無損探傷核評(píng)片(NDI)

1、無損探傷（NDI)概論相似的術(shù)語 無損檢測(cè)（無損檢測(cè)（ NDT）?。?無損檢查（ NDE） 無損評(píng)價(jià)（ NDE）定義 廣義：為了確定是否存在影響物體使用性能的條件或結(jié)構(gòu)不連續(xù)，在不改變物體狀態(tài)和性質(zhì)的條件下所進(jìn)行的各種檢查、測(cè)試、評(píng)價(jià)方法。 實(shí)用：在不破壞或損傷原材料和工件受檢對(duì)象的前提下，測(cè)定和評(píng)價(jià)物質(zhì)內(nèi)部和外表的物理和力學(xué)性能，并包括各類缺陷和其他技術(shù)參數(shù)的綜合性應(yīng)用技術(shù)。 例子：手、投幣機(jī)、 QC、無損探傷儀等等地位與作用 對(duì)于控制和改進(jìn)生產(chǎn)過程和產(chǎn)品質(zhì)量，保證材料、零件和產(chǎn)品的可靠性及提高生產(chǎn)率起著關(guān)鍵的作用，是發(fā)展現(xiàn)代工業(yè)必不可少的重要技術(shù)措施之一。 還在材料加工、零件制造、產(chǎn)品組

2、裝直至產(chǎn)品使用的整個(gè)過程當(dāng)中起到保證質(zhì)量、保障安全的監(jiān)督作用，以及在節(jié)約能源及資源、降低成本、提高成品率和勞動(dòng)生產(chǎn)率方面起到了積極的促進(jìn)作用。應(yīng)用方面 1. 加工前對(duì)原材料的檢測(cè) 2.作為一種過程控制手段，多材料加工過程的評(píng)估（在線控制）-工業(yè)即時(shí)檢測(cè)技術(shù) 3.對(duì)成品的檢驗(yàn) 4.對(duì)在用產(chǎn)品和結(jié)構(gòu)的評(píng)估與人體的關(guān)系 人體被認(rèn)為是有史以來最獨(dú)特的無損檢測(cè)一種儀器。依靠各種感官！ 視覺視覺最甚！VT 無損檢測(cè)可以看著對(duì)人類感覺的延伸，通常使用精密的電子儀器和其他專業(yè)設(shè)備。NDT的 發(fā)展歷史（1） 何時(shí)開始？盤古開天地 以1895年倫琴發(fā)現(xiàn)X射線為標(biāo)志，無損檢測(cè)作為一門多學(xué)科的綜合技術(shù)，正式開始進(jìn)入工

3、業(yè)化大生產(chǎn)的實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域，迄今已有一百多年的歷史。 1900年法國(guó)海關(guān)開始應(yīng)用X射線檢驗(yàn)物品 1922年美國(guó)建立了世界第一個(gè)工業(yè)射線實(shí)驗(yàn)室，用X射線檢查鑄件質(zhì)量，以后在軍事工業(yè)和機(jī)械制造業(yè)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。 NDT的 發(fā)展歷史（2） 1912年超聲波探測(cè)技術(shù)最早在航海中用于探查海面上的冰山， 1929年超聲波技術(shù)用于產(chǎn)品缺陷的檢驗(yàn)，至今仍是鍋爐壓力容器、鋼管、重要機(jī)械產(chǎn)品的主要檢測(cè)手段。 二十世紀(jì)30年代，開始用磁粉檢測(cè)方法來檢測(cè)車輛的曲柄等關(guān)鍵部件，以后在鋼結(jié)構(gòu)件上廣泛應(yīng)用磁粉探傷方法，使磁粉檢測(cè)得以普及到各種鐵磁性材料的表面檢測(cè)。NDT的 發(fā)展歷史（3） 50年代， Donald C.

4、 Erdman發(fā)明了第一代浸入式超聲檢測(cè)掃描儀 二十世紀(jì)中期，在現(xiàn)代化工業(yè)大生產(chǎn)促進(jìn)下，建立了以射線檢測(cè)（RT）、超聲檢測(cè)（UT）、磁粉檢測(cè)（MT）、滲透檢測(cè)（PT）和電磁檢測(cè)（ET）五大常規(guī)檢測(cè)方法為代表的無損檢測(cè)體系。 進(jìn)入二十世紀(jì)后期，以計(jì)算機(jī)和新材料為代表的新技術(shù)，促進(jìn)無損檢測(cè)技術(shù)的快速發(fā)展 歷史上主要的NDT 目視檢測(cè) VT（見下表）宏觀檢測(cè) 滲透檢測(cè)PT （見下表） 磁粉檢測(cè)MT （見下表） 射線檢測(cè)射線檢測(cè)RT 超聲波檢測(cè)UT：如B超 彩超是真正的彩色嗎？ 渦流檢測(cè)ET 紅外熱成像法TIR 聲發(fā)射檢測(cè)AE由人眼或光敏設(shè)備對(duì)被陂檢測(cè)物體的反射光或發(fā)射光成像 許多工業(yè)領(lǐng)域和場(chǎng)合 都可

