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钢结构射线检验的原理及其方法
更新时间:2021-04-10 17:51
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射线检验的方法按所使用的射线源不同,常见的有X 射线检验、r射线检验、高能X 射线检验等;按其显示缺陷的方法不同,又有射线照相法检验、射线荧光屏观察法检验、射线实时成像法检验和射线计算机断层扫描技术等之分。他们的检验原理基本相同。

(一)射线的产生、性质及其衰减

1、X 射线的产生及其性质 1)X 射线的产生用来产生X 射线的装置时X 射线管。它有阴极、阳极和真空玻璃(或金属陶瓷)外壳组成,其简单结构和工作原理如图所示。

2)与检验有关的X 射线的性质(1) 不可见,以光速直线传播。 (2)不带电,不受电场和磁场的影响。

(3)具有穿透可见光穿不透的物质如骨骼、金属等,并 在物质中有衰减的特性。(4)可以使物质电离,能使胶片感光,亦能使某些物质 产生荧光。(5)能起生物效应,伤害和杀死细胞。

2、r射线的产生及其特征 r射线是有放射性物质内部原子核的衰变过程产生的。

3、高能X 射线的产生及其特征 高能X 射线是指射线能量在1MeV 以上的X 射线。能量可高达35MeV , 对钢铁的探伤厚度达500mm 。 工业探伤用的高能X 射线能量一般在15~20MeV 范围内

2)灵敏度 3)透照幅度 4、射线的衰减 当射线穿透物质时,由于物质对射线有吸收和散射作用便失去部分能量,从而引起射线能量的衰减,这种现象称为射线的衰减。

射线在物质中衰减是按照射线强度的衰减呈负指数规律变化的。

(二)射线检验的主要方法及其原理

1、射线照相法检测 2、射线荧光屏观察法检验 3、射线实时成像法检验 4、射线计算机断层扫描技术

二、射线检验设备简介 射线检验常用的设备主要有X 射线机、r射线机及加速器等,它们结构区别较大。

(一)X 射线机

1、X 射线机的分类和用途 X 射线机按其结构形式的不同,可分为携带式、移动式和固定式三种。

2、X 射线机的组成 X 射线机通常由X 射线管、高压发生器、控制装置、冷却器、机械装置和高压电缆等部件组成。1) X 射线管 X 射线管是X 射线机的核心部件,是由管套阴极和阳极组成的真空电子器件。

2)管套 它是X 射线管的外壳。为了使高速电子在X 射线管内运动时阻力减小,管内要求有较高的真空度。3)阴极 4)阳极

X 射线是从射线管的阳极出发。整个阳极构造包括阳极耙、阳极体和阳极罩三部分。

3 、X 射线机的选择 1)根据工作条件选择 X 射线机按其可搬动性分为携带试和移动式两大类。携带式方便,易于搬动。对零件较大、需在高空或地下工作的,宜选用携带式X 射线机。 移动式X 射线机较重,组件多,但管电压、管电流可以控制的较大,其线路结构和安全可靠性也较好。因此对零件较小,可以集中在地面工作的,宜先用移动式X 射线机。

2) 根据被透物体的结构和厚度选择 X 射线机是利用射线机透过被检测物体来发现其中是否有缺陷的。

二)r 射线机 r 射线机按其结构形式分携带试、移动试和爬行试三种。携带试r 射线机多采用作射线源,用于较厚的钢件的探伤。爬行试r 射线机主要野外焊接管线的探伤。

r 射线机具有以下有点: 1、穿透力强,最厚可透射300mm 钢材; 2、透照过程中不用水和电,因而可以在野外、主要缺点是:半衰期短的r 源更换频率;要去有严格的射线防护措施;探伤灵敏度略低于X 射线机。

