无损检测重点

1射线检测：利用射线能穿透物质，且其强度会被物质所衰减的特性检测物质内部损伤的方法射线检测优点：显示缺陷影像客观准确、重复性好、可靠性高，检测结果可以长期保存等。但是检出危害较大的面积型缺陷的能力略低；可检测的板材厚度较小（X与γ射线一般在200mm以下），且检测成本较高,污染环境、操作不当时易造成人身伤害射线检测所利用的X射线和γ射线的特性为有：波长短，能量高不受电、磁场的影响，不可见，直线传播；韧致辐射:当高速运动的电子流在其运动方向上受阻而被突然遏止时，电子流的动能将大部分转化为热量，同时有大约百分之几的部分转换成X射线能。焦点越小，缺陷成象越清晰。靠近阴极一侧的焦点较大，而阳极一侧的焦点则较小。在有效透照范围内，阳极侧与阴极侧的焦点尺寸之比约为1:4。焦点尺寸的这一差异可使阴极和阳极侧影像的几何不清晰度相差20%～40%。X射线管轴线的平面内，射线束的强度中心偏向阴极一侧，阴极侧软射线成分较多，阳极侧硬射线的成分较多.实际检测时应尽量使焊缝垂直于X射线管的轴线辐射强度是指单位时间内垂直于辐射方向的单位面积上的辐射能提高灯丝的工作温度，可以增加发射的电子量，进而通过增加X射线光子的数目增大辐射强度。而提高阴极和阳极之间的电压（称为管电压），则可使电子运动加速，提高X射线光子的能量和射线硬度。X射线管的特性曲线在不同的灯丝加热电流下，管电流（即阳极电流）与管电压之间的关系（管电流随灯丝加热电流的增加而增加，这表明到达阳极的电子增加，因此提高了射线强度。而在一定的灯丝加热电流下，管电流开始随管电压的增加而增加，而后当阴极灯丝发出的全部电子都达到阳极以后，管电流即进入饱和状态。在X射线的连续光谱中，可以有几个强度非常大的特别波长。这几个波长的数值与外2界条件无关，仅取决于制作阳极靶的元素种类。对应这几个波长的X射线称为该元素的标识X射线工业用X射线机所产生的X射线的最大有效能量仅为400keV左右，还不能完全满足透照大厚度焊缝的需要。要得到能量在1MeV以上的所谓高能X射线应采用电子加速器。加速器的种类较多，常见的有电子感应加速器、直线电子加速器和回旋加速器等。焊缝检测使用的γ射线是在人工放射性同位素的自发蜕变过程中产生的中性电磁波。放射性元素的衰变放射性元素的原子核自发蜕变成为新元素原子核的过程一定量的放射性物质在单位时间内发生衰变的原子核数目，称为该物质的放射性活度（或强度），单位为Bq。此外Bq/kg代表单位质量的放射性物质在单位时间内发生衰变的原子核数，称为该放射性物质的比活度。（2）工业检测常用的放射性同位素工业检测使用的放射性同位素应满足下列要求：产生的γ射线应具有能满足检测要求的足够能量。应有足够长的半衰期。较小的射线源尺寸，但要有尽可能大的放射性活度。使用安全，便于处理。人工放射性同位素用给特定物质的原子核注入中子的办法生成为使具有一定放射性活度的放射性元素的体积不至很大，要求该元素应具有尽可能大的比活度和密度。射线与物质的相互作用主要有吸收效应、散热效应与电子对生成三种形式量子物理理论视X或γ射线为光子流。运动中的光子击中被透照物质原子核外的电子时，若光子具有的全部能量都转换为逐出电子的逸出功和逸出后电子的动能，而入射光子本身已不复存在，则称这一过程3为射线的吸收效应。吸收效应的大小与射线本身能量的高低和被透照物质的性质有关。射线的能量越高，被透照物质的密度和原子序数越小，射线的吸收效应越小射线的散射效应是指入射光子与原子核外的电子碰撞后，其传播方向发生改变导致的射线强度减弱.射线的能量越低，被透照物质中的电子密度越大，射线的散射效应越显著，散射线的强度越大。电子对生成能量较高的射线光子与物质相互作用的另一种形式是光子本身消失，同时从物质的原子核中激发出一对粒子（电子和正电子）。电子对生成的条件是光子能量要大于1.02MeV。这一能量为电子与正电子的静能量之和。在这一能量水平以上，射线的能量越大，因电子对生成造成的射线强度衰减也越大。