0 应用背景
射线检测应用最多的是焊接接头的缺陷检测。
1 检测原理
[1]1.1 平板焊缝
平板焊缝多数都是直焊缝，检测工艺比较简单。在透照中，要注意射线的实际穿透厚度和入射方向。由于焊缝有加强高，有的还有垫板，所以射线实际的穿透厚度大于母材的厚度。图1.1和表1-1是平板焊缝透照时的实际穿透厚度的计算方法，图表中的T、T、T 为母材厚度，T为实际穿透厚度，T'为垫板厚度。第一、二类焊缝是母材等厚12A
的单面和双面对接焊缝，穿透厚度只加上加强高的厚度。加强高的厚度一般规定一面为2mm。通常入射方向应与焊缝所在平面垂直(实线箭头所示方向)，亦可与焊缝平面旱一定的夹角〔虚线箭头所示方向)。为保证焊缝内与板面方向垂直的裂纹等缺陷能够检出，夹角大小应控制在15? 以内。第三类焊缝是母材不等厚的对接焊缝，穿透厚度按薄材计算。第四类是对接焊缝，单面焊，母材等厚，加垫板。第五类是T形接头，射线倾斜人射，夹角为25? ~30? 。第六类焊缝是搭接接头，通常采用厚度补偿法透照时相当于第一类焊缝，如果不采用厚度补偿，则要根据T、T的实际厚度止确选择管电压，12
在可能的情况下应提高宽容度，或者参照T形接头透照。
图1.1 平板焊缝穿透厚度与人射方向
表1-1 平板焊缝射线穿透厚度
- I -
1.2 环焊缝
环焊缝，即管件、筒件和容器等的圆周焊缝，按照工件直径、壁厚的不同和结构的特点，可以采用不同的检测方法进行检测。概括起来可分为下三种:源在外单壁检测方法;源在外双壁检测方法;源在内.单壁检测方法，包括周向检、偏心检测。 X射线扫描检测技术是射线照相检测技术的延伸，主要应用于可将胶片放置于环焊缝内部的中小直径管的大批量的射线检测，是一种非常行之有效的、较为特殊的X射线检测方法。
[1] (1)源在外单壁检侧方法
源在外单壁检测方法的透照布置如图1.2所示。射线源置于焊缝的中心线上，中心射线束垂直于被透照焊缝。在这种透照布置中，胶片暗盒背面必须放置铅板。以屏蔽来自工件内壁其他部分的散射线，否则，射线照片的质量将严重下降，铅板的厚度一般可取为3~4mm。
图1.2 源在外单壁检测布置
1—射线源;2—焊缝;3一胶片;4—背铅板
[1] (2)源在外双壁检侧方法
- II -
如果胶片无法放在工件内部或射线源也不能放置在工件内部时，将采用源在外双壁检测方法。源在外双壁检测方法的检测布置如图1.3所示。在这种检测布置中，射线源应偏离焊缝中心线一段距离，以保证源侧焊缝的影像不与检测焊缝的影像重叠，并具有适当的间距。一般偏移的距离应控制在源侧焊缝的影像刚刚移出被检测焊缝热影响区影像的边缘。
图1.3 源在外双壁检测布置
1一射线源;2—焊缝;3一胶片;4—背铅板
在这种检测布置中，如果像质计不能放置在焊缝工件内侧表面上，允许放置在工件胶片侧表面，这时应在标记中加上说明性标记，并且事先应进行灵敏度对比试验，确定与放置在焊缝工件内侧表面灵敏度相等的灵敏度数据。
源在外双壁检测的有效检侧长度(需检测的次数)的相关因素与源在外单壁检测时相同，但焦距的关系不同于源在外单壁检测方法。源在外单壁检测时焦距越大，有效检测长度也越大，但源在外双壁检测却相反，焦距越大有效检测长度越小，在焦距等于工件的直径时将得到最大的有效检测长度。
[1] (3)源在内单壁检刚方法
源在内单壁检测方法，即射线源放置在管件、筒件、容器等工件内部对环焊缝进行检测的方法，按照射线源放置的位置可分为二种情况:
? 周向检测 射线源放置在环焊缝的中心;
? 偏心检测 射线源不放置在环焊缝的中心。
- III -
图1.4 源在外双壁检测布置图 图1.5 环焊缝的周向检测布置 1—射线源;2—焊缝;3—胶片;4—背铅板 l一射线源;2一焊缝;3一胶片;4-背铅板
它们的检测布置如图1.4和图1.5所示。
周向检测布置时，显然，检测厚度在一周焊缝上都是相同的，检测厚度比在各点都是1，因此可以一次对整圈焊缝完成检测，即可以进行周向曝光，所以称为周向检测。通常采用周向辐射的X射线机或、射线源进行检测。如果采用定向辐射的x射线机，一次有效检测范围决定于X射线机的辐射角和辐射强度的均匀性，即必须考虑侧倾效应产生的曝光量不均匀性的影响。对于一些小的管件焊缝，可采用小焦点、伸出阳极靶X射线机进行周向检测。只要可能，对环焊缝应尽量采用这种检测布置。
[2] (4)扫描环焊缝射线检测方法
利用扫描检测检测技术可检测的环焊缝是一种非常行之有效的方法，它只通过一次透照便能完成整个环焊缝的透照，在很大程度上解决了常规检测中检测效率低、检测周期长的间题，同时也能大大降低检测成本。由于扫描检测方法与常规的X射线照相检测方法在其成像机理上存在着一定的差异，故其检测参数的确定也有所不同，而检测参数的选择，直接影响着检测的灵敏度，因此，为保证射线检测灵敏度，应尽可能的减小射线束对工件的扫描速度，同时采用大曝光量的设备以及合适的窗口宽度等方法。其检测原理如图1所示，将胶片紧贴在焊缝内壁上，然后在胶片背面用铅板屏蔽，在射线源与工件之间放置铅板，铅板上有一宽度为w的窗口，这样射线通过窗口刘工件进行透照，同时，工件表面相对于射线源以角速度。匀速转动，这样就只通过一次透照便实现了对焊缝的整体透照，避免了多次透照，在很大程度上提高了检测效率，缩短了检测周期。此外，辐射场中窗口以外的射线均被前铅板挡住，在一定程度上减少了散射线，对底片质量的提高也是非常有利。
- IV -
图1.6 射线扫描检测原理
[3]2 检测设备
2.1 胶片方式射线检测
(1)射线的产生
? 真空管型X射线发生器
阴极发射的电子流经高电位梯度电场聚焦与加速后，撞击阳极靶，把电子的部分动能转化为X射线的辐射能。由于采用的阳极靶结构不同，可产生定向辐射与周向辐射X射线，适合于各类容器、管道与船壳等焊缝检验的要求。
? 直线加速器
常规射线发生器所产生的射线能量较低，其电子加速电压一般不超过400kV，检验最大工件厚度达100mm。为了提高X射线能量，采用直线加速器来增加电子的能量，目前已经可产生1,25MeV范围的高能X射线。如图2.1电子从含灯丝的电子枪发射后进入直线加速的波导管中，由磁控管或调速管产生的射频电压加到不同距离的多级漂移加速管上，使漂移管间电子的飞行速度与其电压相位变化周期同步，以保持正波相位驻波加速。加速并聚焦后的脉冲电子流撞击到末端靶上产生X射线辐射。
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图2.1 直线加速器 图2.2 便携式电子回旋加速器
? 便携式高能X射线发生器
为了适应大厚度部件的现场检验要求，除直线加速器外目前已研制出小型电子回旋加速器。经过磁铁设计的改进与高集成电子线路的发展，回旋加速器的尺寸与质量减小很多。例如采用单相电源的6MeV便携式电子回旋加速器PXB6，总质量只有190kg，机头质量仅90kg。工作在高负荷下的钽靶生热很低，不用水冷却。其原理见图2.2，电子流由高压枪注入真空盒内，受线圈与磁铁产生的均匀磁场在环形轨道上加速，然后再同步与定时地控制磁场使电子流偏离环形轨道撞击在钽靶上，于是就可产生角度为θ的X射线辐射。与直线加速器相比，电子回旋加速器具有焦点小与输出剂量低的特点，在中厚焊缝的射线检测上应用的效果较好。
(2)胶片
射线穿透工件后形成的缺陷潜影是肉眼所观察不到的，利用胶片表面乳胶膜的感光特性可以把射线强度潜影转化成可见影像。乳胶膜是由能够感光的银盐颗粒和明胶构成，银盐颗粒越细，越容易看出缺陷影像的细节。
