焊接检验 第三章射线探伤(RT).pdf
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1、第三章射线探伤(RT)31射线检测基本原理 L射线种类射线分有:X射线(波长为O.OOl-O.lnm,射线能量及强度均可调节。探伤灵敏度般为1%2%。)丫射线(波长为0.0003-0.1nm,能量不能调节,衰变速率也是固定的.)高能密度X射线(指射线能量在IMeV以上 的X射线,焊缝探伤用高能密度X射线一般在 1530MeV,探伤灵敏度较高(0.5%1%)2.射线性质(1)不可见,以光速直线传播(2)不带电,因而不会受电场和磁场的作用。(3)具有可穿透可见光所不能穿透的物质(例 如骨骼、金属、非金属等)和在物质中有衰 减的特性。(4)可使物质电离,能使胶片感光,也能使某 物质产生荧光。(5)能
2、起生物效应,伤害和杀死生物细胞。3.射线与物质相互作用入射到物体的射线,因为一部分能量被吸收、一部分能量被散射而减弱,使其强度发生衰减。单色平行射线入射物体后的衰减规律可用下式表式中心-曲线穿透厚度为幽体后的射线强度;-入射射线强度;-透过物体的厚度;“一线衰减系数。上式表明,射线的强度是呈负指数规律 衰减的。它随透过物体的厚度和线衰减系 数的增加而增大。线衰减系数值与射线的波长(入)及被 穿透物质性质(原子序数Z、密度Q)有关。对同样的物质,入射射线波长(入)越 长,值越大;对相同波长(或能量)的入射射线,物质的原子序数Z越大,密度Q越大,贝!值 也越大。4.射线照相法探伤原理图中射线在构件
3、中及缺陷中的线衰减系数分别是:无 缺陷部位为出 缺陷部位为根据衰减定律,透过无 缺陷部位x厚的射线强度为:透过缺陷部分的射线强度为:也就是说射线穿透工件后,有缺陷地方 的强度与无缺陷处的强度是不一样的。若在工件的下方(紧贴工件)放一张X 光工业胶片,胶片受X光照射可以感光。由于有缺陷地方的射线强度与无缺陷处 的射结强度是不一样的,所以它反映在 胶片上的感光程度将是不同的。我们即 可在感光后的胶片(X光底片)上通过 这一不同判断出缺陷的性质、尺寸及缺 陷产生的部位。缺陷部分1分如下两种情况:(1)当 y 时(缺陷为气孔、夹渣、未熔合、未焊透等,即缺陷部位透过射 线强度大于周围完好部位),vix。
4、缺陷在射线照相法探伤的底片上呈黑色影象,在电视屏幕上呈灰白色影象。(2)当时(缺陷为夹鸨,即缺陷部位透过射线强度小于周围完好部位),r Ao缺陷在射线照相法探伤的底片上呈白色影象,在电视屏幕上呈黑色影象。32射线探伤设备简介LX射线获得及X射线机X射线获得 X射线在X射线机的X光管中 产生。X射线机的主要组成:(见下页)X光管(是一个有一定真空度的玻璃容 器。一端有一个由W丝制成的阴极,相对 的另一端有一个由W制成的中空阳极靶。P30图33“X光管结构示意图”)图中标示2:由纯铁或钝银制成的阴极聚 焦罩。作用:利用其凹面使热发射电子 聚焦成一束电子流。图中标示4:由铜制成的阳极壳。图中标示6:
5、由玻璃制成的套管。阴极变压器(输出电压210V、电流2-30mA,用于阴极灯丝的加热。)高压变压器(输出几十伏一500KV电压。)高压整流器(经整流后直流电压加在阴、阴极上,获得高压电场加速热电子。)冷却器(将冷却液常用变压器绝缘油 泵入中空阳极进行冷却。)自整流式X光机说明X射线的产生(见下页)X射线管5内的阴极灯丝7由阴 极变压器2的次级加热至炽热,产 生热发射电子6。所产生的热电子 在加在阴、阳极间的高电压所形 成的强电场作用下被加速,被加 速的热电子获得很大动能。这些 被加速的热电子高速射向阳极靶4,到达阳极靶后,电子将全部动能 交出。其中99%的动能转化为热 能,而仅只有1%的热能转
