射線無損檢測(cè)

1、1,射線無損檢測(cè),第五組：馬偉 向艷 張晶 劉潔鈺 宿瑞元,2,一、射線的發(fā)現(xiàn)二、射線的分類三、射線的應(yīng)用四、射線的危害及防護(hù),3,一、射線的發(fā)現(xiàn),1800年英國科學(xué)家赫歇爾發(fā)現(xiàn)紅外線，又稱為紅外熱輻射； 1801年德國物理學(xué)家里特發(fā)現(xiàn)在日光光譜的紫端外側(cè)一段能夠使含有溴化銀的照相底片感光,因而發(fā)現(xiàn)了紫外線的存在； 盧瑟福首先發(fā)現(xiàn)具有天然放射性的幾種不同的射線。他把帶正電的射線命名為射線，帶負(fù)電的射線命名為射線。1895年德國物理學(xué)家w.k.倫琴發(fā)現(xiàn)x射線，故又稱倫琴射線； 1900年法國科學(xué)家p.v.維拉德發(fā)現(xiàn)射線(伽馬射線)； 1932年初，著名物理學(xué)家居里夫人的女婿約里奧居里，在實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)

2、現(xiàn)了一種不帶電的中性射線，它的穿透力極強(qiáng)；隨后英國物理學(xué)家查德威克閱讀了約里奧的報(bào)告后，立刻重復(fù)了他的實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)，終于證明這種不帶電的中性粒子是中子射線,4,二、射線的分類,定義：射線是由各種放射性核素，或者原子、電子、中子等粒子在能量交換過程中發(fā)射出的、具有特定能量的粒子或光子束流。 分類：射線，射線，射線，中子射線，x射線，紫外線，紅外線，激光,5,射線,本質(zhì)：波長(zhǎng)很短的高能電磁波。 產(chǎn)生原理：放射性原子核在發(fā)生衰變、衰變后產(chǎn)生的新核往往處于高能量級(jí)，要向低能級(jí)躍遷，輻射出光子。 特性：不帶電；電離能力弱；穿透能力強(qiáng),6,射線,本質(zhì)：是高速運(yùn)動(dòng)的帶正電的氦原子核。 產(chǎn)生原理

3、：放射性元素經(jīng)衰變放出帶正電的粒子。 特性：電離能力最強(qiáng)，穿透能力最弱。在空氣中的射程只有1-2厘米，通常用一張紙就可以擋住,7,射線,本質(zhì)：是高速運(yùn)動(dòng)的電子流。 產(chǎn)生原理：放射性元素經(jīng)衰變放出帶負(fù)電的粒子。 特性：帶負(fù)電荷，質(zhì)量很小，貫穿本領(lǐng)比粒子強(qiáng)，電離能力比粒子弱,8,中子射線,本質(zhì)：由中性粒子組成的粒子流。 產(chǎn)生原理：原子核受到外來粒子的轟擊時(shí)產(chǎn)生核反應(yīng)，中子從原子核里釋放出來。 特性：不帶電，穿透能力強(qiáng),9,x射線,本質(zhì)：高能電磁輻射。 產(chǎn)生原理：由高速電子轟擊的金屬靶產(chǎn)生。 特性：有較強(qiáng)的穿透能力，且只有通過與物質(zhì)相互作用，才能使物質(zhì)間接地產(chǎn)生電離效應(yīng),10,紫外線：是一種穿透力很

4、弱的非電離輻射。 紅外線：波長(zhǎng)介于微波與可見光之間的電磁波，波長(zhǎng)在760nm至1mm之間，比紅光長(zhǎng)的非可見光。 激光：二十世紀(jì)六十年代發(fā)展起來的一種新光源。激光也是一種電磁波，波長(zhǎng)較長(zhǎng)，能量較低,11,三、射線的應(yīng)用,一）射線無損檢測(cè) （二）射線消毒滅菌 （三）射線在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用 （四）射線在醫(yī)療上的應(yīng)用 （五）射線與環(huán)保,12,一）、射線無損檢測(cè),射線檢測(cè)的基本原理 射線在穿過物質(zhì)的過程中將發(fā)生衰減而使其強(qiáng)度降低，衰減的程度取決于被檢測(cè)材料的種類，射線種類及被穿透的距離，利用各部位對(duì)入射射線的衰減不同，透射射線的強(qiáng)度分布不均勻。由此，可檢測(cè)出物體表面或內(nèi)部的缺陷，包括缺陷的種類、大小和分布情