射线束中的射线量子射到胶片银盐颗粒上以后，除了使其感光外，量子的剩余能量会使银盐颗粒释放出自由电子，并使其周围颗粒再次感光，形成一个感光圆而不是一个感光点，因而促使影像不清晰。胶片不清晰度影响对缺陷影像的分辨能力，已发现在不清晰度与分辨能力之间存在如下的经验关系:
URp,2.9 (2-1) 式中:U——不清晰度(mm);Rp——每mm距离可分辨线对的数值。
(3)射线检测实时显示技术
虽然胶片射线检测方式具有较好的分辨率和较高的对比度以及底片黑度动态范围大等特点，但胶片感光时，胶片吸收射线的效率很低，从而曝光时间增加;此外，感光的胶片还需后续的显影、定影与干燥处理等，这些因素都使得从照相到底征可观察的时
- VI -
间变得很长，成本也因而增高。另外，胶片射线检测方式难以实现检测过程的自动化，因而其应用范围受到一定的限制。在替代胶片的射线检测技术中，目前能实现缺陷影像实时显示的技术主要有三类，并已达到实用阶段。
? 荧光屏显示
可感光的荧光屏摆放在待检工件的后面，并不密封，为克服人眼对荧光屏上缺陷影像反差不敏感的特点，采用镜面反射原理，把影像投射到超高灵敏度摄像机，构成一个闭路电视的摄影与显示系统，通过电子线路的放大与转换达到缺陷影像可观察的水平。
? X射线图像增强器
采用一种可以把X射线转化为光线的图像转换增强器放在待检工件后面，缺陷影像经过增强后亮度很高，增强系数达100,1000掊，但尺寸缩小近10倍。缺陷的光学影像再经过大广角透镜组投射到摄像机上，如图9所示。由于亮度高，因此不需要高灵敏度摄像机即可以满足显示的要求。
图2.3 射线检测实时图像增强系统 图2.4 线性排列的光敏二极管X设下图像转换系统
(3)二极管阵列X射线图像转换器
图2.4所示为线性排列的光敏二极管X射线图像转换系统。它由很多小型X射线灵敏元件组成，数量达512,1024个，甚至更多。当工件运动或线性二极管阵自身扫查时，各元件会测得X射线潜影强度的变化，经光导耦合与信号处理，从而形成缺陷的二维图像。然而如若获得较高分辨率，则会花费很长的测量时间。目前这种方法还仅限于加速电压在150kV以下产生的射线能量才可用。
(4) 数字图像处理软件基础
射线检测实时显示系统中的数字图像处理包括降低噪声、提高影像对比度、影像锐化、边缘增强、伪像标识和缺陷识别等内容。
- VII -
[3]3 技术特点
1.5 高能X射线检测的特点
高能X射线设备的射源尺寸较小，X射线输出的剂量较大。与低能射线相比其散射强度低，产生缺陷影像的射线强度比例高。例如，以透照50mm的钢焊缝为例，表6给出了不同能量射线的散射强度(Is)与形成影像的有效强度(Id)之比。从中可以看到，散射强度随着射线能量的提高而降低。因此，采用高能射线照相时虽然工件与缺陷间的吸收系数差变小了，但是由于散射线少，其影像的对比度还是能保持与低能射线检测相同。不过高能射线会使底片的不清晰度上升(U?从0.2MeV的0.1mm提高到8MeV的0.6mm)，从而降低了裂纹的检出率。
表6 缺陷影像处不同能量射线的散射强度与形成影像的有效强度之比
0.4MeV 5MeV 15MeV 射线能量
Is/Id 5.5 2.0 0.5
[1]4 质量控制
(1)射线检测灵敏度的控制
射线检测灵敏度是评价射线检测影像质量的重要指标。所谓射线检测灵敏度，从定量方面来说，是指在射线底片卜可以观察到的}.} !} 1缺陷尺寸，从定性方面来说，是指发现和识别细小影像的难易程度。
在射线检测底片上所能发现的沿射线穿透方向上的最小缺陷尺一寸称为绝对灵敏度;最小缺陷尺寸与射线透照度的百分比称为相对灵敏度。
在实际应用中，用自然缺陷来评价射线检测灵敏度显然是不现实的，为便于定量评价射线检测灵敏度。常用与被检工件的厚度有一定百分比关系的像质计作为底片影像质量的检测工具，由此得到的灵敏度称为像质计灵敏度。标准规范中规定的射线检测灵敏度都是像质计灵敏度。需要注意的是，底片上显示的像质计灵敏度并不等于自然缺陷灵敏度。像质计灵敏度的提高，表示底片像质水平也相应提高，因而也能间接地反映出射线检测对最小自然缺陷检出能力的提高。
- VIII -
(2)射线检测对比度的影响
如果.1几件x#t存在厚度差，那么射线穿透_「件到达胶片时就产生强度差，经暗
室处理的底
片仁就会产生黑度差，把底片上相邻区域的黑度差称为底片对比度，义叫底片反差。显然，
底片对比度越大，小的缺陷就越容易识别。因此，必须设法提高底片对比度。但在提高对比
度的同时，底片的宽容度减小。
(3)射线检测清晰度的影响
J月一束射线垂直透照‘个金属阶梯试块，如图6一13所示。
黑度区域组成
‘部分是试件AO部分形成的高黑度均匀区，另
理想的射线底片将由两部分
一部分是试件OB形成的低
黑度均匀区，两部分交界处的黑度差是突变的，不连续的，如图中(a)所示。但实际底片上
的黑度变化并不是突变的，试件的“阶边”影像是模糊的，影像的黑度变化如图中(h)或(。)
所示，存在着一个黑度过渡区。黑度变化的区域越大，影像的轮廓就越模糊，即影像越不清
晰。用来定量描述清晰度的量是“不清晰度”。把黑度变化区域分界线的宽度称为射线检测
不清晰度，用U表示。构成射线检测不清晰度主要是两方面原因，即:由于射源有一定尺
寸而引起的几何不清晰度U;以及由于电子在胶片乳剂中散射而引起的固有不清晰度V7. n射
线检测不清晰度U是几何不清晰度},T，和固有不清晰度Uj的综合结果，其关系为
4卜射线检测颗杜度的影响
颗粒度是指射线底片土叠加在_!:件影像上的黑度随机涨落，即影像黑度的不均匀程度:
- IX -
颗粒性是指均匀曝光的射线底片卜影像黑度分布不均匀的视觉印象。实际卜颗粒的视觉印象
是由许多银粒交一}I.重叠组成的颗粒团产生的，而颗粒团的黑度则是山这些单个银粒的随机分
布造成的::胶片乳I}中，每吸收一个x射线或丫射线光量子，会使乳剂中?个以}几的澳化
银晶体感光。这‘现象是随机存在的，被感光的颗粒是随机分布的，即从‘个!攻域到另一个
区域，曝光的颗粒数有统计变化。影响射线检测颗粒度的因索有:
( 1胶片的银盐粒度和感光速度慢速胶片的澳化银‘扣的品体小，曝光、显影后产生的
光吸收银也较少.因此，要产生一定黑度，慢速胶片中吸收光子数要比快速胶片多，射线检
测的影像颗粒性就不明显，故胶片颗粒性较弱。
叮2)射线的能量在低能量卜，吸收一个光子只使?个或儿个l化银颗粒感光，而在高
能量下，一个光子能使许多个颗粒感光，这样就使随机分布的黑度起伏变大，}s}.示出颗粒度
增大的倾向。
〔3)曝光量和底片黑度曝光量和底片黑度增大都使得更多的光子到达胶片，大瞬光子
的叠加作用将使黑度的随机性起伏降低，所以减小了颗粒度。
一般说来，颗粒度随胶片的感光度和射线能量的增大而增大，随曝光量和底片黑度增大
而减小，另外也一‘a x条件(配方、活度、温度)等因素有关。
1最小可见对一比度?D.njrl
在底片上能够识别的某一尺寸影像的最小黑度差称可见对比度，又称识别界限对比度‘〕
射线检测对比度AD与最小可见对比度川).，。是两个不同的概念，}})是底片上客观存在的.量
吹，而八刀min反映的是在一定条件下，人眼对底片影像黑度差的辨别能力，即识别灵敏度。
- X -
入几,;}的数值越小，意味着人眼对底片影像的辨别能力越强，对缺陷影像识别灵敏度越高。
射线检测对比度么D.与最小叮见对比度?D丽。的关系为:‘场么力)?}}mf。时，影像能够识别;
反之，则不能识别。
