射線檢測及缺陷等級評定

1、射線檢測及缺陷等級評定 2 射線檢測及缺陷等級評定 目前射線檢測主要有X射線檢測、 射線檢測、 高能X射線檢測和中子射線檢測。 連續(xù)X射線的最短波長為： 二、 射線的產(chǎn)生 X射線主要性質(zhì)： 1、不可見，直線傳播； 2、不帶電，不受電場、磁場影響； 3、能穿透可見光不能透過的物質(zhì)； 4、與光波相同，有反射、折射、干涉現(xiàn)象； 5、能被傳播物質(zhì)衰減； 6、能使氣體電離； 7、能使照片膠片感光，使某些物質(zhì)產(chǎn)生熒光作用； 8、能產(chǎn)生生物效應，傷害、殺死生命細胞。 2.2 射線檢測的原理和準備 透過后射線強度之比為 Jx J ex 式中 衰減系數(shù)； 透照方向上的缺陷尺寸； 可見沿射線透照方向的缺陷尺寸越大

2、， 衰減系數(shù)越大，則有無缺陷處的強度差ex 越大，Jx J值越大，在膠片上的黑度差越 大，越易發(fā)現(xiàn)缺陷所在。 二、射線檢測準備 在射線檢測之前，首先要了解被檢工件的檢測要求、驗收標準，了解其結構特點、材質(zhì)、制造工藝過程，結合實際條件選擇合適的射線檢測設備、附件，如射線源、膠片、增感屏、象質(zhì)計等，為制定必要的檢測工藝、方法做好準備工作。 射線源的選擇 選擇射線源應考慮射線能量，能量大，穿透力強，透照厚度增大，可以穿透衰減系數(shù)較大的材料。生產(chǎn)中首先要保證設備的能量能夠穿透被檢工件，但能量過大不僅浪費，而且會降低膠片的黑度反差效果等。因此，在曝光時間許可的條件下，應盡量采用較低的射線能量。 如課本圖

3、2-2所示: 對于鋼鐵合金,厚度為8mm 的材料，最高的X射線管電壓約為140KV；厚度為20mm的材料最高X射線管電壓則為280KV。 對于射線，不同的射線源就有不同的適宜范圍（表2-1）。如同樣是高靈敏度技術，60Co鈷范圍50150mm、192Ir銥則為1880mm。 膠片的選擇 a 膠片組成：膠片主要由基片、感光乳膠層（感光藥膜）、結合層（底膜）和保護層（保護膜）組成。 基片：膠片的基體，由乙酸纖維組成，主要保證膠片的強度韌性，適于沖洗。 厚度約0.250.30mm,占膠片的70左右。 感光乳劑層：其主要成分是溴化銀微粒和明膠，兩者組成懸浮體，兩面各約厚1020m。 原理是溴化銀接受不

4、同強度射線照射后析出多少不同的銀，經(jīng)過潛影、顯影、定影處理在膠片上將顯示出黑度不同的影象。 結合層：由明膠、水、有機溶劑和酸等組成，可使感光乳膠層和基片粘結在一起，防止乳劑層在沖洗時從基片上脫落。 保護層：由透明的膠質(zhì)或高分子化合物組成，厚約12m，涂在乳劑層防止污染和膜損。 式中，d底片上可識別出的最細金屬絲直徑，mm; 被檢工件的穿透厚度，mm。 （2）磁化電流 外加磁場強度的強弱直接影響工件的磁感應 強度和磁粉檢測要達到的靈敏度，而磁場強度 主要是通過磁化電流來調(diào)節(jié)的。磁化電流有交 流電、整流電和直流電，交流電應用較廣泛。 a、交流電磁化特點P57 b、整流與直流磁化 c、磁化電流的選擇

5、P58 磁化方法不同，磁化電流的大小也不同 ?磁粉的性狀： a、磁性：磁粉磁性的強弱直接關系到磁粉能否被待檢表面上的漏磁場吸附而形成磁痕。磁粉首先要具有高導磁性，易于被微弱的缺陷漏磁場磁化和吸附，并且有低矯頑力，磁化后易于分散并可以反復使用。 b、粒度：磁粉的粒度應小于76 m c、顆粒的形狀：條狀和球狀 ?反差增強劑 為了提高缺陷磁痕的可見度，檢測前可先在被檢焊縫附近噴或涂刷一層白色的、厚度為25-45 m的反差增強劑。 磁粉檢測方法的分類 1 依據(jù)施加磁粉顆粒的方法不同,分為: 干法和濕法兩類。 干法采用干燥磁粉進行檢測的方法。 磁粉粒度以1060m為宜。 濕法采用 磁懸液 進行檢測的方法

