射线无损检测课件

1、射线无损检测射线检测的基本原理射线在穿过物质的过程中将发生衰减而使其强度降低，衰减的程度取决于被检测材料的种类，射线种类以及穿透的距离，利用各部位对入射射线的衰减不同，透射射线的强度分布将不均匀。由此，可检测出物体表面或内部的缺陷，包括缺陷的种类，大小和分布情况。射线检测方法传统方法：（按观察方法分类） 照相法电离检测法荧光屏直接观察法电视观察法线源：X，中子等新进展：射线直接数字成像数字实时成像透照的技术指标选择线源的选择 450mm 伽玛射线（穿透能力强但灵敏度低） 450mm X射线（或伽玛射线）管电压、曝光量 通过改变管电压和曝光时间来改变射线能量，以满足透照不同厚度的要求。 曝光试验

2、结果表明，管电压在300kV、曝光量200 mAmin时混凝士透照厚度达400 mm。焦距 为了减少几何不清晰度，除了选择射线源外，主要是通过改变焦距来实现。焦点尺寸越小、焦距越大、工件厚度越小则几何不清晰度也越小。对厚度在100400 mm的混凝土，建议焦距取为600 1 000 mm照相法胶片照相检测法的原理： 将感光材料（胶片）置于备件试件后面，用来接收透过试件后的射线，因为胶片如光机的摄影作用与感受到的射线强度有直接的关系，经过暗室处理后，就会得到被检物的结构影像。电离检测法： 射线穿过气体时会产生电离效应，产生电离电流，电离电流的大小与射线的强度有关。通过对电流强度的测量，根据其强度

3、的分布来判断试件的完整性。电视观察法：电视观察法是荧光屏直接观察法的发展，就是将荧光屏上的可见影像通过光电倍增管增强图像，再通过电视设备显示。 移动式管道爬行器 便携式灌浆空洞X射线的实验研究原因：灌浆空洞是导致桥梁混凝土结构中钢材锈蚀或锈断的主要原因，因此及早发现灌浆空洞对保障桥梁安全性与耐久性至关重要。选择方法由于灌浆处于波纹管内部，若采用超声波法，其反射波受到多个界面综合影响，很难明确判断空洞情况。由于桥梁中有金属波纹管存在，若采用电磁波法，其反射波无法检测灌浆空洞的电磁特性。由于穿过混凝土中钢材或空洞后的射线强度与穿过混凝土本身后的射线强度不同，可以从底片上的黑度差别判断混凝土的质量。

4、故可以采用射线法。原理透照方法空洞在垂直于射线方向上的大小和位置从底片上可由肉眼判断。但空洞在平行于射线方向上，即试件厚度方向上的大小和位置无法直接用肉眼识别，一般需采用设置人工梯形沟或二次摄像等方法？进行测定分析。胶片，增感屏和散乱线的屏蔽采用增感型胶片与金属增感屏一起使用，以增加膝片感光速度，减少射线透照时间。为提高透照质量，透照前在胶片前后屏各加入厚003 mm铅箔增感屏。射线照相的灵敏度采用丝质像质计来测定射线照片的射线照相灵敏度，以射线照片上可识别的像质计的最小细节尺寸来表示射线照相灵敏度。实验结果图7为Pvc圆波纹管中只有钢绞线，尚未灌浆时的射线照片。从图7中可以看出，因波纹管内未

5、灌浆，其黑度大于试件本体，钢绞线之间空隙有较明显的黑度，波纹管中预设的断裂钢绞线的断裂位置清晰可见。图8为PvC圆波纹管内部分灌浆后的照片，从图8可以看出，灌浆段与未灌浆段黑度差别明显，灌浆段中的波纹管空隙处黑度与试件本体基本一致，波纹管未灌浆段黑度大于试件本体。说明x射线照片可以准确反映PVC波纹管中的灌浆情况。射线机的基本结构：源组件（ 射线源），源容器（主机体），输源管，驱动机构，附件。中子射线检测中子穿过物质时主要是与物质的原子核发生作用，与核外电子几乎没有作用。中子的吸收概率主要决定与核的性质。与X射线 射线不同，物质与中子相互作用对其的吸收和衰减不随原子序数的增大而增大。原子序数相

6、邻的两种元素对中子的吸收可能相差殊 。衰减系数大小是由该元素的中子截面决定的。 部分元素对热中子的质量吸收系数 描述中子射线的参数强度：中子源单位时间内发射出来的中子数目，对于每次核反应释放一个中子的过程，中子强度等于单位时间内靶物质中发生的核反应数。能量：和中子的速度有关。0.1MeV以上称为快中子，1keV以下称慢中子，之间的为中能中子。10-2eV左右的中子相当于分子原子晶格处于热运动平衡的能量，所以又叫热中子。 检测原理中子源发生的中子束射向被检测的物体，由于物体的吸收和散射，中子的能量被衰减，衰减的程度取决于物体的成分，穿过物体的中子束被影像记录仪所接收而形成物体的射线照片。注意:与

