1、第二章 射线探伤,学习目标了解射线产生、性质及衰减，掌握探伤基本原理熟悉射线检测设备及器材，可以合理选择掌握射线照相法检测工艺及底片评定法,第一节 射线探伤的基本原理,射线的种类x射线射线放射性物质内部原子核衰变产生射线高能X射线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穿透力 大灵敏度 高透照幅度 宽,一、 射线的产生及其性质,射线的产生高速行进电子 金属靶,轰击,99%动能转换为热能,1%动能转换为X射线,射线探伤原理利用射线可以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。,射线探伤方法射线探伤方法有照相法、透视法(荧屏显示)和工业射线电视法。目前生产中
2、广泛应用射线照相法。射线照相法探伤是利用物质在密度不同、厚度不同时对射线的吸收程度不同(即使射线的衰减程度不同),就会使零件下面的底片感光不同的原理，实现对材料或零件内部质量的照相探伤。当射线穿过密度大的物质，如金属或非金属材料时,射线被吸收得多，自身衰减的程度大,使底片感光轻;当射线穿过密度小的缺陷(空气)时。则被吸收得少,衰减小，底片感光重。这样就获得反映零件内部质量的射线底片。,射线探伤的特点可直接观察零件内部缺陷的影像，对缺陷进行定性、定量和定位分析;探测厚度范围大，从薄钢片到厚达500mm以内的钢板，但薄钢片的表面缺陷(如表面发纹、疲劳裂纹等)较难探测；设备复杂、昂费。检验费用高;射
3、线有害人体健康，其设备应加防护措施。射线探伤适用于所有的材料，可检验金属、非金属材料内部质量，探测铸件、焊接件内郡的缺陷。如检测船体焊缝的质量。,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；具有可穿透物质和在物质中衰减的特性；可使物质电离，能使胶片感光，亦能使某 些物质产生荧光；能对生物细胞起作用（生物效应）；,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。并可用衰减定律表达：式中 射线透过厚度 的物质后的射线强度； 射线的初始强度； 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。,射线的衰减,二、射线探
4、伤的方法及其原理,射线照相法 射线荧光屏观察法 射线实时成象检验 射线计算机断层扫描技术,射线照相法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。,射线荧光屏观察法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。,射线实时成象检验采用X射线源，称为X射线实时成象检验。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,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）。它是机处理后，得到物体横断面的图象。根
5、据物体横断面的一组投影数据，经计算,第二节 射线探伤设备简介,X射线机 携带式、移动式和固定式射线机,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。,射线探伤的实质是根据被检工件与其内部缺陷介质对射线能量衰减程度不同，而引起射线透过工件后的强度差异，使缺陷能在射线底片或X光电视屏幕上显示出来。,一、射线照相法的原理, 根据胶片上影像的形状及其黑度的不均匀程度，就可以评定被检测试件中有无缺陷及缺陷的性质、形状、 大小和位置。此法的优点是灵敏度高、直观可
6、靠、重复性好， 是射线检测法中应用最广泛的一种常规方法。由于生产和科研的需要，还可用放大照相法和闪光照相法以弥补其不足。 放大照相可以检测出材料中的微小缺陷。,象质等级,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,由于X射线和射线波长短、硬度（见下文）大，对胶片的感光效应差，一般透过胶片的射线，大约1就能使胶片中的银盐微粒感光。为了增加胶片的感光速度，利用某些增感物质在射线作用下能激发出荧光或产生次级射线，从而加强对胶片的感光作用。在射线透视照相中，所用的增感物质称为增感屏，