6、。 磁粉粒度以110m為宜。 磁懸液磁粉或磁膏懸浮在載液 媒質(zhì) 中 形成的一種液體 第一篇過程裝備的檢測 例如對裂紋缺陷，在焊縫中的位置常出現(xiàn)在焊縫區(qū)或者熱影響區(qū)，形狀為長條狀，沿焊縫縱向或橫向。在熒光屏上常常出現(xiàn)鋸齒較多的波形等特征。如氣孔缺陷，出現(xiàn)位置在焊縫區(qū)或者鑄造材料中，不會出現(xiàn)在鍛件中，形態(tài)為球狀或針狀，單個、密集或者鏈狀，反射波形單純等特征。 第一篇過程裝備的檢測 （三）超聲檢測焊接接頭的缺陷等級評定 1 超聲檢測焊接接頭的等級選擇 焊接接頭超聲檢測分為A、B、C三個等級，檢驗的完善程度A級最低，B級一般，C級最高。 一般來說，A級適用于普通結構， B級適用于壓力容器與相應管道，

7、C級適用于核容器等級重要結構。 2 缺陷檢測結果的分級 焊縫的超聲檢測結果分為四級（GB11345-89） 全部（100）探傷要求檢測級別達到級， 局部（20）探傷要求檢測級別達到級。 第一篇過程裝備的檢測 作業(yè)： 1、說明射線照相的質(zhì)量等級。 2、射線檢測焊接接頭時，對接焊縫透照缺陷等級評定的焊縫質(zhì)量級別是怎樣劃分的？ 3、對射線防護的方法有幾種。檢測人員每年允許接受的最大射線照射劑量是多少？ 4、超聲波的定義及其特性？ 5、在超聲波檢測中，影響超聲波能量衰減的主要原因有哪些方面，衰減對檢測有哪些影響，實際檢測時常采用什么措施？ 6、超聲波檢測時應做的準備工作有哪些？利用超聲波對缺陷的檢測主

8、要包括哪些內(nèi)容？ 第一篇過程裝備的檢測 4 表面檢測及缺陷等級評定 表面檢測是對材料、零部件、焊接接頭的表面或近表面缺陷進行檢測和評定缺陷等級。常規(guī)方法有磁粉檢測、滲透檢測和管材渦流檢測等。 第一篇過程裝備的檢測 4.1 磁粉檢測 1 檢測原理 當一被磁化的工件表面和內(nèi)部存在缺陷時，缺陷的導磁率遠小于工件材料，磁阻大，阻礙磁力線順利通過，造成磁力線彎曲。如果工件表面、近表面存在缺陷 沒有裸露出表面也可以 ，則磁力線在缺陷處會逸出表面進入空氣中，形成漏磁場。 參見圖4-l的SN磁場 此時若在工件表面撒上導磁率很高的磁性鐵粉，在漏磁場處就會有磁粉被吸附，聚集形成磁痕，通過對磁痕的分析即可評價缺陷。

9、 第一篇過程裝備的檢測 第一篇過程裝備的檢測 2 影響漏磁場強度的主要因素 磁粉檢測靈敏度的高低，關鍵在于形成漏磁場強度的強弱。影響漏磁場強度的主要因素如下。 1 外加磁場強度 缺陷漏磁場強度的強弱與工件被磁化程度有關。一般說來，如果外加磁場使被檢材料的磁感應強度達到其飽和值的 80以上，即達到0.8T時，缺陷的漏磁場強度就會顯著增加。 第一篇過程裝備的檢測 2 缺陷的形狀和位置 缺陷方向與磁力線方向越接近90°，其漏磁場強度越大，否則相反。檢測時，很難發(fā)現(xiàn)與被檢表面所夾角度小于20°的夾層。表面漏磁場強度隨著缺陷深寬比的增加而增加。缺陷位置越接近表面，漏磁場強度就越強，否

10、則減弱。當缺陷較深時，漏磁場強度將衰減至零，無法進行磁粉檢測。 第一篇過程裝備的檢測 3 被檢材料的性質(zhì) 常溫下的鋼鐵材料是體心立方晶格，非奧氏體組織，是鐵磁性材料；而面心立方晶格、奧氏體組織是非鐵磁性材料。奧氏體不銹鋼在常溫下是奧氏體組織，無磁性。 材料的合金化程度，冷加工程度及熱處理狀態(tài)也會影響材料的磁性，主要表現(xiàn)在以下幾個方面： 鋼鐵材料隨著含碳量的增加，碳鋼的矯頑力（抗磁力）幾乎呈線性增加，而最大相對導磁率卻隨之下降。 第一篇過程裝備的檢測 合金化將增加鋼材的矯頑力，使其磁性硬化。 退火、正火狀態(tài)的鋼材磁性差別不大，而淬火后則可以提高鋼材的矯頑力。隨著淬火以后回火溫度的升高，矯頑力又有

11、所降低。 晶粒越粗大，鋼材的導磁率越大，矯頑力越小，反之則相反。 鋼材的矯頑力隨著壓縮變形率的增加而增加。 第一篇過程裝備的檢測 4 被檢材料表面狀態(tài) 若被檢材料表面有覆蓋層 如有涂料等 ，則會降低缺陷漏磁場的強度。 可見磁粉檢測的前提是要努力使被檢材料有足夠強的缺陷漏磁場強度。 第一篇過程裝備的檢測 3 磁粉檢測的特點 適用于能被磁化的材料 如鐵、鈷、鎳及其合金等 ，不能用于非磁性材料 如銅、鋁、鉻等 。 適用于材料和工件的表面和近表面的缺陷，該缺陷可以是裸露于表面，也可以是未裸露于表面。不能檢測較深處的缺陷 內(nèi)部缺陷 。 能直觀地顯示出缺陷的形狀、尺寸、位置，進而能做出缺陷的定性分析。 第

