射线检测及缺陷等级评定

2020/3/2712射线检测及缺陷等级评定目前射线检测主要有X射线检测、射线检测、高能X射线检测和中子射线检测。2.1X射线、射线的产生和性质一、X射线的产生由X射线管产生，其产生的X射线按其波长分为连续X射线和标识X射线。射线检测中，X射线管所产生的都属于连续X射线。2020/3/272X射线管及其工作原理～u15～500kv高压电源－＋高压电缆阳极靶电子流玻壳管阴极罩灯丝X射线2020/3/273连续X射线的最短波长为：)(2394.1minnmU式中，U——射线管电压，kV连续射线管的转换效率为:zU0式中，——比例常数，为10-6；z——阳极靶材料原子序数，钨靶z=7402020/3/274二、射线的产生γ射线是由放射性同位素的核反应、核衰变或裂变放射出的。常用的放射性同位素有60Co、192Ir等，它们是不稳定的同位素，能自发的放射出某种粒子（α、β等）或γ射线后变成另一种不同的原子核，这种现象称为衰变。其衰变速度可用半衰期反映。半衰期是指放射元素原子核数目因衰变减少到原来原子核数目一半所需要的时间。693.02/12020/3/275γ射线的半衰期同位素半衰期射线能量应用条件钴605.3年高300mm以下钢制件铱19275±3天较弱60mm以下钢制件铯13733±2年较弱60mm以下钢制件2020/3/276γ射线与X射线检测的不同点是：γ射线源无论使用与不适用其能量都在自然地逐渐减弱。三、射线的性质X射线、γ射线同是电磁波，后者波长短、能量高，穿透能力大。2020/3/277X射线主要性质：1、不可见，直线传播；2、不带电，不受电场、磁场影响；3、能穿透可见光不能透过的物质；4、与光波相同，有反射、折射、干涉现象；5、能被传播物质衰减；6、能使气体电离；7、能使照片胶片感光，使某些物质产生荧光作用；8、能产生生物效应，伤害、杀死生命细胞。2020/3/2782.2射线检测的原理和准备一、射线检测原理利用射线检测时，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。2020/3/279如图所示，若射线原有强度为J0，透过工件和缺陷后的射线强度分别为Jδ和Jx，胶片接受的射线强度不同，冲洗后可明显地反映出黑度差部位，即能辨别出缺陷的形态、位置等。eJJ0xxeJJ02020/3/2710透过后射线强度之比为Jx／Jδ=eμx式中μ——衰减系数；χ——透照方向上的缺陷尺寸；可见沿射线透照方向的缺陷尺寸χ越大，衰减系数μ越大，则有无缺陷处的强度差eμx越大，Jx／Jδ值越大，在胶片上的黑度差越大，越易发现缺陷所在。2020/3/2711二、射线检测准备在射线检测之前，首先要了解被检工件的检测要求、验收标准，了解其结构特点、材质、制造工艺过程，结合实际条件选择合适的射线检测设备、附件，如射线源、胶片、增感屏、象质计等，为制定必要的检测工艺、方法做好准备工作。2020/3/2712①射线源的选择选择射线源应考虑射线能量，能量大，穿透力强，透照厚度增大，可以穿透衰减系数较大的材料。生产中首先要保证设备的能量能够穿透被检工件，但能量过大不仅浪费，而且会降低胶片的黑度反差效果等。因此，在曝光时间许可的条件下，应尽量采用较低的射线能量。2020/3/2713如课本图2-2所示:对于钢铁合金,厚度为8mm的材料，最高的X射线管电压约为140KV；厚度为20mm的材料最高X射线管电压则为280KV。对于γ射线，不同的射线源就有不同的适宜范围（表2-1）。如同样是高灵敏度技术，60Co钴范围50～150mm、192Ir铱则为18～80mm。2020/3/2714②胶片的选择a胶片组成：胶片主要由基片、感光乳胶层（感光药膜）、结合层（底膜）和保护层（保护膜）组成。基片：胶片的基体，由乙酸纤维组成，主要保证胶片的强度韧性，适于冲洗。厚度约0.25～0.30mm,占胶片的70％左右。