焊接检验RT-2分解

射线检测2/5/2023射线检测

学习内容一射线检测的物理基础二射线检测的基本原理三重点掌握射线照相法检测技术射线检测是利用各种射线对材料的透射性能及不同材料对射线的吸收、衰减程度的不同，使底片感光成黑度不同的图像来观察的无损检测方法。四了解射线的防护知识2/5/2023射线的本质射线本身就是一种波长很短的电磁波。X,γ射线统称为光子。根据波谱图可查得:X射线的波长为:0.001~0.1nm;γ射线的波长为:0.0003~0.1nm.γ射线比X射线的波长还短，因此，其穿透能力更强!2/5/2023X射线的产生阴极部件：灯丝（钨丝）——发射电子；阴极罩——聚焦电子。阳极部件：阳极靶——接收电子；冷却介质——散热作用。真空管——玻璃或金属陶瓷制作的真空外罩。高速行进的电子轰击金属靶1%动能转换为X射线99%动能转换为热能2/5/2023X射线的产生过程表述首先，对灯丝通电预热,产生电子热发射,形成电子云；（大约20分钟左右）然后，对阴极和阳极施加高压电（几百kv），形成高压电场，加速电子，并使其定向运动；被加速的电子最终撞击到阳极靶上，将其高速运动的动能转化为热能和X射线。2/5/2023几点说明①高速运动电子的能量，绝大多数转换为热能，转化为X射线的能量比率仅占1％左右；因此阳极靶必须散热和冷却；②产生X射线的强度与管电流成正比，与管电压的平方成正比，与阳极靶材料的原子序数成正比。③常用的阳极靶材料为钨。它具有高原子序数和高熔点。④X射线的强度的分布规律：在垂直电子束的方向上最强；在平行电子束的方向上最弱。

2/5/2023γ射线的产生

γ射线是由放射性同位素的原子核衰变过程伴随产生的。常用于射线探伤的放射性同位素主要有：

钴60、铱192、铯137/134等。γ射线的特点：①强度高于X射线，穿透力强，适合厚板透视；②强度无法直接调节，射线长期存在，防护更要注意！③可实现周向辐射，透视效率高。2/5/2023γ射线的半衰期2/5/2023

(1)不可见，直线传播—具有隐蔽性和指向性；(2)不带电，因而不受电磁场影响—电中性；(3)能穿透物质,但有衰减—具有穿透性和衰减性；(4)能与某些物质产生光化作用，使荧光物质发光；可使胶片感光—可成像；(5)能使某些气体电离—即产生电离辐射；(6)与光波一样，有反射、折射、干涉现象；(7)能产生生物效应，伤害和杀死生物细胞—对人体有害。

射线的性质2/5/2023当射线穿透物质时，由于物质对射线有吸收和散射作用，从而引起射线能量的衰减。并可用衰减定律表达：式中

——射线透过厚度的物质后的射线强度；——射线的初始强度；——自然对数的底；——透过物质的厚度；——线衰减系数射线在物质中的衰减定律2/5/2023线衰减系数μ线衰减系数μ——入射光子在物质中穿行单位距离时，与物质发生相互作用的几率。不同材料具有不同的衰减系数。一般规律是：

μ＝f(λ,ρ,z)，且与三者成正比。其中:λ—射线的波长；

ρ—材料密度；

z—原子序数；2/5/2023射线检测的基本原理（1）无缺陷区的射线透射强度：Iδ=I0·e－μδ（2）有缺陷区的射线透射强度：Ix=I0·e－μA·

e－μˊX·

e－μB

=I0·e－μA·e－μB·e－μX·eμX

·e－μˊX

=I0·e－μδ·e－（μˊ－μ)X

=Iδ·e－（μˊ－μ)X显然有：Ix/Iδ=e－（μˊ－μ)Xδ=A+X+BX—缺陷厚度；A—缺陷上部厚度；B—缺陷下部厚度；2/5/2023射线检测的基本原理Ix/Iδ=e－（μˊ－μ)X

①当μˊ<μ时，Ix>Iδ；比如，钢中的气孔、夹渣就属于这种；②当μˊ>μ时，Ix<Iδ；比如，钢中的夹钨、夹铜就属于这种；③当μˊ＝μ或x很小时，Ix≈Iδ；几乎差异，缺陷则得不到显示！