12、一篇過程裝備的檢測 檢測靈敏度較高，能發(fā)現(xiàn)寬度僅為0.1m的表面裂紋。 可以檢測形狀復雜、大小不同的工件。 檢測工藝簡單，效率高、成本低。 4 磁化方法及特點 常用方法有線圈法、磁軛法、軸向通電法、中心導體法、觸頭法、平行電纜法和旋轉磁場法。具體見P55表41 第一篇過程裝備的檢測 實際檢測中，根據(jù)工件的結構、尺寸及分析缺陷的概況，選擇合適的磁化方法。 例如，在檢測與工件軸線方向垂直或夾角45°的缺陷時，應采用縱向磁化方法，如線圈法、磁軛法；在檢測與工件軸線方向平行或夾角45°的缺陷時，應采用周向磁化方法，如軸向通電法、中心導體法、觸頭法、平行電纜法；旋轉磁場法同時對工件進

13、行縱向、軸向磁化，使用任意方向的缺陷檢測。 第一篇過程裝備的檢測 5 磁化規(guī)范的確定 包括選擇合理的靈敏度試片和不同的磁化方法的磁化電流。 （1）靈敏度試片 分為A B C三種，A、C兩種用于被檢工件表面有效磁場的強度和方向、有效檢測區(qū)以及磁化方法是否正確的測定。使用時，應將試片無人工缺陷的面朝外，平整粘貼在被檢工件上，磁化電流應使試片上顯示清晰的磁痕。 6 磁粉 磁粉是在缺陷處形成缺陷磁痕的重要材料。 磁粉又分為：熒光磁粉和非熒光磁粉。 熒光磁粉：在磁性氧化鐵粉或工業(yè)純鐵粉的外面在涂覆一層熒光染料制成的磁粉。它指在濕法檢測中使用，即把熒光懸浮在煤油或水的載液中制成濕粉。 非熒光磁粉：可用于濕

14、法，也可用于干法檢測。 超聲檢測典型波形 遲到的回波 缺陷的評定 缺陷評定的內(nèi)容：位置和尺寸 缺陷位置評定 平面位置 埋藏深度 缺陷尺寸評定 回波幅度評定 當量尺寸評定 缺陷面積的測量 缺陷的評定 缺陷位置評定 平面位置：一般位于缺陷波最大值的正下方。 埋藏深度：設探傷儀的時基線比例為1：n，根據(jù)缺陷回波前沿所對應的水平刻度值為t，可判斷缺陷到探頭的距離為x nt。 缺陷的評定 缺陷尺寸評定 當缺陷小于聲束截面時，采用回波高度法和當量評定法。 當缺陷大于聲束截面時，采用缺陷延伸長度法（或面積測量法）評定缺陷的尺寸。 缺陷的評定 當量評定法：AVG曲線法 用平底孔AVG曲線確定缺陷當量，不需要大

15、量的試塊和繁瑣的計算。 例：用2.5MHz，14mm直探頭對厚度420mm的鋼件進行檢測，在210mm處發(fā)現(xiàn)一缺陷，缺陷波比底波低26dB，求此缺陷的當量 （cL5.9X106mm/s）。 計算Aj和A。 查AVG圖 計算缺陷當量 * 缺陷的評定 缺陷的當量尺寸d GD 0.2*14 2.8mm 超聲檢測的優(yōu)點 適合于金屬、非金屬和復合材料等。 穿透能力強，可檢測1mm幾m的金屬材料。 靈敏度高，可測定缺陷的深度位置。 一般情況，僅需從一側接近試件。 設備輕便，對人體無害，可作現(xiàn)場檢測。 超聲檢測的局限性 存在檢測盲區(qū)，難于檢測表面和近表面的缺陷。 材料的某些組織結構（如晶粒度、非均勻性等）會

16、使缺陷檢測的靈敏度和信噪比變差。 對缺陷的定量表征不夠準確，需要檢測者豐富的經(jīng)驗。 一般需要耦合劑。 第一篇過程裝備的檢測 2 超聲波的種類及應用 種類 縱波概念：在傳播介質(zhì)中質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向相同的波。 傳播介質(zhì):固、液、氣體介質(zhì) 應用：鋼板、鍛件等 產(chǎn)生：直探頭 橫波概念：在傳播介質(zhì)中質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向垂直的波。 傳播介質(zhì):固體介質(zhì) 應用：焊縫、鋼管等的探傷 產(chǎn)生：斜探頭 第一篇過程裝備的檢測 超聲波的的反射與折射 當超聲波從一個介質(zhì)傳播到另一個介質(zhì)時，一部分能量在界面上反射回原介質(zhì)內(nèi)，稱為反射波；另一部分能量透過界面在第二介質(zhì)內(nèi)傳播，稱為折射波。（這一點跟光的反折射原