5、況,13,線源,x射線 射線 中子射線 紅外線,14,x射線無損檢測(cè),檢測(cè)原理： x射線損探傷機(jī)原理： 利用x射線穿透物質(zhì)和在物質(zhì)中有衰減的特性來發(fā)現(xiàn)其中缺陷的一種無損探傷方法。 x射線可以檢查金屬與非金屬材料及其制品的內(nèi)部缺陷。例如焊縫中的氣孔、夾渣。未焊透等體積性缺陷,15,x射線探傷機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo) （1）管電壓：決定x射線的穿透能力，管電壓越高，穿透能力越強(qiáng)，可檢測(cè)的工件越厚。滿足穿透能力下盡量選用低電壓，以減少散射影響，提高清晰度。管電壓越高，缺陷顯現(xiàn)的靈敏度越低。 （2）管電流：影響檢測(cè)時(shí)曝光時(shí)間的長(zhǎng)短，管電流越大，曝光時(shí)間越短，故管電流應(yīng)盡可能大些。 （3）焦點(diǎn)形式及尺寸：形式有

6、點(diǎn)焦點(diǎn)和線焦點(diǎn)；尺寸指焦點(diǎn)的大小。焦點(diǎn)減小，有利于提高檢測(cè)靈敏度和檢測(cè)分辨率,16,射線無損檢測(cè),檢測(cè)原理：當(dāng)射線穿過（照射）物質(zhì)時(shí)，該物質(zhì)的密度越大，射線強(qiáng)度減弱得越多，即射線能穿透過該物質(zhì)的強(qiáng)度就越小。此時(shí)，若用照相底片接收，則底片的感光量就??；若用儀器來接收，獲得的信號(hào)就弱。因此，用射線來照射待探傷的零部件時(shí)，若其內(nèi)部有氣孔、夾渣等缺陷，射線穿過有缺陷的路徑比沒有缺陷的路徑所透過的物質(zhì)密度要小得多，其強(qiáng)度就減弱得少些，即透過的強(qiáng)度就大些，若用底片接收，則感光量就大些，就可以從底片上反映出缺陷垂直于射線方向的平面投影,17,常用射線源的特性,18,中子射線檢測(cè),檢測(cè)原理： 中子源發(fā)生的中子

7、束射向被檢測(cè)的物體，由于物體的吸收和散射，中子的能量被衰減，衰減的程度取決于物體的成分，穿過物體的中子束被影像記錄儀所接收而形成物體的射線照片,19,描述中子射線的參數(shù),強(qiáng)度：中子源單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射出來的中子數(shù)目，對(duì)于每次核反應(yīng)釋放一個(gè)中子的過程，中子強(qiáng)度等于單位時(shí)間內(nèi)靶物質(zhì)中發(fā)生的核反應(yīng)數(shù)。 能量：和中子的速度有關(guān)，0.1mev以上稱為快中子，1kev以下稱慢中子，之間的為中能中子。10-2ev左右的中子相當(dāng)于分子原子晶格處于熱運(yùn)動(dòng)平衡的能量，所以又叫熱中子,20,紅外檢測(cè),紅外線探傷原理： 只要物體具有一定溫度，它就要向外發(fā)射紅外線，且紅外輻射的強(qiáng)度可由斯蒂芬-玻爾茲曼定律表示為： m=t4

8、 其中為灰體發(fā)射系數(shù)，t為絕對(duì)溫度，為斯蒂芬-玻爾茲曼常數(shù),21,紅外熱像儀無損檢測(cè)原理圖,22,檢測(cè)方法,被動(dòng)式紅外檢測(cè) 所謂被動(dòng)式系指進(jìn)行紅外檢測(cè)時(shí)不對(duì)被測(cè)目標(biāo)加熱，僅僅利用被測(cè)目標(biāo)的溫度不同于周圍環(huán)境溫度的條件，在被測(cè)目標(biāo)與環(huán)境的熱交換過程中進(jìn)行紅外檢測(cè)的方式。被動(dòng)式紅外檢測(cè)應(yīng)用于運(yùn)行中的設(shè)備、元器件和科學(xué)試驗(yàn)中。由于它不需要附加熱源，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)基本都采用這種方式,主動(dòng)式紅外檢測(cè) 主動(dòng)式紅外檢測(cè)是在進(jìn)行紅外檢測(cè)之前對(duì)被測(cè)目標(biāo)主動(dòng)加熱，加熱源可來自被測(cè)目標(biāo)的外部或在其內(nèi)部，加熱的方式有穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)兩種，紅外檢測(cè)根據(jù)不同情況可在加熱過程當(dāng)中進(jìn)行，也可在停止加熱有一定時(shí)間后進(jìn)行,23,主動(dòng)式紅

