射線無損檢測(cè)課件

1、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，射線種類以及穿透的距離，利用各部位對(duì)入射射線的衰減不同，透射射線的強(qiáng)度分布將不均勻。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，大小和分布情況。射線檢測(cè)方法傳統(tǒng)方法：（按觀察方法分類） 照相法電離檢測(cè)法熒光屏直接觀察法電視觀察法線源：X，中子等新進(jìn)展：射線直接數(shù)字成像數(shù)字實(shí)時(shí)成像透照的技術(shù)指標(biāo)選擇線源的選擇 450mm 伽瑪射線（穿透能力強(qiáng)但靈敏度低） 450mm X射線（或伽瑪射線）管電壓、曝光量 通過改變管電壓和曝光時(shí)間來改變射線能量，以滿足透照不同厚度的要求。 曝光試驗(yàn)

2、結(jié)果表明，管電壓在300kV、曝光量200 mAmin時(shí)混凝士透照厚度達(dá)400 mm。焦距 為了減少幾何不清晰度，除了選擇射線源外，主要是通過改變焦距來實(shí)現(xiàn)。焦點(diǎn)尺寸越小、焦距越大、工件厚度越小則幾何不清晰度也越小。對(duì)厚度在100400 mm的混凝土，建議焦距取為600 1 000 mm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，經(jīng)過暗室處理后，就會(huì)得到被檢物的結(jié)構(gòu)影像。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

3、的分布來判斷試件的完整性。電視觀察法：電視觀察法是熒光屏直接觀察法的發(fā)展，就是將熒光屏上的可見影像通過光電倍增管增強(qiáng)圖像，再通過電視設(shè)備顯示。 移動(dòng)式管道爬行器 便攜式灌漿空洞X射線的實(shí)驗(yàn)研究原因：灌漿空洞是導(dǎo)致橋梁混凝土結(jié)構(gòu)中鋼材銹蝕或銹斷的主要原因，因此及早發(fā)現(xiàn)灌漿空洞對(duì)保障橋梁安全性與耐久性至關(guān)重要。選擇方法由于灌漿處于波紋管內(nèi)部，若采用超聲波法，其反射波受到多個(gè)界面綜合影響，很難明確判斷空洞情況。由于橋梁中有金屬波紋管存在，若采用電磁波法，其反射波無法檢測(cè)灌漿空洞的電磁特性。由于穿過混凝土中鋼材或空洞后的射線強(qiáng)度與穿過混凝土本身后的射線強(qiáng)度不同，可以從底片上的黑度差別判斷混凝土的質(zhì)量。

4、故可以采用射線法。原理透照方法空洞在垂直于射線方向上的大小和位置從底片上可由肉眼判斷。但空洞在平行于射線方向上，即試件厚度方向上的大小和位置無法直接用肉眼識(shí)別，一般需采用設(shè)置人工梯形溝或二次攝像等方法？進(jìn)行測(cè)定分析。膠片，增感屏和散亂線的屏蔽采用增感型膠片與金屬增感屏一起使用，以增加膝片感光速度，減少射線透照時(shí)間。為提高透照質(zhì)量，透照前在膠片前后屏各加入厚003 mm鉛箔增感屏。射線照相的靈敏度采用絲質(zhì)像質(zhì)計(jì)來測(cè)定射線照片的射線照相靈敏度，以射線照片上可識(shí)別的像質(zhì)計(jì)的最小細(xì)節(jié)尺寸來表示射線照相靈敏度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖7為Pvc圓波紋管中只有鋼絞線，尚未灌漿時(shí)的射線照片。從圖7中可以看出，因波紋管內(nèi)未

5、灌漿，其黑度大于試件本體，鋼絞線之間空隙有較明顯的黑度，波紋管中預(yù)設(shè)的斷裂鋼絞線的斷裂位置清晰可見。圖8為PvC圓波紋管內(nèi)部分灌漿后的照片，從圖8可以看出，灌漿段與未灌漿段黑度差別明顯，灌漿段中的波紋管空隙處黑度與試件本體基本一致，波紋管未灌漿段黑度大于試件本體。說明x射線照片可以準(zhǔn)確反映PVC波紋管中的灌漿情況。射線機(jī)的基本結(jié)構(gòu)：源組件（ 射線源），源容器（主機(jī)體），輸源管，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，附件。中子射線檢測(cè)中子穿過物質(zhì)時(shí)主要是與物質(zhì)的原子核發(fā)生作用，與核外電子幾乎沒有作用。中子的吸收概率主要決定與核的性質(zhì)。與X射線 射線不同，物質(zhì)與中子相互作用對(duì)其的吸收和衰減不隨原子序數(shù)的增大而增大。原子序數(shù)相

