《無(wú)損檢測(cè)射線(xiàn)檢測(cè)》PPT課件.ppt

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第二章射線(xiàn)檢測(cè),湖南工程學(xué)院,利用各種射線(xiàn)對(duì)材料透射性能的差異及各種材料對(duì)射線(xiàn)的吸收、衰減程度的不同，使底片感光成黑度不同的圖像來(lái)觀察的適用于所有材料：對(duì)零件形狀、表面粗糙度無(wú)嚴(yán)格要求厚鋼板、薄紙片、油畫(huà)、紙幣都可主要應(yīng)用于鑄件、焊件能直觀顯示影像易于對(duì)缺陷定性、定量和定位射線(xiàn)底片能長(zhǎng)期保存,2.1射線(xiàn)檢測(cè)的物理基礎(chǔ),一.射線(xiàn)的種類(lèi)在射線(xiàn)檢測(cè)中應(yīng)用的射線(xiàn)主要是X射、γ射線(xiàn)和中子射線(xiàn)。X射線(xiàn)和γ射線(xiàn)屬于電磁輻射，而中子射線(xiàn)是中子束流?！锷渚€(xiàn)：波長(zhǎng)短的電磁波或能量大的粒子流★不用帶點(diǎn)粒子（陰極射線(xiàn)、β射線(xiàn)、α射線(xiàn)）進(jìn)行探傷，為什么？,射線(xiàn)檢測(cè)的物理基礎(chǔ),圖2-1射線(xiàn)的波長(zhǎng)分布,射線(xiàn)檢測(cè)的物理基礎(chǔ),二.射線(xiàn)的產(chǎn)生1.X射線(xiàn)的產(chǎn)生X射線(xiàn)通常是將高速運(yùn)動(dòng)的電子作用到金屬靶(一般是重金屬)上而產(chǎn)生的。什么是連續(xù)X射線(xiàn)和特征X射線(xiàn)？2.γ射線(xiàn)的產(chǎn)生工業(yè)上廣泛采用人工同位素鈷－60、銥－192產(chǎn)生γ射線(xiàn)。由于γ射線(xiàn)的波長(zhǎng)比X射線(xiàn)更短，所以具有更大的穿透力。（天然放射性同位素鐳－226、鈾－235價(jià)格高、不適合制成射線(xiàn)源）,3.中子射線(xiàn)的產(chǎn)生通過(guò)原子核反應(yīng)產(chǎn)生，任何能使原子核受到強(qiáng)烈激發(fā)的的方式都可以用來(lái)獲得中子常用的中子源有：同位素中子源—利用天然放射性同位素（鐳、釙）的α粒子去轟擊鈹，引起核反應(yīng)而產(chǎn)生中子，強(qiáng)度較低；加速器中子源－用被加速的帶電粒子去轟擊適當(dāng)?shù)陌校梢援a(chǎn)生各種能量的中子，強(qiáng)度比普通同位素中子源高出好幾個(gè)數(shù)量級(jí)；反應(yīng)堆中子源－利用重核裂變，在反應(yīng)堆內(nèi)形成鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，不斷產(chǎn)生大量的中子，是目前能量最大的中子源。,三.射線(xiàn)的特征,1.具有穿透物質(zhì)的能力物質(zhì)對(duì)X射線(xiàn)、γ射線(xiàn)與中子射線(xiàn)的吸收系數(shù)特征？（氫、硼、稀土元素、鎘；鐵、鉛；同一元素不同同位素）2.不帶電荷、不受電磁場(chǎng)作用3.具有波動(dòng)性、粒子性（可以產(chǎn)生折射、反射、干涉和衍射）4.能使某些物質(zhì)起光化學(xué)作用（產(chǎn)生熒光、感光）5.能使氣體電離并殺死有生命的細(xì)胞,射線(xiàn)檢測(cè)的物理基礎(chǔ),四.射線(xiàn)通過(guò)物質(zhì)時(shí)的衰減1.X射線(xiàn)、γ射線(xiàn)通過(guò)物質(zhì)時(shí)的衰減光電效應(yīng)：產(chǎn)生自由電子和次級(jí)標(biāo)識(shí)X射線(xiàn)）圖2－3a)康普頓效應(yīng)：X光子的一部分能量傳給電子并將其打出軌道，X光子本身的能量減少并改變傳播方向，成為散射光子圖2－3b)湯姆森散射：產(chǎn)生與入射波長(zhǎng)相同的散射線(xiàn)的現(xiàn)象圖2－3c)電子對(duì)效應(yīng)：當(dāng)射線(xiàn)光子能量大于1.02MeV，光子在原子核場(chǎng)的作用下，轉(zhuǎn)化成一對(duì)正、負(fù)電子，而入射光子則完全消失圖2－3d）,射線(xiàn)檢測(cè)的物理基礎(chǔ),射線(xiàn)通過(guò)厚度為d的物質(zhì)時(shí)發(fā)生上述作用，使其能量衰減，公式為：μ－衰減系數(shù)或吸收系數(shù)，被測(cè)物質(zhì)厚度，I和I0分別為入射線(xiàn)和透射線(xiàn)強(qiáng)度，H為物體表面至射線(xiàn)源的距離修正后為：,,,2.中子射線(xiàn)通過(guò)物質(zhì)時(shí)的衰減I、I0－分別為入射線(xiàn)和透射線(xiàn)強(qiáng)度，－中子與被檢物質(zhì)中發(fā)生核相互作用的全截面（等于吸收截面與散射截面之和），N－單位體積內(nèi)核的數(shù)目，則吸收系數(shù)：,,,,2.2Χ射線(xiàn)檢測(cè)的基本原理和方法,一.Χ射線(xiàn)檢測(cè)的基本原理Χ射線(xiàn)檢測(cè)是利用Χ射線(xiàn)通過(guò)物質(zhì)衰減程度與被通過(guò)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(lái)實(shí)現(xiàn)的。