X射线和γ射线具有穿透一切物质的能力，完全不能被其穿透的物质是没有的如果用初始强度I0的单波长射线透照某给定的物质，该物质与射线相互作用的结果使得总有这样一个厚度存在，透过该厚度的物质以后，射线强度I恰为其初始强度I0的一半。这一厚度即称为该物质对应这一射线能量的半价层当使用连续X射线透照一定厚度的物质时，因为其连续光谱中能量低的射线要比能量高的射线衰减大，因此透过物质以后的射线通常要比入射射线硬。这种在第一节有关X射线管的叙述中已经提过的现象称为射线的硬化或过滤如果用一套电视系统代替射线照相胶片接收并显示工件背后透射射线的强度变化，即所谓射线检测的工业电视法1增感屏2暗盒3铅版4定位标记5射线源6象质计7识别标记8胶片底片上应显示的铅质定位标记的影像有“中心标记”和“胶片搭接标记”两种；识别标记一般包括设备编号、部件编号、焊缝编号、焊工编号和透照日期等内容，返修部位还应有返修标记R1，R2，…（下标代表返修次数）。这些标记应距焊缝边缘至少45mm。在单壁透照的情况下，应首先考虑使射线束的中心尽可能垂直于被透照的焊缝和胶片。倾斜透照射线的入射角度也要尽可能小。用双壁双影法透照管道焊缝时，应使焊缝的影像在底片上成椭圆显示，椭圆的短轴（又称开度）以控制在3～10mm之间为宜一般而言，缺陷影像的轮廓越清晰，相对于背景的黑度反差越大，底片的影像质量越好。A（普通）、AB（较高）和B（高）三级B级照相时，要求磨平焊缝的余高评价指标是底片的象质指数（见GB3323-87）或象质计灵敏度（见ISO5579-1985）和黑度。象质计有槽型、孔型及金属线型几种R′10系列线型象质计由直径按等比数列变化（公比q=100.1），然后取整。线型象质计应放在射线源一侧被检区一端的焊缝上（被检区长度的1/4部位），与被检焊缝一起透照。象质计内的金属线应垂直横跨焊缝，细线位于远离被检区中心的外侧。当射线源一侧无法放置象质计时，也可将其放在胶片与焊缝之间，但要通过对比试验使实际的象质指数达到规定的要求，同时象质计上应附加“F”铅质标记以示区别如能清晰地看到长度不小于10mm的金属线影像，就认为该金属线是可识别的象质计代号FE碳素钢黑色金属CU铜铜锌锡及锡合金AL铝铝及铝合金对接：母材厚度t余高0透照厚度t单面t+2双面t+4单面加垫板t+2+tb象质指数是指底片上能识别出的最细金属线的编号由于实际缺陷的形状、吸收系数和所处位置均与象质计不同，因此不能认为象质计灵5敏度就是射线照相检出实际缺陷的灵敏度。线型象质计的局限性主要表现在以下两方面：其一，底片上最细的金属线能否“识别”其二，透照工艺条件改变时，象质计灵敏度的改变不够显著底片的黑度（D）是描述照相底片上某一点黑化程度的参数，其定义为：强度为J0的可见光沿法向入射到照相底片上的某点，设透过底片的可见光强度为J，则该点的黑度为D=lg(J0/J)，式中的J/J0称为透光率。黑度的大小可以用专门的黑白密度计测量。随着黑度的增大，底片反差会得到相应的改善。X射线A级黑度（D）1.2~3.5AB级1.5~3.5B级1.8~3.5r射线黑度1.8~3.5灰雾度（D0）=0.3最大黑度为3.5的底片，观片灯的最大亮度应不小于105cd/m2胶片上接收的射线越多，底片上的银含量也越多，黑度则越大。在规定条件下作出的反应曝光量H（即照射在胶片上的X射线的时间积分，单位为Gy)的常用对数与底片黑度(D)之间关系的曲线称为胶片的特性曲线我国将射线胶片按银盐粒度由大到小的顺序分为J1、J2和J3三种。要获得影像质量高的底片，应选用银盐粒度细、感光度低、反差高（Gm大〕的J1片。反之应选用J3片以缩短曝光时间，降低射线照相成本。在一般的焊缝射线照相中，多采用J2型胶片胶片的冲洗加工过程一般由显影、冲洗、定影、冲洗和底片干燥五个阶段组成，中的ΔtAmin即人能从底片上观察到的透照厚度的最小变化，称为该照相底片的绝对灵敏度，ΔtAmin/tA则为其相对灵敏度。银盐晶体的粒度越小，那么为了还原出同样密度的金属银使底片达到规定的黑度，胶片的乳胶层就必须更多地被电离，这就需要增加曝光量。