17、理一樣） a 反射率 即反射波聲壓Pr與入射波聲壓Po之比 ： 第一篇過程裝備的檢測 當垂直入射時， 0o 由計算公式可以看出，兩介質(zhì)聲阻抗相差越大，反射率就越大。例如鋼的聲阻抗就比空氣的聲阻抗大得多，因此在鋼中傳播的超聲波遇到裂紋等缺陷時，便從缺陷表面反射回來，而且反射率接近于100，測定反射回來的超聲波，就可以判定缺陷的存在。這就是超聲波檢測的基本原理。 第一篇過程裝備的檢測 b 透過率 即透過聲壓Pt與入射波聲壓Po之比,稱為透過率K。 當垂直入射時， 0o 第一篇過程裝備的檢測 從透過率公式可以看出，第二介質(zhì)的聲阻抗增大，則透過率也增大。 實際意義：檢測時為了盡量使超聲波透入工件，必須

18、在探頭與工件表面中間加機油、水等耦合劑，否則在探頭與工件表面之間存在有空氣，易產(chǎn)生全反射。 不同介質(zhì)的聲阻抗 鋼的聲阻抗為4.53×106 g/cm2?S 空氣的聲阻抗為4.3 ×103g/cm2.S 水的聲阻抗為1.5 x 105 g/cm2.S 第一篇過程裝備的檢測 c 應用 直探頭（縱波）的應用 當超聲波垂直入射到平界面上時超聲波從直探頭的發(fā)射點a發(fā)射進入工件中，超聲波傳播的距離為工件的高度（厚度）L，如果在探測區(qū)域發(fā)現(xiàn)缺陷，缺陷距離發(fā)射點a的距離x是和L成正比關系，從而和超聲波探傷儀顯示屏上的缺陷波和第一次反射底波各自距離始波的讀數(shù)Xx 、 Xl成對應關系，即： x

19、:L Xx : Xl 從而可以確定缺陷的位置。同時，根據(jù)反射回的波形形態(tài)、特點還可以判斷缺陷的性質(zhì)（如裂紋、夾層、夾渣等缺陷）。 第一篇過程裝備的檢測 斜探頭（橫波）的應用 在對焊縫檢測時，由于焊縫余高凹凸不規(guī)則,且高出鋼板表面,因此常選用斜探頭探傷。超聲波由斜探頭的入射點進入鋼板，傳播到鋼板與空氣的界面時，產(chǎn)生全反射。由于上下鋼板表面是平行的，所以超聲波將在鋼板內(nèi)按W形路線傳播。 在焊縫檢測時，一次波聲程常用于厚板焊縫檢測，但不易發(fā)現(xiàn)焊縫區(qū)上部（M區(qū)）的缺陷；二次波聲程常用于中厚板、薄板的焊縫檢測。（如下圖3-5a、b所示） 第一篇過程裝備的檢測 （3）超聲波的衰減 超聲波在介質(zhì)中傳播，隨著

20、傳播距離的增加，其能量逐漸減弱的現(xiàn)象稱超聲波能量的衰減。 超聲波衰減的主要原因： a 聲束的擴散衰減 不同的振源在介質(zhì)中產(chǎn)生的波形不同，聲波在介質(zhì)中傳播的狀況也不同。隨著傳播距離的增加，聲波將會擴散，從而單位面積上超聲波能量和聲壓將會逐漸減少。 在實際檢測中，隨著使用探頭形式、晶片的大小和頻率的不同，超聲波的擴散衰減也是不同的。另外，超聲波傳播的距離增加，衰減增加，從而使檢測的靈敏度減低。 第一篇過程裝備的檢測 b 超聲波的散射衰減 超聲波的散射主要來源于介質(zhì)內(nèi)部聲抗阻不同的界面（如晶粒的大下不同等），超聲波在這些阻抗不同的截面上產(chǎn)生散亂反射，從而使主聲束方向上的聲能減少而產(chǎn)生的衰減稱為散射衰

21、減。 在實際檢測中，鑄鐵材料晶粒粗大，而且是由不同成分、不同形態(tài)的石墨和鐵素體組成，界面復雜，散射衰減嚴重； 奧氏體不銹鋼晶粒粗大，間隙較大，散射衰減同樣嚴重。因此，需要采用一些特殊檢測工藝方法。 第一篇過程裝備的檢測 c 介質(zhì)吸收引起的衰減 聲波被介質(zhì)吸收主要是由介質(zhì)的黏滯性、熱傳導、彈性弛豫等因素引起的。在氣體介質(zhì)中超聲波衰減最嚴重，液體介質(zhì)次之，固體介質(zhì)中衰減最小。 實際檢測中，超聲波是由探頭發(fā)射出來的，接觸的第一介質(zhì)是有機玻璃（探頭晶片），在進入到鋼材料之前，如果接觸到空氣，就會發(fā)生全反射。因此，檢測時必須用耦合劑（一般為液體）以解決這個問題。 第一篇過程裝備的檢測 3 超聲波探傷儀、

