X射线课程设计.docx

1、X射线课程设计 前言 无损检测是在现代科学基础上产生和发展的检测技术，它借助先进的技术和仪器设备，在不损坏 不改变被监测对象理化状态的情况下，对被检测对象的内部及表面的结构，性质，状态进行高灵敏度和高可靠性的检查和测试，借以评判它们的连续性 完整性 安全性以及其他性能指标。作为一种有效的检测手段，无损检测在我国已广泛应用于经济建设的各个领域，例如特种设备的制造检测和在用检验，以及机械 冶金 石油天然气 化工 航空航天 船舶 铁道 电力 核工业 兵器 煤炭 有色金属 建筑等行业。尤其在保证承压类特种设备产品质量和使用安全方面，无损加测技术显得尤其重要。无损检测应用的正确性和有效性，一方面取决于所

2、采用的技术和装备的水平，另一方面更重要的是取决于检测人员的知识水平和判断能力。无损检测人员所承担的职责要求他们具备相应的无损检测理论知识和技术素质。因此，必须制定一定的规则和程序，对特种设备无损检测人员进行培训和考核，鉴定他们是否具备这种资格。国家特种设备安全监督管理部门对无损检测人员培训和考核十分重视。在20世纪80年代，就组织成立了锅炉压力容器无损检测人员资格鉴定考核机构，制定了无损检测人员考核规则，开展了培训和人员考核工作。1990年，全国锅炉压力容器无损检测人员资格考核委员会组织编写了无损检测人员资格考核培训教材。个人收集整理 勿做商业用途 射线检测 第一模块 射线的产生、性质及其衰减

3、一射线的产生及其性质射线检测是利用射线或射线具有的可穿透物质和在物质中有衰减的特性来发现缺陷的一种无损检测的方法。射线检测中应用的射线主要是X射线r射线，他们都是波长很短的电磁波。X射线r射线的波长为0.001-0.1nm，r射线的波长为0.0003-0.1nm。个人收集整理 勿做商业用途X射线的产生及其性质X射线是由X射线管产生。X射线管由阴极和真空玻璃外壳组成，其简单结构和工作原理如图3-1所示。阴极通以电流加热灯丝至白炽状态时，释放出大量的电子。由于阴极和阳极之间加以很高的电压，这些电子在高压电场中被加速，从阴极飞向阳极，最终以高速撞击在阳极上。此时电子能量的绝大部分转化为热能，其余极少

4、部分的能量以X射线的形式个人收集整理 勿做商业用途辐射出来。 图3-1X射线的产生示意图X射线的能量（光子能量）与管电压有关。管电压越高，电子飞向阴极的速度愈大，产生的线能量也就愈大。射线能量决定了射线穿透工件厚度的能力，射线的能量越大，其穿透能力愈大。检测时，根据被检测的工件透照度来正确选择射线能量有着重要意义。个人收集整理 勿做商业用途X射线的强度与管电流、管电压的平方和靶材原子序数三者之间的乘积成正比。射线检测时，既需要射线具有一定的能量以保证其穿透力，同时还需要射线具有一定的强度，使胶片感光。X射线的能量和强度可通过改变管电压和管电流的大小来进行调节。个人收集整理 勿做商业用途X射线的

5、性质 （1）不可见，在真空中以光速直线传播； （2）本身不带电，不受电场磁场的影响； （3）具有穿透可见光不能穿透的物质（骨骼、金属等）和在物质中有衰减的特性； （4）可是物质电离，使某些物质产生荧光； （5）能使胶片感光； （6）具有辐射生物效应，伤害和杀死细胞。二r射线的产生及其性质r射线是由放射性同位素内部原子核的衰变过程放出的。常用射线检测的同位素有60钴、137铯等。所谓衰变，就是具有放射性的同位素原子核，在自发地放射出某种粒子（）后变成另一种不同的核，放射性物质的能量也会因为这种自发的放射而减少。个人收集整理 勿做商业用途R射线的性质与X射线相似，由于其波长比X射线短，因而射线能量