感光乳剂层：其主要成分是溴化银微粒和明胶，两者组成悬浮体，两面各约厚10～20μm。原理是溴化银接受不同强度射线照射后析出多少不同的银，经过潜影、显影、定影处理在胶片上将显示出黑度不同的影象。结合层：由明胶、水、有机溶剂和酸等组成，可使感光乳胶层和基片粘结在一起，防止乳剂层在冲洗时从基片上脱落。保护层：由透明的胶质或高分子化合物组成，厚约1～2μm，涂在乳剂层防止污染和膜损。2020/3/2715b底片的黑度：照射到底片上的光强度Lo与透过底片后的光强度L之比的常用对数定义为底片的黑度。黑度D=Lg(L0/L)例如对于X射线AB级底片黑度范围：1.2~3.5,有焊缝余高的焊缝黑度为1.5～2.0，无余高的为2.5。黑度值由经常年检的可靠黑度计来测定。c底片的保存：检测前的底片应保存在低温、低湿度的环境中，室温在10～15℃，相对湿度在55％～65％为宜。并且避免与有害、腐蚀性气体（如煤气、乙炔气、氨气和硫化氢气体等）接触，避免胶片的人为缺陷产生，如变形、折伤、划损、污染等。2020/3/2716检测后的底片及评定结果应有测评报告，保存期五年以上，随时待查。d照相标准：根据JB4730－94《压力容器无损检测标准》射线透照的质量等级分三个级别，即A级（普通级）、AB级（较高级）、B级（高级）。压力容器AB类射线检测一般不低于AB级2020/3/2717③增感屏的选择定义：是用来增强射线对底片感光作用的工具，它可以加快感光时间，减少透照时间，以达到提高工作效率，提高影像质量的目的。常见的增感屏有金属增感屏、荧光增感屏和金属荧光增感屏三类。其中金属荧光屏应用较多，它是利用金属箔吸收X射线，激发出二次电子和二次射线以增强对胶片的感光作用，同时还能吸收波长较长的散射线，减少散射线引起的灰雾度，从而提高图像的清晰度。2020/3/2718④象质计的选择定义：是用来检查射线透照技术和胶片处理技术质量、定量评价射线底片影像质量的器件。象质计（透度计）有三种基本类型：金属丝型、平板孔型、槽形。我们国家标准规定采用金属丝型，即线型象质计，由7根不同直径的金属丝构成。2020/3/2719金属丝型象质计第一组象质计示例:7~1GB5618-85一定厚度范围工件的底片，达到相应象质等级要求的最低的象质指数Z，即等于达到了相对灵敏度的要求。应用方法2020/3/2720象质计的摆放图示图例L/2L/41—7焊接试板象质计2020/3/2721应用原理：将其放在射线源一侧、被检工件部位（如焊缝）的一端（约被检区长度的1／4处），金属丝与焊缝方向垂直，细丝置于外侧，与被检部件同时曝光，则在底片上应观察到不同直径的影像。分辨原则：能在底片上识别出的金属丝越细，说明灵敏度越高。射线照相相对灵敏度K表示为:%100dK2020/3/2722式中，d—底片上可识别出的最细金属丝直径，mm;—被检工件的穿透厚度，mm。2020/3/2723（5）照相方法一般采用①纵缝透照法、②环缝外透法、③环壁内透法、④双壁单透法、⑤双壁双透法等几种方法。1、2两种方法：外透法一般用于单壁容器和夹套容器。第3种方法又分为偏心法和中心法，但要注意在评片时，内壁缺陷要放大。4、5两种方法主要用于小直径容器（直径小于一米以下）以及管子（4用于外径89mm以上，5用于89mm以下的管子）。2020/3/27242020/3/2725透照方式选择选择射线与工件的相对位置关系。因工件情况不同、发现缺陷种类不同而采用不同的透照方式。平板对接焊缝：垂直透照、倾斜透照；大直径筒节环缝、纵缝：内透法、外透法；管子对接环缝：双壁双影法、双壁单影法。2020/3/2726(6)散射线的屏蔽采用滤板、遮板、底部铅板等。目的是降低底片的灰雾度！射线源滤光板遮光板工件2020/3/2727关于标记带标记带内容：①定位标记——中心标记，搭接标记；②识别标记——产品代号、批号、焊缝代号、透照日期、操作者代码等；③B标记——评价背部散射线强度；0072006，3，15GL141AB2020/3/2728标记带内容的处理为使用方便，可将长期不变的标记铅字或符号固定在暗袋的外表面，放在工件下面。