三、焊缝射线照相法检验

(一)象质等级与黑度的确定

1、象质等级

就是射线照相质量等级,是对射线检验技术本身的质量要求。我国将其划分为三个级别:A 级:成像质量一般,适用于承受负载小的产品和部件。

AB 级:成像质量较高,适用于锅炉和压力容器产品及部件。

B 级:成像质量最高,适用于航天和核设备等极为重要产品和部件

2、黑度 底片黑度D (或光学密度)是指曝光并经暗室处理后的底片黑化程度,其大小与该部分的含银量有关,含银多的部位比含银少的部位难于透光,即它的黑度大。底片黑度D 一般为1.2~3.5。灰雾度D0是指未经曝光的胶片经显影处理后获得的微小黑度,当然也包括片基本身的不透明度。当D0<0.2时,对底片成像质量影响不大,但其值过大,则会损害影像的对比度和清晰度,而降低灵敏度。

(二) 检验位置的确定及其标记

射线检验位置的确定应根据有关工程标准、设计图样及工程合同的规定。

1)在容易产生缺陷的部位 2)在结构中接头受力复杂的部位 3)在隐蔽工程及工程完工后不可触及的部位

4)在满足以上要求时,焊缝应力求分散,使其有更好的代表性。

1、探伤位置的确定

根据《压力容器监察规程》规定,可对探伤位置确定如下: 1)筒体与封头连接部位 2)筒节纵、环缝的连接部位 3)筒体纵、环缝的连接部位

2、标记 对于选定的焊缝探伤位置必须进行标记,使每张射线底片与焊件被检部位始终对照,易于找出返修位置。

标记内容主要有:1)定位标记 包括中心标记、搭接标记。2)识别标记 包括焊件编号、焊缝编号、部位编号、返修标记等。3) B 标记 该标记应贴附在暗盒背面,用以检查 背面散射防射的效果。若在较黑背景上出现“B ”的较淡影像,应予重照。

(三 )射线源的选择

1、射线能量的选择 射线能量的选择实际上时对射线源的kV 、MeV 值或r 源种类的选择。

在保证穿透的前提下,应根据材质和成像质量要求,尽量选择较低的射线能量。

2、射线强度 当管电压相同时管电流越大,X 射线源的射线强度越大,则曝光时间可缩短,能显著提高探伤生产率。

3、辐射角 射线束所构成的角度叫辐射角。X 射线源的辐射角分定向和周向,分别适用于定向分段曝光和环焊缝整圈一次周向曝光。

(四) 胶片与增感屏的选取

1、胶片的选取 2、增感屏的选取

(五)铅罩与铅光阑

(六)铅遮板、底部铅板、滤板、暗盒

  (七)灵敏度的确定及象质计的选用

灵敏度是评价射线照相质量的重要指标,它标志着射线探伤中发现缺陷的能力。

(八)透照几何参数的选择

1、射线焦点大小的影响

射线焦点的大小对探伤取得的 底片图像细节的清晰程度影响较大,因此影响探伤灵敏度。焦点为点状时,得到的缺陷影响最为清晰,底片上的黑度由D2急剧过度到D1. 而当焦点为直径d 的圆截面时,缺陷在底片上的影响将存在黑度组件变化的区域ug ,称为半影。它会使缺陷的边缘线影象变得模糊而降低射线照相的清晰度。且焦点尺寸越大,半影也越大,成像就越不清晰。所以,探伤时应当尽量减小焦点尺寸。

2、透照距离的选择 不能为了提高清晰度而无限地加大透照距离。探伤时通常采用的透照距离为400-700mm 。

3、缺陷至胶片距离 缺陷距离胶片越近,胶片上缺陷影像质量越好。显然,缺陷位于工件表面时,几何不清晰度最差。

(九)曝光条件的选择 射线探伤利用曝光曲线进行曝光规范的选择最为实用。

(十) 常见类型焊缝的透照方法

1、对接接头焊缝 2、角接接头焊缝 3、管件对接焊缝(筒体环焊缝)按射线源、焊件和胶片之间的相互位置关系,管件对接焊缝的透照方法分为外透法。内透法,双壁单影法和双壁影法四种。