A氏io在很大程度.L取决于观片灯的亮度，在合适的观片条件下，}}}mi。数值较小，而观
片条件较差时，则?Dm }n数值变大。
2)么Dmio与底片黑度、颗粒度、金属丝影像宽度的关系
- XI -
中子射线在无损检测中的应用
中子射线在无损检测中的应用
宋新香 王 冰 秦呈欣
() 济南轻骑发动机厂 济南 250101
212 加速器
前言1
加速器中用质子与重质子射线轰击超 , 中 中子与质子是原子核的组成部分重氢产生中子。 现在约 100, 300 k eVk eV 子与质子几乎具有相同的质量, 不带电荷。的电压加速重氢离子的中子发生装置, 得 () 1932 年, 用钋 放出的 射线 ch adw ick Po Α
以广泛应用。 () 照 射铍 , 产生了穿透力非常强, 不带 B e
电荷的射线。 213 自发核分裂
中子在放射线中占有重要的位置。 原 超铀元素的原子核, 大多能发生自发 子炉由于受放射线损伤而引起延展性—脆 核分裂, 由于不同的核分裂, 放出 高 速 中 () 性转变温度的上升, 其中由于铀 与 U Po 子。 最 常 用 的 自 发 核 分 裂 中 子 源 为 锎 的核反应产生的高能量中子起了很大的作
(252) , 其半衰期为 2165 年, 使用方便。 C f用。 即由于高能量中子引起晶格原子的弹
() 出, 核变产生的氦 从晶界以气泡形式 214 放射性同位素 ( 放射源 、) H eΑn 析出引起的脆化现象。 放 射 性 同 位 素 与 适 当 的 靶 物 质 混 Α
这样, 中子与物质的相互作用, 形成弹 合, 可作为小型的中子源。
() 性散射、非弹性散射及核变 核裂解反应, 3 利用中子无损检测 应用此性质可进行多种多样的无损检测。
311 种类 由于中子射线的应用在我国无损检测 中
将中子与物质元素特殊的相互作用,还受到许多条件的限制, 本文仅就其部
用于多种无损检测技术。 分应用情况, 根据有关资料作一简介, 以供
?通过中子射线照相技术检查缺陷 有关人员参考。
?测定保温材料中的含水量
?测定钢材中的含氢量
?测定钢材里面的间隙2 中子的发生 ?根据放射化分析进行元素的定量分 211 原子炉 析
原子炉内 与 作为燃料, 通过核 U Po ?通过中子解析测定残余应力 这些测分裂反应产生的高速中子, 与减速材料水、 定方法在发电厂和化工厂有的
石墨等原子冲击, 失去能量。此时降低了能 能用于现场测定如?、?, 有的不能如?,量为 01025的中子叫热中子。这与中子 eV 有的根据条件不同可用于现场测定如?、射线解析, 中子射线照相技术一起应用于 ?、?。 以下就?, ?作以简述。辐射化分析。
312 利用中子射线照相技术进行缺陷检 原子炉是最强的中子源, 在美国除用
于中子解析, 还利用原子炉将中子射线照 测
相技术用于摄影作业。 31211 中子射线照相的特点 — 46 — 射 线 与 射 线 用 于 材 料 内 部 的 检 X Χ
()《无损探伤》 双月刊 2000 年第 5 期
(查, 是由于被测物内部构造的不均匀 如密 , 在其间隙要充填砂浆, 此时, 钢板与 钢板
混凝土的间隙大小是重要的管理项目, 对 ) 度分布不均、内部缺陷、裂纹等, 从而引起 此可用中子的散射法, 即用 252等的中 C f 穿透量的差异, 进而进行检测、观察。 子源, 由此发出的高速中子线从钢板外面 中子射线与 射线的很大区别是其 X 照射, 穿透钢板的中子从混凝土表面或表 吸收系数不同。 热中子的吸收系数与物质 面附近向后方散射, 如图 1。 的重量无关, 不同的元素有其固定值, 射 X 若钢板厚度及混凝土中的含水量等条 线与重量成正比例变化。 件相同, 那么向后方散射的中子数只与钢
热中子射线有以下特点板和混凝土间的距离有关, 间隙越大, 散射 ()()1 难穿透的元素有氢 、锂 、硼 aH L i( ) 中子数就愈少 见图 2, 这样通过计测中 ()()() 、镉 、钆 , 因此, 水、塑料等含氢 B C dGd 子数, 可测定混凝土与钢板之间的间隙。的轻物质不易穿透, 此性质与 射线相反;X
1 铝 ()、铁 ( )、锆 ( )、铅 ( ) b A lF e Z r P b
等金属易被穿透;
1 即使是同位素, 穿透速度亦不同。 c
以上性质可用于新材料、重金属与轻
物质共同存在复合材料的检查, 例如, 铁、
铅遮蔽的氢化合物, 金属之间粘合剂的粘
合状态的检查等。
31212 中子射线照相技术的应用 美国是图 1 混凝土与钢板的间隙测定示意图 应用中子射线照相技术比较早
的国家, 被广泛地应用于宇宙飞船、火箭、
飞机及原子炉燃料检查等质量管理。 其利
用领域有以下几个:
) 原子炉燃体的裂纹、均一性及燃料 a
颗粒的破损状况检查;
) 宇宙开发用的各 种 火 箭、起 爆 管、 b
发动机喷嘴、电气部件的试验检查; 图 2 钢板的间隙与中子计数比的关系
) 飞机各种涡轮叶片的孔眼堵塞, 机 c
参考文献 体腐蚀, 新材料的耐久性评价, 燃料输送管
? ? ?, , M BA L A SKO E SV A B A 的检查;1
) 发动机内的燃料输送状况, 油压装 d N ED EL IK , I?C SER HA TL , J ?OL A H : 置类油的有效时间的观察; “D EV EL O PM EN T O F HOU SEHOL D
) 各种新材料制品的检查、维修及保 e M EA N S O F R E FR IGERA TO R S B Y 养; 2D YN AM IC N EU T RON RA D IO GRA
) 其它如冶金、考古、医学、农业生物 f PH Y ”, G th E u rop ean Co n fe ren ce o n N o n 学的研究与检查。 , 1994 D e st ru c t iu e T e st in gO c t
(313 钢混内间隙测定 2 工 业 材 料. 1997 年 7 月 V o l145
为了提高钢筋混凝土的强度, 要卷入) N O 17P 118, 123
— 47 —
? 1994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
毕业论文：X射线在无损检测中的应用
论文题目:X射线在无损检测中的应用
姓 名:
班 级:
指导教师:
非破坏性检测，就是在不破坏待测物质原来的状态、化学性质等前提下，毕
业为获取与待测物的品质有关的内容、性质或成分等物理、化学情报所采用的设检查方法 计
主
要
内
容
具
体
要
求
主
要
参
考
文
献
指导教师评语及能否参加答辩的意见:
指导教师
200 年 月 日
答辩委员会评语及综合评定成绩:
答辩委员会主任签名
200 年 月 日
系主任意见:
系主任签名
200 年 月 日
第一章无损检测介绍
1.什么是无损检测
无损检测是工业发展必不可少的有效工具，在一定程度上反映了一个国家的工业发展水平，其重要性已得到公认。我国在1978年11月成立了全国性的无损检测学术组织——中国机械工程学会无损检测分会。此外，冶金、电力、石油化工、船舶、宇航、核能等行业还成立了各自的无损检测学会或协会;部分省、自治区、直辖市和地级市成立了省(市)级、地市级无损检测学会或协会;东北、华东、西南等区域还各自成立了区域性的无损检测学会或协会。在无损检测的基础理论研究和仪器设备开发方面，我国与世界先进国家之间仍有较大的差距，特别是在红外、声发射等高新技术检测设备方面更是如此。