7、其增感系数为,增感屏及增感方式,二、探伤位置的确定及其标记,三、射线能量的选择,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。,增感屏是利用荧光物质被射线激发产生荧光实现增感作用的，其结构如图所示。它是将荧光物质均匀地涂布在质地均匀而光滑的支撑物(硬纸或塑料薄板等)上，再覆盖一层薄薄的透明保护层组合而成的。,四、胶片与增感屏的选取,灵敏度是指发现缺陷的能力，也是检测质量的标志。通常用两种方式表示：绝对灵敏度：在射线胶片上能发现被检测试件中与射线平行方向的最小缺陷尺
8、寸；相对灵敏度：在射线胶片上能发现被检测试件中与射线平行方向的最小缺陷尺寸占试件厚度的百分数。若以d表示为被检测试件的材料厚度，x为缺陷尺寸，则其相对灵敏度为,五、灵敏度的确定及象质计的选用,1.灵敏度,2）象质计 在透视照相中，要评定缺陷的实际尺寸是困难的，因此， 要用象质计来做参考比较。同时，还可以用象质计来鉴定照片的质量和作为改进透照工艺的依据。象质计要用与被透照工件材质吸收系数相同或相近的材料制成。常用的象质计主要有： 线型孔型和槽型 。,六、透照几何参数的选择,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。,七、常见类型焊
9、缝的透照方法,1对接接头焊缝 2角接接头焊缝 3管件对接焊缝（筒体环焊缝）,八、透照厚度差的控制,射线管发出的射线并非平行束射线，一般是以一定的辐射角向外辐射，且其照射场内的射线强度分布不均匀，这将使底片黑度分布不均匀。靠近边缘，由于射线强度弱，使其黑度低于中心附近黑度。同时，中心射线束穿过的工件厚度，产生了透照厚度差(-),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。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
10、光量。,九、曝光规范的选择,射线曝光曲线图,第四节 焊缝射线底片的评定,一、底片质量的评定,黑度值是射线底片质量的一个重要指标。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。 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。 底片上被检焊缝影象应规整齐全，不可缺边或缺角。,黑度值,灵敏度,标记系,表面质量,二、底片上缺陷影象的识别,缺陷影象的几何形状 缺陷影象的黑度分布 缺陷影象的位置,1. 焊件中常见的缺陷 裂纹、气孔、夹渣1） 裂纹 裂纹主要是在熔焊冷却时因热应力和相变应力而产生的， 也有在校正和疲劳过程中产生的，是危险性最大的一种缺陷。 裂纹影像较难辨认。因为断裂宽度
11、、裂纹取向、断裂深度不同， 使其影像有的较清晰，有的模糊不清。常见的有纵向裂纹、横向裂纹和弧坑裂纹， 分布在焊缝上或热影响区。,2） 未焊透未焊透是熔焊金属与基体材料没有熔合为一体且有一定间隙的一种缺陷。在胶片上的影像特征是连续或断续的黑线， 黑线的位置与两基体材料相对接的位置间隙一致。图是对接焊缝的未焊透照片。,3） 气孔 气孔是在熔焊时部分空气停留在金属内部而形成的缺陷。 气孔在底片上的影像一般呈圆形或椭圆形，也有不规则形状的，以单个、多个密集或链状的形式分布在焊缝上。在底片上的影像轮廓清晰，边缘圆滑，如气孔较大，还可看到其黑度中心部分较边缘要深一些。,4） 夹渣 夹渣是在熔焊时所产生的金
12、属氧化物或非金属夹杂物， 因来不及浮出表面，停留在焊缝内部而形成的缺陷。在底片上其影像是不规则的，呈圆形、块状或链状等，边缘没有气孔圆滑清晰， 有时带棱角， 如所示。,5） 烧穿 在焊缝的局部，因热量过大而被熔穿，形成流垂或凹坑。 在底片上的影像呈光亮的圆形(流垂)或呈边缘较清晰的黑块(凹坑)， 如图所示。,2. 铸件中常见的缺陷1） 夹杂 夹杂是金属熔化过程中的熔渣或氧化物，因来不及浮出表面而停留在铸件内形成的。 在胶片上的影像有球状、块状或其他不规则形状。其黑度有均匀的和不均匀的，有时出现的可能不是黑块而是亮块，这是因为铸件中夹有比铸造金属密度更大的夹杂物，如铸镁合金中的熔剂夹渣，如图所示