7、X射线 射线不同，物质对中子的吸收和衰减不随原子序数的增大。且中子穿过物质时主要是与物质的原子核发生作用，与核外电子几乎没有作用。中子射线检测设备：中子源，减速器，准直器，记录设备。中子射线源类型同位素中子源加速器中子源 反应堆中子源中子管式中子源：加速器中子源的另一种形式，体积小，可用作移动式中子检测装置。产生快中子，通过慢化剂变成热中子产生热中子直接用于探伤工业射线CT概念一、工业射线CT概念 CTComputed Tomography 即计算机断层成像技术 它根据物体横断面的一组投影数据，经过计算及处理后，得到物体横断面的图像，所以它是一种由数据到图像的重建技术。 ICTIndustri

8、al Computed Tomography 即工业计算机断层成像技术，简称工业CT。首先探测器测量射线透过物体的强度变化（即探测器计数和的变化），然后输入计算机，通过CT图像重建运算，重组出被检测部位的横断面图像，即获得该层上下无重叠、对比度很高的清晰图像。 二、工业射线CT工作原理工业射线CT结构原理图（以X射线为源例）工业CT系统组成示意图技术指标：空间分辨率密度分辨率扫描重建时间射线源系统探测器系统数据采集系统扫描机械系统计算机系统辅助系统能量：医院的一般在160KV，工业的覆盖比较广，最高可达15MeV；剂量：医院的比较小，工业的比较大，医院的考虑对人提辐射尽量做的小，工业的有防护，

9、剂量大图像质量好；检测对象：医院针对的是生物体，比如人，工业的针对的是工业产品，比如零件，电子器件等；工业CT与医用CT对比三、工业射线CT的特点传统二维检测中的不足：检测过程是一个三维到二维变换过程，不同深度方向上的信息重叠在一起，引起混淆，即影像重叠。密度分辨率低。只能提供定性信息检测能力强，不能实用于测定结构尺寸，缺陷方向和大小。射线CT的特点：逐点测定工件薄层，比较后可获得三维立体结构，不存在前后缺陷重叠的问题。可进行任何方向上的非破坏切片和断面成像。改变成像质量，提高产品合格率。一般射线照相技术仅能定性，而射线可以定量。检测能力强，精度高，成像快。比一般射线照相法提高接近两个数量级。

10、不足：成本高、效率低。四、工业CT应用大尺寸高密度复杂结构件贵重精密设备典型代表：火箭发动机、飞机高级涡轮叶片 火箭发动机空心涡轮叶片五、射线CT的评价参数a.空间分辨率 指图像中能够辨别最小物体的能力。以分辨黑白相间条形带的对数，即每毫米线对数（）表示。影响因素(1)扫描像素数目大小(2)探测器准直孔的宽度(3)采样点间距(4)重建算法(5)机械系统精度(6)X射线管焦点大小。b.密度分辨率密度分辨率又称为系统灵敏度，它表示能够区分开的密度差别程度。利用图像的灰度去分辨被检测物的材质，通常以密度变化的百分比（）表示相互变化的关系。 提高密度分辨率的方法主要是合理选择射线 源的能量，增加射线源

11、的量，降低噪声。 c.断层厚度与空间分辨率密切相关，即断层厚度愈薄时，得到的空间分辨率愈高。 影响因素有准直器宽度、探测器孔的宽度、采样点间距和重建算法等。 d.伪影 图像中与被检物体的物理参数分布没有对应关系的部分，可能来自被检物体和CT装置两个方面。e.均匀度 断面不同位置上同一组织或同类缺陷成像时，是否具有同一个平均CT值。f.重复性 在一定的误差范围内，同一物体在同样的测量参数下，始终能获得同样的图像。g.时间分辨力 无法从CT图像中直接读取，作用时间是间接的，受检测时间影响。射线检测工作的辐射防护一、射线对人体的危害射线具有生物效应，过量的射线辐照会对人体产生伤害。注；1.希（沃特）