6、鄰的兩種元素對(duì)中子的吸收可能相差殊 。衰減系數(shù)大小是由該元素的中子截面決定的。 部分元素對(duì)熱中子的質(zhì)量吸收系數(shù) 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。 檢測(cè)原理中子源發(fā)生的中子束射向被檢測(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。注意:與

7、X射線 射線不同，物質(zhì)對(duì)中子的吸收和衰減不隨原子序數(shù)的增大。且中子穿過物質(zhì)時(shí)主要是與物質(zhì)的原子核發(fā)生作用，與核外電子幾乎沒有作用。中子射線檢測(cè)設(shè)備：中子源，減速器，準(zhǔn)直器，記錄設(shè)備。中子射線源類型同位素中子源加速器中子源 反應(yīng)堆中子源中子管式中子源：加速器中子源的另一種形式，體積小，可用作移動(dòng)式中子檢測(cè)裝置。產(chǎn)生快中子，通過慢化劑變成熱中子產(chǎn)生熱中子直接用于探傷工業(yè)射線CT概念一、工業(yè)射線CT概念 CTComputed Tomography 即計(jì)算機(jī)斷層成像技術(shù) 它根據(jù)物體橫斷面的一組投影數(shù)據(jù)，經(jīng)過計(jì)算及處理后，得到物體橫斷面的圖像，所以它是一種由數(shù)據(jù)到圖像的重建技術(shù)。 ICTIndustri

8、al Computed Tomography 即工業(yè)計(jì)算機(jī)斷層成像技術(shù)，簡(jiǎn)稱工業(yè)CT。首先探測(cè)器測(cè)量射線透過物體的強(qiáng)度變化（即探測(cè)器計(jì)數(shù)和的變化），然后輸入計(jì)算機(jī)，通過CT圖像重建運(yùn)算，重組出被檢測(cè)部位的橫斷面圖像，即獲得該層上下無重疊、對(duì)比度很高的清晰圖像。 二、工業(yè)射線CT工作原理工業(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)組成示意圖技術(shù)指標(biāo)：空間分辨率密度分辨率掃描重建時(shí)間射線源系統(tǒng)探測(cè)器系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)掃描機(jī)械系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輔助系統(tǒng)能量：醫(yī)院的一般在160KV，工業(yè)的覆蓋比較廣，最高可達(dá)15MeV；劑量：醫(yī)院的比較小，工業(yè)的比較大，醫(yī)院的考慮對(duì)人提輻射盡量做的小，工業(yè)的有防護(hù)，

9、劑量大圖像質(zhì)量好；檢測(cè)對(duì)象：醫(yī)院針對(duì)的是生物體，比如人，工業(yè)的針對(duì)的是工業(yè)產(chǎn)品，比如零件，電子器件等；工業(yè)CT與醫(yī)用CT對(duì)比三、工業(yè)射線CT的特點(diǎn)傳統(tǒng)二維檢測(cè)中的不足：檢測(cè)過程是一個(gè)三維到二維變換過程，不同深度方向上的信息重疊在一起，引起混淆，即影像重疊。密度分辨率低。只能提供定性信息檢測(cè)能力強(qiáng)，不能實(shí)用于測(cè)定結(jié)構(gòu)尺寸，缺陷方向和大小。射線CT的特點(diǎn)：逐點(diǎn)測(cè)定工件薄層，比較后可獲得三維立體結(jié)構(gòu)，不存在前后缺陷重疊的問題?？蛇M(jìn)行任何方向上的非破壞切片和斷面成像。改變成像質(zhì)量，提高產(chǎn)品合格率。一般射線照相技術(shù)僅能定性，而射線可以定量。檢測(cè)能力強(qiáng)，精度高，成像快。比一般射線照相法提高接近兩個(gè)數(shù)量級(jí)。