6、高，具有更大的穿透力。例如：目前用的最广泛的r射线源60Co，它可以检查250mm厚的铜质工件、350mm厚的铝质工件和300mm厚的钢质工件。个人收集整理 勿做商业用途三 射线的衰减 当射线穿透物体时，由于物质对射线有吸收和散射作用，从而引起射线能量的衰减。 射线在物质中的筛检是按照指数的变化规律变化的。当强度为Io的一束平行射线束照射厚度为的物质时，透过物质的射线强度为：个人收集整理 勿做商业用途IIoe式中 I透射射线强度 Io入射射线强度E自然对数的底 物质的厚度，mm衰减系数，cm-1式（3-1）表明，射线的强度的衰减是呈负指数规律的，并且随着穿透物质的厚度的增加，射线强度的衰减增大

7、。随着衰减系数的增大，射线强度的衰减也增大。衰减系数值与射线的本身能量（波长）及物质本身的性质(原子序数z，密度)有关。即对同样的物质，其射线的波长越长，值也越大；对同样能量的射线，物质的原子序数越大，密度越大， 则值也越大。个人收集整理 勿做商业用途 模块二 实现检测方法及其原理射线照相法射线照相法是指用X射线或r射线穿透工件，以胶片作为记录信息的无损检测方法，该方法是最基本的，也是目前在国内外射线检测中应用最为广泛的一种射线检测方法。个人收集整理 勿做商业用途射线照相法的原理射线照相法是根据被检测工件与其内部缺陷射线能量衰减程度不同啊，而引起射线透过工件后的强度不同，使缺陷在射线底片上显示

8、出来，如图3-2所示。从X射线机发射出的X射线透过工件时，由于缺陷内部介质（如空气、非金属夹杂等）对射线的吸收能力比基本金属对射线的吸收能力要低得多，因而透过缺陷部位的射线强度高于周围完好部位。把胶片放在工件的适当位置，使透过工件的射线将胶片感光。在感光胶片上，有缺陷部位将接受较强的射线曝光，而其他完好部位接受较弱的射线暴光。经暗室处理后，得到底片。把底片放在观光灯上可以观察到缺陷处黑度比无缺陷处大。平片人员据此就可以判断缺陷的情况。个人收集整理 勿做商业用途射线照相法的特点（1） 射线照相法适宜的检测对象是各种熔化焊接方法如电弧焊、气体保护焊、电渣焊等的对接接头。（2） 射线照相法能够比较准

9、确地判断出缺陷的性质、数量、尺寸和位置，且底片可以长期保存。（3） 实现照相法容易检测出体积类缺陷，如气孔和夹渣等，对面状缺陷如裂纹的检测受照射角度的影响，即如果其裂向与射线方向平行则容易发现，如果垂直则不宜发现，甚至不能显示出来。个人收集整理 勿做商业用途（4） 射线照相法检测薄工件几乎没有厚度的限制，但检测厚工件受射线穿透力的限制。（5） 射线照相法使用于几乎所有材料的检测。（6） 射线照相法检测成本高，检测速度慢，对人体有伤害，必须采取防护措施。射线实是成像检测技术射线实是成像检测是工业射线检测很有发展前途的一种新技术，与传统的射线照相法相比具有实时、高效、不用射线胶片、可记录和劳动条件

10、好等显著优点。由于它采用X射线源，常称为X射线实是成像检验。国内外将它主要用于钢管、压力容器壳体焊缝检验，微电子器件和集成电路检查，食品包装夹杂物检查及海关安全检查等。个人收集整理 勿做商业用途1射线实时成像是一种在射线透照的同时即可观察到所产生到的图像的检验方法。这种方法是利用小焦点或微焦点X射线源透照工件，利用荧光屏将X射线图像转化为可见光图像，再通过电视摄像机摄像后，将图像直接显示或通过计算机处理后再显示在电视监视屏上，以此来评定工件内部质量。个人收集整理 勿做商业用途2射线实时成像检测的方法根据将X射线图像转化为可见光图像所用器件的不同，射线实时成像检测技术分为为荧光屏-电视成像法、光