5、以用, 從原材料到成品到在用檢查 廉價(jià)、簡(jiǎn)單、培訓(xùn)很 少。范圍廣，優(yōu)點(diǎn)多 只能評(píng)價(jià)表面狀態(tài)，需要光源，必須能接近將可視或熒光物質(zhì)的液體涂到表面，由毛細(xì)作用進(jìn)入不連續(xù)處 事實(shí)上，可用于任何 無覆蓋層、未污染的無吸附性固體 操作相對(duì)簡(jiǎn)單、材料 廉價(jià)。特別敏感、通用、培訓(xùn)少 只能檢測(cè)到開口至表面的不連 續(xù)。表面必須相對(duì)光滑且沒有污染物磁化被測(cè)部位后將細(xì) 磁粉涂于表面，不連續(xù) 處會(huì)呈現(xiàn)線條 適用于檢測(cè)所有鐵磁 性材料的表面和近表面的不連續(xù)。大小部件 均可 使用相對(duì)簡(jiǎn)單，設(shè)備 或材料通常廉價(jià)， 只有表面和較少的近表面的不 連續(xù)可以檢測(cè)到，只適用于鐵磁性材料Technology Compatibility

6、 Kit (TCK) “無損檢測(cè)檢測(cè) TCK” 百度視頻 洛陽(yáng)逖悉開（縮寫簡(jiǎn)稱TCK）鋼絲繩檢測(cè)技術(shù)有限公司是專門從事鐵磁性物質(zhì)無損檢測(cè)技術(shù)研究、制造、推廣、服務(wù)的高科技專業(yè)公司。公司擁有目前世界上最先進(jìn)的弱磁檢測(cè)核心技術(shù)，并擁有這一自主創(chuàng)新高科技成果的全部知識(shí)產(chǎn)權(quán)。 第一章第一章 射線檢測(cè)射線檢測(cè)RT 放射線穿透時(shí)間時(shí)膠片曝光。不連續(xù)對(duì)曝光有影響。 適用于大部分材料、形狀的結(jié)構(gòu)。例如新制造或在用的焊接件、鑄件、組合件等 可提供永久性的記錄，高靈敏度，最廣泛地被應(yīng)用和認(rèn)可的體積型缺陷檢查方法。 檢測(cè)的極限厚度與材料密度有關(guān)，平面不連續(xù)的（可檢測(cè)方向）有臨界值。 射線有害。射線的種類 電磁輻射：

7、 X射線 、射線 粒子輻射：各種粒子射線 在本課程中，如果沒有特別指明，所稱的射線均指電磁輻射中的 X射線 與射線實(shí)例 CT（Computer-aided Tomograph scanner)。掃描儀可以用于對(duì)人體的全身掃描，但是應(yīng)該指出這兩種儀器的成像原理確是完全不同的。 比較：核磁共振掃描儀MRI(Nuclear Magnetic Resonance Imaging),核磁共振掃描儀則主要用于對(duì)人體的軟組織的掃描。掃描儀 它是利用不同密度不同密度的人體組織對(duì)射線有著不同的吸收率的原理而設(shè)計(jì)的。大家都知道射線是一種波長(zhǎng)很短的電磁波，它沿著直線傳播，由于它的能量很高，所以它可以穿透人體的所有組

8、織。由于人體不同組織的密度不同，所以它們對(duì)射線的吸收率吸收率也各不相同。如果用平行的或者是向外成一定角度發(fā)散的射線穿越人體，然后對(duì)感光膠片進(jìn)行曝光，這樣就可以清楚地看見人體的骨肋和一些組織的分布情況。 “掃描儀” 百度視頻討論 1.無損檢測(cè)與災(zāi)難: Sultana輪船 Sultana：美國(guó)側(cè)輪式蒸氣船，于1865年4月27日，因?yàn)殄仩t爆炸造成大災(zāi)難，成為北美歷史上最慘重的一次船難，超過2000人喪生，其中大部分是北軍士兵。（1912年4月14日 Titanic1517 人葬身海底) 促成了鍋爐檢測(cè)保險(xiǎn)法案 ， 2. 工業(yè)的質(zhì)量衛(wèi)士 3.與材控的密切關(guān)系：焊接件 鑄件 鍛件 4.無損：破壞與非破

9、壞-硬度測(cè)試？射線檢測(cè)的物理基礎(chǔ)射線檢測(cè)的物理基礎(chǔ) 1. 射線的種類和頻譜射線的種類和頻譜 在射線檢測(cè)中應(yīng)用的射線主要是： X射線 射線 和中子射線。 X射線和射線屬于電磁輻射，而中子射線是中子束流。 1) X射線 X射線又稱倫琴射線，是射線檢測(cè)領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的一種射線，波長(zhǎng)范圍約為0.0006100 nm(見圖1)。 在X射線檢測(cè)中常用的波長(zhǎng)范圍為0.0010.1 nm。X射線的頻率范圍約為310951014 MHz。圖圖1 射線的波長(zhǎng)分布射線的波長(zhǎng)分布2) 射線 射線是一種波長(zhǎng)比X射線更短的射線，波長(zhǎng)范圍約為0.00030.1 nm（見圖1），頻率范圍約為3101211015MHz。 工

10、業(yè)上廣泛采用人工同位素產(chǎn)生射線。由于射線的波長(zhǎng)比X射線更短，所以具有更大的穿透力。在無損檢測(cè)中射線常被用來對(duì)厚度較大和大型整體工件進(jìn)行射線照相。3） 中子射線 中子是構(gòu)成原子核的基本粒子。中子射線是由某些物質(zhì)的原子在裂變過程中逸出高速中子所產(chǎn)生的。工業(yè)上常用人工同位素、加速器、反應(yīng)堆來產(chǎn)生中子射線。在無損檢測(cè)中中子射線常被用來對(duì)某些特殊部件(如放射性核燃料元件)進(jìn)行射線照相。2. X射線的產(chǎn)生射線的產(chǎn)生 X射線是一種波長(zhǎng)比紫外線還短的電磁波，它具有光的特性，例如具有反射、折射、干涉、衍射、散射和偏振等現(xiàn)象。 它能使一些結(jié)晶物體發(fā)生熒光、氣體電離和膠片感光。 X射線通常是將高速運(yùn)動(dòng)的電子作用到金