常用的无损检测方法:射线检测检验(RT)，超声检测 (UT)，磁粉检测 (MT)和液体渗透检测(PT) 四种。其他无损检测方法:涡流检测(ET)、声法检测(AT)、热像/红外(TIR)、泄漏试验(LT)、交流场测量技术(ACFMT)、漏磁检验(MFL)、远场测试检测方法(RFT)等。
2(无损检测的应用特点
1?不损坏试件材质、结构
无损检测的最大特点就是能在不损坏试件材质、结构的前提下进行检测，所以实施无损检测后，产品的检查率可以达到100%。但是，并不是所有需要测试的项目和指标都能进行无损检测，无损检测技术也有自身的局限性。某些试验只能采用破坏性试验，因此，在目前无损检测还不能代替破坏性检测。也就是说，对一个工件、材料、机器设备的评价，必须把无损检测的结果与破坏性试验的结果互相对比和配合，才能作出准确的评定。 2?正确选用实施无损检测的时机
无损检测系统
在无损检测时，必须根据无损检测的目的，正确选择无损检测实施的时机。 3?正确选用最适当的无损检测方法
由于各种检测方法都具有一定的特点，为提高检测结果可靠性，应根据设备材质、制造方法、工作介质、使用条件和失效模式，预计可能产生的缺陷种类、形状、部位和取向，选择合适的无损检测方法。
4?综合应用各种无损检测方法
任何一种无损检测方法都不是万能的，每种方法都有自己的优点和缺点。应尽可能多用几种检测方法，互相取长补短，以保障承压设备安全运行。此外在无损检测的应用中，还应充分认识到，检测的目的不是片面追求过高要求的“高质量”，而是应在充分保证安全性和合适风险率的前提下，着重考虑其经济性。只有这样，无损检测在承压设备的应用才能达到预期目的。 3(常用的无损检测方法
无损检测方法很多，据美国国家宇航局调研分析，其认为可分为六大类约70余种。但在实际应用中比较常见的有以下五种，也就是我们所说的常规的无损检测方法:
目视检测 Visual Testing (缩写 VT);
超声检测 Ultrasonic Testing(缩写 UT);
射线检测Radiographic Testing(缩写 RT);
磁粉检测 Magnetic particle Testing(缩写 MT);
渗透检测 Penetrant Testing (缩写 PT);
涡流检测 Eddy Current Testing (缩写 ET);
声发射 Acoustic emission (缩写 AE) 。
4.非常规无损检测方法
声发射 Acoustic Emission(缩写 AE);
涡流检测Eddy current Testing (缩写 ET)
泄漏检测 Leak Testing(缩写 LT);
衍射波时差法超声检测技术Time of Flight Diffraction (缩写 ToFD);
导波检测Guided Wave Testing;
5.X射线无损检测的重要性
X射线无损检测应用领域非常广泛，在材料测试、食品检测、制造业、电器、仪器仪表、电子、汽车零部件、医学、生物学、军工、考古、地质等领域都有不俗的表现。
。材料测试
铝铸件:在无损检测领域(NDT)，铸件检测是一个最典型的应用。铝铸件的市场在稳步增长，特别是一些关键的安全部件(例如汽车制造业中的一些铸件)生产厂商必须对他的客户保证其产品的质量是信得过的，而铝铸件的砂眼或其他内部隐蔽缺陷可能会对其最终用户造成剧烈的伤害。下面的数字X射线图像很清晰的展示了铝铸件的多孔渗水砂眼。一张简单的X射线图像，使得许多造成次品的原因一目了然。使用自动化数字X射线无损检测系统可以实现在线100%的检查，从而实现0故障率。
可塑型材:型材上的通气孔是不受欢迎的，因为这些通气孔可能会造成交接部分的脆弱或者降低型材的坚固性。X射线检测以其高效的无损探伤能力使得保证其质量成为可能。
涡轮叶片:涡轮叶片通常都安装在一些通道(系统)内，在工作时，冷空气从它们中间流过。因为其弯曲的几何结构，采用超声波等其他无损探伤技术变得非常困难。而X射线无损检测系统就可以检测制冷系统中的涡轮叶片的破损或故障。
第二章射线的产生、性质及其衰减
第一节射线的产生及其性质
1(X射线的产生
用来产生X射线的装置是X射线管。它由阴极、阳极和真空玻璃(或金属陶瓷)
-1所示。阴极通以电流加热至白炽时，外壳组成，其简单结构和工作原理如图7
其阳极周围形成电子云，当在阳极与阴极间施加高压时，电子为阴极排斥而为阳极吸引，加速穿过真空空间，高速运动的电子束集中轰击靶子的一个面积(几平方毫米左右、称实际焦点)，电子被阻挡减速和吸收，其部分动能(约1%)转换为X射线, 其余99%以上的能量变成热能。
2(与探伤有关的X射线的性质
?不可见，以光速直线传播。
?不带电，不受电场和磁场的影响。
?具有可穿透可见光不能穿透的物质如骨骼、金属等的能力，并且在物质中有衰减的特性。
?可以使物质电离，能使胶片感光，亦能使某些物质产生荧光。 ?能起生物效应，伤害和杀死细胞。
2.γ射线的产生及其特性
γ射线是由放射性物质(60Co、192Ir等)内部原子核的衰变过程产生的。 γ射线的性质与X射线相似，由于其皮长比X射线短，因而射线能量高，具有更大的穿透力。例如，目前广泛使用的γ射线源60Co，它可以检查250mm厚的铜质工件、350mm厚的铝制工件和300mm厚的钢制工件。 3(高能X射线的产生及其特性
高能X射线是指射线能量在1MeV以上的X射线。它主要是通过加速器使灯丝释放的热电子获得高能量后撞击射线靶而产生的。加速器产生的高能X射线，其射线束能量、强度和方向均可精确控制，能量可高达35MeV，对钢铁的探伤厚度达500mm。
高能X射线虽然具有一般X射线的性质，但是由于其能量很大，因此其特性不同于一般X射线，主要表现在:
1?穿透力
工业探伤用的高能X射线能量一般在15,30MeV范围，可穿透一般X射线及γ射线不能穿透的工件，它对于解决大厚件的探伤问题是很有成效的。 2?灵敏度
高能X射线装置产生的能量有40%,50%可以转变成X射线，其余的变成热能，故高能X射线装置的散热问题不大，从而可以制成很小的焦点(一般在0.3,1mm)来提高探伤灵敏度。高能X射线探伤灵敏度高达0.5%,1%,而一般X射线探伤灵敏度只有1%,2%。
3?透照幅度
高能X射线能量很高，而且其装置产生的能量转换成射线的效率也高，产生的射线也多，因此比一般X射线探伤所需的曝光时间短得多，故散射线少。这样不仅可以得到清晰的底片，而且它透照零件的厚度差的幅度也很宽，厚度相差一倍而不用补偿时，在底片上也可以得到清晰的图像。
4(射线的衰减
当射线穿透物质时，由于物质对射线有吸收和散射作用，从而引起射线能量的衰减。
射线在物质中的衰减是按照射线强度的衰减是呈负指数规律变化的,以强度为I0的一束平行射线束穿过厚度为δ的物质为例，穿过物质后的射线强度为:
I=I0e,μδ
式中 I—,射线透过厚度δ的物质的射线强度;
I0—,射线的初始强度;
e—,自然对数的底;
δ—,透过物质的厚度;
μ—,衰减系数(?-1)。
第二节x射线探伤的方法及其原理
1(射线照相法
射线照相法是根据被检工件与其内部缺陷介质对射线能量衰减程度的不同，使得射线透过工件后的强度不同，使缺陷能在射线底片上显示出来的方法。如图7-2所示，平行射线束透过工件时，由于缺陷内部介质(如空气、非金属夹渣等)对射线的吸收能力比基本金属对射线的吸收能力要低得多，因而透过缺陷部位(图中A、B)的射线强度高于周围完好部位(如C处)。在感光胶片上，对应有缺陷部位将接受较强的射线曝光，经暗室处理后将变得较黑(图中A、B处黑度比