13、。,2） 气孔 因铸型通气性不良等原因，使铸件内部分气体排不出来而形成气孔。气孔大部分接近表面，在底片上的影像呈圆形或椭圆形，也有不规则形状的，一般中心部分较边缘稍黑， 轮廓较清晰， 如图所示。,3） 针孔 针孔是指直径小于或等于1 mm的气孔，是铸铝合金中常见的缺陷。在胶片上的影像有圆形、条形、苍蝇脚形等。 当透照较大厚度的工件时，由于针孔分布在整个横断面， 针孔投影在胶片上是重叠的， 此时就无法辨认出它的单个形状了。,4） 疏松 浇铸时局部温差过大，在金属收缩过程中，邻近金属补缩不良，产生疏松。疏松多产生在铸件的冒口根部、厚大部位、厚薄交界处和具有大面积的薄壁处。在底片上的影像呈轻微疏散的
14、浅黑条状或疏散的云雾状，严重的呈密集云雾状或树枝状，如图所示。,5） 裂纹 裂纹一般是在收缩时产生，沿晶界发展。在底片上的影像是连续或断续曲折状黑线， 一般两端较细，如图所示。,3. 表面缺陷和伪缺陷1） 表面缺陷 对于缺陷，主要应检查工件内部缺陷，但是各种表面缺陷在胶片上的影像和内部缺陷的影像并没有什么区别，表面缺陷有些是允许的。因此，在胶片上发现有缺陷影像后， 应与工件表面仔细查对， 最后得出结论。,2） 伪缺陷 伪缺陷产生的原因很多，形状也多种多样，检测人员一般凭经验能识别大部分伪缺陷。也就是说，对缺陷影像可根据缺陷影像的特征和产生的部位予以分析。此外，还可以从胶片两侧利用反光或放大镜观
15、察表面是否划伤来判断。如仍怀疑有缺陷，则必须重照复验。,焊缝射线底片上常出现的伪缺陷及其原因,三、缺陷的定量测定,评定工件的质量不仅需要确定缺陷的性质和大小, 而且需要知道其在工件中的位置。对于缺陷返修, 准确定位尤其重要。在射线照相中, 由于射线底片直接给出的是缺陷在透照平面上的位置, 所以缺陷位置测定主要是确定其深度位置。,1. 缺陷埋藏深度的测定根据缺陷在底片上的影像，只能判定缺陷在工件中的平面位置，也就是说，只能把缺陷位置以两个坐标表示出来。为了确定第三个坐标，即决定缺陷所在位置的深度，必须进行两次不同方向的照射。 ,式中 h缺陷距工件下表面的距离S两次曝光时在底片上所得的两缺陷影像之
16、间距离（mm）L焦距（mm）l工件与胶片的距离（mm）a射线源焦点从A到B的移动距离（mm）。,2. 缺陷在射线方向上的厚度测定缺陷在射线束方向的厚度(如气孔直径或未焊透深度等)测定方法，可用测量缺陷在底片上的影像黑度来估计。 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,依据GB/T3323-1987标准，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
17、，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。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，应将尺寸按规定换算成缺陷点数。,圆形缺陷评定区 mm,最后计算出评定区域内缺陷点数总和，然后按表提供的数量来确定缺陷的等级。,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
18、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。,表3-5 条状夹渣的分级（mm）,注：表中“L”为该组夹渣中最长着的长度,（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。步骤如下：（1）对每个条状夹渣进行进行评定，计算每个条状夹渣长度符合哪一级的规定；（2）按照相邻条状夹渣间距的规定计算条状夹渣的总长。,3焊缝质量的综合评级事
19、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。,射线照相法的一般程序,选择射线,照射方向,划线编号,洗片,评片,整理存档,贴片,