11、电增强-电视成像法、X光图像增强-电视成像和X射线光导摄像机直接成像法四种。其中X光图像增强-电视成像法在国内外应用最为广泛，是当今射线实时成像检测的主流设备，其检测灵敏度已高于2%，并可与射线照相法相媲美。通常所说工业 X射线电视检测，即值该方法而言。个人收集整理 勿做商业用途3射线实时成像检测的图像质量图像质量包括清晰度、对比度和噪声。X射线电视机的清晰度主要取决于四个因素；（1） 主转换屏的固有不清晰度；（2） X射线管焦点尺寸引起的几何不清晰度；（3） 工件成像的像素大小；（4） 电视显示的扫描光栅。图像对比实质上是指缺陷影像与其周围的背景之间的广度差。它由所使用的射线能量决定。由于X

12、射线能量透过焊缝后在转换屏上只有少量被吸收，因而影像存在固有噪声。电视系统在放大图像的同时，噪声也会被放大，所以，为防止噪声干扰图像，必须使到达转换屏的X射线强度和屏的转换率足够高。个人收集整理 勿做商业用途总之，对射线实时成像检测图像质量的评定包括以下参数：极限分，辨率；系统细节对比度；系统总部清晰度；噪声。个人收集整理 勿做商业用途3射线荧光屏观察法荧光屏观察法将透过被检测物体后的不同强度的射线，再投射在涂有物质的荧光屏上，激发出不同强度的荧光而得到物体内部的影像。个人收集整理 勿做商业用途此法所用设备主要由X射线发生器及其控制设备、荧光屏、观察和记录的辅助设备、防护及传送工件的装置等几部

13、分组成，如图3-4所示。检测时，把工件送至观察箱上，X射线管发出的射线透过被检测工件，落到与之紧挨的荧光屏上，显示的缺陷影像经平面镜反射后，通过平行于镜子的铅玻璃观察。个人收集整理 勿做商业用途荧光屏观察法反映的缺陷图像是荧光屏上的发光图像，故不需要暗室处理，从而节省大量的软件和工时，成本低，能对工件连续检查，并能迅速得出结论，但由于它不能像照相法那样把射线的能量积累起来，因此只能检查较薄的工件，同时灵敏度较差，与照相法比相差很远。此法最高灵敏度在2%-3%，大量检查时，灵敏度最高达4%-7%，对于微小裂纹是无法发现的。个人收集整理 勿做商业用途1- X射线管；2-防护罩；3-铅遮光罩；4-工

14、件；5-荧光屏；6-观察箱；7-片面反射镜；8-铅玻璃4 射线计算机断层扫描技术计算机断层扫描技术，简称CT(Computer tomography)。它是根据物体横断面的一组投影数据，经计算机处理后，得到物体横断面的图像，其结构如图3-5所示个人收集整理 勿做商业用途1-射线源；2-工件；3-检测器；4-数据采集部；5-高速运算器；6-计算机CPU；7-控制器；8-显示器；9-摄像单元；10-硬盘；11-防护设施；12-机械控制单元；14-应用软件；15-图像处理器。个人收集整理 勿做商业用途 X射线检测的设备和器材X射线机X射线机的基本组成X射线机由四部分组成，即高压部分、冷却部分、保护部