6、化为X 光能。由于阳极靶是倾斜放置的(与 垂直方向夹角为20度从阳极靶上 发出的X射线从X光管的窗口射出。图5-1 X射铲生装置示意图1T氏姆器2-灯皎压器3-X辘.4-阳 极5-X艘管6-0 7-阴极焦点分为实际 焦点和有效焦点:实际焦点:阳极靶 上热电子轰击的面积(图中2)。有效焦点:实际焦 点在垂直于射线束轴 线上投影面积。(由 于阳极靶与射线束成20 度倾角,所以有效焦 点尺寸约为实际焦点 尺寸的1/3)(图中3)图3-4焦点示意图1电子束尺寸2实际焦点3有效焦点.4靶块.5轰击区X射线机分类(2种分类方法)按结构形式分类按结构形式又分为:1)携带式;2)移动式;3)固定式三种。1)携
7、带式X射线机因其体积小、重量轻,而适 用于施工现场和野外作业的检测工作。2)移动式X射线机能在生产车间或实验室内移 动,适用于中、厚板件的检测。3)固定式X射线机则固定在确定的工作环境中,靠移动工件来完成检测任务。按射线束的辐射方向分类又分为定向辐射和周向辐射二种。其中周向X射线机特别适用于管道、锅炉和压 力容器环形焊缝的检测。由于它一次曝光可以检测 整条环缝,所以工作效率特别高。此外,还有一些特殊用途的X射线机,例如:软 X射线机(管电压在60KV以下),用于检测金属薄 件、非金属材料等低原子序数物质内部缺陷。微焦 点X射线机(通常为0.010.1mm,微焦点最小为 0.005mm),适用于
8、近焦距拍片,用于检测半导体 器件、集成电路内部结构及焊接质量。P34表32列出了几种典型X射线机主要性能。类型型 号XX-2005定向管电压峰 值(Kv)200管电流(mA)5焦点尺寸(mu)2.5x2.5穿透钢铁 厚度(mn)备注29便携式XXQ-2005定向200EGS定向200200551.5x1.52.0 x2.02929日本XXH-2005周向20051.0 x3.523200EG-B1-G 周向20051.0 x3.526日本XYT-3010 定向300移动式XY-3010 定向3001-10/15 10/34x41.5x1.54x41.2xl.27870固定式MG450定向420
9、104.5x4.5100荷二几种X射线机主要参数1分类型 号管压/kV管流/mA焦点/mm2穿透力/mm(Fe)管头重量/kg备 注携带式XXQ200520052X22925定向XXQ250525052.1X2.14036定向XXQ300530052.3X2.35049定向XXH200520051.0X3.52325周向,锥靶XXHP200520051.0X3.52325周向,平靶XXH3005300,51.0X2.64649周向,锥靶XXG250525052X238 钺 192 IU92、钠 137 Csl37锈 170 Tml70 锦75 Se75oy射线源有天然y射线源和人工y射线 源两
10、种。人工y射线源的获得:利用原子能反应堆或加速器,用中子去轰击正常原子,使正常原子核增加若干中子,所获得的元素为原元素的放射性同位素o例:钻60,Co60是利用原子能反应堆或加速器,用中子去轰击钻59,Co59(质 子数为27,而中子数为32,质量为59)使其原子核增加一个中子,变成放射性同位素钻60,Co60o关于y射线的几个名词:放射性同位素:原子核内质子数(原子序数)相同,而中子数不同的原子称为放射性同位素。衰变常数:衰变过程与外界的物理一化学条件无关。单位时间衰变的原子核数(即衰变速度)是恒定的。这一恒定的衰变速度被称为衰变常数,记作人半衰期:丫射线源的强度衰减至一半所需时间。钻60
