射线检测方法.ppt
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1、3-2 X射线检测方法射线检测方法 X射射线线照照相相能能够够得得到到工工件件内内部部状状况况的的二二维维图图象象,但但是是由由于于几几何何关关系系二二维维投投影影像像不不可可能能完完全全真真实实地地反映工件内部真实的缺陷形状和大小。反映工件内部真实的缺陷形状和大小。这这是是由由于于焦焦点点、焦焦距距和和缺缺陷陷位位置置等等因因素素的的影影响响,有有可可能能产产生生放放大大、畸畸变变、重重叠叠、半半影影等等情情况况,必必须根据实际情况作出恰当的判断。须根据实际情况作出恰当的判断。.3-2-1 X射线机射线机 X射射线线机机按按其其结结构构形形式式大大致致可可分分为为两两大大类类:移移动式动式X
2、射线机和携带式射线机和携带式X射线机。射线机。移移动动式式X射射线线机机的的管管电电压压可可达达420kV,携携带带式式X射线机的管电压一般可达射线机的管电压一般可达300kV。两者在结构上和应用上都有些不同。两者在结构上和应用上都有些不同。.(1)移动式移动式X射线机射线机 X射射线线管管放放在在充充满满冷冷却却、绝绝缘缘油油的的管管头头内内,高高压压发发生生器器用用油油浸浸在在高高压压柜柜内内,X射射线线管管用用强强制制循循环油冷却。环油冷却。移移动动式式X射射线线机机的的体体积积和和重重量量一一般般都都比比较较大大,适适用用于于实实验验室室、车车间间等等固固定定场场所所,可可用用于于透透
3、照照比较厚的工件。比较厚的工件。.(2)携带式携带式X射线机射线机 X射射线线管管和和高高压压发发生生器器放放在在一一起起,没没有有高高压压电电缆缆和和整整流流装装置置。因因此此体体积积小小、重重量量轻轻,适适用用于于流动性检验或对大型设备的现场探伤。流动性检验或对大型设备的现场探伤。同同时时X射射线线机机也也可可按按射射线线束束辐辐射射方方向向分分为为定定向向辐射和周向辐射两种。辐射和周向辐射两种。其其中中周周向向X射射线线机机特特别别适适用用于于管管道道、锅锅炉炉和和压压力力容容器器的的环环形形焊焊缝缝检检测测,由由于于一一次次曝曝光光可可以以检检测整条焊缝,工作效率显著提高。测整条焊缝,
4、工作效率显著提高。.此此外外,还还有有一一些些特特殊殊用用途途的的X射射线线机机,如如软软X射射线线机机,管管电电压压60kV以以下下,可可用用于于检检测测金金属属薄薄件、非金属材料等低原子序数物质的内部缺陷。件、非金属材料等低原子序数物质的内部缺陷。微微焦焦点点X射射线线机机,焦焦点点尺尺寸寸0.010.1mm,最最小小可可达达0.005mm,适适用用于于检检测测半半导导体体器器件件、集集成成电路,陶瓷等内部结构和焊接质量。电路,陶瓷等内部结构和焊接质量。.X射射线线管管是是X射射线线探探伤伤装装置置的的核核心心,一一台台X射射线线探伤机的优劣主要是看其探伤机的优劣主要是看其X射线管的技术性
5、能。射线管的技术性能。如如穿穿透透能能力力,透透照照清清晰晰度度,使使用用寿寿命命等等,这这些些都与都与X射线管的质量直接有关。射线管的质量直接有关。X射射线线管管的的阴阴极极起起着着发发射射电电子子和和聚聚焦焦电电子子的的作作用,由发射电子钨丝和聚焦电子的凹面组成。用,由发射电子钨丝和聚焦电子的凹面组成。.阳阳极极焦焦点点的的形形成成取取决决于于阴阴极极的的形形状状,阴阴极极头头的的形形状状、大大小小、凹凹面面直直径径、深深度度、灯灯丝丝直直径径和和位位置置都对都对X射线焦点的形状和大小有直接影响。射线焦点的形状和大小有直接影响。钨钨丝丝的的温温度度决决定定于于加加热热电电流流强强度度,当当