12、(Sv)的急性照射，有15%的人将出现临床症状；2.希（沃特）(Sv)的急性照射，几乎100%出现临床症状并可能死亡；而45希（沃特）(Sv)的急性照射，100%死亡。1Sv=1J/Kg=100rem生物效应：辐射作用于生物体时能产生电离辐射，这种电离作用能导致生物体的细胞、组织、器官等损伤，引起病理反应。 知道吗？辐射生物效应不仅可以在受照者本身表现出来，还可以出现在受照者的后代！(称为遗传效应) 一般发生四个阶段变化：物理变化阶段：持续10-16 秒，细胞被电离；物理化学变化阶段：10-16 秒，离子与水分子作用，形成新产物；化学变化阶段：持续约几秒，反应产物与细胞分子作用，可能破坏复杂分

13、子；生物变化阶段：持续时间可以是几十分钟至几十年。可能破坏细胞或其功能。 辐射后的症状急性损伤：（短时间受到全身大剂量辐射）前驱期：恶心、呕吐，一般持续12天。潜伏期：一切症状消失，数日或数周。发症期：表现辐射损伤症状，呕吐、腹泻、出血、嗜眠、毛发脱落，严重者导致死亡。慢性损伤：（长时间受到超过允许水平的低剂量辐射） 白血病、癌症（皮肤癌、甲状腺癌、乳腺癌、肺癌、骨癌等）、再生不良性贫血、白内障、寿命缩短等。表4-12 不同辐射的相对生物效应辐射类型X,射线热能中子质子快中子（20MeV）快中子（20MeV）粒子相对生物效应RBE值1510102020不同种类的射线对机体的生物效应各不相同！生

14、物效应也受生物种类和个体生理差异因素的影响： 即使在剂量相同的情况下，对生物所产生的辐射损伤程度也未必相同。人体不同部位对辐射敏感性从高到低的次序为： 腹部、盆腔、头部、胸部、四肢。人体对射线最敏感的是白血球，眼晶体。外照射来自人体之外的辐射照射。内照射吸入（如放射性尘埃）或进入（如受放射性污染的水、食物或其他物体）人体内的放射性物质的照射。单次集中辐射比多次分散辐射所造成的伤害更大。生物效应还受照射条件的不同的影响：二、射线防护的有关法令 我国主要标准是GB 18871-2002 电离辐射防护和辐射源安全基本标准对于从事电离辐射照射的职业的工作人员，其剂量限值有如下规定：由审核管理部门决定的

15、连续5年的年平均有小剂量不超过20mSv。任何单一年份中的有效剂量不超过50mSv。眼晶体年当量剂量不超过150mSv。四肢（手和足）或皮肤的年当量剂量不超过500mSv。 随机、非随机效应的区别三、射线防护原则正当化原则：危害小于利益，否则不进行。最优化原则：符合上一前提下，设法使受辐射的水平降为最低。限制化原则：符合上两前提下，保证个人所受到的吸收剂量当量不超过规定的限值。四、射线防护方法时间防护法： 通过缩短接触射线的时间，达到减少受射线辐射的时间。距离防护法：PR2； 剂量率与距离成反比，距离防护是在无防护或防护层不够时一种特别有效的防护方法。屏蔽防护法：在放射源和人体之间放置屏蔽材料

16、，是外照射防护的主要方法。屏蔽材料以密度大的物质为好，如贫化铀、铅、铁、重混凝土、铅玻璃等。实际工作中，为经济、方便计，也可采用混凝土、岩石、砖、土、水等普通材料作屏蔽材料。要注意防护结构不留缝及反射辐射等间接辐射的防护。屏蔽材料的选择及其厚度的确定，取决于辐射的性质以及对防护的要求，查阅有关资料，计算确定。五、中子射线防护中子对人体危害很大，所以要特别注意防护。快中子的减速：依靠中子和原子核的弹性碰撞。 减速剂如石蜡、塑料、水、油等，它们作为减速剂使用性能效果好，价格便宜，是比较理想的防护材料。热中子的吸收：吸收剂锂和硼，常选含硼物或硼砂、硼酸作吸收剂。 设置中子防护层时，总把减速剂和吸收剂同时考虑，如含2%的硼砂、石蜡、砖或装有2%硼酸水溶液的玻璃（或有机玻璃）水箱堆置即可，要特别注意防止中子泄露。评片对射线照片的解释分析與判斷焊接缺陷(1)熔合不良类：未(完全)焊透、未熔合(2)裂纹类：热裂纹、冷裂纹(3)孔洞类：气孔、缩孔(4)夹渣物类：夹渣、夹钨(5)成行不良类：咬边、烧穿、焊瘤等(1)熔合不良类未焊透（熔入不足）某钢板对接焊缝，V型坡口，焊接方式：手工电弧焊(2)裂纹类横裂纹合金钢板对接焊缝，V型坡口，焊接方式：气体保护焊-钨极氩弧焊纵向裂紋某厚度14mm低合金钢板对接焊缝，X型坡口，焊接方式：自动焊(3)孔