C处大)因此，工件中的缺陷通过射线照相后就会在底片上产生缺陷影迹。这种缺陷影迹的大小实际上就是工件中缺陷在投影面上的大小。
2(射线荧光屏观察法
荧光屏观察法是将透过被检物体后的不同强度的射线，再投射在涂有荧光物质的荧光屏上，激发出不同强度的荧光而得到物体内部的影象的方法。此法所用设备主要由X射线发生器及其控制设备)荧光屏)观察和记录用的辅助设备)防护及传送工件的装置等几部分组成。检验时，把工件送至观察箱上，X射线管发出的射线透过被检工件，落到与之紧挨着的荧光屏上，显示的缺陷影象经平面镜反射后，通过平行于镜子的铅玻璃观察。
荧光屏观察法只能检查较薄且结构简单的工件，同时灵敏度较差，最高灵敏度在2%,3%，大量检验时，灵敏度最高只达4%,7%，对于微小裂纹是无法发现的。
3(射线实时成象检验
射线实时成象检验是工业射线探伤很有发展前途的一种新技术，与传统的射线照相法相比具有实时，高效、不用射线胶片、可记录和劳动条件好等显著优点。由于它采用X射线源，常称为X射线实时成象检验。国内外将它主要用于钢管、压力容器壳体焊缝检查;微电子器件和集成电路检查;食品包装夹杂物检查及海
关安全检查等。
这种方法是利用小焦点或微焦点X射线源透照工件，利用一定的器件将X射线图象转换为可见光图象，再通过电视摄象机摄象后，将图象直接或通过计算机处理后再显示在电视监视屏上，以此来评定工件内部的质量。通常所说的工业X射线电视探伤，是指X光图象增强电视成象法，该法在国内外应用最为广泛，是当今射线实时成象检验的主流设备，其探伤灵敏度已高于2%，并可与射线照相法相媲美。
4(射线计算机断层扫描技术
计算机断层扫描技术，简称CT(Computer tomography)。它是根据物体横断面的一组投影数据，经计算机处理后，得到物体横断面的图象。所以，它是一种由数据到图象的重组技术。
射线源发出扇形束射线，被工件衰减后的射线强度投影数据经接收检测器(300个左右，能覆盖整个扇形扫描区域)被数据采集部采集，并进行从模拟量到数字量的高速A/D转换，形成数字信息。在一次扫描结束后，工作转动一个角度再进行下一次扫描，如此反复下去，即可采集到若干组数据。这些数字信息在高速运算器中进行修正)图象重建处理和暂存，在计算机CPU的统一管理及应用软件支持下，便可获得被检物体某一断面的真实图象，显示于监视器上。 第二节X射线探伤设备简介
射线探伤常用的设备主要有X射线机、γ射线机等，它们的结构区别较大。
一(X射线机
1(1X射线机的分类和用途
X射线机即X射线探伤机，按其结构形式分为携带式、移动式和固定式三种。携带式X射线机多采用组合式X射线发生器，体积小，重量轻，适用于施工现场和野外作业的工件探伤;移动式X射线机能在车间或实验室移动，适用于中、厚焊件的探伤;固定式X射线机则固定在确定的工作环境中靠移动焊件来完成探伤工作。X射线机亦可按射线束的辐射方向分为定向辐射和周向辐射二种。其中周向X射线机特别适用于管道、锅炉和压力容器的环形焊缝探伤，由于一次曝光可以检查整个焊缝，显著提高了工作效率。
移动式X射线探伤机
2(,射线管
,射线管是,射线机的核心部件，是由阴极、阳极和管套组成的真空电子器件，其结构如图7-6所示。
图7-6
(1)管套 它是,射线管的外壳。为了使高速电子在,射线管内运动时阻力减小，管内要求有较高的真空度，一般在1.33×10—4Pa以上。
(2)阴极 ,射线管的阴极起着发射电子和聚集电子的作用。它主要由发射电子的钨丝和聚焦电子的聚集罩(纯铁或纯镍制成的凹面形)组成。,射线管内阳极焦点的形成取决于阴极的形状。
(3)阳极 ,射线是
从射线管的阳极发
出的。整个阳极构造
包括阳极靶(钨等)、
阳极体和阳极罩
(铜，导电和散热)
三部分。一般阳极靶
与管轴垂直方向约
成200倾角，X射线束则形成一个约400圆锥向外辐射。由于X射线管能量转换率很低，阳极靶接受电子轰击的动能绝大部分转换为热能而被阳极吸收，因此阳极的冷却至关重要。目前采用的冷却方式主要有辐射散热及油、水冷却等。 (1)焦点 ,射线管的焦点是决定X射线管光学性能好坏的重要标志，焦点大小直接影响探伤灵敏度。技术指标中给出的焦点尺寸通常是有效焦点。因为影响透照清晰度和灵敏度的主要是有效焦点的大小。由于阳极靶块与射线束轴线一般成200倾斜角，所以有效焦点大约是实际焦点的1/3。
3(X射线机的组成
X射线机通常由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。携带式X射线机是将X射线管和高压发生器直接相连构成组合式X射线发生器，省去了高压电缆，并和冷却器一起组装成射线柜，为了携带方便一般也没有为支撑机器而设计的机械装置。
4(X射线机选择
(1)根据工作条件选择 X射线机按其可搬动性分为携带式和移动式两大类。携带式轻便，易于搬动。移动式X射线机比较重，组件多，但管电压)管电流可以制作得较大，其线路结构和安全可靠性也较好。因此对于零件较小，可以集中在地面工作的，宜选用移动式X射线机。对于零件较大)需在高空或地下工作的，宜选用携带式X射线机
(2) 根据被透物体的结构和厚度选择 X射线机是利用射线机透过被检验物质来发现其中是否有缺陷的。所以，首先关心的是X射线机能否穿透欲检验物质的材料或焊缝。X射线穿透能力取决于X射线的能量和波长。X射线管的管电压愈高，发射的X射线波长愈短，能量愈大，透过物质的能力愈强。因此，选择管电压高的X射线机可以得到高的穿透能力。
另外，X射线穿透过不同的物质时，物质对射线的衰减能力不同。一般来说，被透照物质原子序数愈大)密度愈大则对射线衰减的能力愈大。因此，透照轻金属或厚度较薄的工件时，宜选用管电压低的X射线机，透照重金属或厚度较大的工件时，宜选用管电压高的X射线机。
二、γ射线机
γ射线机按其结构形式分为携带式)移动式和爬行式三种。携带式γ射线机多采用60Co作射线源，用于较厚工件的探伤。爬行式γ射线机主要用于野外焊接管线的探伤。
γ射线机具有以下优点:穿透力强，最厚可透照300mm钢材;透照过程中不用水和电，因而可在野外、对带电高压电器设备、高空、高温及水下等多种场合下工作，可在X射线机和加速器无法达到的狭小部位工作。主要缺点是:半衰期短的γ源更换频繁;要求有严格的射线防护措施;探伤灵敏度略低于X射线机。 三、加速器
加速器是一种利用电磁场使带电粒子(如电子、质子、氘核、氦核及其他重离子)获得能量的装置。用于产生高能X射线的加速器主要有电子感应式、电子直线式和电子回旋式三种。目前应用最广大的电子直线加速器。 由于加速器能量高，射线焦点尺寸小，探伤灵敏度高，且其射线束能量、强度与方向均可精确控制，其应用已日益广泛。
第三节 焊缝射线照相法探伤
射线照相法具有灵敏度较高)所得射线底片能长期保存等优点，目前在国内外射线探伤中，应用最为广泛。射线照相法探伤法是通过底片上缺陷影象，对照有关标准来评定工件内部质量的。对于焊接射线探伤而言，我国已经制订了国家标准。以下介绍射线照相中的各项主要技术。
一、象质等级的确定
象质等级就是射线照相质量等级，是对射线探伤技术本身的质量要求。我国将其划分为三个级别:
A级——成象质量一般，适用于承受负载较小的产品和部件。
AB级——成象质量较高，适用于锅炉和压力容器产品及部件。
