象质
12、等级象质等级 GB3323-87对钢熔化焊缝对接接头的射线照相方法的底片影象质量分为三级 A级质量一般，适用于承受负荷较小的产品及部件 AB级质量较高，适用于锅炉和压力容器产品及部件 B级质量最高，适用于航天和核设备等极为重要的产品及部件。黑度黑度(D)灵敏度灵敏度 评价射线照相质量的最重要指标 以在工件中能发现的最小缺陷尺寸或其在工件厚度上所占百分比来表示。A B C D 灰雾度（D0）是指未经曝光的胶片经显影处理后获得的微小黑度。2 射线源的选择 射线能量 指射线源的KV、MeV值或源的种类。射线强度 焦点尺寸 辐射角 3、几何参数的选择、几何参数的选择 焦点尺寸 透照距离 焦点至胶片的距
13、离F 缺陷至胶片的距离 d F L1 L2 几何不清晰度（几何不清晰度（UgUg）Ug(L2)F L1 利用三角关系可得：Ug=d/(F-)L1 胶片至工件上表面的距离 L2 射线源至工件上表面的距离 可得：d/L1越小，则Ug越小 因此 首先考虑小焦点的射线源，并适当增加射线源至工件上表面的距离(L1)d/L1一定时，Ug随工件厚度增加而增加 注意：埋藏缺陷的位置越靠近胶片，其影象就越清晰。这也是象质计摆放在靠近射线源一侧的原因，目的就是为了保证在整个透照厚度范围内都能达到象质计所显示的透照灵敏度。几何不清晰度的控制几何不清晰度的控制 区别不同的底片级别或对不同的透照厚度范围分别规定允许的U
14、g值 将Ug值看成是变量，随透照厚度的增加而增加，随底片级别改变而改变。4 曝光条件的选择曝光条件的选择 用曝光曲线对曝光规范进行选择 X射线探伤 规范：管电流(mA)、管电压(kV)、焦距(mm)、曝光时间(min)曝光量管电流曝光时间 从提高灵敏度的角度考虑应从中选取较低的管电压和较大的曝光量作为曝光规范。射线探伤射线探伤 曝光量（射源）放射性活度时间 5、散射线的控制、散射线的控制 限制辐射场 选择适当的射线能量 6 6透照方式的选择透照方式的选择 决定射线源、工件和胶片之间的相互位置关系。GB332387规定，透照方式分为下列五种 纵缝透照法 适用于I型、单V型和双V型作一次垂直于焊缝
15、的透视。纵缝透照法 胶片 环缝外透法 环缝内透法 射线源为定向辐射时，采用偏心透照法 射线源为周向辐射时采用环缝中心内透法 双壁单影法 适合外径大于89mm的管道焊缝。双壁双影法 适于外径89mm的管道焊缝 透照方式确定后应注意：射线入射方向的选择 透照厚度差的控制 具体到实际，可对一条焊缝划分等分数。对角接接头，T型接头加补偿块 7 7 胶片的暗室处理胶片的暗室处理 包括显影、停显、定影、冲洗和底片干燥五个工序 三、焊缝射线底片的评定三、焊缝射线底片的评定 1 底片质量的评定 应符合GB332387的有关规定 2 焊缝质量的评级 根据缺陷的性质、缺陷的尺寸及数量将焊缝质量分为、，质量依次降低
16、。3 常见焊缝缺陷影象的特征 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 4 4 缺陷位置确定缺陷位置确定 埋藏深度的确定立体摄影法 双重曝光法 A1 A2 a h l L s h=s(L-l)-al/(a+s)放置标记的双重曝光法放置标记的双重曝光法 在工件上表面放放置标记 在工件上下表面分别放置标记 射线照相法的一般程序 选择射线选择射线 照射方向照射方向 划线编号划线编号 洗片洗片 贴片贴片 评片评片 整理存档整理存档 五、探伤实例分析 第四节第四节 射线探伤中的安全防护射线探伤中的安全防护 一、电离辐射的生物效应 二、保健物理和卫生保健的监督 三、安全防护 1距离防护 2时间防护 3屏蔽防护