这就是射线检测的基本应用原理!2/5/2023射线探伤适用于所有的材料，可检验金属、非金属材料内部质量，探测铸件、焊接件内郡的缺陷；可直接观察零件内部缺陷的影像，对缺陷进行定性、定量和定位分析;探测厚度范围大，从薄钢片到厚达500mm以内的钢板，但薄钢片的表面缺陷(如表面发纹、疲劳裂纹等)较难探测；射线底片能长期存档备查，便于分析事故原因；设备复杂、昂费，检验费用高；射线有害人体健康，其设备应加防护措施。射线探伤的特点2/5/2023射线检测的种类根据射线源不同，分为：X射线检测；γ射线检测；高能射线检测依据显示缺陷的方法不同，分为以下几种具体的方法：①照相法②电离法③荧光屏观察法——工业电视法④计算机断层扫描法CT2/5/2023照相法照相法是将感光材料（胶片）置于被检测试件后面，来接收透过试件的不同强度的射线。因为胶片乳剂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透照影像，根据影像的形状和黑度情况来评定材料中有无缺陷及缺陷的形状、大小和位置。照相法灵敏度高，直观可靠，重复性好，是最常用的方法之一。2/5/2023电离检测法让透过试件的X射线通过电离室，射线通过气体，产生气体的电离效应。气体的电离效应将产生电离电流，电离电流的大小与射线的强度有关。因此可以根据电离室内电流的大小来判断试件的完整性。电离检测法自动化程度高，成本低，但对缺陷性质的判别较困难。只适用于形状简单，表面平整的工件，一般应用较少，但可制成专用设备。2/5/2023射线荧光屏观察法将透过被检物体后的不同强度的射线，再投射在涂有荧光物质的荧光屏上，激发出不同强度的荧光而得到物体内部的影象的方法。荧光屏观察法具有成本低，效率高，可连续检测等优点适用于形状简单，要求不严格的产品的检测2/5/2023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。电视观察法自动化程度高，可观察静态或动态情况，但检测灵敏度比照相法低，对形状复杂的零件检测较困难。2/5/2023射线计算机断层扫描技术计算机断层扫描技术，简称CT（Computertomography）。它是根据物体横断面的一组投影数据，经计算机处理后，得到物体横断面的图象。2/5/2023第二节射线探伤设备简介

X射线机携带式、移动式和固定式γ射线机2/5/2023

依据射线检测的基本原理，将射线透射工件后的潜影以胶片形式接收，再经显影、定影后，就可从射线底片上得到了工件内在的质量信息。这就是X射线照相法检测原理射线照相法的原理胶片2/5/2023

根据胶片上影像的形状及其黑度的不均匀程度，就可以评定被检测试件中有无缺陷及缺陷的性质、形状、大小和位置。此法的优点是灵敏度高、直观可靠、重复性好，是Χ射线检测法中应用最广泛的一种常规方法。由于生产和科研的需要，还可用放大照相法和闪光照相法以弥补其不足。放大照相可以检测出材料中的微小缺陷。射线照相法的原理2/5/2023射线探伤系统基本组成1.射线源2.铅光阑3.滤板4.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.铅罩探伤系统基本组成图2/5/2023射线探伤系统基本组成1.射线源2.铅光阑3.滤板4.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.铅罩探伤系统基本组成图限制射线照射区域的大小和得到合适的照射量，从而减少来自其他物体如地面、墙壁和工件非受检区的散射作用，宜避免和减少散射线所导致底片灰雾度的增加。2/5/2023射线探伤系统基本组成1.射线源2.铅光阑3.滤板4.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.铅罩探伤系统基本组成图主要是吸收X射线中的那些波长较长的谱线，这些谱线对底片上的影像形成作用不大，却往往引起散射线2/5/2023射线探伤系统基本组成1.射线源2.铅光阑3.滤板4.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.铅罩探伤系统基本组成图2/5/2023象质计/透度计透度计（像质计）是用来估价检测灵敏度的一种标准工具，同时也常用来选取或验证射线检验的透照参数。因此用透度计测得的灵敏度表示影像质量。透度计通常用与被检工件材质相同或射线吸收性能相似的材料制作，透度计中设有一些人为的有厚度差的结构（孔、槽、金属丝等），其尺寸与被检工件的厚度有一定的数值关系。透度计常用的有：槽式透度计、金属丝透度计和阶梯孔型象质计2/5/2023象质计/透度计2/5/2023象质计/透度计①射线源一侧的工件上表面；②跨越焊缝，靠近边缘胶片长度1/4处）；③选对组别，细丝在外。