B级——成象质量最高，适用于航天和核设备等极为重要的产品和部件
不同的象质等级对射线底片的黑度)灵敏度均有不同的规定。为达到其要求，需从探伤器材)方法)条件和程序等方面预先进行正确选择和全面合理布置，对给定工件进行射线照相法探伤时，应根据有关规定和标准要求选择适当的象质等级。
二、探伤位置的确定及其标记
在探伤工件中，应按产品制造标准的具体要求对产品的工作焊缝进行全检即100%检查或抽检。抽检面有5%)10%)20%)40%等几种，采用何种抽检面应依据有关标准及产品技术条件而定。
对允许抽检的产品，抽检位置一般选在:可能或常出现缺陷的位置;危险断面或受力最大的焊缝部位;应力集中部位;外观检查感到可疑的部位。 1(探伤位置的确定
图7-7所示压力容器(?类)是由两节筒体和两个封头对接焊成，其钢板厚度为12mm。根据《压力容器监察规程》，可对探伤位置确定如下: ?筒体与封头连接部位，因此1,5)31,45二条环焊缝应100%探伤，共拍片30张。
?筒节纵环逢交叉部位，因此中间环焊缝16,17)23,24二区段必须探伤。另外，根据规定，除16,17)23,24二个区段外，尚需再自行增加一个探伤区段。
?筒体纵缝X—321上的0,1)6,7二区段占焊缝长度的28%;X—322的0,1)7,8二区段已占焊缝长度25%，均大于20%的要求。
2(标记
对于选定的焊缝探伤位置必须进行标记，使每张射线底片与工件被检部位能始终对照，易于找出返修位置。标记内容主要有:
1)定位标记 包括中心标记)搭接标记。
2)识别标记 包括工件编号)焊缝编号)部位编号)返修标记等。
3)B标记 该标记应贴附在暗盒背面，用以检查背面散射线防护效果。若在较黑背景上出现“B”的较淡影象，应予重照。
另外，工件也可以采用永久性标记(如钢印)或详细的透照部位草图标记。 三、射线能量的选择
射线能量的选择实际上是对射线源的 kV)MeV值或γ源的种类的选择。射线能量愈大，其穿透能力愈强，可透照的工件厚度愈大。但同时也带来了由于衰减系数的降低而导致成象质量下降。所以在保证穿透的前提下，应根据材质和成象质量要求，尽量选择较低的射线能量。
四、胶片与增感屏的选取
1(胶片的选取
射线胶片不同于普通照相胶卷之处是在片基的两面均涂有乳剂，以增加射线敏感的卤化银含量，通常依卤化银颗粒粗细和感光速度快慢，将射线胶片予以分类。探伤时可按检验的质量和象质等级要求来选用，检验质量和象质等级要求高的应选用颗粒小、感光速度慢的胶片。反之则可选用颗粒较小、感光速度较快的胶片。
2(增感屏的选取
射线照相中使用的金属增感屏，是由金属箔(常用铅)钢或铜等)粘合在纸基或胶片片基上制成。其作用主要是通过增感屏被射线投射时产生的二次电子和二次射线，增强对胶片的感光作用，从而增加胶片的感光速度。同时，金属增感屏对波长较长的散射线有吸收作用。这样，由于金属增感屏的存在，提高了胶片的感光速度和底片的成象质量。
金属增感屏有前)后屏之分。前屏(覆盖胶片靠近射线源的一面)较薄，后屏(覆盖胶片背面)较厚。其厚度应根据射线能量进行适当的选择。 五、灵敏度的确定及象质计的选用
灵敏度是评价射线照相质量的最重要的指标，它标志着射线探伤中发现缺陷的能力。灵敏度分绝对灵敏度和相对灵敏度。绝对灵敏度是指在射线底片上所能发现的沿射线穿透方上的最小缺陷尺寸。相对灵敏度则用所能发现的最小缺陷尺寸在透照工件厚度上所占的百分比来表示。由于预先无法了解沿射线穿透方向上的最小缺陷尺寸，为此必须采用已知尺寸的人工“缺陷”——象质计来度量。 象质计有线型)孔型和槽型三种，探伤时，所采用的象质计必须与被检工件材质相同，其放置方式应安放在焊缝被检区长度1/4处，钢丝横跨焊缝并与焊缝轴线垂直，且细丝朝外。
在透灵敏度相同情况下，由于缺陷性质)取向)内含物的不同，所能发现的实际尺寸不同。所以在达到某一灵敏度时，并不能断定能够发现缺陷的实际尺寸究竟有多大。但是象质计得到的灵敏度反映了对于某些人工“缺陷”(金属丝等)发现的难易程度，因此它完全可以对影象质量作出客观的评价。
六、透照几何参数的选择
1(射线焦点大小的影响
射线焦点的大小对探伤取得的底片图象细节的清晰程度影响很大，因而影响探伤灵敏度。焦点为点状时，得到的缺陷影象最为清晰，底片上的黑度由D2急剧过度到D1。而当焦点为直径d 的圆截面时，缺陷在底片上的影象将存在黑度逐渐变化的区域ug，称为半影。它使得缺陷的边缘线影象变得模糊而降低射线照相的清晰度。且焦点尺寸愈大，半影也愈大，成象就愈不清晰。所以，探伤时应当
尽量减小焦点尺寸。
2(透照距离的选择
焦点至胶片的距离称为透照距离，又称焦距。在射线源选定后，增大透照距离可提高底片清晰度，也增大每次透照面积。但同时也大大削弱单位面积的射线强度，从而使得曝光时间过长。因此，不能为了提高清晰度而无限地加大透照距离。探伤通常采用的透照距离为400,700mm。
九、曝光规范的选择
曝光规范是影响照相质量的重要因素。,射线探伤的曝光规范包括管电压、管电流、曝光时间及焦距等四个参数。其中管电流与暴光时间的乘积称为曝光量。γ射线探伤的曝光规范包括射线源种类、剂量、曝光时间及焦距四个内容。射线剂量反映了射线强度，它和曝光时间的乘积称为曝光量。曝光量决定底片的感光量，即直接影响底片黑度。实际射线探伤中利用曝光曲线进行曝光规范的选择。 第四节 焊缝射线底片的评定
射线底片的评定工作简称评片，由二级或二级以上探伤人员在评片室内利用观片灯)黑度计等仪器和工具进行该项工作。评片工作包括底片质量的评定)缺陷的定性和定量)焊缝质量的评级等内容。
一、底片质量的评定
射线照相法探伤是通过射线底片上缺陷影象来反映焊缝内部质量的。底片质量的好坏直接影响对焊缝质量评价的准确性。因此，只有合格的底片才能作为评定焊缝质量的依据。
合格底片应当满足如下各项指标的要求:
1(黑度值
黑度是射线底片质量的一个重要指标。它直接关系到射线底片的照相灵敏度。射线底片只有达到一定的黑度，细小缺陷的影象才能在底片上显露出来。
2(灵敏度
射线照相灵敏度是以底片上象质计影象反映的象质指数来表示的。因此，底片上必须有象质计显示，且位置正确，被检测部位必须达到灵敏度要求。
3(标记系
底片上的定位标记和识别标记应齐全，且不掩盖被检焊缝影象。
4(表面质量
底片上被检焊缝影象应规整齐全，不可缺边或缺角。底片表面不应存在明显的机械损伤和污染。检验区内无伪缺陷。
二、底片上缺陷影象的识别
1(焊接缺陷在射线探伤中的显示
各种焊接缺陷在射线底片上和工业,射线电视屏幕上的显示特点见表7-1。在焊缝射线底片上除上述缺陷影象外，还可能出现一些伪缺陷影象，应注意区分，避免将其误判成焊接缺陷。几种常易发生的伪缺陷影象见表7-2。 表7-1 焊接缺陷显示特点
焊接缺陷 射线照相法 工业X射线电视法
底 片 屏 幕 种类? 名称
形貌同左的灰白色
横向裂纹 与焊缝方向垂直的黑色条纹 裂
条纹
与焊缝方向一致的黑色条形貌同左的灰白色纹 纵向裂纹
纹，两头尖细 条纹
放射裂纹 由一点辐射出去星形黑色条形貌同左的灰白色
纹 条纹
弧坑中纵、横向及星形黑色位置与貌左的灰白
弧坑裂纹
条纹 色条纹
坡口边缘、焊道之间以及焊
分布同左的灰色图未熔
未熔合 缝根部等处的伴有气孔或夹
象 合和
渣的连续或断续黑色影象
未焊
焊缝根部钝边未熔化的直线
透 未焊透 灰白色直线状显示
黑色影象
黑度值较均匀的呈长条黑色亮度较均匀的长条夹渣 条状夹渣
不规则影象 灰白色图象
