射線探傷

利用某種射線來檢查焊縫內部缺陷的一種方法

所謂射線探傷是利用某種射線來檢查焊縫內部缺陷的一種方法。常用的射線有X射線和γ射線兩種。X射線和γ射線能不同程度地透過金屬材料，對照相膠片產生感光作用。利用這種性能，當射線通過被檢查的焊縫時，因焊縫缺陷對射線的吸收能力不同，使射線落在膠片上的強度不一樣，膠片感光程度也不一樣，這樣就能準確、可靠、非破壞性地顯示缺陷的形狀、位置和大小。

X射線透照時間短、速度快，檢查厚度小於30mm時，顯示缺陷的靈敏度高，但設備複雜、費用大，穿透能力比γ射線小。

γ射線能透照300mm厚的鋼板，透照時不需要電源，方便野外工作，環縫時可一次曝光，但透照時間長，不宜用於小於50mm構件的透照。

1射線探傷簡介 2射線探傷原理 3探傷方法介紹

4常用器材 5器材應用 6優缺點

7特點

射線探傷簡介

射線探傷的英文為：radiographic testing；

作為五大常規無損檢測方法之一的射線探傷，在工業上有著非常廣泛的應用，它既用於金屬檢查，也用於非金屬檢查。對金屬內部可能產生的缺陷，如氣孔、針孔、夾雜、疏鬆、裂紋、偏析、未焊透和熔合不足等，都可以用射線檢查。應用的行業有特種設備、航空航天、船舶、兵器、水工成套設備和橋樑鋼結構。

射線探傷的基本原理如下：

當強度均勻的射線束透照射物體時，如果物體局部區域存在缺陷或結構存在差異，它將改變物體對射線的衰減，使得不同部位透射射線強度不同，這樣，採用一定的檢測器（例如，射線照相中採用膠片）檢測透射射線強度，就可以判斷物體內部的缺陷和物質分佈等。

射線探傷常用的方法有X射線探傷、γ射線探傷、高能射線探傷和中子射線探傷。對於常用的工業射線探傷來說，一般使用的是X射線探傷、γ射線探傷。

射線對人體具有輻射生物效應，危害人體健康。探傷作業時，應遵守有關安全操作規程，應採取必要的防護措施。

X射線探傷裝置的工作電壓高達數萬伏乃至數十萬伏，作業時應注意高壓的危險。

射線探傷原理

利用X射線或γ射線在穿透被檢物各部分時強度衰減的不同，檢測被檢物中缺陷的一種無損檢測方法。

原理：被測物體各部分的厚度或密度因缺陷的存在而有所不同。當X射線或γ射線在穿透被檢物時，射線被吸收的程度也將不同。若射線的原始強度為,通過線吸收係數為μ的、厚度為t的材料后，強度因被吸收而衰減為，其關係為。若將受到不同程度吸收的射線投射在X射線膠片上，經顯影后可得到顯示物體厚度變化和內部缺陷情況的照片（X射線底片）。這種方法稱為X射線照相法。如用熒光屏代替膠片直接觀察被檢物體，稱為透視法。如用光敏元件逐點測定透過後的射線強度而加以記錄或顯示，則稱為儀器測定法。

探傷方法介紹

工業上常用的射線探傷方法為X射線探傷和γ射線探傷。指使用電磁波對金屬工件進行檢測，同X線透視類似。射線穿過材料到達底片，會使底片均勻感光；如果遇到裂縫、洞孔以及夾渣等缺陷，一般將會在底片上顯示出暗影區來。這種方法能檢測出缺陷的大小和形狀，還能測定材料的厚度。

X射線是在高真空狀態下用高速電子衝擊陽極靶而產生的。γ射線是放射性同位素在原子蛻變過程中放射出來的。兩者都是具有高穿透力、波長很短的電磁波。不同厚度的物體需要用不同能量的射線來穿透，因此要分別採用不同的射線源。例如由X射線管發出的X射線（當電子的加速電壓為400千伏時），放射性同位素60Co所產生的γ射線和由20兆電子伏直線加速器所產生的X射線，能穿透的最大鋼材厚度分別約為90毫米、230毫米和600毫米。

一、X射線機

工業射線照相探傷中使用的低能X射線機，簡單地說是由四部分組成：射線發生器（X射線管）、高壓發生器、冷卻系統、控制系統。當各部分獨立時，高壓發生器與射線發生器之間應採用高壓電纜連接。

按照X射線機的結構，X射線機通常分為三類，攜帶型X射線機、移動式X射線機、固定式X射線機。

攜帶型X射線機採用組合式射線發生器，其X射線管、高壓發生器、冷卻系統共同安裝在一個機殼中，也簡單地稱為射線發生器，在射線發生器中充滿絕緣介質。整機由兩個單元構成，即控制器和射線發生器，它們之間由低壓電纜連接。在射線發生器中所充的絕緣介質，較早時為高抗電強度的變壓器油，其抗電強度應不小於30～50kV/2.5mm。多數充填的絕緣介質是六氟化硫（SF6），以減輕射線發生器的重量。