6、达达到到一一定定管电压而管电流不再增加时,称为饱和电流。管电压而管电流不再增加时,称为饱和电流。发发射射X射射线线过过程程中中90%以以上上能能量量转转换换成成热热,因因此在阳极构造上特别要考虑耐高温和散热。此在阳极构造上特别要考虑耐高温和散热。.一一般般阳阳极极靶靶与与管管轴轴垂垂直直方方向向约约成成20o倾倾斜斜角角,X射射线线束束则则形形成成一一个个约约40o圆圆锥锥向向外外辐辐射射,其其强强度度与与均匀度如图所示。均匀度如图所示。.X射射线线窗窗口口中中心心部部位位 的的 射射 线线 强强 度度 为为100%时时,靠靠近近阴阴极极侧侧的的射射线线强强度度比比阳阳极极侧侧偏偏高高。因因此
7、此一一般般透透照照焊焊缝缝时时,尽尽量量使使焊焊缝缝垂垂直直于于X射射线线管管轴轴线线,以以获获得得曝曝光光均均匀匀的底片。的底片。.X射射线线管管焦焦点点是是决决定定X射射线线管管光光学学特特性性好好坏坏的的重重要要标标志志,焦焦点点大大小小直直接接影影响响探探伤伤灵灵敏敏度度。由由于于多多数数X射射线线管管的的阴阴极极形形状状是是线线焦焦点点,在在阳阳极极靶靶面面上上呈长方形,呈长方形,X射线从这个长方形射线源发出。射线从这个长方形射线源发出。.这这就就是是实实际际焦焦点点。当当靶靶面面与与X射射线线管管轴轴线线的的垂垂直直线线之之间间倾倾斜斜20o时时,其其有有效效焦焦点点面面积积约约为
8、为实实际际焦焦点面积的三分之一。点面积的三分之一。.X射射线线照照相相灵灵敏敏度度与与有有效效焦焦点点直直接接有有关关,实实际际焦焦点点面面积积大大对对散散热热有有利利,有有效效焦焦点点面面积积小小对对透透照照灵敏度有利。一般所说的是指有效焦点。灵敏度有利。一般所说的是指有效焦点。常常用用有有效效焦焦点点2.32.3、33、44(mm)等等尺尺寸寸,采采用用特特殊殊的的磁磁聚聚焦焦方方法法可可以以使使有有效效焦焦点点尺尺寸寸达达到到0.10.2mm.新出厂或存放一段时间的新出厂或存放一段时间的X线管必须经过训线管必须经过训练试验,将管内气体吸收掉才能正常使用。练试验,将管内气体吸收掉才能正常使
9、用。小小焦焦点点X射射线线管管虽虽然然具具有有探探伤伤灵灵敏敏度度高高,透透照照清清晰晰的的优优点点,但但是是由由于于焦焦点点面面积积小小,阳阳极极靶靶很很容易因局部过热而被烧坏。容易因局部过热而被烧坏。.一般大型一般大型X射线管射线管(如如1400kV)常常采用大小不常常采用大小不同的两个焦点,即所谓双焦点同的两个焦点,即所谓双焦点X射线管。射线管。这这样样对对一一般般射射线线检检测测可可用用大大焦焦点点,要要求求灵灵敏敏度高时可用小焦点,提供了选择余地。度高时可用小焦点,提供了选择余地。普普通通X射射线线管管的的射射线线束束一一般般为为40o圆圆锥锥角角,透透照照范范围围比比较较小小。为为
10、了了提提高高透透射射效效率率,可可采采用用360o辐射的周向辐射的周向X射线管。射线管。.金金属属-陶陶瓷瓷X射射线线管管是是X射射线线管管制制造造上上的的一一次次重重大大变革,这种管子结构简单,如图所示。变革,这种管子结构简单,如图所示。.金金属属-陶陶瓷瓷组组件件被被熔熔接接在在金金属属管管内内以以形形成成真真空空密密封封,并并且且为为阴阴极极和和阳阳极极提提供供机机械械支支承承,起起到到两两极极绝绝缘缘,提提供供高高压压电电缆缆联联接接插插座座。这这种种射射线线管管的优点是尺寸小、重量轻、耐机械振动。的优点是尺寸小、重量轻、耐机械振动。.选选择择X射射线线机机要要考考虑虑其其透透过过力力