10、不足：成本高、效率低。四、工業(yè)CT應(yīng)用大尺寸高密度復(fù)雜結(jié)構(gòu)件貴重精密設(shè)備典型代表：火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、飛機(jī)高級(jí)渦輪葉片 火箭發(fā)動(dòng)機(jī)空心渦輪葉片五、射線CT的評(píng)價(jià)參數(shù)a.空間分辨率 指圖像中能夠辨別最小物體的能力。以分辨黑白相間條形帶的對(duì)數(shù)，即每毫米線對(duì)數(shù)（）表示。影響因素(1)掃描像素?cái)?shù)目大小(2)探測(cè)器準(zhǔn)直孔的寬度(3)采樣點(diǎn)間距(4)重建算法(5)機(jī)械系統(tǒng)精度(6)X射線管焦點(diǎn)大小。b.密度分辨率密度分辨率又稱為系統(tǒng)靈敏度，它表示能夠區(qū)分開的密度差別程度。利用圖像的灰度去分辨被檢測(cè)物的材質(zhì)，通常以密度變化的百分比（）表示相互變化的關(guān)系。 提高密度分辨率的方法主要是合理選擇射線 源的能量，增加射線源

11、的量，降低噪聲。 c.斷層厚度與空間分辨率密切相關(guān)，即斷層厚度愈薄時(shí)，得到的空間分辨率愈高。 影響因素有準(zhǔn)直器寬度、探測(cè)器孔的寬度、采樣點(diǎn)間距和重建算法等。 d.偽影 圖像中與被檢物體的物理參數(shù)分布沒有對(duì)應(yīng)關(guān)系的部分，可能來自被檢物體和CT裝置兩個(gè)方面。e.均勻度 斷面不同位置上同一組織或同類缺陷成像時(shí)，是否具有同一個(gè)平均CT值。f.重復(fù)性 在一定的誤差范圍內(nèi)，同一物體在同樣的測(cè)量參數(shù)下，始終能獲得同樣的圖像。g.時(shí)間分辨力 無法從CT圖像中直接讀取，作用時(shí)間是間接的，受檢測(cè)時(shí)間影響。射線檢測(cè)工作的輻射防護(hù)一、射線對(duì)人體的危害射線具有生物效應(yīng)，過量的射線輻照會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生傷害。注；1.希（沃特）

12、(Sv)的急性照射，有15%的人將出現(xiàn)臨床癥狀；2.希（沃特）(Sv)的急性照射，幾乎100%出現(xiàn)臨床癥狀并可能死亡；而45希（沃特）(Sv)的急性照射，100%死亡。1Sv=1J/Kg=100rem生物效應(yīng)：輻射作用于生物體時(shí)能產(chǎn)生電離輻射，這種電離作用能導(dǎo)致生物體的細(xì)胞、組織、器官等損傷，引起病理反應(yīng)。 知道嗎？輻射生物效應(yīng)不僅可以在受照者本身表現(xiàn)出來，還可以出現(xiàn)在受照者的后代！(稱為遺傳效應(yīng)) 一般發(fā)生四個(gè)階段變化：物理變化階段：持續(xù)10-16 秒，細(xì)胞被電離；物理化學(xué)變化階段：10-16 秒，離子與水分子作用，形成新產(chǎn)物；化學(xué)變化階段：持續(xù)約幾秒，反應(yīng)產(chǎn)物與細(xì)胞分子作用，可能破壞復(fù)雜分

13、子；生物變化階段：持續(xù)時(shí)間可以是幾十分鐘至幾十年?？赡芷茐募?xì)胞或其功能。 輻射后的癥狀急性損傷：（短時(shí)間受到全身大劑量輻射）前驅(qū)期：惡心、嘔吐，一般持續(xù)12天。潛伏期：一切癥狀消失，數(shù)日或數(shù)周。發(fā)癥期：表現(xiàn)輻射損傷癥狀，嘔吐、腹瀉、出血、嗜眠、毛發(fā)脫落，嚴(yán)重者導(dǎo)致死亡。慢性損傷：（長時(shí)間受到超過允許水平的低劑量輻射） 白血病、癌癥（皮膚癌、甲狀腺癌、乳腺癌、肺癌、骨癌等）、再生不良性貧血、白內(nèi)障、壽命縮短等。表4-12 不同輻射的相對(duì)生物效應(yīng)輻射類型X,射線熱能中子質(zhì)子快中子（20MeV）快中子（20MeV）粒子相對(duì)生物效應(yīng)RBE值1510102020不同種類的射線對(duì)機(jī)體的生物效應(yīng)各不相同！生