但应注意贴在工件的下表面！而且不能与工件上表面的标记重影！2006，3，12－007GL100-2暗袋标记带2020/3/2729(7)射线探伤的基本操作程序总体上分为三个阶段，具体操作内容根据具体情况有所删减。(1)技术准备阶段：①了解被检对象——包括材质、壁厚、加工工艺、工件表面状态等；②设备选择——射线源类型、能量水平、可否移动等；③选择曝光条件——包括胶片、增感方式、焦距、曝光量、管电压等；④选择透照方式——定向、周向辐射、布片策略等；⑤其它准备——如标记带布置、象质计布置、屏蔽散射线的方法等。2020/3/2730（2）实际透照①核对实物，布片贴标；②屏蔽散射，对位调焦；③设定参数，设备预热；④检查现场，开机透照。（3）技术处理①暗室处理——冲洗、干燥；②底片评定——黑度、象质指数、伪缺陷等；确认合格底片。③质量等级评定——根据缺陷类别、严重性，确定产品质量级别。④签发检验报告——资料归档，保存5～8年。检验报告有统一格式、规定的内容、质检人员要签字、提出返修建议等。2020/3/2731三、焊缝射线透照缺陷等级评定1评片工作的基本要求：（1）底片质量要求的主要内容：合适的底片黑度（有余高的焊缝黑度为1.5~2.0)、正确的象质计、合理的射线底片影像级别（AB级、B级）。（2）底片观察的条件要符合要求。（包括评片环境和观察底片的亮度）（3）具备相应评片资格和经验的评片人。（必须具备劳动部门颁发的射线Ⅱ级以上资格证书的检测人员。）2020/3/27322焊缝的质量分级根据相关标准（JB4730、GB3323）中关于钢制压力容器对接焊缝透照缺陷等级评定的内容，根据缺陷的性质和数量，焊缝质量分为四级，Ⅰ级焊缝要求的质量最高，依次下降。具体内容见下表：焊缝质量要求内容Ⅰ级Ⅰ级焊缝内不允许有裂纹、未融合、未焊透和条形夹渣存在。Ⅱ级Ⅱ级焊缝内不允许有裂纹、未融合、未焊透存在。Ⅲ级Ⅲ级焊缝内不允许有裂纹、未融合以及双面焊或相当于双面焊的全焊透对接焊缝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按相关规定进行评定。Ⅳ级焊缝缺陷超过Ⅲ级者为Ⅳ级2020/3/2733具体的焊接缺陷的分级见课本表2－7、2-8，分为圆形缺陷和条形夹渣。3缺陷位置和尺寸的确定见课本P27页表2－9。（了解内容）2020/3/2734四、射线防护1射线防护标准对于检测人员每年允许接受的最大射线照射剂量为5雷姆。2射线防护方法射线防护方法主要从控制辐射剂量着手，把辐射剂量控制在保证工作人员健康和安全的条件下的最低标准内。2020/3/2735控制辐射剂量的方法：（1）照射时间即控制工作人员在辐射场中的停留时间。在剂量率不变的情况下，辐射剂量是与照射时间成正比的。（2）距离即被照射人员与辐射源之间的距离。对于同一辐射源，剂量是与辐射距离的平方成反比。（3）屏蔽原子序数高、密度大的材料是较好的防护材料。如铅、混凝土等。2020/3/27363超声波检测(UT）及缺陷等级评定超声检测目前在国内系指采用A型脉冲反射式超声波探伤仪产生的超声波，透射被检物并接收反射回的脉冲信号，对信号进行等级分类的全过程。2020/3/2737第一篇过程装备的检测3.1超声波检测的基础知识1超声波及其特性超声波即是频率高于20000Hz的机械波(声波的频率范围在20～20000Hz之间)。超声波的特性如下：①具有良好的方向性。在超声检测中超声波的频率高、波长短，在介质传播过程中方向性好，能较方便、容易地发现被检物中是否存在缺陷。②具有相当高的强度。超声波的强度与其频率的平方成正比，因此其强度相当高。如1MHz的超声波能量(强度)相当于lkHz声波强度的100万倍。2020/3/2738第一篇过程装备的检测③在两种传播介质的界面上能产生反射、折射和波形转换。目前国内广泛采用的脉冲反射式