9、外檢測(cè),1、單面法：對(duì)被測(cè)目標(biāo)的加熱和紅外檢測(cè)在被測(cè)目標(biāo)的同一側(cè)面進(jìn)行。 2、雙面法：相對(duì)于上述的單面法而言，雙面法是把對(duì)被測(cè)目標(biāo)的加熱和紅外檢測(cè)分別在目標(biāo)的正、反兩個(gè)側(cè)面進(jìn)行,24,加熱的方式,1、穩(wěn)態(tài)加熱：將被測(cè)目標(biāo)加熱到其內(nèi)部溫度達(dá)到均勻穩(wěn)定的狀 態(tài)時(shí)，再把它置放于一個(gè)低于(或高于)該恒定溫度的環(huán)境中進(jìn)行紅外檢測(cè)。 這種方式多用于材料的質(zhì)量檢測(cè)，如被測(cè)物內(nèi)部有裂紋、孔洞或脫粘等缺陷時(shí)，則被測(cè)物與環(huán)境的熱交換中熱流將受到缺陷的阻礙，其相應(yīng)的外表面就會(huì)產(chǎn)生溫度的變化，與沒有缺陷的表面相比則會(huì)出現(xiàn)溫差。 2、非穩(wěn)態(tài)加熱：對(duì)被測(cè)目標(biāo)加熱，不需要使其內(nèi)部溫度達(dá)到均勻穩(wěn)定狀態(tài)，而在它的內(nèi)部溫度尚不均

10、勻、具有導(dǎo)熱的過程中即進(jìn)行紅外檢測(cè)。 3、如將熱量均勻地注入被測(cè)目標(biāo)，熱流進(jìn)入內(nèi)部的速度要由它的內(nèi)部狀況決定，若內(nèi)部有缺陷，則會(huì)成為阻檔熱流的熱阻，經(jīng)一定時(shí)間會(huì)產(chǎn)生熱量堆積，在其相應(yīng)的表面會(huì)產(chǎn)生熱的異常。缺陷造成的熱流變化取決于缺陷的位置、走向、幾何尺寸和材料的熱物理性能,25,紅外檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn) 1、操作安全：由于紅外監(jiān)測(cè)不需要與設(shè)備直接接觸,所以操作十分安全。這在帶電設(shè)備、轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備、高空設(shè)備 的監(jiān)測(cè) 中表現(xiàn)尤為突出。 2、靈敏度高：現(xiàn)代紅外探測(cè)器對(duì)紅外輻射的探測(cè)靈敏度很高,以此類探測(cè)器為基礎(chǔ)構(gòu)成的紅外監(jiān)測(cè)設(shè)備,對(duì)溫度 的分辨率很高,可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備不同部位存在 溫 度 差別,可 以監(jiān)

11、測(cè)診斷 出設(shè)備熱狀態(tài) 的細(xì)微變化。 3、診斷效率高：由于紅外探測(cè)器的響應(yīng)速度高達(dá)納秒級(jí),因此可迅速采集、處理和顯示設(shè)備的紅外輻射,大大提高設(shè)備監(jiān)測(cè)診斷的效率。 缺點(diǎn) 紅外監(jiān)測(cè)技術(shù)存在的主要問題為一是紅外測(cè)量主要是表面的熱狀態(tài),不能確定物體內(nèi)部的熱狀態(tài) 二是紅外無損監(jiān)測(cè)設(shè)備是高科技產(chǎn)品,更新?lián)Q代迅速,生產(chǎn)批量不大,因此與其他檢測(cè)儀器或常規(guī)監(jiān)測(cè)設(shè)備相比價(jià)格昂貴,26,射線檢測(cè)方法,傳統(tǒng)方法： 照相法 電離檢測(cè)法 熒光屏直接觀察法,新進(jìn)展： 射線,27,照相法 膠片照相檢測(cè)法的原理：將感光材料（膠片）置于備件試件后面，用來接收透過試件后的射線，因?yàn)槟z片如光機(jī)的攝影作用與感受到的射線強(qiáng)度有直接的關(guān)系，