14、物效應(yīng)也受生物種類和個(gè)體生理差異因素的影響： 即使在劑量相同的情況下，對(duì)生物所產(chǎn)生的輻射損傷程度也未必相同。人體不同部位對(duì)輻射敏感性從高到低的次序?yàn)椋?腹部、盆腔、頭部、胸部、四肢。人體對(duì)射線最敏感的是白血球，眼晶體。外照射來自人體之外的輻射照射。內(nèi)照射吸入（如放射性塵埃）或進(jìn)入（如受放射性污染的水、食物或其他物體）人體內(nèi)的放射性物質(zhì)的照射。單次集中輻射比多次分散輻射所造成的傷害更大。生物效應(yīng)還受照射條件的不同的影響：二、射線防護(hù)的有關(guān)法令 我國主要標(biāo)準(zhǔn)是GB 18871-2002 電離輻射防護(hù)和輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于從事電離輻射照射的職業(yè)的工作人員，其劑量限值有如下規(guī)定：由審核管理部門決定的

15、連續(xù)5年的年平均有小劑量不超過20mSv。任何單一年份中的有效劑量不超過50mSv。眼晶體年當(dāng)量劑量不超過150mSv。四肢（手和足）或皮膚的年當(dāng)量劑量不超過500mSv。 隨機(jī)、非隨機(jī)效應(yīng)的區(qū)別三、射線防護(hù)原則正當(dāng)化原則：危害小于利益，否則不進(jìn)行。最優(yōu)化原則：符合上一前提下，設(shè)法使受輻射的水平降為最低。限制化原則：符合上兩前提下，保證個(gè)人所受到的吸收劑量當(dāng)量不超過規(guī)定的限值。四、射線防護(hù)方法時(shí)間防護(hù)法： 通過縮短接觸射線的時(shí)間，達(dá)到減少受射線輻射的時(shí)間。距離防護(hù)法：PR2； 劑量率與距離成反比，距離防護(hù)是在無防護(hù)或防護(hù)層不夠時(shí)一種特別有效的防護(hù)方法。屏蔽防護(hù)法：在放射源和人體之間放置屏蔽材料

16、，是外照射防護(hù)的主要方法。屏蔽材料以密度大的物質(zhì)為好，如貧化鈾、鉛、鐵、重混凝土、鉛玻璃等。實(shí)際工作中，為經(jīng)濟(jì)、方便計(jì)，也可采用混凝土、巖石、磚、土、水等普通材料作屏蔽材料。要注意防護(hù)結(jié)構(gòu)不留縫及反射輻射等間接輻射的防護(hù)。屏蔽材料的選擇及其厚度的確定，取決于輻射的性質(zhì)以及對(duì)防護(hù)的要求，查閱有關(guān)資料，計(jì)算確定。五、中子射線防護(hù)中子對(duì)人體危害很大，所以要特別注意防護(hù)。快中子的減速：依靠中子和原子核的彈性碰撞。 減速劑如石蠟、塑料、水、油等，它們作為減速劑使用性能效果好，價(jià)格便宜，是比較理想的防護(hù)材料。熱中子的吸收：吸收劑鋰和硼，常選含硼物或硼砂、硼酸作吸收劑。 設(shè)置中子防護(hù)層時(shí)，總把減速劑和吸收劑同時(shí)考慮，如含2%的硼砂、石蠟、磚或裝有2%硼酸水溶液的玻璃（或有機(jī)玻璃）水箱堆置即可，要特別注意防止中子泄露。評(píng)片對(duì)射線照片的解釋分析與判斷焊接缺陷(1)熔合不良類：未(完全)焊透、未熔合(2)裂紋類：熱裂紋、冷裂紋(3)孔洞類：氣孔、縮孔(4)夾渣物類：夾渣、夾鎢(5)成行不良類：咬邊、燒穿、焊瘤等(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(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，焊接方式：自動(dòng)焊(3)孔