11、60C。半衰期:5.3年。可透照厚度:40-200mm O钺192 1921r半衰期:73天。可透照厚度:20-100mm O钝137 137cs半衰期:30年。可透照厚度:25-90mm O锈170 170Tm半衰期:128天。可透照厚度:5mm O锦75 75Se半衰期:120天。可透照厚度:10-40mmy射线探伤特点主耍优点穿透力强,最厚可以透照 300mm钢材;透照过程中不用水、电,因而 可在野外、高空、高温及水下 等场合作业;设备轻巧、操作简单方便;射线源体积小,因而可在X射 线机和加速器无法达到的狭小 部位工作(检测可达性好)。主要缺点射线源时刻在衰变都 有Y射线产生,所以 防护
12、要求严;半衰期短的y射线源(如Irl92)更换频繁;对缺陷发现的灵敏度 略低于X射线机。丫射线机分类丫射线机按其结构分为携带式、移动式和爬行式三种。携带式丫射线机多采用192、Csl37作射线 源,适合于较薄件的检测。移动式丫射线机多采用Co60作射线源,用于 厚件检测。爬行式丫射线机用于野外焊接管线的检测。几种典型的丫射线机主要性能列于P36表33。类型型号便携TI-FS301PI-104H几种典型丫射线机性能焦点尺寸/平方mm容量(Ci)量Kg 重/K透围Q 铁范mm 钢照(n注 备Irl92Irl92Irl923x31001510 80移动 式TK-100Co60PC-501Co60爬行
13、 式M10Irl923x24x44.2x5.514020德围1021日本10014030 250中国丹 东506058530日本德国3.加速器加速器分有:电子直线加速器、电子感应加速器、电子 回旋加速器三种。目前应用最广泛的是电子直 线加速器。具有如下优点:(6射线束能鼠 强度、方向均可精确控制。能量最高可达35MeV,探伤钢铁透照厚度可 达500mm 0焦点尺寸小。(电子感应加速器为o.i一0.2x2mm2,电子直线加速器略大些)探伤灵敏度高达0.5%1%。几种典型加速器性能产地日本,产地原苏联,产地瑞典和芬兰.类型 类型型 号最大能置(MeV)剂置串(在1m处,R/min)1 m处 照射野
14、(mm)焦点尺寸(mm)最大穿透厚度钢铁(mm)灵敏度(%)电子感应加速器沈变25MeY26602000.1x23000.6BR-25-500626800260X3000.1x23000.4KBC-8-25 SB400“2401.6x0.3560010.3电子直线 加速器ML-3RDh&BO心00利以下1501以下ML-ieR8a1500仆00和以下4001以下ML-15RI11270004300利以下5001以下电子回旋 加速等MA-10102000八50423PM比10T8/121000/20004150RM-8815004214.射线探伤设备选择初步选择时主要应考虑因素是:射线可穿透材料
15、厚度、显像质量、曝光时间、检测装置对位和移动 的难易程度等。其中最主要的是射线可穿透材料厚度O各种射线检测使用范围可参照P37图38”各种探 伤设备使用范围”和表35”不同厚度钢采用射线 探伤设备”。各种射线检测设备使用范围X 光 400kVCo 60X 光IMVX 光 2MV直线加速器6MeV回旋加速器I5MeV50 100 150 200 250mm不同厚度钢板选用的射线探伤设备工件厚度(mm)射线探伤设备备注6100KVX射线机12150KVX射线机也可采用M92、Co60y射线机25250KVX射线机50300KVX射线机75400KVX射线机100Co60y射线机100加速器33射线