22、探頭、耦合劑、試塊 （1）超聲波探傷儀 超聲檢測中的關鍵設備，它的功能是產(chǎn)生電振蕩并加在換能器探頭上，使之產(chǎn)生超聲波，同時又將探頭接收的返回信號放大處理，以脈沖波、圖像顯示在熒光屏上，以便進一步分析被檢對象的具體情況。 按缺陷被顯示方式分為A、B、C三種型式。對金屬材料檢測基本上都用A型探傷儀。 A型探傷儀是以脈沖波形顯示在熒光屏上，橫坐標代表聲波的傳播時間（或距離），縱坐標代表反射波的幅度。 醫(yī)用超聲波儀是B型。 第一篇過程裝備的檢測 （2）探頭 探頭是與超聲波探傷儀配合產(chǎn)生超聲波和接收反射信號重要部件。也即是將電能轉換成超聲波能（機械能）和將超聲波能轉換為電能的一種換能器。 分類：按入射聲

23、束方向分為：直探頭和斜探頭 按波型分類：縱波探頭、橫波探頭、板波和表面波探頭 此外還有單探頭、雙探頭之分。 第一篇過程裝備的檢測 （3）超聲波探傷儀和探頭的系統(tǒng)性能 a 靈敏度余量： 簡單說，就是系統(tǒng)能夠檢測最小缺陷的能力，以衰減值分貝dB表示，dB值越大，靈敏度越高。 b 分辨力 即超聲檢測系統(tǒng)能夠把聲程不同的兩個相鄰缺陷在熒光屏上作為兩個回波區(qū)別出來的能力。 c 始脈沖寬度 即始波的寬度 第一篇過程裝備的檢測 （4）耦合劑 作用：既減少聲能的損失，又能提高探頭的使用壽命。 常用的有：機油、漿糊、甘油和水等透聲性好的耦合劑 （5）試塊 定義： 為了校驗探傷儀、探頭等設備的綜合系統(tǒng)性能，統(tǒng)一檢

24、測標準而專門制造出的不同形狀、不同用途的人工反射體。 國際焊接學會規(guī)定的試塊叫標準試塊。 第一篇過程裝備的檢測 分類：一般分為校驗標準試塊和對比標準試塊 a 校驗標準試塊：主要用于校驗探傷儀、探頭的綜合性能，如確定探傷靈敏度等工藝參數(shù)。 b 對比標準試塊：主要用于調(diào)整檢測范圍，確定探傷時的靈敏度，評估被檢驗缺陷的大小，以便對缺陷進行分級，作出最后判定。 第一篇過程裝備的檢測 3.2 超聲波檢測缺陷 超聲波對缺陷檢測主要包括：對缺陷位置的確定（定位），對缺陷尺寸和數(shù)量的確定（定量）和對缺陷性質(zhì)如裂紋、氣孔、夾渣的分析、判別（定性評估）。對于A型探傷儀，主要是根據(jù)脈沖反射波的位置、幅值、形狀等來判

25、定。 1 檢測前的準備 首先根據(jù)被檢工件選擇好探頭的型式和檢測方法，并且要做好調(diào)解檢測儀器的掃描速度和靈敏度等準備工作。 2 缺陷的檢測 （1）缺陷的定位（略） （2）缺陷的定量 常用的定量方法： a 當量法 可分為當量試塊比較法、當量計算法和當量AVG曲線法。這些方法確定的缺陷尺寸是缺陷的當量尺寸。 第一篇過程裝備的檢測 當量試塊比較法 即將缺陷的回波與試塊上事先加工出的一系列不同聲程、不同尺寸大小的人工缺陷回波進行比較，當同聲程處（或相近聲程處）的兩處回波高度相同時，則可以認為被檢自然缺陷與該比較的人工缺陷是相當?shù)模礊楫斄咳毕荩?當量法確定的當量缺陷尺寸總是小于或等于真實缺陷尺寸。 第一

26、篇過程裝備的檢測 b 測長法 測長法包括6dB法（半波高法）、端點 6dB法（端點半波高法）、 絕對靈敏度測長法。 6dB法（半波高法）：當發(fā)現(xiàn)缺陷時，使反射回的缺陷波達到最大值（不要達到飽和值），然后移動探頭（理想方向是缺陷延伸方向），當反射回的缺陷波高降至原來的一半時，此時探頭位置即是缺陷的端點，探頭移動的距離即為被檢缺陷的指示長度。 第一篇過程裝備的檢測 c 底波高度法 即通過測試缺陷回波高與底波高比值的不同，來衡量缺陷的相對尺寸。 表示方式有兩種：F/B F/BG F/B法： 一定靈敏度條件下，通過測試缺陷回波高與缺陷處底波高比值的不同來衡量缺陷的相對大小。 F/BG法： 一定靈敏度條

27、件下，通過測試缺陷回波高與無缺陷處底波高比值的不同來衡量缺陷的相對大小 第一篇過程裝備的檢測 （3）缺陷的定性分析 如果缺陷的位置、數(shù)量、尺寸相同而性質(zhì)不同，其影響也是不同的，尤其裂紋是最為危險的。因此重要部位如焊接接頭，在評級時，不僅要準確地確定缺陷的位置、尺寸、數(shù)量等，而且要辨別缺陷的性質(zhì)。缺陷的定性分析要結合課本P49頁表311的幾方面內(nèi)容來進一步的判別。 三、焊縫射線透照缺陷等級評定 1 評片工作的基本要求： （1）底片質(zhì)量要求的主要內(nèi)容：合適的底片黑度（有余高的焊縫黑度為1.52.0 、正確的象質(zhì)計、合理的射線底片影像級別（AB級、B級）。 （2）底片觀察的條件要符合要求。（包括評片

