射线检测的厚度与限流范围

射线检测的厚度与限流范围

光束检测是一种重要的专业学科，可以识别工业损伤。射线,又称辐射,一般分为非电离辐射和电离辐射两类。前者是指那些能量很低,不足以使物质发生电离的射线(如微波辐射、红外线等);而后者则是指那些能够直接或间接引起物质电离的射线。直接电离辐射通常是指那些带电粒子,如阴极射级、β射线,α射线和质子射线等。由于它们带有电荷,所以在与物质发生作用时,受库仑场的作用会发生偏转。同时,又会以物质中原子激发、电离或本身产生韧致辐射的方式损失能量,故其穿透能力较差。间接电离辐射是指不带电的粒子,如X射线、γ射线及中子射线等。由于它们属于电中性,不会受到库仑场的影响发生偏转,其贯穿物质的本领较强,故被广泛用作无损检测的射线源。目前,射线检测主要用在探测试件内部的宏观几何缺陷(探伤)上。射线在穿透物体的过程中会与物质发生相互作用,因吸收和散射强度被减弱,衰减程度取决于物质的衰减系数和射线在物质中穿越的厚度。如果被透照物体(试件)的局部存在缺陷,且构成缺陷的物质的衰减系数又不同于试件,则该局部区域的透过射线强度就会与周围产生差异。当把胶片放在适当的位置使其在透过射线的作用下感光,经暗室处理得到底片后,由于底片上各点的黑化程度取决于射线照射量(又称曝光量,等于射线强度乘以照射时间),而缺陷部位和完好部位的透射射线强度不同,所以底片上相应的部位就会出现黑度差异。这里将底片上相邻区域的黑度差定义为“对比度”。把底片放在观片灯光屏上,可以看到由对比度构成的不同形状的影像,评片人员可据此判断缺陷情况并评价试件质量。射线照相法在锅炉、压力容器的制造检验和在用检验中得到了广泛的应用,它的检测对象是用各种熔化焊接方法(电弧焊、气体保护焊、电渣焊、气焊等)制成的对接接头,几乎适用于所有材料,在钢、钛、铜、铝等金属材料上使用均能得到良好的效果,也能检查铸钢件;该方法对试件的形状、表面粗糙度没有严格要求,材料晶粒度对其不产生影响,但它一般不适用于钢板、钢管及锻件的检测。用射线照相法检测薄工件没有困难,几乎不存在检测厚度下限,但检测厚度上限受到射线穿透能力限制。射线照相所能检出的缺陷高度尺寸与透照厚度有关,可以达到透照厚度的1%,甚至更小。因此射线检测方法容易检出那些形成局部厚度差的缺陷,对气孔和夹渣之类缺陷有很高的检出率,对裂纹类缺陷的检出率则受透照角度的影响。常用的射线检测方法具有检出率高、成像分辨率高等优点,但是其检测成本较高,检测速度慢,对人体有害,而且仅能确定缺陷水平位置,对缺陷深度则无法确定。然而,对于制造厂,缺陷在焊缝中沿板厚方向的深度又是一个较为关键的数据,它是判定从板的哪一侧进行返修的基本依据。目前,缺陷深度定位大多是采用超声波检测方法,该方法方便快捷、定位精准,是确定缺陷深度的最佳方法。但对于镍基、不锈钢焊缝而言,由于焊缝具有晶粒大、界面复杂、各向异性、声衰减大等不利因素,成为超声波检测的难点,原因在于超声检测是利用声波反射原理来发现缺陷的,当被检材料中的晶粒尺寸与缺陷大小处在同一数量级时,因其反射声压近乎相同,根本无法分辨出缺陷反射波。如能利用射线穿过被检材料时会产生相互作用,使被检材料的组织和内部缺陷吸收射线后在底片上形成有区别的影像的特点来测定缺陷的深度位置,既克服材质限制,又可实现根据精确性和简便性的需要,选用适当的测深技术的目的。1缺陷深度分析是保证质量评定质量的关键因素射线照相测定缺陷深度的重要性与断裂力学在确定产品使用性能方面日益广泛的应用有着直接的联系。对航空航天器件、压力容器等一些对焊接质量要求非常严格的器件进行射线检测时,不仅要检测出焊接缺陷的有无、形状以及尺寸,往往还需要检侧其埋藏深度。断裂力学分析的需要运用断裂力学理论对在役设备的使用可靠性和剩余寿命进行评估时,需要检测出缺陷的形状、尺寸和深度位置。质量评定的需要缺陷深度是影响工件质量性能的重要指标,是缺陷安全评定的关键因素。同一性质、形状、大小的缺陷若处于板厚方向的不同深度位置,对焊缝强度的影响也不同,因而质量评定等级也不同。