16、照相法探伤射线照相法探伤实质,是根据被检构件(材料)与内部缺陷介质对射线 能量衰减程度的不同,而引起透射后射线强度分布差异(射线强度分布差 异形成射线图象,又称为辐射图象),在感光材料(胶片)上获得缺陷投影所产生的潜影,经暗室处理后藐得缺陷影象,再对照有关标准来评定构件内部质量。1.射线照相法探伤系统基本组成1射线源2铅 光阑3滤板 4一象质计、标记 带5铅遮板6 工件7滤板8-底部铅板9暗 盒、胶片、增感 屏10铅罩(1)射线源:X射线机、丫射线机、加速器。(2)射线胶片:类型:增感型胶片、非增感型胶片(直接型胶片)。增感型胶片适于与荧光增感屏起使用.非增感型胶片适于与金属增感屏一起使用或不
17、用增感屏直接使用。IS011699(国际标准化组织)和EN5841提 出将射线胶片分为六类,即Cl、C2、C3、C4、C5、C6类。胶片系统类别(GB/T3323-2005)胶片系统类别粒度感光度对比度Ci、C2(T1)很细很慢很高C3、C4(T2)细慢高C5(T3)中中中C6(T4)粗快低各类胶片主要应用场合胶片类型主要应用场合Ci、C2(T1)电子兀器件;结构照相;薄壁焊 件;复合材料;非金属材料C3、C4(T2)电子元器件;轻金属焊件;铸件;钢焊件;C5(T3)钢焊件;铸件;轻金属厚铸件C6(T4)厚壁钢焊件;铸件(3)增感屏作用:1)增感作用。2)滤波作用。增感作用:射线胶片吸收入射射
18、线的能量很少,一般仅为1%左右,为了更多地吸收射线的能量,缩短曝光时间,常使用增感屏与胶片一起进行射线照相,利用增感屏吸收一部分射线能量,增加胶片的感光量,达到缩短曝光时间的目的。滤波作用:金属增感屏可吸收射线中波长的散射线,减少因散射线所引起的灰雾度提高 底片成像质量。种类1)金属增感屏;2)荧光增感屏;3)金属荧光增感屏.金属增感屏:由隘雌的修是多嚼箫瞬胪透例:X射线前屏厚度为0.020.07mm;Co60的y射线前屏厚度为(M0.3mm;IH92的y射线前屏厚度为0.020.1mm。荧光增感屏:将某些盐类物质(例鸨酸钙CaW04)涂布在支持物 上或将金属箔粘接在支持物上制成的屏。某些盐类
19、物质在射线的作用下可以发射荧光,使射线 胶片感光的作用。金属荧光增感屏:由金属增感屏和荧光增感屏复合而成。增感屏增感性能的指标:是增感系数(K),它定义为射线照片达到一 定的黑度下,不用增感屏时所需的曝光量(大)与用增感屏时所需的曝光量(小)之比。在射线照相法检验中常用增感屏:一般只使用金属增感屏。它有前、后屏之 分。前屏(覆盖胶片靠近射线源一面)较薄,后屏(覆盖胶片后面)较厚。进行射线照相时应根据工件的特点、照相质量要 求、透照条件正确选用增感屏。不同厚度的金属增感屏适用于不同能量的射线。钢、铜和银基合金射线照相所用胶片类别和 金属增感屏射线所用胶片类别金属增感屏类型和 厚度A级B级X 射线
20、 W100KVC5C3不用屏或用铅屏(前后:100KV-150KVC5C3铅屏(前后)0.020.15X 射线 150KV-250KVC5C4铅屏(前后)0.020.15Irl92C5C4前铅屏0.020.15后铅屏 0.02-0.2C06O穿透厚度:W10FE W13FE o金属丝为铜的是:W1CU W6CUW10CU W13CUo金属丝为铝的是:W1AL、W6ALW10AL W13ALo金属丝为钛的是:W1TI W6TIW10TK W13TI o不同材质线型像质计的组别标志和适用范围(GB/T3323-2005)组别标志像质计丝号金属丝材质适用范围WIFEW6FEW10FEW13FEW1-