15、分和控制部分1 高压部分高压部分的部件包括射线管、高压发生器、高压电缆等。高压发生器又包括高压变压器、灯丝变压器和高压变压器等。高压变压器和灯丝变压器分别提供射线管的加速电压-阳极和阴极之间的电位差和射线管的灯丝电压。高压变压器、高压整流器、灯丝变压器，它们共同装在一个机壳中，里面装满了耐高压的绝缘介质。个人收集整理 勿做商业用途2 冷却部分由于射线管阳极靶接受电子轰击的动能约有99%转化为内能，因此，X射线管在工作中的阳极冷却十分重要，X射线机采用的冷却反方式粗略的分为三种：油循环冷却、水循环冷却和气体冷却。个人收集整理 勿做商业用途3保护部分目的是防止电气设备内部发生短路或高压放电现象，损

16、坏设备及保护操作者的人身安全。一般射线机的保护部分由以下几个杯分组成:短路过流保护、射线管阳极冷却保护、射线管的过载保护，零位保护，接地保护等。个人收集整理 勿做商业用途4 控制部分 控制部分是指提供射线管工作的一切外部条件的总控制。包括管电压的调节，管电流的调节，以及各种操作的指示部分。个人收集整理 勿做商业用途像质计的使用 像质计一般应放置在工件源侧表面焊缝的一端（在被检区长度的1/4左右位置）,金属丝应横跨焊缝，细丝置于外侧。当一张胶片上同时透照多条焊接接头时,像质计应放置在透照区最边缘的焊缝处。个人收集整理 勿做商业用途 像质计放置原则a) 单壁透照规定像质计放置在源侧。双壁单影透照规

17、定像质计放置在胶片侧。双壁双影透照像质计可放置在源侧，也可放置在胶片侧。个人收集整理 勿做商业用途b) 单壁透照中，如果像质计无法放置在源侧，允许放置在胶片侧。c) 单壁透照中像质计放置在胶片侧时，应进行对比试验。对比试验方法是在射源侧和胶片侧各放一个像质计，用与工件相同的条件透照，测定出像质计放置在源侧和胶片侧的灵敏度差异，以此修正像质指数规定，以保证实际透照的底片灵敏度符合要求。个人收集整理 勿做商业用途d) 当像质计放置在胶片侧时，应在像质计上适当位置放置铅字“F”作为标记， F标记的影像应与像质计的标记同时出现在底片上，且应在检测报告中注明。个人收集整理 勿做商业用途 原则上每张底片上

18、都应有像质计的影像。当一次曝光完成多张胶片照相时，允许减少使用的像质计数量: 环形焊接接头采用源置于中心周向曝光时，至少在圆周上等间隔地放置3个像质计;球罐焊接接头采用源置于球心全景曝光时，至少在北极区、赤道区、南极区附近的焊缝上沿纬度等间隔地各放置3个像质计，在南、北极的极板拼缝上各放置1个像质计; 个人收集整理 勿做商业用途一次曝光连续排列的多张胶片时，至少在第一张、中间一张和最后一张胶片处各放置一个像质计。 小径管可选用通用线型像质计或附录F（规范性附录）规定的专用（等径金属丝）像质计，金属丝应横跨焊缝放置。像质计应置于源侧，当无法放置在源侧时，可将像质计置于胶片侧。个人收集整理 勿做商

19、业用途 底片上，在黑度均匀区（一般是邻近焊缝的母材金属区）能够清晰地看到长度不小于10mm的连续的金属丝影像时，则该丝认为是可识别的。专用像质计应能识别不少于二根金属丝。个人收集整理 勿做商业用途标记透照部位的标记由识别标记和定位标记组成。标记一般由适当尺寸的铅（或其他适宜的重金属）制数字、拼音字母和符号等构成。个人收集整理 勿做商业用途 识别标记一般包括：产品编号、焊接接头编号、部位编号和透照日期。返修后的透照还应有返修标记,扩大检测比例的透照还应有扩大检测标记。个人收集整理 勿做商业用途 定位标记一般包括中心标记和搭接标记。中心标记指示透照部位区段的中心位置和分段编号的方向,一般用十字箭头

