射线检测 教学课件 作者 张小海 6-1射线检测基本原理.ppt

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1、6.1射线照相法检测基本原理射线照相法原理射线照相法探伤是利用物质在密度不同、厚度不同时对射线的衰减程度不同，如果物体局部区域存在缺陷或结构存在差异，它将改变物体对射线的衰减，使得不同部位透射射线强度不同，从而使零件下面的底片感光不同的原理，实现对材料或零件内部质量的照相探伤。当射线穿过密度大的物质，如金属或非金属材料时,射线被吸收得多，自身衰减的程度大,使底片感光轻；当射线穿过密度小的缺陷(空气)时，则被吸收得少，衰减小，底片感光重。这样就获得反映零件内部质量的射线底片。主要内容1.强度衰减成像原理2.几何投影成像原理影像放大影像畸变影像重叠半影穿透厚度差3.主因对比度4.射线照相法特

2、点1.强度衰减成像原理被照物体剖面穿过物体各部分后射线强度的分布曲线底片影像(a)(b)1.1厚度差成像原理物体上有一个厚度为x的凸台，物体内部有一个深度为x的空气泡。穿过空气泡和凸台的射线强度分别为，(见上图(a))结论：凸台处的黑度比厚度为d的基体处黑度小，而空气泡处的黑度则必基体处的黑度大。铸件或焊件内部的气孔、裂纹类缺陷，其内部都是空气，底片呈现出较大的黑度，1.2夹杂物成像原理图(b)是夹杂物成像原理图，厚度为x的杂质其衰减系数为结论：线衰减系数不同的物体，底片黑度不同。2.几何投影成像原理被测物体是三维立体的，底片影像是二维的，成像过程是一个三维到二维的变换过程影像。由于几何

3、关系投影像不可能完全真实地反映物体内部宏观缺陷或微观组织的形状和大小。由于投影关系，造成影像放大、畸变、重叠、半影和穿透厚度差。2.1影像放大影像被放大缺陷离射线源的距离不同，放大效果不同。缺陷最小尺寸计算已知影像尺寸，如何计算缺陷可能的最小尺寸s?实质：射束与上表面相交2.2影像畸变影像畸变：如果得到的影像的形状与物体在投影方向截面的形状不相似。原因：物体截面上不同部分在检测器上形成影像时，产生的放大不同。只要物体的投影截面与记录影像的截面不平行，就将发生影像畸变。措施：尽量使缺陷位于中心射线束下。2.3影像重叠问题：多个缺陷影像重叠，隐藏缺陷信息。影像特点：影像重叠部分的黑度与非重叠

4、部分的黑度有明显差别。解决方法：改变射线源位置重复检测，若影像形状明显改变，则可判定是影像重叠。2.4半影理想情况下，射线源可看作是点源。事实上射线源有一定尺寸，因此，投影后产生的图像都有半影存在，半影会使图像变得模糊。半影区随焦点尺寸、缺陷位置和焦点与缺陷间相对距离变化。半影又称几何不清晰度。(a)焦点<缺陷(b)焦点>缺陷2.5穿透厚度差射线束锥形扩散，使射线在物体内的行程不等，垂直于物体入射的行程短于倾斜入射于物体的行程。不利因素：造成底片黑度差偏大。措施：控制透照厚度比。3.主因对比度推导假设：平行入射主因对比度推导主因对比度推导分析从上式可以看出，射线对缺陷的检验能力，与缺陷在

5、射线透照方向上的尺寸、其线衰减系数与物体的线衰减系数的差别、散射线的控制情况等相关。只要这些方面具有一定的值，则缺陷将产生一定的物体对比度，它就可以被射线检验出来。进一步讨论射线强度差异是底片产生对比度的根本原因，称为主因对比度，也叫物体对比度。意义：给出一个小的厚度差对应物体对比度之间的关系。当时，可得(射线检测基本原理关系式)主因对比度的影响因素主因对比度影响因素：透照厚度选择最大的方向线衰减系数散射比提高主因对比度的方法4.射线照相检测的特点射线照相法在锅炉、压力容器的制造检验和在用检验中得到广泛的应用。适宜的检测对象是各种熔化焊接方法电弧焊气体保护焊电渣焊气焊等的对接接头。射线照

6、相检测的特点适宜检查铸钢件，特殊情况下也可用于检测角焊缝或其他一些特殊结构试件。它不适宜钢板、钢管、锻件的检测。也不适宜钎焊，摩擦焊等焊接方法的接头的检测。射线照相法用底片作为记录介质，可以直接得到缺陷的直观图象，且可以长期保存。通过观察底片能够比较准确地判断出缺陷的性质、数量、尺寸和位置。射线照相检测的特点射线照相法容易检出那些形成局部厚度差的缺陷。对气孔和夹渣之类缺陷有很高的检出率，对裂纹类缺陷的检出率则受透照角度的影响。它不能检出垂直照射方向的薄层缺陷，例如钢板的分层。射线照相所能检出的缺陷高度尺寸与透照厚度有关，可以达到透照厚度的1%，甚至更小。所能检出的长度和宽度尺寸分别为毫米

7、数量级和亚毫米数量级，甚至更小。射线照相检测的特点射线照相法检测薄工件没有困难，几乎不存在检测厚度下限，但检测厚度上限受射线穿透能力的限制，而穿透能力取决于射线光子能量。420KV的χ射线机能穿透的钢厚度约80mm，Co60γ射线穿透的钢厚度约150mm。更大厚度的试件则需要使用特殊的设备——加速器，其最大穿透厚度可达到500mm。射线照相检测的特点射线照相法适用于几乎所有材料，在钢、钛、铜、铝等金属材料上使用均能得到良好的效果，它