11、屬靶(一般是重金屬)上而產(chǎn)生的。圖2是在35 kV的電壓下操作時(shí)，鎢靶與鉬靶產(chǎn)生的典型的X射線譜。鎢靶發(fā)射的是連續(xù)光譜，而鉬靶除發(fā)射連續(xù)光譜之外還疊加了兩條特征光譜，稱為標(biāo)識(shí)X射線，即K線和K線。若要得到鎢的K線和K線，則電壓必須加到70 kV以上。 圖圖2 鎢與鉬的鎢與鉬的X射線譜射線譜1） 連續(xù)X射線根據(jù)電動(dòng)力學(xué)理論，具有加速度的帶電粒子將產(chǎn)生電磁輻射。在X射線管中，高壓電場(chǎng)加速了陰極電子，當(dāng)具有很大動(dòng)能的電子達(dá)到陽(yáng)極表面時(shí)，由于猝然停止，它所具有的動(dòng)能必定轉(zhuǎn)變?yōu)殡姶挪ㄝ椛涑鋈?。由于電子被停止的時(shí)間和條件不同， 所以輻射的電磁波具有連續(xù)變化的波長(zhǎng)。 在任何X射線管中，只要電壓達(dá)到一定數(shù)值，

12、連續(xù)X射線總是存在的。連續(xù)X射線具有以下特點(diǎn)： (1) 連續(xù)X射線的波長(zhǎng)與陽(yáng)極的材料無關(guān)。(2) 連續(xù)X射線的波長(zhǎng)在長(zhǎng)波方向，理論上可以擴(kuò)展到=；而在短波方向，實(shí)驗(yàn)證明具有最短波長(zhǎng)min， 且有：式中：U為X射線管的管電壓，單位為kV。)nm(24. 1minU（3） X射線管的效率為 ZUIUZIUPP20 式中：P=ZIU2為連續(xù)X射線的總功率；P0=IU為輸入功率；Z為陽(yáng)極的原子序數(shù)；U為管電壓，單位為kV；為常數(shù)，約等于1.510-6。 (4) X射線管的管電壓愈高，其連續(xù)X射線的強(qiáng)度愈大， 而且其最短波長(zhǎng)min愈向短波方向移動(dòng)， 如圖3所示。 圖3 不同管電壓下鎢靶連續(xù)X射線 2）

13、標(biāo)識(shí)X射線根據(jù)原子結(jié)構(gòu)理論，原子吸收能量后將處于受激狀態(tài)， 受激狀態(tài)原子是不穩(wěn)定的，當(dāng)它回復(fù)到原來的狀態(tài)時(shí)，將以發(fā)射譜線的形式放出能量。在X射線管內(nèi)，高速運(yùn)動(dòng)的電子到達(dá)陽(yáng)極靶時(shí)將產(chǎn)生連續(xù)X射線。如果電子的動(dòng)能達(dá)到相當(dāng)?shù)臄?shù)值， 可足以打出靶原子(通常是重金屬原子)內(nèi)殼層上的一個(gè)電子， 該電子或者處于游離狀態(tài)，或者被打到外殼層的某一個(gè)位置上。 于是原子的內(nèi)殼層上有了一個(gè)空位，鄰近殼層上的電子便來填空，這樣就發(fā)生相鄰殼層之間的電子躍遷。這種躍遷將發(fā)射出線狀的X射線。顯然，這種X射線與靶金屬原子的結(jié)構(gòu)有關(guān)， 因此稱其為標(biāo)識(shí)標(biāo)識(shí)X X射線或特征射線或特征X X射線射線。標(biāo)識(shí)X射線通常頻率很高， 波長(zhǎng)很短

14、。 3. 3. 射線通過物質(zhì)的衰減定律射線通過物質(zhì)的衰減定律1） 射線與物質(zhì)的相互作用射線與物質(zhì)的相互作用主要有三種過程：光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對(duì)的產(chǎn)生。 這三種過程的共同點(diǎn)是都產(chǎn)生電子， 然后電離或激發(fā)物質(zhì)中的其他原子；此外，還有少量的湯姆遜效應(yīng)。光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)隨射線能量的增加而減少，電子對(duì)的產(chǎn)生則隨射線能量的增加而增加，四種效應(yīng)的共同結(jié)果是使射線在透過物質(zhì)時(shí)能量產(chǎn)生衰減。 （1） 光電效應(yīng)。 在普朗克概念中每束射線都具有能量為E=hv的光子。光子運(yùn)動(dòng)時(shí)保持著它的全部動(dòng)能。 光子能夠撞擊物質(zhì)中原子軌道上的電子，若撞擊時(shí)光子釋放出全部能量，并將原子電離， 則稱為光電效應(yīng)(見圖4)。光