20、“”表示。搭接标记是连续检测时的透照分段标记，可用符号“”或其他能显示搭接情况的方法表示。个人收集整理 勿做商业用途 标记一般应放置在距焊缝边缘至少5mm以外的部位，搭接标记放置的部位还应符合附录G（规范性附录）的规定。所有标记的影像不应重叠，且不应干扰有效评定范围内的影像。个人收集整理 勿做商业用途胶片处理 可采用自动冲洗或手工冲洗方式处理,推荐采用自动冲洗方式处理。 胶片处理一般应按胶片使用说明书的规定进行。 评片要求 评片一般应在专用的评片室内进行。评片室应整洁、安静，温度适宜,光线应暗且柔和。 评片人员在评片前应经历一定的暗适应时间。从阳光下进入评片的暗适应时间一般为5 min10mi

21、n；从一般的室内进入评片的暗适应时间应不少于30s。个人收集整理 勿做商业用途评片时，底片评定范围内的亮度应符合下列规定：当底片评定范围内的黑度 D2.5时，透过底片评定范围内的亮度应不低于30cd/m2；当底片评定范围内的黑度 D2.5时,透过底片评定范围内的亮度应不低于10cd/m2。底片评定范围的宽度一般为焊缝本身及焊缝两侧5mm宽的区域。 底片质量底片上,标记影像应显示完整、位置正确。 底片评定范围内的黑度D应符合下列规定: A 级：1.5D4.0； AB级：2.0D4.0 ；B 级：2.3D4.0。用X射线透照小径管或其他截面厚度变化大的工件时， AB级最低黑度允许降至1.5；B级最

22、低黑度可降至2.0。个人收集整理 勿做商业用途采用多胶片方法时，单片观察的黑度应符合以上要求。双片叠加观察仅限于A级，叠加观察时，单片的黑度应不低于1.3。个人收集整理 勿做商业用途对评定范围内的黑度D4.0的底片，如有计量检定报告证明所使用观片灯的亮度能够满足，且经合同各方同意，允许进行评定。个人收集整理 勿做商业用途 底片的像质计灵敏度单壁透照、像质计置于源侧时应符合表5的规定；双壁双影透照、像质计置于源侧时应符合表6的规定；双壁单影或双壁双影透照、像质计置于胶片侧时应符合表7的规定。个人收集整理 勿做商业用途 底片评定范围内不应存在干扰缺陷影像识别的水迹、划痕、斑纹等伪缺陷影像。表5 像

23、质计灵敏度值单壁透照、像质计置于源侧应识别丝号（丝径, mm）公称厚度 （T）范围，mmA 级AB级B 级18（0.063） 2.517（0.080） 2.02.5 4.016（0.100）2.0 2.0 3.5 4 615（0.125） 2.0 3.5 3.5 5.0 6 814（0.160）3.5 5.05.0 78 1213（0.20）5.0 77 10 12 2012（0.25）7 1010 15 20 3011（0.32）10 1515 25 30 3510（0.40）15 2525 32 35 459 （0.50）25 3232 40 45 658 （0.63）32 4040 55

24、 65 1207 （0.80）40 5555 85 120 2006 （1.00）55 8585 150 200 3505 （1.25）85 150150 250 3504 （1.60）150 250250 3503 （2.00）250 3503502 （2.50）350表6 像质计灵敏度值双壁双影透照、像质计置于源侧应识别丝号（丝径, mm）透照厚度（W）范围，mmA 级AB级B 级18（0.063） 2.517（0.080） 2.02.5 4.016（0.100） 2.02 3.54 615（0.125）2.0 3.53.5 5.06 814（0.160）3.5 5.05 78 1513（

25、0.20）5 77 1215 2412（0.25）7 1212 1624 3211（0.32）12 16 16 2432 4010（0.40）16 24 243640 589 （0.50） 24 3636 4448 568 (0.63) 36 44 44 547 (0.80) 44 54表7 像质计灵敏度值双壁单影或双壁双影透照、像质计置于胶片侧 应识别丝号（丝径, mm）透照厚度（W）范围，mmA 级AB级B 级18（0.063） 2.517（0.080） 2.02.5 4.016（0.100） 2.02.0 3.54 615（0.125）2.0 3.53.5 5.06 1214（0.160