1)外透法 是指将射线源在焊件外侧,胶片放在筒体内侧,射线穿过单层壁厚对焊缝进行透照的方法称为外透法

2)内透法 射线源在筒体内,胶片贴在筒体外表面,射线穿过筒层壁进行的方法称为内透法。3)双壁单影法 是指将射线源在焊件外侧,胶片放在射线源对面的焊件外侧,射线通过双层壁厚,把贴近胶片侧的焊缝投影在胶片上的透照方法。外径大于89mm 的管子对接焊缝可采用双壁单影法进行分段透照。

4)双壁双影法 是指将射线源在焊件外侧,胶片放在射线源对面的焊件外侧,射线通过双层壁厚,把焊件两侧都投影到胶片上的透照方法。对于外径<89mm的管子对接焊缝可采用此法透照。

(十)透照厚度差的控制

透照厚度差的控制措施 透照厚度比:K=δ’/δ 1、控制底片的单次拍片长度 2

、增加补偿块

(十一)散射线的控制

散射比与射线能量和工件厚度有关。射线能量减小、工件厚度增加,均会使散射比增大;且焊缝余高会使焊缝中心散射比增大,使底片成像质量下降。

为减少散射线,在探伤系统中设置增感屏、铅罩、铅光阑、铅遮板、和滤板等。

(十二)射线检验工艺卡

射线检验工艺卡是射线检验的重要工艺文件,是指导现场检验操作的技术依据。

(十三)胶片的暗室处理

暗室处理是将胶片乳剂层中经光化作用生成的潜像转变为可见的黑色银象的过程。

1、暗室

2、处理程序

1)显影 显影剂将底片中的潜像转变为可见银象的过程

2)停影 显影结束后应将胶片放入酸性停影液中。

3)定影 定影液中定影剂将底片上未经显影的溴化银溶 解,并将可见银象固定在底片上的过程。  

(十四)焊缝射线底片的评定

射线底片的评定工作简称为评片,由二级及二级以上人员在评片室内利用观片灯、黑度计等仪器和工具进行该项工作。评片工作包括底片质量的评定、缺陷的定性和定量、焊缝质量的评级等内容。

1、底片质量的评定

合格的底片应当满足如下各项指标的要求:1)黑度值 2)灵敏度 3)标记系 4)表面质量

2、底片上缺陷影像的识别

1)焊接缺陷在射线探伤中的显示 各种焊接缺陷在射线底片上和X 射线工业点视屏上的现实特点见 表7-1. 在焊缝射线底片上除上述缺陷影响外,还可能出现一些伪缺陷影像,应注意区分,避免将其误判成焊接缺陷。

对于射线底片上影像所代表的缺陷性质的识别,通常可以从以下三个方面来进行综合分析与判断。(1)缺陷影像的几何形状(2)缺陷影像的黑度分布 (3)缺陷影像的位置

3、钢件焊缝缺陷的定量测试 1)缺陷埋藏深度的确定 2)缺陷在射线方向上的尺寸 4、焊缝质量的评定1)圆形缺陷的评定2)条状夹渣的评定3)未焊透缺陷的评定 4)焊缝质量的综合评级 5、探伤记录和报告

(十五)射线探伤中的安全防护

射线探伤中的安全防护原则是职业探伤人员年最高允许的照射剂量为5rem ,终身累计照射剂量不得超过50rem 。

安全防护措施:1、距离防护 2、时间防护 3、屏蔽防护

(十六)焊缝射线探伤的一般程序

1、焊缝表面质量检查

2. 核对实物与委托单项目

3. 机器预热画草图

4. 贴片、贴标屏蔽散射线

5. 对位选焦距

6. 开机透照

7. 胶片处理

8. 底片评定

9. 签发检验报告

10. 底片及资料存档

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