X射线无损检测

1、X射线的发现 1895年，伦琴在做实验时偶然发现了一种尚未为人所知的射线。他发现这 种射线的穿透能力很强，可以穿透千页书、2〜3厘米厚的木板，甚至可以穿透 肌肉照出手骨轮廓。这留下了一张经典的照片，底片上清晰的呈现出他夫人的手 骨像，手指上的戒指也清清楚楚。 2、X射线的产生 当高速运动着的电子被物质截制时，电子的运动速度急剧减小，根据电磁场 理论，运动电荷的状态变化时必须伴随有电磁效应，电子原有一部分或全部动 能就会转换成另一种能量，以电磁波的形式辐射，此即韧致辐射。 在射线探伤法中，X射线是在一定的条件下，由阴级射出的高速电子撞击阳 极金属靶发生韧致辐射效应而产生的。常规的X射线发生装置如下图所示 1-高压变压器2-钧丝变压器3-X射线管 4-阳极 5一阴极6-电子 7-X射线 3、X射线的性质 X射线与可见光在本质上完全相同，但X射线的光子能量远大于可见光， 所以在性质上它们又存在明显的不同。X射线的主要性质可以归纳为下列几个方 面 1 在真空中以光速直线传播，不受电场或磁场的影响； 2 在媒质界面可以发生反射、折射，但其反射、折射与可见光有很大差别。对 于常见的媒质，X射线不能产生可见光那样的镜面反射，因为媒质界面对它来说 太粗糙了，X射线从一种媒质进入另一种媒质时也将发生折射，但折射率几乎就 等于1; 3 X射线也可以发生干涉、衍射现象，但由于X射线的波长远小于可见光的 波长，所以干涉、衍射现象只有对极微小的孔、狭缝等才能观察到； 4 与可见光不同，X射线人的眼睛是不可见的，并且它能穿透可见光不能穿透 的物体即对可见光是不透明的物体。短波长的X射线称为硬X射线，其光 子的能量大，穿透物体的能力强；较长波长的X射线称为软X射线，其穿透物 体的能力较弱； 5 当X射线作用于物体时，将与物体发生复杂的物理作用和化学作用。它可使 物质原子发生电离、使某些物质发出荧光、也可能产生光化学反应等； 6 具有辐射生物效应，能够杀伤生物细胞，损害生物组织，危及生物器官的正 常功能 4、X射线的应用 X射线可以用于医疗诊断、晶体分析、工业探伤等多种领域。 X射线在焊接检测上的应用也由来已久，自从伦琴1895年发现X射线以来， 1900年X射线胶片问世；1922年始建工业X射线实验室；1930年美国ASME 认可锅炉焊缝射线照相检测；1940年工业专业X射线胶片问世；1980年工业 射线电视与工业CT问世。如今X射线探伤已被广泛应用于大型机械、锅炉、造 船、铸造、化学、高压容器、国防工业等部门。如今，X射线实时成像技术，使 射线检测不断拓宽其应用领域，另外，还引进计算机数字图像处理技术使图像质 量得到改善，X射线检测技术正不断向前发展。 5、X射线探伤的原理 X射线检测是利用X射线具有较强的穿透能力，穿透被测物的射线带有反 映被测物内部结构的信息，通过射线强度的变化来检测与评判材料或工件内部各 种宏观或微观缺陷的性质、大小及其分布情况。显然，这里涉及X射线在穿透 物质时产生一系列极为复杂的物理过程。 用射线检测时，若被检工件内存在缺陷，缺陷与工件材料不同，其对射线的 衰减程度不同，且透过厚度不同，透过后的射线强度则不同。如图2.1所示。 若射线强度为Jo,透过工件和缺陷后的射线强度分别为Jy和Jxo X射线在穿越 物质后其基本物理过程的总效果是射线强度的减弱，这种强度的减弱可能部分来 自射线的偏转，即散射，部分是被物质吸收而转化为其他形式的能量。实验结果 表明，导致射线在穿透物质后的强度衰减，将决定于射线本身的强度和穿透物质 的厚度及材料的吸收特性。 射箕源 图2.1 X射线检测原理 巳知 则 JxJ/〃5 透过后射线强度之比为 式中n衰减系数； X投照方向上的缺陷尺寸； e自然对数的底 2.1 2.2 2.3 6、常见的X射线探伤设备 x射线机按其结构形式可分为携带式、移动式和固定式。携带式射线机多采 用组合式x射线发生器，因其体积小、重量轻，而适用于施工现场和野外作业 的探伤工作；移动式X射线机能在车间或实验室内移动，适用于中、厚板焊件 的探伤；固定式X射线机则固定在确定的工作韩静中，靠移动焊件来完成探伤 工作。 同时，X射线机按射线束的辐射方向可分为定向辐射和周向辐射两种。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，显著提高了效率。 便携式、移动式X射线机的典型产品如下图所示 移动式X射线机 便携式X射线机 7、X射线探伤的方法 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3-2所示，从X射线机发射出来的X射线透过工件时，由于缺陷内部介质对 射线的吸收能力和周围完好部位不一样，因而透过缺陷部位的射线强度不同于周 围完好部位。把胶片放在工件适当位置，在感光胶片上，有缺陷部位和无缺陷部 位将接受不同的射线曝光。再经过暗室处理后，得到底片。然后把底片放在观片 灯上就可以明显观察到缺陷处和无缺陷处具有不同的黑度。评片人员据此就可以 判断缺陷的情况。 射线照相法探伤条件的选择原则 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级一成象质量较高，适用于锅炉和压力容器产品及部件。 B级一一成象质量最高，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。 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 根据压力容器安全监察规程，可对探伤位置确定如下 （1）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。 （2）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。 （3）筒体纵缝X321上的0〜1、67二区段占焊缝长度的28； X322 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