21、W7W8-W12W10-W16W13-W19碳素钢铁类材料W1CUW6CUW10CUW13CUW1-W7W8-W12W10-W16W13-W19铜铜、锌、锡及锡 合金W1ALW6ALW10ALW13ALW1-W7W8-W12W10-W16W13-W19铝铝及铝合金W1 TIW6 TIW10 TIW13 TIW1-W7W8-W12W10-W16W13-W19钛钛及钛合金像质计线号和标称线径(JB/T7902-2006)像质计含的线金属线1号6号10号13号线号标称线径X13.20X22.50X32.00X41.60X51.25XX61.00XX70.80X80.63X90.50XX100.40X
22、X110.32XX120.25XX130.20XX140.16XX150.125XX160.100X170.080X180.063X190.0501/21/41/4安放工件上,在焊缝被检区长度1/4处,钢丝横跨焊缝上并与焊缝轴线垂直,且最 细丝朝外。阶梯孔型像质计GB/T3323-2005”金属熔化焊焊接接头射线 照相”中的标准中规定:阶梯孔型像质计由 不同厚度的阶梯孔组成,以六个编号相连阶 梯孔为一组。厚度v 0.8mm的阶梯上应有两 个相同直经的孔,厚度2 0.8mm 的阶梯上只有一个孔。孔的中心到阶梯边缘距离;两 孔边缘之间距离,均要两孔径 之和且21.0mm。孔的中心线与 阶梯表面垂直
23、。阶梯孔型像质计的材质有:铁 FE、铜CU、铝AL、钛TI。阶梯孔型像质计共分HlH6;H5H10;H9H14;H13H18,它们的组别标志分别是:像质计材质为碳素钢的为:四组。H1FE、H5FE、H9FE、H13FE o像质计材质为铜的为:H1CU、H5CU、H9CU、H13CUo像质计材质为铝的为:H1AL、H5AL、H9AL、H13ALo像质计材质为钛的为:H1TI、H5TI、H9TI、H13TI o像质计组别1、5、9的阶梯宽度 H为10mm;组别13的阶梯宽度为 15mm o像质计组别1的阶梯长度L为 5mm;组别5、9的阶梯长度L为 7mm;组别13的阶梯长度L为 15mm o阶梯
24、孔型像质计的孔号对应的孔径及阶梯厚度孔 号H1H2H3H4H5H6H7H8H9孔径及 阶梯厚 度0.1250.1600.2000.2500.3200.4000.5000.6300.800孔 号H10H11H12H13H14H15H16H17H18孔径及 阶梯厚 度1.0001.2501.6002.000 2.5003.2004.0005.0006.3003)槽型像质计是在平板上加工出一系列矩形槽。L1 uu(7)底部铅板又称为后防护铅板,是屏蔽后方散射线(如来自地面)所用。(8)滤板材料通常是铜、黄铜和铅,其厚度应合适。例如透照钢时所用铜 滤板的厚度不大于工件最大厚度的 20%,而铅板则不得大
25、于3%。作用:是吸收掉X射线中那些波 长较大易引起散射线的谱线。(9)暗盒暗盒用对射线吸收不明显,对 影象无影响的柔软塑料带制成。要求它能很好的弯曲和紧贴工件。(10)标记带标记带可使每张射线底片与构件被检部位始终能做到一一对照(即实现所谓的可追踪性)。其上的铅质标记有:定位标记(中心标记、搭接标记)、识别标记(工件编号、部位编号、焊缝 编号、返修标记)、B标记等。B标记应贴附在暗盒背面,以检查背面 散线防护效果。若在底片上出现的 较淡影象,应予重照。铅质标记与被检 区域同时透照在底片上,各种标记安放位置见P40图314 o图3-14各种标记相互位置(标记带)f。一定位及分编号(搭接标记)一制
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