12、經(jīng)過暗室處理后，就會(huì)得到被檢物的結(jié)構(gòu)影像,28,電離檢測(cè)法： 射線穿過氣體時(shí)會(huì)產(chǎn)生電離效應(yīng)，產(chǎn)生電離電流，電離電流的大小與射線的強(qiáng)度有關(guān)。通過對(duì)電流強(qiáng)度的測(cè)量，根據(jù)其強(qiáng)度的分布來判斷試件的完整性,29,熒光屏直接觀察法： 將透過試件的射線投射到涂有熒光物質(zhì)（zns或cas）的熒光屏上，激發(fā)出熒光，成為可見影像，由此直接辨認(rèn)被檢測(cè)件中是否存在缺陷,30,工業(yè)射線ct結(jié)構(gòu)原理圖（以x射線為源例,工業(yè)ct系統(tǒng)組成示意圖,31,檢測(cè)結(jié)果直觀：圖像信息。 缺陷定性比較容易(如氣孔，夾雜等)，定量，定位也比較方便。 檢測(cè)結(jié)果可以保存。 適用對(duì)象廣，對(duì)材料的種類（金屬，非金屬及復(fù)合材料）及工件的形狀幾乎沒有

13、限制,檢測(cè)成本高。 對(duì)體積型缺陷檢測(cè)的靈敏度較高，對(duì)平面型缺陷的檢測(cè)靈敏度較低。（如裂紋，射線方向與其垂直時(shí)不易檢測(cè)，平行時(shí)才能。） 需雙面法檢測(cè),32,射線檢測(cè)的應(yīng)用,目前主要應(yīng)用于： （1）機(jī)械，兵器，船舶，電子，石油化工，土木工程，航空航天等領(lǐng)域中的鑄件和焊縫的檢測(cè)。 （2）機(jī)場(chǎng)，車站，碼頭，海關(guān)等的安全檢查。 （3）也可以用來檢測(cè)材料的厚度,33,常見焊接缺陷(1)熔合不良類,未焊透（熔入不足）某鋼板對(duì)接焊縫，v型坡口，焊接方式：手工電弧焊,34,2)裂紋類,橫裂紋 合金鋼板對(duì)接焊縫，v型坡口，焊接方式：氣體保護(hù)焊-鎢極氬弧焊 縱向裂紋 某厚度14mm低合金鋼板對(duì)接焊縫，x型坡口，焊接

14、方式：自動(dòng)焊,35,3）夾渣物類,夾鎢 某鈦合金板對(duì)接焊縫，v型 局部夾渣 某鋼板對(duì)接焊縫，v型坡口 線狀?yuàn)A渣 某鋼板對(duì)接焊縫，v型坡口,36,3)孔洞類,密集氣孔 某鋼板對(duì)接焊縫，v型坡口，焊接方式：手工電弧焊,37,偽缺陷,定義：非缺陷影像、人為的瑕疵影像。 膠片本生質(zhì)量存在問題。 膠片保管、剪切、裝取、暗室操作處理不當(dāng)。 射線檢測(cè)操作不當(dāng)。 偽缺陷來源： 機(jī)械損傷或表面附著物形成（如指紋、折痕、劃傷、水印等）藥物玷污等。 化學(xué)作用形成（如漏光、感光,38,三）、射線在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用,1、射線治害蟲 2、射線刺激生物生長(zhǎng) 3、輻射誘變育種,39,四）、射線在醫(yī)療上的應(yīng)用,1、射線治病 （1）

15、射線抗癌。用放射性同位素60co、137cs等的射線加速產(chǎn)生的電子束來殺死癌細(xì)胞; （2）131i不僅可以用于診斷甲狀腺功能病變，也可以用它對(duì)甲狀腺組織的抑制和殺傷作用來減少甲狀腺激素的合成和分泌，治療甲狀腺功能亢進(jìn) ； （3）用32p治療真性紅細(xì)胞增多癥,40,四、射線的危害及防護(hù),射線的生物效應(yīng)：射線作用于物體時(shí)由于電離作用，造成生物的細(xì)胞、組織、器官的損傷，引起病理反應(yīng)?？梢员憩F(xiàn)在受照者本身，也可出現(xiàn)在受照者的后代。 輻射損傷：電離輻射產(chǎn)生的各種生物效應(yīng)對(duì)人體造成的損傷。主要有急性損傷和慢性損傷兩種類型。 急性損傷：短時(shí)間內(nèi)全身受到大劑量的照射，造成中樞神經(jīng)系統(tǒng)、造血系統(tǒng)、消化系統(tǒng)等急性損傷。 慢性損傷：長(zhǎng)時(shí)間受到超過允許水平的低劑量的照射，在受照數(shù)年甚至數(shù)十年后出現(xiàn)