相对而言，使用感光度低的6胶片可以获得较好的影像质量。照相底片的相对灵敏度与胶片特性曲线的斜率和射线的线性衰减系数成正比（ΔtAmin/tA越小，相对灵敏度越高）在可能的情况下，使用较软的射线透照焊缝将有利于提高底片的象质指数。这是一般情况下用X射线透照的灵敏度比用γ射线高的主要原因。由于线性衰减系数μ随被透照物质原子序数的增加而增大，因此在射线能量一定的条件下，重金属材料的透照灵敏度相应较高。鉴于这一原因，当透照轻质材料（例如铝）时，应当进一步降低射线能量以提高μ值，进而提高透照底片的影像质量。矩形截面缺陷使透照厚度突变，因此相比之下，在照相底片上比使透照厚度渐变的圆形或梯形截面缺陷更容易被发现。鉴于这一原因，断面形状接近矩形的焊缝根部未焊透在底片上的影像比在射线透照方法上尺寸大致相同的球形气孔的清晰。当裂纹的最大延伸方向与射线的入射方向平行时，因其ΔtA大，故底片上的ΔD也大。反之若裂纹的最大延伸方向与射线的入射方向斜交或正交时，则有可能因ΔtAΔtAmin，而致使底片上其影象的ΔD低于目视能够分辨的黑度变化最小值ΔDmin而造成其漏检。在后一种情况下，裂纹的宽度越大，被漏检的几率越小。底片上高低黑度区的交界部位有一黑度渐变的过渡区，这个过渡区的宽度U称为半影，又称为影像的“不清晰度不清晰度U主要由以下几部分组成:固有不清晰度Ui固有不清晰度Ui的形成如图1－36所示。平行射线直接作用到胶片上产生的黑度为D2，透射过工件以后产生的黑度为D1。D1与D2的交界处由于刃边效应的存在产生了一个黑度渐变区，7这个区域的宽度就是固有不清晰度Ui。由于通过透照厚度较薄部位的射线在胶片乳胶层内产生的电离，不仅使胶片上相应的区域感光，而且还因为电子的扩散，使黑色影像的周围区域也被不同程度地感光，以致在影像周围形成了这个黑度渐变区。使用能量较低的射线有利于减小Ui，获得较清晰的缺陷影像几何不清晰度Ug几何不清晰度的形成如图1－37所示。由图1－37可见，从焦点尺寸为d的射线源上任一点发出的射线都将把工件的棱边显现在底片上。由于这些射线来自焦点上的不同部位，因此工件的棱边也分别在胶片上的不同部位同时成象，以致在底片上形成宽度为Ug的半影，即射线照相的几何不清晰度。Ug=L2d/L1式中d—焦点尺寸（mm）；L2—胶片至工件上表面的距离（mm）；L1—射线源到工件上表面的距离（mm）。应首先考虑选用小焦点的射线源，并适当增加射线源至工件上表面的距离。与此同时，让胶片紧贴被检工件也是提高影像清晰度的主要措施之一。另由图1－37可见，在d/L1一定的条件下，Ug随工件厚度的增加而增大。运动不清晰度Um在焊缝射线照相的大多数情况下，射线源、焊缝和胶片是相对静止的。但在某些特殊情况下，例如透照延伸管道的纵焊缝，也可能采用射线源沿焊缝连续移动的方式进行透照。这相当于增大了射线源的焦点尺寸，因而影像的几何不清晰度将明显增大，增大的部分称为运动不清晰度Um。底片上影像轮廓不清晰的因素还有散射线、胶片粒度、底片灰雾度以及显影条件等多种因素,方向杂乱的散射线会使影像的轮廓变得模糊不清。8胶片的粒度和底片的灰雾度越大，影像的边界越不清晰，而显影时间过长则会增加底片的灰雾度。实践中经常使用的焦距范围在500－1000mm之间。在欧美国家，700mm是射线照相的标准焦距。控制Ug的方法主要有两种：一种是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Ug值；另一种则将Ug的允许值视为变量，其值随透照厚度的增加而增大，随底片级别的改变而改变。我国(GB3323-87)、德国（DIN54111-1988）和国际标准(ISO5579-1985)目前采用后一种办法控制Ug。射线照相过程中产生的散射线不仅会增加影像的不清晰度，而且还会降低底片的透照反差ΔD。在射线能量一定的条件下，透照厚度越大，散射线比例n越大，因此透照灵敏度越低。