11、、可可搬搬动动性性、焦焦点点尺尺寸寸、管管电电流流大大小小、X射射线线束束形形状状等等。穿穿透透能能力力取取决决于于X射射线线的的能能量量或或波波长长,管管电电压压愈愈高高则则射射线线透过能力愈强。透过能力愈强。.被被透透照照物物质质的的原原子子序序数数和和密密度度愈愈大大,则则对对射射线线的吸收也愈大,因此需选用较高的管电压。的吸收也愈大,因此需选用较高的管电压。X射射线线机机发发展展的的趋趋势势是是继继续续向向小小型型化化、轻轻型型化化发发展展,以以及及随随着着微微机机应应用用的的普普及及一一般般X射射线线机机的的操纵箱采用微机控制。操纵箱采用微机控制。.3-2-2 象质计与几何不清晰度象
12、质计与几何不清晰度(1)灵敏度与象质计灵敏度与象质计 射射线线照照相相灵灵敏敏度度是是指指在在射射线线透透照照的的底底片片上上所所能能发发现现的的工工件件中中沿沿射射线线穿穿透透方方向向上上最最小小缺缺陷陷的的尺尺寸寸,称为绝对灵敏度。称为绝对灵敏度。.由由于于射射线线照照相相时时,不不同同厚厚度度工工件件所所能能发发现现缺缺陷陷的的最最小小尺尺寸寸不不同同,比比较较薄薄的的工工件件容容易易发发现现细细小小缺缺陷陷,厚工件则只能发现尺寸稍大一些的缺陷。厚工件则只能发现尺寸稍大一些的缺陷。.因因此此,采采用用绝绝对对灵灵敏敏度度往往往往不不能能反反映映不不同同厚厚度度工件的透照质量。工件的透照质
13、量。用用所所能能发发观观的的最最小小缺缺陷陷尺尺寸寸占占被被透透照照工工件件厚厚度度的的百百分分比比表表示示,则则更更能能反反映映不不同同厚厚度度工工件件的的透透照照质量,这称为相对灵敏度或百分比灵敏度。质量,这称为相对灵敏度或百分比灵敏度。目目前前一一般般所所说说的的X射射线线照照相相灵灵敏敏度度,都都是是指指相相对灵敏度。对灵敏度。.但但在在射射线线照照相相前前,被被透透照照工工件件中中所所能能发发现现的的最最小小缺缺陷陷尺尺寸寸是是无无法法知知道道的的,一一般般采采用用带带有有人人工缺陷的象质计来确定透照灵敏度。工缺陷的象质计来确定透照灵敏度。象象质质计计的的材材质质应应与与被被透透照照
14、工工件件相相同同,目目前前国国内内外外采采用用的的主主要要有有3种种象象质质计计即即槽槽状状象象质质计计、孔孔型型象质计和金属丝象质计。象质计和金属丝象质计。.金金属属丝丝象象质质计计是是以以一一系系列列直直径径不不同同的的金金属属丝丝所所组组成成,利利用用在在底底片片上上显显示示金金属属丝丝的的粗粗细细来来评评价透照质量。价透照质量。金金属属丝丝象象质质计计制制作作简简单单、使使用用方方便便,在在国国内内外得到广泛采用。外得到广泛采用。.1号号象象质质计计钢钢丝丝(0.10.4mm),用用于于透透照照厚厚度度20mm以以下下钢钢件件;2号号象象质质计计(0.251.0mm),用用于于透透照照
15、厚厚度度560mm钢钢件件;3号号象象质质计计(0.83.2mm),用于透照厚度,用于透照厚度501 100mm钢件。钢件。.采用金属丝象质计时,透照灵敏度按下式计算采用金属丝象质计时,透照灵敏度按下式计算 一般要求灵敏度小于等于一般要求灵敏度小于等于2%,要求高的在一,要求高的在一定厚度范围内要达到定厚度范围内要达到1%。.按标准我国按标准我国X射线照相质量分为射线照相质量分为3级:级:A级级成成象象质质量量一一般般,适适用用于于承承载载负负荷荷较较小小的的产产品与部件。品与部件。AB级级成成象象质质量量较较高高,适适用用于于锅锅炉炉和和压压力力容容器器产品与部件。产品与部件。B级级成成象象