15、子的一部分能量把電子從原子中逐出去，剩余的能量則作為電子的動(dòng)能被帶走，于是該電子可能又在物質(zhì)中引起新的電離。 當(dāng)光子的能量低于1 MeV時(shí)， 光電效應(yīng)是極為重要的過程。另外，光電效應(yīng)更容易在原子序數(shù)高的物質(zhì)中產(chǎn)生，如在鉛(Z82)中產(chǎn)生光電效應(yīng)的程度比在銅(Z=29)中大得多。 圖4 光電效應(yīng) 3. 3. 射線通過物質(zhì)的衰減定律射線通過物質(zhì)的衰減定律1） 射線與物質(zhì)的相互作用射線與物質(zhì)的相互作用主要有三種過程：光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對(duì)的產(chǎn)生。 這三種過程的共同點(diǎn)是都產(chǎn)生電子， 然后電離或激發(fā)物質(zhì)中的其他原子；此外，還有少量的湯姆遜效應(yīng)。光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)隨射線能量的增加而減少，電子對(duì)的產(chǎn)

16、生則隨射線能量的增加而增加，四種效應(yīng)的共同結(jié)果是使射線在透過物質(zhì)時(shí)能量產(chǎn)生衰減。 （1） 光電效應(yīng)。 在普朗克概念中每束射線都具有能量為E=hv的光子。光子運(yùn)動(dòng)時(shí)保持著它的全部動(dòng)能。 光子能夠撞擊物質(zhì)中原子軌道上的電子，若撞擊時(shí)光子釋放出全部能量，并將原子電離， 則稱為光電效應(yīng)(見圖4)。光子的一部分能量把電子從原子中逐出去，剩余的能量則作為電子的動(dòng)能被帶走，于是該電子可能又在物質(zhì)中引起新的電離。 當(dāng)光子的能量低于1 MeV時(shí)， 光電效應(yīng)是極為重要的過程。另外，光電效應(yīng)更容易在原子序數(shù)高的物質(zhì)中產(chǎn)生，如在鉛(Z82)中產(chǎn)生光電效應(yīng)的程度比在銅(Z=29)中大得多。 （2） 康普頓效應(yīng)。在康普頓

17、效應(yīng)(見圖5)中，一個(gè)光子撞擊一個(gè)電子時(shí)只釋放出它的一部分能量，結(jié)果光子的能量減弱并在和射線初始方向成角的方向上散射，而電子則在和初始方向成角的方向上散射。這一過程同樣服從能量守恒定律， 即電子所具有的動(dòng)能為入射光子和散射光子的能量之差， 最后電子在物質(zhì)中因電離原子而損失其能量。 在絕大多數(shù)的輕金屬中，射線的能量大約在0.23 MeV范圍時(shí)，康普頓效應(yīng)是極為重要的效應(yīng)。 康普頓效應(yīng)隨著射線能量的增加而減小，其大小也取決于物質(zhì)中原子的電子數(shù)。在中等原子序數(shù)的物質(zhì)中，射線的衰減主要是由康普頓效應(yīng)引起， 在射線防護(hù)時(shí)主要側(cè)重于康普頓效應(yīng)。 圖5 康普頓效應(yīng) （3） 電子對(duì)的產(chǎn)生。 一個(gè)具有足夠能量的

18、光子釋放出它的全部動(dòng)能而形成具有同樣能量的一個(gè)電子和一個(gè)正電子，這樣的過程稱為電子對(duì)的產(chǎn)生。 產(chǎn)生電子對(duì)所需的最小能量為0.51 MeV，所以光子能量hv必須大于等于1.02 MeV，如圖6所示。 圖6電子對(duì)的產(chǎn)生和消失 光子的能量一部分用于產(chǎn)生電子對(duì)，一部分傳遞給電子和正電子作為動(dòng)能，另一部分能量傳給原子核。在物質(zhì)中電子和正電子都是通過原子的電離而損失動(dòng)能，在消失過程中正電子和物質(zhì)中的電子相作用成為能量各為0.51 MeV的兩個(gè)光子，它們?cè)谖镔|(zhì)中又可以通過光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)進(jìn)一步相互作用。 由于產(chǎn)生電子對(duì)的能量條件要求不小于1.02 MeV， 所以電子對(duì)的產(chǎn)生只有在高能射線中才是重要的過程

19、。 該過程正比于吸收體的原子序數(shù)的平方，所以高原子序數(shù)的物質(zhì)電子對(duì)的產(chǎn)生也是重要的過程。 圖7 瑞利散射 （4） 瑞利散射 射線與物質(zhì)中帶電粒子相互作用，產(chǎn)生與入射波長(zhǎng)相同的散射線的現(xiàn)象叫做瑞利散射 。這種散射線可以產(chǎn)生干涉， 能量衰減十分微小， 如圖7所示。 1.4 射線的衰減定律和衰減曲線射線的衰減是由于射線光子與物體相互作用產(chǎn)生光電效應(yīng)、 康普頓效應(yīng)、湯姆遜效應(yīng)或電子對(duì)的產(chǎn)生，使射線被吸收和散射而引起的。由此可知，物質(zhì)愈厚，則射線穿透時(shí)的衰減程度也愈大。射線衰減的程度不僅與透過物質(zhì)的厚度有關(guān)，而且還與射線的性質(zhì)(波長(zhǎng))、物體的性質(zhì)(密度和原子序數(shù))有關(guān)。一般來講，射線的波長(zhǎng)愈小，衰減愈小