28、環(huán)境和觀察底片的亮度） （3）具備相應評片資格和經(jīng)驗的評片人。（必須具備勞動部門頒發(fā)的射線級以上資格證書的檢測人員。） 2 焊縫的質(zhì)量分級 根據(jù)相關標準（JB4730、GB3323）中關于鋼制壓力容器對接焊縫透照缺陷等級評定的內(nèi)容，根據(jù)缺陷的性質(zhì)和數(shù)量，焊縫質(zhì)量分為四級，級焊縫要求的質(zhì)量最高，依次下降。具體內(nèi)容見下表： 焊縫質(zhì)量 要 求 內(nèi) 容 級 級焊縫內(nèi)不允許有裂紋、未融合、未焊透和條形夾渣存在。 級 級焊縫內(nèi)不允許有裂紋、未融合、未焊透存在。 級 級焊縫內(nèi)不允許有裂紋、未融合以及雙面焊或相當于雙面焊的全焊透對接焊縫和加墊板的單面焊中的未焊透。不加墊板的單面焊中的未焊透按相關規(guī)定進行評定。

29、 級 焊縫缺陷超過級者為級 具體的焊接缺陷的分級見課本表27、2-8，分為圓形缺陷和條形夾渣。 3 缺陷位置和尺寸的確定 見課本P27頁表29。（了解內(nèi)容） 四、射線防護 1 射線防護標準 對于檢測人員每年允許接受的最大射線照射劑量為5雷姆。 2 射線防護方法 射線防護方法主要從控制輻射劑量著手，把輻射劑量控制在保證工作人員健康和安全的條件下的最低標準內(nèi)。 控制輻射劑量的方法： （1） 照射時間 即控制工作人員在輻射場中的停留時間。在劑量率不變的情況下，輻射劑量是與照射時間成正比的。 （2） 距離 即被照射人員與輻射源之間的距離。對于同一輻射源，劑量是與輻射距離的平方成反比。 （3）屏蔽 原子

30、序數(shù)高、密度大的材料是較好的防護材料。如鉛、混凝土等。 3 超聲波檢測 UT）及缺陷等級評定 超聲檢測目前在國內(nèi)系指采用A型脈沖反射式超聲波探傷儀產(chǎn)生的超聲波，透射被檢物并接收反射回的脈沖信號，對信號進行等級分類的全過程。 第一篇過程裝備的檢測 3.1 超聲波檢測的基礎知識 1 超聲波及其特性 超聲波即是頻率高于20000Hz的機械波 聲波的頻率范圍在2020000Hz之間 。超聲波的特性如下： 具有良好的方向性。在超聲檢測中超聲波的頻率高、波長短，在介質(zhì)傳播過程中方向性好，能較方便、容易地發(fā)現(xiàn)被檢物中是否存在缺陷。 具有相當高的強度。超聲波的強度與其頻率的平方成正比，因此其強度相當高。如1M

31、Hz的超聲波能量 強度 相當于lkHz聲波強度的100萬倍。 第一篇過程裝備的檢測 在兩種傳播介質(zhì)的界面上能產(chǎn)生反射、折射和波形轉換。目前國內(nèi)廣泛采用的脈沖反射式超聲檢測法就是利用了這一特點。 具有很強的穿透能力。超聲波可以在許多金屬或非金屬物質(zhì)中傳播，且傳播距離遠、傳輸能量損失少、穿透力強，是目前無損檢測中穿透力最強的檢測方法，可穿透幾米厚的金屬材料。 對人體無傷害。 超聲檢測的原理 超聲檢測原理：超聲波在材料中傳播遇到缺陷時會發(fā)生一些特性的變化（如能量損失、反射等），通過這些特性的變化來判斷材料的缺陷。 常用的超聲波頻率為0.525MHz，檢測過程： 向被檢測試件中引入超聲波。 超聲波與材

32、料相互作用，聲波特性發(fā)生變化。 改變特性的超聲波被檢測儀器檢測到，并據(jù)此分析缺陷的特征。依據(jù)： 反射信號的存在和幅度。 入射信號和檢測信號的時間差。 能量的衰減。 等等。 超聲檢測的物理基礎 超聲波是頻率大于20KHz的機械波。 主要特征量：周期、頻率、波長和波速。 頻率取決于震源，在傳播過程中始終不變。 波長、波速c、頻率f和周期T之間的關系為： cT c/f 超聲波的分類 根據(jù)波動中質(zhì)點振動的方向與波的傳播方向的關系， 超聲波可分為： 縱波：平行 橫波：垂直 表面波（瑞利波）：僅在表面?zhèn)鞑?板波（蘭姆波）：薄板中傳播的一種波形 超聲波的傳播速度 聲速依賴于傳聲介質(zhì)自身的密度、彈性模量和聲波