L/2L/41—7焊接试板象质计2/5/2023标记带2/5/2023射线探伤系统基本组成1.射线源2.铅光阑3.滤板4.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.铅罩探伤系统基本组成图可以有效的屏蔽前方散射线和工件外缘有散射引起的“边饰”效应2/5/2023射线探伤系统基本组成1.射线源2.铅光阑3.滤板4.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.铅罩探伤系统基本组成图屏蔽后方（如来自地面）散射线2/5/2023射线探伤系统基本组成1.射线源2.铅光阑3.滤板4.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.铅罩探伤系统基本组成图暗盒是由对射线吸收不明显，对影像无影响的柔软塑料带制成，能很好的弯曲和贴紧工件2/5/2023

由于X射线和γ射线波长短、硬度大，对胶片的感光效应差，一般透过胶片的射线，大约1％能使胶片中的银盐微粒感光。为了增加胶片的感光速度，利用某些增感物质在射线作用下能激发出荧光或产生次级射线，从而加强对胶片的感光作用。在射线透视照相中，所用的增感物质称为增感屏，增感屏通常有三种：荧光增感屏、金属增感屏、金属荧光增感屏，其增感系数为增感屏2/5/2023探伤条件的选择选择原则射线源的选择几何参数的选择曝光条件的选择透照方式的选择胶片的暗室处理2/5/2023像质等级A级——成象质量一般，适用于承受负载较小的产品和部件。AB级——成象质量较高，适用于锅炉和压力容器产品及部件。B级——成象质量最高，适用于航天和核设备等极为重要的产品和部件2/5/2023定义式：D=lg(I0/I)

式中：I0——原始入射光强；I——透射光强；D——底片黑度;最佳值D=2.0

黑度——射线底片的黑化程度2/5/2023黑度——射线底片的黑化程度2/5/2023灵敏度定义：是指显示缺陷的程度或能发现最小缺陷的能力，它是检测质量的标志。分类：

绝对灵敏度——射线底片上发现最小缺陷的能力。相对灵敏度——射线底片上发现的最小缺陷尺寸与工件的透照厚度之比(%).相对灵敏度表达式：

K=(X/δ)×100%强调:K值越小,灵敏度越高!2/5/20232/5/20232/5/2023射线源的选择1）射线能量2）射线强度3）焦点尺寸4）辐射角2/5/2023透照几何参数的选择

焦点尺寸对几何不清晰度的影响透照距离对几何不清晰度的影响缺陷至胶片距离对几何不清晰度的影响2/5/20232/5/2023散射线的控制散射比n=不同射线能量时n与δ的关系焊缝中不同位置的散射比2/5/2023曝光条件的选择在一定的探伤器材、几何条件和暗室处理等条件下，欲获得规定黑度值的底片，对某一厚度工件应选用的透照参数叫曝光条件，又称曝光规范X射线探伤时主要是指管电压U、管电流I、曝光时间t、焦距f四个主要参数。它们均从不同角度影响x射线作用于胶片上的感光强度，进而得到不同的底片黑度。一个合成参数：

曝光量—管电流I与曝光时间t的乘积。

曝光曲线——选择曝光参数的工具！2/5/2023曝光条件的选择2/5/2023射线入射方向的选择2/5/2023射线入射方向的选择2/5/2023透照厚度差的控制

Ｘ射线管发出的Ｘ射线并非平行束射线，一般是以一定的辐射角向外辐射，且其照射场内的射线强度分布不均匀，这将使底片黑度分布不均匀。靠近边缘，由于射线强度弱，使其黑度低于中心附近黑度。同时，中心射线束穿过的工件厚度小于边缘射线束穿透的工件厚度，产生了透照厚度差(△δ＝δ′-δ)射线照射场内射线强度分布透照厚度差2/5/2023透照厚度差的控制透照厚度比A=δ′/δ2/5/2023透照厚度差的控制2/5/2023射线底片的评定

射线底片的评定工作简称评片，由Ⅱ级或Ⅱ级以上探伤人员在评片室内利用观片灯﹑黑度计等仪器和工具进行评片。

★底片质量的评定★缺陷的评定★缺陷位置的确定★工件质量的评级2/5/2023底片质量的评定

黑度值是射线底片质量的一个重要指标。射线照相灵敏度是以底片上象质计影象反映的象质指数来表示的。底片上的定位标记和识别标记应齐全，且不掩盖被检部位影象。底片上被检影象应规整齐全，不可缺边或缺角。有效检验区内有无伪缺陷其它妨碍底片评的缺陷