20、；物質(zhì)的密度及原子序數(shù)愈大， 衰減也愈大。但它們之間的關(guān)系并不是簡(jiǎn)單的直線關(guān)系， 而是成指數(shù)關(guān)系的衰減，如圖8所示。 圖8 寬束射線的衰減曲線設(shè)入射線的初始強(qiáng)度為I0，通過物質(zhì)的厚度為d，射線能量的線衰減系數(shù)為，那么射線在透過物質(zhì)以后的強(qiáng)度Id為 ddeII0因?yàn)樯渚€的衰減包括吸收和散射，所以射線的衰減系數(shù)是吸收系數(shù)和散射系數(shù)之和，即=+。由于物質(zhì)密度愈大，射線在物質(zhì)中傳播時(shí)碰到的原子也愈多，因而射線衰減也愈大。為便于比較起見，通常采用質(zhì)量衰減系數(shù)，即 式中：為物質(zhì)的密度；為質(zhì)量吸收系數(shù)；/為質(zhì)量散射系數(shù)。 射線的質(zhì)量吸收系數(shù)和散射系數(shù)表示如下： 34ZCAAZ4 . 0式中： C為常數(shù)；A為

21、元素的原子數(shù)； Z為元素的原子序數(shù)； 為射線的波長(zhǎng)。 當(dāng)?shù)湍苌渚€透過重元素(輕元素和波長(zhǎng)很短的射線除外)物質(zhì)時(shí)，射線的衰減主要表現(xiàn)為吸收，由射線散射所引起的衰減可忽略不計(jì)， 則 34ZAC（6-35） 1.5 射線檢測(cè)的基本原理和方法射線檢測(cè)的基本原理和方法1. 射線檢測(cè)的基本原理射線檢測(cè)的基本原理射線檢測(cè)是利用射線通過物質(zhì)衰減程度與被通過部位的材質(zhì)、厚度和缺陷的性質(zhì)有關(guān)的特性，使膠片感光成黑度不同的圖像來實(shí)現(xiàn)的， 如圖9所示。當(dāng)一束強(qiáng)度為I0的射線平行通過被檢測(cè)試件(厚度為d)后，其強(qiáng)度Id由公式表示。 若被測(cè)試件表面有高度為h的凸起時(shí)，則射線強(qiáng)度將衰減為 )(0ehdhII又如在被測(cè)試件內(nèi)

22、，有一個(gè)厚度為x、吸收系數(shù)為的某種缺陷， 則射線通過后，強(qiáng)度衰減為 )(0exxdxII若有缺陷的吸收系數(shù)小于被測(cè)試件本身的線吸收系數(shù)，則IxIdIh，于是，在被檢測(cè)試件的另一面就形成一幅射線強(qiáng)度不均勻的分布圖。通過一定方式將這種不均勻的射線強(qiáng)度進(jìn)行照相或轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)指示、記錄或顯示，就可以評(píng)定被檢測(cè)試件的內(nèi)部質(zhì)量，達(dá)到無損檢測(cè)的目的。 圖9X射線檢測(cè)原理 2. 2. 射線檢測(cè)方法射線檢測(cè)方法射線檢測(cè)常用的方法是照相法，即利用射線感光材料(通常用射線膠片)，放在被透照試件的背面接受透過試件后的射線， 如圖10所示。膠片曝光后經(jīng)暗室處理，就會(huì)顯示出物體的結(jié)構(gòu)圖像。根據(jù)膠片上影像的形狀及其黑度的不

23、均勻程度，就可以評(píng)定被檢測(cè)試件中有無缺陷及缺陷的性質(zhì)、形狀、 大小和位置。此法的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高、直觀可靠、重復(fù)性好， 是射線檢測(cè)法中應(yīng)用最廣泛的一種常規(guī)方法。由于生產(chǎn)和科研的需要，還可用放大照相法和閃光照相法以彌補(bǔ)其不足。 放大照相可以檢測(cè)出材料中的微小缺陷。 圖10X射線照相原理示意圖 第二章第二章 射線照相檢測(cè)技術(shù)射線照相檢測(cè)技術(shù)2.1. 照相法的靈敏度和透度計(jì)照相法的靈敏度和透度計(jì)1） 靈敏度 靈敏度是指發(fā)現(xiàn)缺陷的能力，也是檢測(cè)質(zhì)量的標(biāo)志。通常用兩種方式表示：一是絕對(duì)靈敏度，是指在射線膠片上能發(fā)現(xiàn)被檢測(cè)試件中與射線平行方向的最小缺陷尺寸；二是相對(duì)靈敏度，是指在射線膠片上能發(fā)現(xiàn)被檢測(cè)試件中

24、與射線平行方向的最小缺陷尺寸占試件厚度的百分?jǐn)?shù)。若以d表示為被檢測(cè)試件的材料厚度，x為缺陷尺寸，則其相對(duì)靈敏度為 %100dxK2） 透度計(jì) 透度計(jì)又稱像質(zhì)指示器。在透視照相中，要評(píng)定缺陷的實(shí)際尺寸是困難的，因此， 要用透度計(jì)來做參考比較。同時(shí)，還可以用透度計(jì)來鑒定照片的質(zhì)量和作為改進(jìn)透照工藝的依據(jù)。透度計(jì)要用與被透照工件材質(zhì)吸收系數(shù)相同或相近的材料制成。常用的透度計(jì)主要有兩種。 （1） 槽式透度計(jì)。 槽式透度計(jì)的基本設(shè)計(jì)是在平板上加工出一系列的矩形槽， 其規(guī)格尺寸如圖1所示。對(duì)不同厚度的工件照相，可分別采用不同型號(hào)的透度計(jì)。 圖1 槽式透度計(jì)示意圖 (2) 金屬絲透度計(jì)。 金屬絲透度計(jì)是以一