33、的類型等性質(zhì)。聲速對缺陷的定位和定量分析有重要意義。 縱波在固體中的聲速 縱波在液體和氣體中的聲速 橫波在在固體中的聲速CS E彈性模量；密度；波松比；B液體或氣體的體積彈性模量；G介質(zhì)的切變模量 超聲波的聲壓、聲強、聲阻抗 聲壓和聲強是描述聲場的物理量，聲阻抗描述的是介質(zhì)的特性，與聲波在界面上的行為相關。 聲壓p：聲場中某一點在某一時刻所具有的壓強與沒有聲波存在時該點的靜壓強之差。 p cuu：質(zhì)點振動的速度 聲強：在垂直于聲波傳播方向的平面上，單位面積上單位時間內(nèi)所通過的聲能量。I p2/2c 聲阻抗Z： c就是介質(zhì)的聲阻抗。在同一聲壓下，Z越大，質(zhì)點振動的速度越小。 聲壓與超聲檢測儀屏幕

34、上脈沖的高度成正比。 超聲波的傳播 超聲波的波動性：疊加、干涉、共振、散射和衍射等。見大學物理及其他參考書。 波的衍射見下圖 如果障礙物的尺寸比超聲波的波長尺寸小得多，則對超聲波的傳播沒有影響。 超聲波的反射和透射 超聲波垂直入射的 情況如右圖 將反射聲壓與入射聲壓的比值稱為反射率r，將透射聲壓與入射聲壓的比值稱為透過率K，表達式如下： 聲強反射率R和聲強透射率T的表達式如下： 超聲波的反射和透射（續(xù)） 根據(jù)前面的公式，可知： 能量守恒：I0It+Ir 聲阻抗差異越大，反射聲能越大。應用： 鋼中的空氣孔 鈦合金中的夾雜物 超聲波從鋼射入水中，Z1/Z2 45/1.5 r 0.935，t 0.0

35、65 超聲波從水射入鋼中， Z1/Z2 1.5 / 45 r 0.935，t 1.935 反射率 為負？ 透射率大于1？ 超聲波的反射和透射（續(xù)） 反射率為負表示反射波與入射波相位相反。 透射率大于1，但反射能仍占大部分。 超聲波的衰減 衰減：聲壓或聲能隨著距離的增大逐漸減小的現(xiàn)象。 引起衰減的原因： 聲束的擴散 介質(zhì)中晶?；蚱渌⒘β暡ǖ纳⑸?介質(zhì)的吸收 衰減規(guī)律 聲壓衰減的規(guī)律一般可用下式表示 AVG曲線 描述規(guī)則反射體距聲源的距離A、回波高度V和缺陷當量尺寸G之間關系的曲線。是超聲檢測中常用的曲線。 包括： 縱波AVG曲線和橫波AVG曲線 平底孔AVG曲線和橫孔AVG曲線 通用AVG曲

36、線和實用AVG曲線 等等 通用AVG曲線 對規(guī)則反射體距聲源的距離A和缺陷當量尺寸G進行了歸一化，可適用于不同規(guī)格的探頭。 在遠場區(qū)： 大平底回波聲壓： 平底孔回波聲壓： 通用AVG曲線 由于A型脈沖探傷儀的波高與聲壓成正比，則： 大平底回波聲壓： 平底孔回波聲壓： x用歸一化距離A表示為： 當量尺寸用G表示為： 將A和G代入上式，得： 通用AVG曲線 用DB表示相對波高，則有： 用橫座標表示A，縱座標表示相對波高V，利用上式可以得出一組曲線，見下頁圖。 通用AVG曲線 在曲線的x 3處,理論公式不適用,曲線是通過試驗測得的. 實用AVG曲線 通用AVG曲線雖然可適用于不同的探頭,但在使用時需

37、要反復歸一化聲程和缺陷當量,很不方便。 實用AVG曲線：以聲程（mm）為橫座標，以平底孔當量標注各個曲線。只適用于特定材料、特定尺寸和頻率的探頭。 制作方法與通用AVG相同，只是可以引入探頭的參數(shù)，考慮材料的衰減性能，可以計算得到，也可以通過試驗得到。 實用AVG曲線 縱波平底孔實用AVG曲線見右圖： 晶片D20mm，f 2.5Mhz，材料為鋼 超聲檢測技術與設備 超聲檢測技術的分類 按原理分：脈沖反射法、穿透法和共振法 顯示方式：A型顯示、 B型顯示和C型顯示 波型分類：縱波法、橫波法和蘭姆波法 耦合方式：接觸法、液侵法 等等 超聲檢測方法的選擇依據(jù)：檢測對象的制造工藝、使用目的、缺陷的種類

38、和可能性、驗收要求等。 脈沖反射法和穿透法 脈沖反射法示意如下圖 原理：通過試件底面或缺陷反射情況進行檢測。 穿透法 穿透法示意如下圖 原理：根據(jù)脈沖波穿透試件后的能量變化來判斷內(nèi)部缺陷情況。 脈沖反射法和穿透法的比較 脈沖反射法的優(yōu)點（相對于穿透法）： 檢測靈敏度高。25MHz可檢出鋼中120um的缺陷（按12波長計算）。 可對缺陷精確定位。 操作方便。 脈沖反射法的缺點（相對于穿透法） ： 有盲區(qū)，不能檢出表面缺陷。 難于檢測主平面與聲束軸平行的缺陷 難于檢測高衰減材料中的缺陷。 超聲波探頭 超聲波探頭：是產(chǎn)生和接收超聲波的器件，直接影響著超聲波的檢測能力。 原理：利用材料的壓電效應實現(xiàn)電