夹 钨 白色块状 黑色块状
点状夹渣 黑色点状 灰白色点状
黑度值中心较小，
黑度值中心较大边缘较小且边缘较大，且均匀
球形气孔
均匀过渡的圆形黑色影象 过渡的圆形灰白色圆
显示
形 均布及局部密集气均匀分布及局部密集的黑色形状同左的灰白色
孔 点状影象 图象
缺 与焊缝方向平行的成串并呈方向与形貌同左的
链状气孔
直线状的黑色影象 灰白色图象 陷 黑度极大均匀的黑色圆形显亮度极高的白色圆
柱状气孔
示 形显示
斜针状气孔 单个或呈人字分布的带尾黑形貌同左的灰白色
(螺孔、虫形孔) 色影象 图象
亮度不太高的圆形表面气孔 黑度值不太高的圆形影象
显示
指焊末端的凹陷，为黑色显
弧坑缩孔 呈灰白色图象
示
位于焊缝边缘与焊缝走向一
咬 边 灰白色条纹
致的黑色条纹
单面焊，背部焊道两侧的黑
缩 沟 灰白色图象
色影象
焊缝超高 焊缝正中的灰白色突起 焊缝正中的黑凸起
单面焊，背部焊道正中的灰分布同左的黑色图下 塌
白色影象 象
焊 瘤 焊缝边缘的灰白色突起 黑色突起
形
焊缝一侧与另一侧的黑色的
状 错 边
黑度值不同，有一明显界限
缺
焊缝表面的凹槽，黑度值高分布同左，但亮度
陷 下 垂
的一个区域 较高
单面焊，背部焊道由于熔池
烧 穿 塌陷形成孔洞，在底片上为灰白色显示
黑色影象
单面焊，背部焊道正中的沟
缩 根 灰白色显示
槽，呈黑色影象
其 电弧擦伤 母材上的黑色影象 灰白色显示
他 飞 溅 灰白色圆点 黑色圆点 缺 表面撕裂 黑色条纹 灰白色条纹 陷 磨 痕 黑色影象 灰白色显示
凿 痕 黑色影象 灰白色显示 表7-2 焊缝射线底片上常出现的伪缺陷及其原因
影像特征 可能的原因
细小霉斑区域 底片陈旧发霉
底片角上边缘上有暗盒封闭不严、漏光
雾
普遍严重发灰 红灯不安全，显影液失效或胶片存放不当或过期
暗黑色珠状影像 显影处理前溅上显影液滴
黑色技状条纹 静电感光
密集黑色小点 定影时银粒子流动
黑度较大的点和线 局部受机械压伤或划伤
淡色圆环斑 显影过程中有气泡
淡色斑点功区域 增感屏损坏或夹有纸片，显影前胶片上溅上定影液也
会产生这种现象
2(焊接缺陷的识别
对于射线底片上影象所代表的缺陷性质的识别，通常可从以下三个方面来进行综合分析与判断。
?缺陷影象的几何形状 影象的几何形状常是判断缺陷性质的最重要依据。分析缺陷影象几何形状时，一是分析单个或局部影象的基本形状;二是分析多个或
整体影象的分布形状;三是分析影象轮廓线的特点。不同性质的缺陷具有不同的几何形状和空间分布特点。
?缺陷影象的黑度分布 影象的黑度分布是判断影象性质的另一个重要依据。分析影象黑度特点时，一是考虑影象黑度相对于工件本体黑度的高低;二是考虑影象自身个部分黑度的分布。在缺陷具有相同或相近的几何形状时，影象的黑度分布特点往往成为判断影象缺陷性质的主要依据。
不同性质的缺陷，其内在性质往往是不同的。可以认为气孔内部不存在物质，夹渣是不同于本体材料的物质等。这种不同内在性质的缺陷对射线的吸收也不同，从而形成的缺陷影象的黑度分布也就不同。
?缺陷影象的位置 缺陷影象在射线底片上的位置是判断影象缺陷性质的又一重要依据。缺陷影象在底片的位置是缺陷在工件中位置的反映，而缺陷在工件中出现的位置常具有一定规律，某些性质的缺陷只能出现在工件特定位置上。例如，对接焊缝的未焊透缺陷，其影象出现在焊缝影象中心线上;而未熔合缺陷的影象往往偏离焊缝影象中心。
三、焊接缺陷的定量测定
在厚壁工件探伤中，为了进一步判断焊缝中缺陷的大小和返修方便，往往需要知道缺陷的确切位置。
射线照相得到的是空间物体在胶片平面上的二维投影图像。缺陷在焊缝中的平面位置及大小可在底片上直接测定，而其埋藏深度却必须采用特殊的透照方法。
1(缺陷埋藏深度的确定
确定缺陷埋藏深度可采用双重曝光法，即移动射线源焦点与工件之间的相互位置，对同一张底片进行两次重复曝光，如图7-19所示。当测定缺陷x时，先在
A的位置透照一次，然后工件和暗盒不动，平行移动射线源的焦点至B，再进行一次曝光，这样在底片上就得到缺陷x的两个投影E1和E2，从它们之间的几何关系可以计算出缺陷的埋藏深度。
如果暗盒很薄而且紧贴工件时，则可取l=0。
2(缺陷在射线方向上的尺寸
缺陷在射线方向上的尺寸大小可用黑度计测定。根据射线照相法原理，底片上缺陷影象的黑度越大，说明照射时透过该部位的射线越强，缺陷在射线方向上的尺寸也就越大。一般通过事先制定出的缺陷尺寸—,黑度关系曲线，便可从黑度计上测得的缺陷影像黑度来确定缺陷在射线方向上的尺寸大小。 四、焊缝质量的评定
根据焊接缺陷形状)大小，国家标准将焊缝中的缺陷分成圆形缺陷)条状夹渣)未焊透)未熔合和裂纹等五种。其中圆形缺陷是指长宽比?3的缺陷，它们可以是圆形)椭圆性)锥形或带有尾巴(在测定尺寸时应包括尾部)等不规则的形状，包括气孔)夹渣和夹钨。条状夹渣是指长宽比,3的夹渣。
按照焊接缺陷的性质)数量和大小将焊缝质量分为?)?)?)?共四级，质量依次降低。
?级焊缝内不允许存在任何裂纹)未熔合)未焊透以及条状夹渣，允许有一定数量和一定尺寸的圆形缺陷存在。
?级焊缝内不允许存在任何裂纹)未熔合)未焊透等三种缺陷，允许有一定数量)一定尺寸的条状夹渣和圆形缺陷存在。
?级焊缝内不允许存在任何裂纹)未熔合以及双面焊和加垫板的单面焊中的未焊透，允许有一定数量)一定尺寸的条状夹渣和圆形缺陷存在。 ?级焊缝指焊缝缺陷超过?级者。
1(圆形缺陷的评定
圆形缺陷的评定首先确定评定区，见表7-3。其次考虑到不同尺寸的缺陷对焊缝危害程度也越大，因此对于评定区域内大小不同的圆形缺陷不能同等对待，应将尺寸按表7-4规定换算成缺陷点数。
表7-3 圆形缺陷评定区(mm)
母材厚度T ,25,100 ,100 ?25
评定区尺寸 10×10 10×20 10×30
表7-4 缺陷点数算表
缺陷长径(mm) ,1,2 , 2,3 , 3,4 ,4,6 ,6,8 ,8 ?1
点 数 1 2 3 6 10 15 25
最后计算出评定区域内缺陷点数总和，然后按表7-5提供的数量来确定缺陷的等级。
示例 板厚为20mm的对接焊缝，在10mm×10mm评定区内有长径分别为1mm)3mm)4mm的三个圆形缺陷。根据表7—4可查得其对应的缺陷点数分别为1)3)6，评定区内缺陷点数总和为:1+3+6=10，查表7—5可知，该焊缝为?级焊缝。
表7-5 圆形缺陷的分级
母材厚度 >10,25 >25 ,>25,50,100 ?10 >100
(mm) 25 50
质量等母
? 1 2 3 4 5 6
? 3 6 9 12 15 18
? 6 12 18 24 30 36
? 缺陷点大于?级者
2(条状夹渣的评定
条状夹渣的等级评定根据单个条状夹渣长度)条状夹渣总长及相邻两条状夹渣间的距离三个方面来进行综合评定。
(1)单个条状夹渣的评定
当底片上存在单个条状夹渣时，以夹渣长度确定其等级。考虑到条状夹渣长度对不同板厚的工件危害程度不同，一般较厚的工件允许较长的条状夹渣存在。因此国家标准规定，也可以用条状夹渣长度占板厚的比值来进行等级评定，见表7-6。 表7-6 条状夹渣的分级(mm)
单个条状夹渣长度
质量等级 条状夹渣总长
板厚T 夹渣长度
在任意直线上，相邻两夹渣间距T?12 4
均不超过 6L的任何一组夹渣，其12,T,60 1/3
?
累计长度在12T焊缝长度内不超
T?60 20
过T。
在任意直线上，相邻两夹渣间距T? 9 6
均不超过 9,T, 45 ,2T/3
?