25、套（711根）不同直徑（0.14.0 mm）的金屬絲均勻排列，粘合于兩層塑料或薄橡皮中間而構(gòu)成的。為區(qū)別透度計(jì)型號(hào)，在金屬絲兩端擺上與號(hào)數(shù)對(duì)應(yīng)的鉛字或鉛點(diǎn)。金屬絲一般分為兩類，透照鋼材時(shí)用鋼絲透度計(jì)，透照鋁合金或鎂合金時(shí)用鋁絲透度計(jì)。 圖2為金屬絲透度計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖(圖中JB表示“機(jī)械工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)”)。 %100dK使用金屬絲透度計(jì)時(shí)，應(yīng)將其置于被透照工件的表面，并應(yīng)使金屬絲直徑小的一側(cè)遠(yuǎn)離射線束中心。這樣可保證整個(gè)被透照區(qū)的靈敏度達(dá)到如下計(jì)算數(shù)值： 式中： 為觀察到的最小金屬絲直徑；d為被透照工件部位的總厚度。 圖2金屬絲透度計(jì)示意圖 2. 2. 增感屏及增感方式的選擇增感屏及增感方式的選擇由

26、于X射線和射線波長(zhǎng)短、硬度（見下文）大，對(duì)膠片的感光效應(yīng)差，一般透過膠片的射線，大約1就能使膠片中的銀鹽微粒感光。為了增加膠片的感光速度，利用某些增感物質(zhì)在射線作用下能激發(fā)出熒光或產(chǎn)生次級(jí)射線，從而加強(qiáng)對(duì)膠片的感光作用。在射線透視照相中，所用的增感物質(zhì)稱為增感屏， 其增感系數(shù)為 量時(shí)，用增感屏所需曝光產(chǎn)生相同的攝影密度時(shí)，無增感所需曝光量在攝影密度為DDK 1） 熒光增感屏熒光增感屏是利用熒光物質(zhì)被射線激發(fā)產(chǎn)生熒光實(shí)現(xiàn)增感作用的，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。它是將熒光物質(zhì)均勻地涂布在質(zhì)地均勻而光滑的支撐物(硬紙或塑料薄板等)上，再覆蓋一層薄薄的透明保護(hù)層組合而成的。 圖3 熒光增感屏構(gòu)造示意圖 2） 金

27、屬增感屏金屬增感屏在受射線照射時(shí)產(chǎn)生射線和二次標(biāo)識(shí)X射線對(duì)膠片起感光作用。其增感較小，一般只有27倍。金屬屏的增感特性通常是， 原子序數(shù)增加，增感系數(shù)上升，輻射波長(zhǎng)愈短，增感作用越顯著。但是原子序數(shù)越大，激發(fā)能量也要相應(yīng)提高，如果射線能量不能使金屬屏的原子電離或激發(fā)， 則不起增感作用，相反還會(huì)吸收一部分軟射線。如鉛增感屏， 當(dāng)管電壓低于80 kV時(shí)，則基本上無增感作用。 在生產(chǎn)實(shí)踐中，多采用鉛、錫等原子序數(shù)較高的材料作金屬增感屏，因?yàn)殂U的壓延性好，吸收散射線的能力強(qiáng)。 3） 金屬熒光增感屏金屬熒光增感屏是在鉛箔上涂一層熒光物質(zhì)組合而成的， 其結(jié)構(gòu)如圖4所示。它具有熒光增感的高增感系數(shù)，又有吸收

28、散射線的作用。 圖4 金屬熒光增感屏結(jié)構(gòu)示意圖 4） 增感方式的選擇 增感方式的選擇通?？紤]三方面的因素：產(chǎn)品設(shè)計(jì)對(duì)檢測(cè)的要求、射線能量和膠片類型。 3. 曝光參數(shù)的選擇曝光參數(shù)的選擇 1） 射線的硬度射線硬度是指射線的穿透力，由射線的波長(zhǎng)決定。波長(zhǎng)越短硬度越大，則穿透力就越強(qiáng)，對(duì)某一物質(zhì)即具有較小的吸收系數(shù)。X射線波長(zhǎng)的長(zhǎng)短由管電壓所決定，管電壓愈高， 波長(zhǎng)愈短。射線硬度對(duì)透照膠片影像的質(zhì)量有很大關(guān)系。因此， 選擇射線的硬度尤為重要。例如：當(dāng)一束強(qiáng)度為I0的射線， 通過被透照厚度為d的物體后，其強(qiáng)度將衰減為Id；通過一厚度為x的缺陷后，其強(qiáng)度為Ix 。IxId稱為對(duì)比度或主因襯度， 即 xd

29、xeII)(假設(shè)缺陷內(nèi)為空氣，則可忽略不計(jì)。因而 xdxeII在工業(yè)射線透照中，總是希望膠片上的影像襯度盡可能高，以保證檢測(cè)質(zhì)量。因此，射線硬度盡可能選軟些。但是，如果希望在材料的厚薄相鄰部分一次曝光，則要選用較硬的射線。 為了提高某些低原子序數(shù)、低密度和薄壁材料的檢測(cè)靈敏度，應(yīng)采用軟射線，即低能X射線照相法。 通常將60150 kV定為中等硬度X射線，60 kV以下定為軟X射線。 2） 射線的曝光量 射線的曝光量通常以射線強(qiáng)度I和時(shí)間t的乘積表示，即 E=It，E的單位為mCih(毫居里小時(shí))。對(duì)X射線來說，當(dāng)管壓一定時(shí)，其強(qiáng)度與管電流成正比。因此X射線的曝光量通常用管電流i和時(shí)間t的乘積來