39、聲能量的轉換。 超聲波探頭即能將電能轉換為聲能，也能將聲能轉換為電能。 材料的頻率常數(shù)是晶片的諧振頻率和晶片厚度的乘積。 同樣的材料，制作高頻探頭時需要小厚度晶片，制作低頻探頭時需要大厚度晶片。 耦合劑 耦合劑：為了改善探頭與試件間聲能的傳遞而加在探頭和檢測面之間的液體薄層。 作用：使超聲波能夠射入工件；潤滑。 常用的耦合劑 水：方便；但易流失 甘油：聲阻抗大，耦和效果好；但需要稀釋，價格高 全損耗系統(tǒng)用油：較為常用 試塊 為了保證檢測結果的準確性和可重復性，必須用一個具有已知固定特性的試塊對檢測系統(tǒng)進行校準。常用試塊包括校準試塊和參考試塊。 校準試塊：具有規(guī)定的材質(zhì)和表面狀況，用于校準設備。

40、 參考試塊：與受檢材料聲學特性相似，用以調(diào)節(jié)檢測設備的工作狀態(tài)，和對缺陷進行標定。 2.1 X射線、 射線的產(chǎn)生和性質(zhì) 一、 X射線的產(chǎn)生 由X射線管產(chǎn)生，其產(chǎn)生的X射線按其波長分為連續(xù)X射線和標識X射線。 射線檢測中，X射線管所產(chǎn)生的都屬于連續(xù)X射線。 X射線管及其工作原理 u 15500kv 高壓電源 高壓電纜 陽極靶 電子流 玻殼管 陰極罩 燈絲 X射線 式中，U射線管電壓，kV 連續(xù)射線管的轉換效率為: 式中， 比例常數(shù)，為10-6； z陽極靶材料原子序數(shù)，鎢靶z 74 射線是由放射性同位素的核反應、核衰變或裂變放射出的。常用的放射性同位素有60Co、192Ir等，它們是不穩(wěn)定的同位素

41、，能自發(fā)的放射出某種粒子（、等）或射線后變成另一種不同的原子核，這種現(xiàn)象稱為衰變。 其衰變速度可用半衰期反映。 半衰期是指放射元素原子核數(shù)目因衰變減少到原來原子核數(shù)目一半所需要的時間。 射線的半衰期 同位素 半衰期 射線能量 應用條件 鈷60 5.3年 高 300 mm 以下 鋼制件 銥192 75±3天 較弱 60mm 以下 鋼制件 銫137 33±2年 較弱 60mm 以下 鋼制件 射線與X射線檢測的不同點是： 射線源無論使用與不適用其能量都在自然地逐漸減弱。 三、射線的性質(zhì) X射線、 射線同是電磁波，后者波長短、能量高，穿透能力大。 一、射線檢測原理 利用射線檢測時，

42、若被檢工件內(nèi)存在缺陷，缺陷與工件材料不同，其對射線的衰減程度不同，且透過厚度不同，透過后的射線強度則不同。 如圖所示，若射線原有強度為J0，透過工件和缺陷后的射線強度分別為J和Jx，膠片接受的射線強度不同，沖洗后可明顯地反映出黑度差部位，即能辨別出缺陷的形態(tài)、位置等。 b 底片的黑度： 照射到底片上的光強度Lo與透過底片后的光強度L之比的常用對數(shù)定義為底片的黑度。 黑度D Lg L0/L 例如對于X射線AB級底片黑度范圍：1.23.5,有焊縫余高的焊縫黑度為1.52.0，無余高的為2.5。黑度值由經(jīng)常年檢的可靠黑度計來測定。 c 底片的保存： 檢測前的 底片應保存在低溫、低濕度的環(huán)境中，室溫在

43、1015，相對濕度在5565為宜。并且避免與有害、腐蝕性氣體（如煤氣、乙炔氣、氨氣和硫化氫氣體等）接觸，避免膠片的人為缺陷產(chǎn)生，如變形、折傷、劃損、污染等。 檢測后的 底片及評定結果應有測評報告，保存期五年以上，隨時待查。 d 照相標準： 根據(jù)JB473094壓力容器無損檢測標準射線透照的質(zhì)量等級分三個級別，即A級（普通級）、 AB級（較高級）、 B級（高級）。 壓力容器AB類射線檢測一般不低于AB級 增感屏的選擇 定義：是用來增強射線對底片感光作用的工具，它可以加快感光時間，減少透照時間，以達到提高工作效率，提高影像質(zhì)量的目的。 常見的增感屏有金屬增感屏、熒光增感屏和金屬熒光增感屏三類。其中金屬熒光屏應用較多，它是利用金屬箔吸收X射線，激發(fā)出二次電子和二次