3L的任何一组夹渣，其累计长度
T?45 30
在6T焊缝长度内不超过T。
? 大于?级者
示例 板厚为10mm的对接焊缝，在底片上发现4mm长的单个条状夹渣，按条渣长度占板厚比值的规定，该条渣,1/3板厚，,2/3板厚，应评为?级。但标准规定?级焊缝条渣最小允许长度为4mm,因此该焊缝应评为?级。 (2)断续条状夹渣的评定
如果在底片上不是单个条状夹渣，而是由几段相隔一定距离的条状夹渣组成，此时的等级评定应从单个夹渣长度)夹渣间距以及夹渣总长三方面进行评定。 首先按单个条状夹渣，对每一条夹渣进行评定，一般情况下也可只评定其中最长者，然后从其相邻两夹渣间距来判别夹渣组成情况，最后评定夹渣总长。 示例 板厚为24mm的焊缝中，，试评定该焊缝等级。 3(未焊透缺陷的评定
?)?级焊缝内不允许存在未焊透缺陷。
?级焊缝内不允许存在双面焊和加垫板的单面焊中的未焊透。不加垫板的单面焊中的未焊透允许长度按表7-6条状夹渣长度的?级评定。
4(焊缝质量的综合评级
事实上，焊缝中产生的缺陷往往不是单一的，因而反映到底片上可能同时有几种缺陷。对于几种缺陷同时存在的等级评定，应先各自评级，然后综合评级。如有两种缺陷，可将其级别之和减1作为缺陷综合评级后的焊缝质量级别。如有三种缺陷，可将其级别之和减2作为缺陷综合评级后的焊缝质量等级。 当焊缝的质量级别不符合设计要求时，焊缝评为不合格。不合格焊缝必须进行返修。返修后，经再探伤合格，该焊缝才算合格。一般来说，根据产品要求，每种产品在设计中都规定了探伤的合格级别，评定时应当遵循设计规定。 五、探伤记录和报告
射线照相检验后，应对检验结果及有关事项进行详细记录并写出检验报告。其主要内容包括:产品名称)检验部位)检验方法)透照规范)缺陷名称)评定等级)返修情况和透照日期等。底片及有关人员签字的原始记录和检验报告必须妥善保存，一般保存五年以上。
X射线无损检测的应用特点(干货分享)
x射线无损检测的应用特点
无损检测NDT (Non-destructive testing)，就是利用声、光、磁和电等特性，在不损害或不影响被检对象使用性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，给出缺陷的大小、位置、性质和数量等信息，进而判定被检对象所处技术状态(如合格与否、剩余寿命等)的所有技术手段的总称。
无损检测的应用特点
不损坏试件材质、结构无损检测的最大特点就是能在不损坏试件材质、结构的前提下进行检测，所以实施无损检测后，产品的检查率可以达到100%。
在无损检测时，必须根据无损检测的目的，正确选择无损检测实施的时机，正确选用最适当的无损检测方法由于各种检测方法都具有一定的特点，为提高检测结果可靠性，应根据设备材质、制造方法、工作介质、使用条件和失效模式，预计可能产生的缺陷种类、形状、部位和取向，选择合适的无损检测方法。
综合应用各种无损检测方法任何一种无损检测方法都不是万能的，每种方法都有自己的优点和缺点。应尽可能多用几种检测方法，互相取长补短，以保障承压设备安全运行。此外在无损检测的应用中，还应充分认识到，检测的目的不是片面追求过高要求的“高质量”，而是应在充分保证安全性和合适风险率的前提下，着重考虑其经济性。只有这样，无损检测在承压设备的应用才能达到预期目的。
常用的无损检测方法:
射线照相检验(RT)、超声检测(UT)、磁粉检测(MT)和液体渗透检测(PT) 四种。
无损检测方法很多，但在实际应用中比较常见就以上四种，随着技术发展，产品革新，x射线检测在无损检测应用越趋广泛，下面详述x射线检测运用于无损检测的几大特点:
射线照相法(RT)是指用X射线穿透试件，以胶片作为记录信息的器材的无损检测方法，该方法是最基本的，应用最广泛的一种非破坏性检验方法。
X射线照相检验法的原理:射线能穿透肉眼无法穿透的物质使胶片感光，当X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产生潜影，由于不同密度的物质对射线的吸收系数不同，照射到胶片各处的射线能量也就会产生差异，便可根据暗室处理后的底片各处黑度差来判别缺陷。
X射线无损检测的特征总结如下:
a.可以获得缺陷的直观图像，定性准确，对长度、宽度尺寸的定量也比较准确;b.检测结果有直接记录，可长期保存;c. 对体积型缺陷(气孔、夹渣、夹钨、烧穿、咬边、焊瘤、凹坑等)检出率很高d.适宜检验厚度较薄的工件而不宜较厚的工件e.适宜检验对接焊缝以及板材、棒材、锻件等;f.对缺陷在工件中厚度方向的位置、尺寸(高度)的确定比较困难;
总的来说，x射线检测的特性是——定性更准确，有可供长期保存的直观图像。
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中子射线在无损检测中的应用_宋新香
中子射线在无损检测中的应用
宋新香 王 冰 秦呈欣 (济南轻骑发动机厂 济南 250101)
1 前言
中子与质子是原子核的组成部分 , 中 子与质子几乎具有相同的质量 , 不带电荷 。 1932年 , chadw ick 用钋 (Po ) 放出的 Α射线 照射铍 (B e ) , 产生了穿透力非常强 , 不带 电荷的射线 。
中子在放射线中占有重要的位置 。 原 子炉由于受放射线损伤而引起延展性—脆 性转变温度的上升 , 其中由于铀 (U ) 与 Po 的核反应产生的高能量中子起了很大的作 用 。 出 , 核变产生的氦 (H e ) 这样 , 形成弹 性散射 、 非弹性散射及核变 (核裂解反应 ) , 应用此性质可进行多种多样的无损检测 。
由于中子射线的应用在我国无损检测 中还受到许多条件的限制 , 本文仅就其部 分应用情况 , 根据有关资料作一简介 , 以供 有关人员参考 。
2 中子的发生
211 原子炉
原子炉内 U 与 Po 作为燃料 , 通过核 分裂反应产生的高速中子 , 与减速材料水 、 石墨等原子冲击 , 失去能量 。 此时降低了能 量为 01025eV 的中子叫热中子 。这与中子 射线解析 , 中子射线照相技术一起应用于 辐射化分析 。
原子炉是最强的中子源 , 在美国除用 于中子解析 , 还利用原子炉将中子射线照 相技术用于摄影作业 。 212 加速器
加速器中用质子与重质子射线轰击超
重氢产生中子 。 现在约 100keV ~300keV 的电压加速重氢离子的中子发生装置 , 得 以广泛应用 。 213 自发核分裂
超铀元素的原子核 , 大多能发生自发 核分裂 , 由于不同的核分裂 , 放出高速中 子 。 最 常 用 的 自 发 核 分 中 子 源 为 锎 (Cf ) , 使用方便 。 1, 可作为小型的中子源 。
3 利用中子无损检测
311 种类
将中子与物质元素特殊的相互作用 , 用于多种无损检测技术 。
①通过中子射线照相技术检查缺陷
②测定保温材料中的含水量 ③测定钢材中的含氢量 ④测定钢材里面的间隙
⑤根据放射化分析进行元素的定量分 析
⑥通过中子解析测定残余应力 这些测定方法在发电厂和化工厂有的 能用于现场测定如② 、 ④ , 有的不能如⑥ , 有的根据条件不同可用于现场测定如① 、 ③ 、 ⑤ 。 以下就① ~④作以简述 。
312 利用中子射线照相技术进行缺陷检 测
31211 中子射线照相的特点
X 射线与 Χ射线用于材料内部的检
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64— 《无损探伤》 (双月刊 ) 2000年第 5期
查 , 是由于被测物内部构造的不均匀 (如密 度分布不均 、 内部缺陷 、 裂纹等 ) , 从而引起 穿透量的差异 , 进而进行检测 、 观察 。 中子射线与 X 射线的很大区别是其 吸收系数不同 。 热中子的吸收系数与物质 的重量无关 , 不同的元素有其固定值 , X 射 线与重量成正比例变化 。
热中子射线有以下特点
a 1难穿透的元素有氢 (H ) 、 锂 (L i ) 、 硼 (B ) 、 镉 (Cd ) 、 钆 (Gd ) , 因此 , 水 、 塑料等含氢 的轻物质不易穿透 , 此性质与 X 射线相反 ; b 1铝 (A l ) 、 铁 (Fe ) 、 锆 (Zr ) 、 铅 (Pb ) 等金属易被穿透 ;
c 1即使是同位素 , 穿透速度亦不同 。 以上性质可用于新材料 、 重金属与轻 物质共同存在复合材料的检查 , 例如 , 铁 、 铅遮蔽的氢化合物 ,
31212
的国家 , 被广泛地应用于宇宙飞船 、 火箭 、 飞机及原子炉燃料检查等质量管理 。 其利 用领域有以下几个 :
a ) 原子炉燃体的裂纹 、 均一性及燃料 颗粒的破损状况检查 ;
b ) 宇宙开发用的各种火箭 、 起爆管 、 发动机喷嘴 、 电气部件的试验检查 ;
c ) 飞机各种涡轮叶片的孔眼堵塞 , 机 体腐蚀 , 新材料的耐久性评价 , 燃料输送管 的检查 ;
d ) 发动机内的燃料输送状况 , 油压装 置类油的有效时间的观察 ;
e ) 各种新材料制品的检查 、 维修及保 养 ;
f ) 其它如冶金 、 考古 、 医学 、 农业生物 学的研究与检查 。
313 钢混内间隙测定
为了提高钢筋混凝土的强度 , 要卷入
钢板 , 在其间隙要充填砂浆 , 此时 , 钢板与 混凝土的间隙大小是重要的管理项目 , 对 此可用中子的散射法 , 即用 252Cf 等的中 子源 , 由此发出的高速中子线从钢板外面 照射 , 穿透钢板的中子从混凝土表面或表 面附近向后方散射 , 如图 1。
若钢板厚度及混凝土中的含水量等条 件相同 , 那么向后方散射的中子数只与钢 板和混凝土间的距离有关 , 间隙越大 , 散射 中子数就愈少 (见图 2) , 这样通过计测中 子数 , 可测定混凝土与钢板之间的间隙
。
图 1
混凝土与钢板的间隙测定示意图
图 2 钢板的间隙与中子计数比的关系
参考文献
1 M ? BALA SKO , E ? SVAB , A ? N ED EL IK , I ? CSERHA TL , J ? OLA H :“ D EV ELO PM EN T O F HOU SEHOLD R EFR IGERA TOR S B Y M EAN S O F D YNAM I C N EU TRON RAD I O GRA 2
PH Y ” , Gth Eu rop ean Conference on N on D estructiue T esting , 1994O ct
2 工 业 材 料 . 1997年 7月 (V o l 145 NO 17) P 118~123
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《无损探伤》 (双月刊 ) 2000年第 5期
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