16、质质量量最最高高,适适用用于于航航天天及及核核设设备备等等极极为重要的产品与部件。为重要的产品与部件。.象质计要放在工件靠近射线源的表面。象质计要放在工件靠近射线源的表面。与与放放在在靠靠近近胶胶片片一一面面表表面面上上相相比比,在在相相同同透透照照条件下,靠胶片容易显示更细的金属丝。条件下,靠胶片容易显示更细的金属丝。因因为为愈愈靠靠近近胶胶片片半半影影愈愈小小、成成象象愈愈清清楚楚。同同样样,工工件件中中相相同同性性质质和和大大小小的的缺缺陷陷越越靠靠近近胶胶片片时越容易在底片上发现。时越容易在底片上发现。所所以以将将象象质质计计放放在在工工件件靠靠近近射射线线源源表表面面上上透透照照后后
17、、能能在在底底片片上上显显示示出出来来,说说明明工工件件中中远远离离胶片的缺陷也能在底片上显示出来。胶片的缺陷也能在底片上显示出来。.其其次次,象象质质计计应应放放在在接接近近胶胶片片的的一一端端,而而不不是是在在胶胶片片中中心心。因因为为象象质质计计放放在在中中心心部部位位时时灵灵敏敏度度够了,不能说明边缘部分灵敏度也够。够了,不能说明边缘部分灵敏度也够。当当把把象象质质计计放放在在胶胶片片一一端端时时灵灵敏敏度度达达2%,则则说明整个底片的灵敏度都够了。说明整个底片的灵敏度都够了。每每张张底底片片原原则则上上都都必必须须有有象象质质计计,当当采采用用周周向向360o等距离透照时,可每隔等距
18、离透照时,可每隔90o放一象质计。放一象质计。.(2)几何不清晰度几何不清晰度 影影响响射射线线透透照照灵灵敏敏度度的的因因素素之之一一是是几几何何不不清清晰度,与射线源尺寸有关。晰度,与射线源尺寸有关。.在进行透照时,缺陷在底片上影象边缘会出现在进行透照时,缺陷在底片上影象边缘会出现半影。几何不清晰度可用半影宽度半影。几何不清晰度可用半影宽度Ug度量,缺度量,缺陷远离胶片时在底片上形成的半影最大。陷远离胶片时在底片上形成的半影最大。.可按下式计算半影宽度可按下式计算半影宽度式中式中d-射源尺寸射源尺寸 b-工件厚度工件厚度 f-透照焦距透照焦距.工工件件厚厚度度b一一定定时时,欲欲减减小小半
19、半影影宽宽度度Ug,主主要要因因素素是是射射源源尺尺寸寸d和和焦焦距距f的大小。的大小。焦焦距距即即射射源源至至工工件表面的距离。件表面的距离。.射射线线源源愈愈小小、焦焦距距愈愈大大时时,半半影影就就愈小。愈小。但但焦焦距距大大则则射射线线强强度度低低,即即曝曝光光时时间间延延长长,既既降降低低检检测测效效率率又又增增加加散散射射线。线。实际工作中,要实际工作中,要综合考虑。综合考虑。.几几何何不不清清晰晰度度允允许许值值也也可可用用图图中中曲曲线表示。线表示。由由于于焦焦距距不不能能过过大大,这这就就是是在在射射线线照照相相中中为为什什么么希希望望尽尽量量采采用用小小焦焦点点X射线机的道理
20、。射线机的道理。.(3)射线能量的选择射线能量的选择 射射线线能能量量决决定定于于管管电电压压,管管电电压压愈愈高高则则射射线线能量愈大,探伤时穿透能力愈强。能量愈大,探伤时穿透能力愈强。射射线线能能量量不不仅仅与与被被透透照照工工件件厚厚度度有有关关,而而且且与透照灵敏度有关。与透照灵敏度有关。在在能能够够透透过过工工件件的的前前提提下下,尽尽量量采采用用较较低低管管电压,以便提高底片灵敏度和射线照相质量。电压,以便提高底片灵敏度和射线照相质量。.缺缺陷陷部部位位与与无无缺缺陷陷部部位位的的黑黑度度差差取取决决于于胶胶片片上上射射线线强强度度差差,强强度度差差取取决决于于衰衰减减系系数数,衰
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