焊缝返修的需要对较厚焊件中的缺陷,需要测定它沿板厚方向的深度,以判定从板的哪一侧进行返修2基本定位和实施顺序的基本方法2.1缺陷的深度位置计算利用射线检测焊缝缺陷深度就是通过变换射线源角度使缺陷在射线底片上产生不同位置的影像,再根据相似三角形原理计算出缺陷的深度位置,即缺陷沿板厚方向距焊缝表面的距离。2.2执行步骤(1)缺陷拍摄及判断将射线源对准试板焊缝位置,该试板需带有人工或自然缺陷,按照技术条件要求拍摄试验片1,并对该试验片进行评定,确定缺陷水平位置,在试板表面进行标注(见图1)。(2)底片的透照处理调整射线源或试板位置,使射线束正对缺陷水平位置(见图2),按照上述透照条件不变进行透照,得到底片2(见图3)。此时得到底片上的缺陷影像是射线源与缺陷保持垂直时的影像,记录缺陷影像至定位标记的水平距离X(3)底片的垂直距离保持射线源水平位置不变,在垂直方向上上提一定高度Z,即与原透照位置形成一定角度透照(见图4),仍按照上述透照条件不变,得到底片3,记录缺陷影像至定位标记的水平距离X注意:定位标记仍保持原位置,不可移动,以减少人为误差。(4)相似三角形原理根据以上试验可知,从根据上述步骤得到的透照示意图可以发现,其缺陷成像符合相似三角形原理(见图6)。由射线源角度的变换引起的变化可推算出式中,H—缺陷影像高度差,H=Y由于Y3准备和实施测试3.1预备考试试板形状如图1所示,材质为不锈钢,厚度100mm,其焊缝内部含有一个条状缺陷,首先对该试板进行RT检测。(2)光束设备设备型号DG-9/3000。选用加速器进行检测是因其射线能量较为集中,指向性好,检测时间短,效率高。(3)附加传感器前屏(铅)1.0mm,后屏(铅)1.0mm。增感屏必须完全干净、抛光且无划痕,使用前应注意检查。(4)滤光板滤光板厚度2mm(铅)。滤光板应放置在透照工件和暗盒之间,也可以装在暗袋内。在滤光板上钻两个覫3mm的孔。(5)重复透照的确保遮挡板由一层或多层铅板组成,它紧贴在暗盒的后面或置于暗盒中,其厚度至少应为2mm。在遮挡板的后面应放一个1.5~2.5mm厚的铅制字母“B”,以确保遮挡物质工作的有效性。如在同样条件下多次进行重复性质的透照,则只需在第一次透照时进行核对。注意:若在底片上出现“B”的较淡影像,说明背散射防护不够,该底片不合格,需重照。若在底片上出现“B”的较黑影像或不可见时,则认为背散射防护是有效的。(6)蒸汽以及穿透性辐射的影响胶片型号AGFAD3。胶片应避免受光照、压力、高温、高湿、有害烟雾或蒸汽以及穿透性辐射的影响。有关胶片贮藏的细则按胶片生产厂说明要求执行。胶片应按照胶片生产厂所推荐的安全灯光条件下进行处理。装片台、暗盒和各种增感屏必须保持清洁,否则污垢会使射线胶片在曝光或处理过程中产生伪迹。(7)缺陷评定的片质量碳钢像质计0.63mm。像质计只用于确定底片质量,而不用于评定缺陷的大小。线性像质计在进行检测时需横跨在焊缝上,以保证在底片的均匀黑度区域至少可见有10mm的钢丝长度。(8)底片信息显示应将位置标记、工令号、焊缝号、底片号、制造厂代号、像质计、射线照相日期、返修时间、次数(R1、R2)、材料厚度等信息显示在底片上。在任何情况下,这些标记都不能遮蔽被检区域,而应放置在距焊缝边缘至少10mm以外的位置。(9)成像方法采用单壁外透方式进行。(10)源连接和工作距离本试验中将源到试板距离定为2m。(11)几何不清晰度值mm的测定根据下式确定焦距以便使几何不清晰度U不超过1.0。式中,U—几何不清晰度值(mm);d—射线源尺寸(mm);a—被检区入射表面和暗盒之间的距离(mm);F—射线源到胶片之间的距离(mm)。经计算,焦距f>200mm即可满足要求。3.2底片测量和记录试验数据首先按照2.2中步骤(1)、(2)进行试验,得到底片1、2,再将射线源在垂直位置上提高Z(分别为400mm、500mm、600mm),得到底片3、4、5,测量并记录试验数据(见表1)。计算可得H的平均值为即该缺陷距上表面约34mm处。4验证分析(1)缺陷处理对准焊缝缺陷水平位置从试板上表面进行机械加工清除缺陷,当加工至28mm深度处停止,转为打磨,每2mm进行一次渗透检测,最终在38mm处发现缺陷。(2)点尺寸不同由于本实验采用DG-9/3000加速器,其射线源焦点尺寸为覫2mm,尺寸小且指向