第3章 射线探伤＂.ppt

第3章 射线探伤 射线探伤:利用射线可穿透物质和在物质中有衰减的特性来发现缺陷的一种探伤方法。 按所使用的射线源种类不同，可分为X射线探伤、γ射线探伤和高能射线探伤等； 按其显示缺陷的方法不同，又可分为射线电离法探伤、射线荧光屏观察法探伤、射线照相法探伤、射线实时图象法探伤和射线计算机断层扫描技术等。 射线探伤又称为射线检验。 1、射线探伤基本原理 2、射线探伤设备 3、射线照相法探伤 4、射线实时图像法探伤 5、射线计算机断层扫描技术 6、射线探伤中的安全防护 §3-1射线探伤基本原理 射线探伤中应用的射线主要是X射线和γ射线，都是波长很短的电磁波，习惯上统称为光子。 X射线波长：0.000l～0.1nm; γ射线波长：0.0003～0.1nm。 一、射线的性质 X射线是由高速行进的电子在真空管中撞击金属靶产生，射线源主要是X射线机和加速器，射线能量与强度均可调。 γ射线是由放射性物质(60Co、192Ir等)内部原子核的衰变而来，射线源为γ射线机，射线能量不能改变，衰变几率也不能控制。 X射线和γ射线均具有的性质： (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)具有可穿透物质和在物质中有衰减的特性。 (4)可使物质电离，能使胶片感光，亦能使某些物质产生荧光。 (5)能对生物细胞起作用(生物效应)。 这里没有列入与探伤关系不大的射线性质，例如反射、干涉现象等。 二、射线与物质的相互作用 当射线穿透物质时，由于射线与物质的相互作用，将产生一系列极为复杂的物理过程，其中包括光电效应、汤姆逊散射、康普顿效应等，结果使射线因吸收和散射而失去一部分能量，强度相应减弱，这种现象称为射线的衰减，用衰减定律表达： 线衰减系数μ与射线本身的能量(波长λ)及物质本身的性质(原子序数Z、密度ρ)有关。 同样的物质，其射线的波长越长，μ值也越大； 相同波长或能量的射线，物质的原子序数越大，密度越大，则μ值也越大。 三、探伤的基本原理 射线探伤的实质：根据被检工件与其内部缺陷介质对射线能量衰减程度不同，而引起射线透过工件后的强度差异(图3-1)，使缺陷能在射线底片或X光电视屏幕上显示出来。 §3-2 射线探伤设备 主要设备： X射线机、γ射线机和电子直线加速器。 了解其原理、构造、主要性能及用途，能够正确选择和有效进行探伤工作。 一、X射线机 1．X射线机的分类和用途 按其结构形式分为携带式、移动式和固定式三种。 携带式X射线机采用组合式X射线发生器，因其体积小、重量轻。适用于施工现场和野外作业； 移动式X射线机能在车间或实验室内移动。适用中、厚板焊件； 固定式X射线机则固定在确定的工作环境中，靠移动焊件来探伤。 X射线机按射线束的辐射方向分为:定向辐射和周向辐射。 其中周向X射线机特别适用于管道、锅炉和压力容器的环形焊缝探伤，一次曝光可以检查整个焊缝，显著提高工作效率。 此外，还有特殊用途的X射线机： 软X射线机(管电压60kV以下)，用于检验金属薄件、非金属材料等低原子序数物质的内部缺陷； 微焦点X射线机(通常焦点尺寸φ0.0l～0.1mm，最小可达φ0.005mm)，适用于近焦距摄片，用于检测半导体器件、集成电路等内部结构及焊接质量。 2．X射线管 X射线管又称X光管，是X射线机的核心部件，由阴极与阳极等组成的真空电子器件(图3-3)。 (1)结构特点 X射线管由阴极构件、阳极构件和管套(真空度达(10-7～10-6)×133.3Pa)构成。阴极构件由阴极(钨)、灯丝和聚焦罩等组成；阳极构件由阳极(铜--导电和散热)和靶块(钨等)组成。 (2) 工作原理 当灯丝接低压交流电源(约2～l0V)通电(2～30mA)加热至白炽时，其阴极周围形成电子云，聚焦罩的凹面形状使其聚焦。 当在阳极与阴极间施以高压(管电压50～500kV)时,电子为阴极排斥而为阳极所吸引，加速穿过真空空间,高速运动的电子成束状集中轰击靶子的一个小面积(几个mm2，称实际焦点)，电子被阻挡、减速和吸收，其部分动能(约1％)转换为X射线。 X射线管能量转换效率很低，靶块接受电子轰击的动能绝大部分转换为热能。因此，阳极的冷却至关重要，冷却方式主要有辐射散热及冲油(水)冷却等。 X射线管有玻壳管和金属陶瓷管二种。后者由于机、电、热性能优良，体