黑度值灵敏度标记系表面质量2/5/2023气孔是焊缝中常见的缺陷，它是在熔池结晶过程中未能逸出而残留在焊缝金属中的气体形成的孔洞。在底片上气孔呈现为黑度大于背景黑度的斑点状影像，黑度一般都较大，影像清晰，容易识别。影像的形状可能是圆形、椭圆形、长圆形（梨形）和条形。气孔2/5/2023焊缝中残留的各种非熔焊金属以外的物质称为夹杂物。夹杂物一般分为两类：夹渣（夹珠）、夹钨。夹渣是焊后残留在焊缝内的熔渣和焊接过程中产生的各种非金属杂质，如氧化物、氮化物、硫化物等。夹钨是钨极惰性气体保护焊时，钨极熔入焊缝中的钨粒，夹钨也称为钨夹杂。夹杂物2/5/2023夹渣

夹渣在底片上影像的主要特点是形状不规则，边缘不整齐，黑度较大而均匀。常见的主要有三种形态：点状夹渣：单个、长宽比≤3。密集夹渣：成群分布，类似密集气孔。条状夹渣：条状夹渣（长宽比＞3）呈现长条状、具有一定宽度的暗线形态，线的延伸方向一般与焊缝走向相同。2/5/2023由于钨的原子序数很高、密度很大，所以在底片上夹钨的影像总是呈现为黑度远低于背景黑度的影像，常常为透明状态。夹钨的影像主要有两种形态：孤立点状、密集点（粉）状。夹钨2/5/2023主要是大的飞溅或断弧后焊条（丝）头剪断后埋藏在焊缝金属之中，周围一卷黑色影像为未熔合。在底片上多为圆形的灰白色影像，在白色的影像周围有黑度略大于焊缝金属的黑度圆圈，如同句号“。”或“C”。夹珠2/5/2023层状疏松未焊透是母材金属与母材金属之间局部未熔化成为一体，它出现在坡口根部，因此常称为根部未焊透。未焊透在底片上一般呈现为笔直的黑线影像，并处于焊缝影像的中心，特别是对于单面焊对接接头。2/5/2023未熔合

未熔合是母材金属与焊缝金属之间局部未熔化成为一体，或焊缝金属与焊缝金属之间未熔化成为一体。在底片上未熔合影像的形态与射线束的方向相关。一般情况下它呈现为模糊的线条状影像或断续的线点状影像，线条沿焊缝方向延伸，位置与未熔合的位置相关。影像的黑度与背景的黑度差比较小，有时影像的一侧呈现直边。层间未熔合影像出现的位置和影像的形状与条状夹渣或片状夹渣类似，但未熔合影像的黑度比夹渣影像的黑度要低较多，而且轮廓也模糊。2/5/2023未熔合2/5/2023分散状疏松分散状疏松：是细小、相互连接的孔洞，常集中分布在铸件的某个范围内，在底片上呈现为小长条状的网状影像。2/5/2023裂纹

焊接过程中产生的裂纹是多种多样的，可分布在接头的各个部位，按照裂纹产生的原因，裂纹可以分为五类：热裂纹、冷裂纹、再热裂纹、层状撕裂、应力腐蚀裂纹。热裂纹是在高温下由拉应力作用产生的裂纹。由于焊接过程是一个局部不均匀加热和冷却的过程，因此必然产生拉应力，在拉应力的作用下，焊缝的薄弱处发生开裂。冷裂纹是在焊后较低的温度下产生的裂纹，它与焊接金属材料的成分和特性、与氢的作用和拘束应力密切相关。冷裂纹有的在焊后立即出现，有的在焊后数小时或数天才出现，即它是一种延迟裂纹。冷裂纹常出现在热影响区、熔合线附近和焊缝根部。再热裂纹是焊后进行消除应力的热处理过程产生的裂纹，它一般出现在热影响区、熔合线附近。层状撕裂是由于母材金属中原有的夹杂物在焊接应力作用下导致的开裂，它总是出现在热影响区或母材金属中。应力腐蚀裂纹是某些材料在某些介质中，由于拉应力的作用所产生的延迟裂纹，它是腐蚀介质和拉应力共同作用产生的，它主要由表面向深度方向发展。2/5/2023裂纹1－焊缝纵向裂纹2－焊缝横向裂纹3－热影响区纵向裂纹4－弧坑裂纹5－热影响区横向裂纹6－焊趾裂纹7－焊缝根部裂纹8－焊道下裂纹9－焊缝内晶间裂纹焊缝裂纹分布示意图2/5/2023裂纹在底片上裂纹影像的基本形态呈现为黑线，影像的黑度可能较大，也可能较小，有时容易与其他缺陷的影像区别。常见的裂纹线状