30、表示，即 E =it 其單位為mAmin(毫安分)或mAs(毫安秒)。 在一定范圍內(nèi)，如果E為常數(shù)，則i與t存在反比關(guān)系： E =i1t1 = i2t2 一般在選用管電流和曝光時(shí)間時(shí)，在射線設(shè)備允許范圍內(nèi)，管電流總是取得大些，以縮短曝光時(shí)間并減少散射線的影響。此外，X射線從窗口呈直線錐體輻射，在空間各點(diǎn)的分布強(qiáng)度與該點(diǎn)到焦點(diǎn)的距離平方成反比(見圖5)。即 212221)()(LLII圖5 曝光距離與射線強(qiáng)度的關(guān)系 3）射線照相對(duì)比度射線照片上影像的質(zhì)量由對(duì)比度、不清晰度、顆粒度決定。影像的對(duì)比度是指射線照片上兩個(gè)相鄰區(qū)域的黑度差。如果兩個(gè)區(qū)域的黑度分別為D1、D2，則它們的對(duì)比度為： D=D1

31、-D2 。影像的對(duì)比度決定了在射線透照方向上可識(shí)別的細(xì)節(jié)，影像的不清晰度決定了在垂直于射線透照方向上可識(shí)別的細(xì)節(jié)尺寸，影像的顆粒度決定了影像可記錄的細(xì)節(jié)最小尺寸。 圖6透照影像幾何不清晰度 4) 焦距的選擇焦距是指從放射源(焦點(diǎn))至膠片的距離。焦距選擇與射線源的幾何尺寸和試件厚度有關(guān)。由于射線源有一定的幾何尺寸， 從而產(chǎn)生幾何不清晰度Ug，如圖6所示。由相似三角形關(guān)系， 可以求出： bFaUg式中：為射線源的幾何尺寸；F為焦點(diǎn)至膠片的距離；a為焦點(diǎn)至缺陷的距離；b為缺陷至膠片的距離。 5) 曝光曲線 不同管電壓下，材料厚度與曝光量的關(guān)系曲線，材料厚度d與曝光量x的關(guān)系為： Cdx 式中：為吸收

32、系數(shù)；為常數(shù)。x與d呈線性關(guān)系。若以x為縱軸，d為橫軸，當(dāng)焦距一定時(shí)，則給定一個(gè)厚度d，對(duì)應(yīng)于某一管電壓可以求得一個(gè)x值。用各種不同的電壓試驗(yàn)時(shí)，就可以得出一組斜率逐漸變化的曲線，如圖7所示。 圖7材料厚度與曝光量的關(guān)系曲線 不同焦距下，材料厚度與管電壓的關(guān)系曲線。根據(jù)式，由于底片黑度要求一定，所以x為一常數(shù)，如果被透照的材料固定，則d增大時(shí)必須減小。根據(jù)前面的公式，所以管電壓要相應(yīng)增大。 U1若以材料厚度d為橫軸，管電壓U為縱軸，則在一定焦距下的厚度所對(duì)應(yīng)的管電壓可以連成一條曲線。以不同的焦距試驗(yàn)時(shí)， 就可得到一組曲線， 如圖8所示。 圖8 材料厚度與管電壓的關(guān)系曲線 6) 等效系數(shù)兩塊不同

33、厚度的不同材料在入射強(qiáng)度為I0的射線源照射下，若得到相同的出射強(qiáng)度Ix，則稱二者為“等效”。它們的厚度之比稱為材料的“等效系數(shù)”。根據(jù)等效系數(shù)的定義，可以從一條常用材料的曝光曲線上查出另一種材料的等效厚度所對(duì)應(yīng)的管電壓。 2.2 常見缺陷及其影像特征常見缺陷及其影像特征 1. 1. 焊件中常見的缺陷焊件中常見的缺陷1 1） 裂紋裂紋 裂紋主要是在熔焊冷卻時(shí)因熱應(yīng)力和相變應(yīng)力而產(chǎn)生的， 也有在校正和疲勞過程中產(chǎn)生的，是危險(xiǎn)性最大的一種缺陷。 裂紋影像較難辨認(rèn)。因?yàn)閿嗔褜挾?、裂紋取向、斷裂深度不同， 使其影像有的較清晰，有的模糊不清。常見的有縱向裂紋、橫向裂紋和弧坑裂紋， 分布在焊縫上或熱影響區(qū)。

34、 圖9 焊縫裂紋照片2 2） 未焊透未焊透未焊透是熔焊金屬與基體材料沒有熔合為一體且有一定間隙的一種缺陷。在膠片上的影像特征是連續(xù)或斷續(xù)的黑線， 黑線的位置與兩基體材料相對(duì)接的位置間隙一致。圖10是對(duì)接焊縫的未焊透照片。 圖10 對(duì)接焊縫未焊透照片 3） 氣孔 氣孔是在熔焊時(shí)部分空氣停留在金屬內(nèi)部而形成的缺陷。 氣孔在底片上的影像一般呈圓形或橢圓形，也有不規(guī)則形狀的，以單個(gè)、多個(gè)密集或鏈狀的形式分布在焊縫上。在底片上的影像輪廓清晰，邊緣圓滑，如氣孔較大，還可看到其黑度中心部分較邊緣要深一些(見圖11)。 圖11 焊縫氣孔照片 4） 夾渣 夾渣是在熔焊時(shí)所產(chǎn)生的金屬氧化物或非金屬夾雜物， 因來不