26、）3.5 5.05 1012 1813（0.20）5 1010 1518 3012（0.25）10 1515 2230 4511（0.32）15 2222 3845 5510（0.40） 22 3838 4855 709 （0.50）38 4848 6070 1008 （0.63）48 6060 85100 1807 （0.80）60 8585 125180 3006 （1.00）85 125125 225 3005 （1.25）1252252253754 （1.60）2253753753 （2.00）375像质计的使用 像质计一般应放置在工件源侧表面焊缝的一端（在被检区长度的1/4左右位置）

27、,金属丝应横跨焊缝，细丝置于外侧。当一张胶片上同时透照多条焊接接头时,像质计应放置在透照区最边缘的焊缝处。个人收集整理 勿做商业用途 像质计放置原则a) 单壁透照规定像质计放置在源侧。双壁单影透照规定像质计放置在胶片侧。双壁双影透照像质计可放置在源侧，也可放置在胶片侧。个人收集整理 勿做商业用途b) 单壁透照中，如果像质计无法放置在源侧，允许放置在胶片侧。c) 单壁透照中像质计放置在胶片侧时，应进行对比试验。对比试验方法是在射源侧和胶片侧各放一个像质计，用与工件相同的条件透照，测定出像质计放置在源侧和胶片侧的灵敏度差异，以此修正像质指数规定，以保证实际透照的底片灵敏度符合要求。个人收集整理 勿

28、做商业用途d) 当像质计放置在胶片侧时，应在像质计上适当位置放置铅字“F”作为标记， F标记的影像应与像质计的标记同时出现在底片上，且应在检测报告中注明。个人收集整理 勿做商业用途 原则上每张底片上都应有像质计的影像。当一次曝光完成多张胶片照相时，允许减少使用的像质计数量: 环形焊接接头采用源置于中心周向曝光时，至少在圆周上等间隔地放置3个像质计;球罐焊接接头采用源置于球心全景曝光时，至少在北极区、赤道区、南极区附近的焊缝上沿纬度等间隔地各放置3个像质计，在南、北极的极板拼缝上各放置1个像质计; 个人收集整理 勿做商业用途一次曝光连续排列的多张胶片时，至少在第一张、中间一张和最后一张胶片处各放

29、置一个像质计。 小径管可选用通用线型像质计或附录F（规范性附录）规定的专用（等径金属丝）像质计，金属丝应横跨焊缝放置。像质计应置于源侧，当无法放置在源侧时，可将像质计置于胶片侧。个人收集整理 勿做商业用途 底片上，在黑度均匀区（一般是邻近焊缝的母材金属区）能够清晰地看到长度不小于10mm的连续的金属丝影像时，则该丝认为是可识别的。专用像质计应能识别不少于二根金属丝。个人收集整理 勿做商业用途标记 透照部位的标记由识别标记和定位标记组成。标记一般由适当尺寸的铅（或其他适宜的重金属）制数字、拼音字母和符号等构成。个人收集整理 勿做商业用途 识别标记一般包括：产品编号、焊接接头编号、部位编号和透照日期。返修后的透照还应有返修标记,扩大检测比例的透照还应有扩大检测标记。个人收集整理 勿做商业用途 定位标记一般包括中心标记和搭接标记。中心标记指示透照部位区段的中心位置和分段编号的方向,一般用十字箭头“”表示。搭接标记是连续检测时的透照分段标记，可用符号“”或其他能显示搭接情况的方法表示。个人收集整理 勿做商业用途 标记一般应放置在距焊缝边缘至少5mm以外的部位，搭接标记放置的部位还应符合附录G（规范性附录）的规定。所有标记的影像不应重叠，且不应干扰有效评定范围