,Χ射線(xiàn)檢測(cè)的基本原理,圖2-2X射線(xiàn)檢測(cè)原理,Χ射線(xiàn)檢測(cè)的基本原理和方法,二.Χ射線(xiàn)檢測(cè)方法1.照相法Χ射線(xiàn)檢測(cè)常用的方法之一是照相法，即利用射線(xiàn)感光材料(通常用射線(xiàn)膠片)，放在被透照試件的背面接受透過(guò)試件后的Χ射線(xiàn)，如圖2-3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均勻程度，就可以評(píng)定被檢測(cè)試件中有無(wú)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Χ射線(xiàn)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。,Χ射線(xiàn)檢測(cè)的基本原理和方法－照相法,圖2-3X射線(xiàn)照相原理示意圖,2.電離檢測(cè)法書(shū)上圖2－63.熒光屏直接觀察法書(shū)上圖2－74.電視觀察法,2.3Χ射線(xiàn)照相檢測(cè)技術(shù),一.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(xiàn)膠片上能發(fā)現(xiàn)被檢測(cè)試件中與射線(xiàn)平行方向的最小缺陷尺寸；二是相對(duì)靈敏度，是指在射線(xiàn)膠片上能發(fā)現(xiàn)被檢測(cè)試件中與射線(xiàn)平行方向的最小缺陷尺寸占試件厚度的百分?jǐn)?shù)。若以d表示缺陷處試件的厚度，x為與射線(xiàn)平行方向最小缺陷尺寸，則其相對(duì)靈敏度為:,Χ射線(xiàn)照相檢測(cè)技術(shù)－透度計(jì),2.透度計(jì)透度計(jì)又稱(chēng)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(lái)做參考比較。同時(shí)，還可以用透度計(jì)來(lái)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：槽式透度計(jì)金屬絲透度計(jì)板孔型透度計(jì),Χ射線(xiàn)照相檢測(cè)技術(shù)－透度計(jì),圖2-4透度計(jì)示意圖,Χ射線(xiàn)照相檢測(cè)技術(shù)－增感屏,二.增感屏及增感方式的選擇由于X射線(xiàn)和γ射線(xiàn)波長(zhǎng)短、硬度（見(jiàn)下文）大，對(duì)膠片的感光效應(yīng)差，一般透過(guò)膠片的射線(xiàn)，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(xiàn)作用下能激發(fā)出熒光或產(chǎn)生次級(jí)射線(xiàn)，從而加強(qiáng)對(duì)膠片的感光作用。在射線(xiàn)透視照相中，所用的增感物質(zhì)稱(chēng)為增感屏。,Χ射線(xiàn)照相檢測(cè)技術(shù),1）熒光增感屏熒光增感屏是利用熒光物質(zhì)被射線(xiàn)激發(fā)產(chǎn)生熒光實(shí)現(xiàn)增感作用的，其結(jié)構(gòu)如圖2-5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2-5熒光增感屏構(gòu)造示意圖,Χ射線(xiàn)照相檢測(cè)技術(shù),2）金屬增感屏金屬增感屏在受射線(xiàn)照射時(shí)產(chǎn)生β射線(xiàn)和二次標(biāo)識(shí)X射線(xiàn)對(duì)膠片起感光作用。其增感較小，一般只有2～7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。,圖2-6金屬增感屏結(jié)構(gòu)示意圖,Χ射線(xiàn)照相檢測(cè)技術(shù),三.曝光參數(shù)的選擇1）射線(xiàn)的硬度2）射線(xiàn)的曝光量,圖2-7曝光距離與射線(xiàn)強(qiáng)度的關(guān)系,Χ射線(xiàn)照相檢測(cè)技術(shù),3）射線(xiàn)照相對(duì)比度和黑度4）焦距的選擇,圖2-8透照影像幾何不清晰度,Χ射線(xiàn)照相檢測(cè)技術(shù),5)曝光曲線(xiàn),圖3-6材料厚度與曝光量的關(guān)系曲線(xiàn),Χ射線(xiàn)照相檢測(cè)技術(shù)－透照方式,四.典型工件透照方式的選擇1.平板型工件2.圓管①外透法②內(nèi)透法③雙壁雙影法（大焦距）④雙壁單影法（小焦距）3.角形件（二等分線(xiàn)方向、坡口方向）4.管接頭焊縫5.圓柱體,2.4常見(jiàn)缺陷及其影像特征,焊件中常見(jiàn)的缺陷1）裂紋2）未焊透3）氣孔4）夾渣5）未熔合6）內(nèi)凹,常見(jiàn)缺陷及其影像特征-裂紋,常見(jiàn)缺陷及其影像特征-咬邊,常見(jiàn)缺陷及其影像特征-內(nèi)咬邊,常見(jiàn)缺陷及其影像特征-未熔合,常見(jiàn)缺陷及其影像特征-未焊透,常見(jiàn)缺陷及其影像特征-未熔合,常見(jiàn)缺陷及其影像特征-氣孔,常見(jiàn)缺陷及其影像特征-密集氣孔,常見(jiàn)缺陷及其影像特征-夾渣,常見(jiàn)缺陷及其影像特征-夾渣,常見(jiàn)缺陷及其影像特征-內(nèi)凹,常見(jiàn)缺陷及其影像特征-夾鎢,常見(jiàn)缺陷及其影像特征-錯(cuò)邊,常見(jiàn)缺陷及其影像特征-余高過(guò)大,常見(jiàn)缺陷及其影像特征-焊瘤過(guò)大,