35、及浮出表面，停留在焊縫內(nèi)部而形成的缺陷。在底片上其影像是不規(guī)則的，呈圓形、塊狀或鏈狀等，邊緣沒有氣孔圓滑清晰， 有時(shí)帶棱角， 如圖12所示。 圖12 焊縫夾渣照片 5） 燒穿 在焊縫的局部，因熱量過大而被熔穿，形成流垂或凹坑。 在底片上的影像呈光亮的圓形(流垂)或呈邊緣較清晰的黑塊(凹坑)， 如圖13所示。 圖13 焊縫燒穿照片 2. 2. 鑄件中常見的缺陷鑄件中常見的缺陷1） 夾雜 夾雜是金屬熔化過程中的熔渣或氧化物，因來不及浮出表面而停留在鑄件內(nèi)形成的。 在膠片上的影像有球狀、塊狀或其他不規(guī)則形狀。其黑度有均勻的和不均勻的，有時(shí)出現(xiàn)的可能不是黑塊而是亮塊，這是因?yàn)殍T件中夾有比鑄造金屬密度更

36、大的夾雜物，如鑄鎂合金中的熔劑夾渣，如圖14所示。 圖13鑄鎂合金中的夾雜照片 2） 氣孔 因鑄型通氣性不良等原因，使鑄件內(nèi)部分氣體排不出來而形成氣孔。氣孔大部分接近表面，在底片上的影像呈圓形或橢圓形，也有不規(guī)則形狀的，一般中心部分較邊緣稍黑， 輪廓較清晰， 如圖14所示。 圖14 鑄件中的氣孔照片 3） 針孔 針孔是指直徑小于或等于1 mm的氣孔，是鑄鋁合金中常見的缺陷。在膠片上的影像有圓形、條形、蒼蠅腳形等。 當(dāng)透照較大厚度的工件時(shí)，由于針孔分布在整個(gè)橫斷面， 針孔投影在膠片上是重疊的， 此時(shí)就無法辨認(rèn)出它的單個(gè)形狀了。 4） 疏松 澆鑄時(shí)局部溫差過大，在金屬收縮過程中，鄰近金屬補(bǔ)縮不良，

37、產(chǎn)生疏松。疏松多產(chǎn)生在鑄件的冒口根部、厚大部位、厚薄交界處和具有大面積的薄壁處。在底片上的影像呈輕微疏散的淺黑條狀或疏散的云霧狀，嚴(yán)重的呈密集云霧狀或樹枝狀，如圖15所示。 圖15 鑄件內(nèi)部疏松照片 5） 裂紋 裂紋一般是在收縮時(shí)產(chǎn)生，沿晶界發(fā)展。在底片上的影像是連續(xù)或斷續(xù)曲折狀黑線， 一般兩端較細(xì)，如圖16所示。 圖16 鑄件裂紋照片 6） 冷隔 冷隔由澆鑄溫度偏低造成，一般分布在較大平面的薄壁上或厚壁過渡區(qū)，鑄件清理后有時(shí)肉眼可見。 在底片上的影像呈黑線， 與裂紋相似， 但有時(shí)可能中部細(xì)而兩端較粗。 3. 3. 缺陷埋藏深度的測(cè)定缺陷埋藏深度的測(cè)定根據(jù)缺陷在底片上的影像，只能判定缺陷在工件

38、中的平面位置，也就是說，只能把缺陷位置以兩個(gè)坐標(biāo)表示出來。為了確定第三個(gè)坐標(biāo)，即決定缺陷所在位置的深度，必須進(jìn)行兩次不同方向的照射。 4. 4. 缺陷在射線方向上的厚度測(cè)定缺陷在射線方向上的厚度測(cè)定缺陷在射線束方向的厚度(如氣孔直徑或未焊透深度等)測(cè)定方法，可用測(cè)量缺陷在底片上的影像黑度來估計(jì)。 5. 5. 表面缺陷和偽缺陷表面缺陷和偽缺陷1） 表面缺陷 對(duì)于缺陷，主要應(yīng)檢查工件內(nèi)部缺陷，但是各種表面缺陷在膠片上的影像和內(nèi)部缺陷的影像并沒有什么區(qū)別，表面缺陷有些是允許的。因此，在膠片上發(fā)現(xiàn)有缺陷影像后， 應(yīng)與工件表面仔細(xì)查對(duì)， 最后得出結(jié)論。 2） 偽缺陷 偽缺陷產(chǎn)生的原因很多，形狀也多種多樣

39、，檢測(cè)人員一般憑經(jīng)驗(yàn)?zāi)茏R(shí)別大部分偽缺陷。也就是說，對(duì)缺陷影像可根據(jù)缺陷影像的特征和產(chǎn)生的部位予以分析。此外，還可以從膠片兩側(cè)利用反光或放大鏡觀察表面是否劃傷來判斷。如仍懷疑有缺陷，則必須重照復(fù)驗(yàn)。 2.3 2.3 射線檢測(cè)及中子射線檢測(cè)簡(jiǎn)介射線檢測(cè)及中子射線檢測(cè)簡(jiǎn)介1. 1. 射線檢測(cè)的特點(diǎn)射線檢測(cè)的特點(diǎn) 射線與X射線檢測(cè)的工藝方法基本上是一樣的， 但是射線檢測(cè)有其獨(dú)特的地方。 (1) 射線源不像X射線那樣，可以根據(jù)不同檢測(cè)厚度來調(diào)節(jié)能量(如管電壓)，它有自己固定的能量，所以要根據(jù)材料厚度、精度要求合理選取射線源。 (2) 射線比X射線輻射劑量(輻射率)低，所以曝光時(shí)間比較長(zhǎng)，曝光條件同樣是根據(jù)曝光曲線選擇的，并且一般都要使用增