X射線機的核心器件是X射線管，普通X射線管主要由陽極、陰極和管殼構成。

x射線是由x射線管加高壓電激發而成，可以通過所加電壓，電流來調節x射線的強度。

對低壓X射線機，輸入X射線管的能量只有很少部分轉換為X射線，大部分轉換成熱，所以對於X射線機來說要保證良好的散熱。

X射線機的主要技術性能可歸納為五個：工作負載特性、輻射強度、焦點尺寸、輻射角、漏泄輻射劑量。在選取X射線機時應考慮上述性能是否適應所進行的工作。

二、γ射線機

γ射線機用放射性同位素作為γ射線源輻射γ射線，它與X射線機的一個重要不同是γ射線源始終都在不斷地輻射γ射線，而X射線機僅僅在開機並加上高壓后才產生X射線，這就使γ射線機的結構具有了不同於X射線機的特點。γ射線是由放射性元素激發，能量不變。強度不能調節，只隨時間成指數倍減小。

將γ射線探傷機分為三種類型：手提式、移動式、固定式。手提式γ射線機輕便，體積小、重量小，便於攜帶，使用方便。但從輻射防護的角度，其不能裝備能量高的γ射線源。

γ射線機主要由五部分構成：源組件（密封γ射線源）、源容器（主機體）、輸源（導）管、驅動機構和附件。

γ射線機與X射線機比較具有設備簡單、便於操作、不用水電等特點，但γ射線機操作錯誤所引起的後果將是十分嚴重，因此，必須注意γ射線機的操作和使用。按照國家的有關規定，使用γ射線機的單位涉及到放射性同位素，因此，單位必須申領輻射安全許可證，操作人員，應經過專門的培訓，並應培訓合格。

射線探傷要用放射源或射線裝置發出射線，操作不慎會導致人員受到輻射傷害。操作人員應做好輻射防護，並注意放射源的妥善保存。

常用器材

射線探傷的常用器材有膠片、增感屏、像質計等。

一、膠片

射線膠片與普通膠片除了感光乳劑成分有所不同外，其他的主要不同是射線膠片一般是雙面塗布感光乳劑層，普通膠片是單面塗布感光乳劑層；射線膠片的感光乳劑層厚度遠大於普通膠片的感光乳劑層厚度。這主要是為了能更多地吸收射線的能量。但感光最慢、顆粒最細的射線膠片也是單面塗布乳劑層。

膠片的感光特性是指膠片曝光后（經暗室處理）得到的底片黑度（光學密度）與曝光量的關係。主要的感光特性包括感光度（S）、梯度（G）、灰霧度（D0）及寬容度等，感光特性曲線集中反應了這些感光特性。

在可見光或射線照射下，膠片感光乳劑層中可以形成眼睛看不見的潛在的影像，稱為“潛影”，經過顯影處理，潛影可轉化為可見的影像。

在照相乳劑的製備過程中，在感光乳劑層中將形成“感光中心”—鹵化銀微粒表面的一些部分，由於存在中性銀原子和硫化銀而提高了對光的反應能力，它是潛影形成的基礎。潛影形成可分為四個階段。

在工業射線照相中使用的膠片，從大的方面分為兩種類型：增感型膠片；非增感型膠片（直接型膠片）。增感型膠片是指適宜與熒光增感屏配合使用的膠片，非增感型膠片適於與金屬增感屏一起使用或不用增感屏直接使用。

增感型膠片當不與熒光增感屏配合使用時，其感光度將比使用熒光增感屏時低很多。增感型膠片也可與金屬增感屏一起使用，這時與感光度近似的非增感型膠片相比，它所得到的影像的對比度要低一些。非增感型膠片不適宜與熒光增感屏配合。按照近年來射線照相技術發展的情況，在射線照相中一般不使用增感型膠片。

二、增感屏

當射線入射到膠片時，由於射線的穿透能力很強，大部分穿過膠片，膠片僅吸收入射射線很少的能量。為了更多地吸收射線的能量，縮短曝光時間，在射線照相檢驗中，常使用前、后增感屏貼附在膠片兩側，與膠片一起進行射線照相，利用增感屏吸收一部分射線能量，達到縮短曝光時間的目的。

描述增感屏增感性能的主要指標是增感係數。

增感屏主要有三種類型：金屬增感屏、熒光增感屏、複合增感屏（金屬熒光增感屏）。

增感屏具有增感作用，但必須注意正確使用。使用時增感屏常分為前屏和后屏。前屏應置於膠片朝向射線源一側，后屏置於另一側，膠片夾在兩屏之間。前屏應採用適於射線能量的厚度，后屏厚度經常較大，以便同時具有吸收背景產生的散射線的作用。為了操作的方便，實際上經常選用同樣厚度的前屏和后屏，而另外在暗袋外面附加一定厚度的鉛板屏蔽環境產生的散射線。

三種類型增感屏具有不同的特點，適應不同的要求。對一般技術和較高技術都應採用金屬增感屏，只有在特殊的情況下，當採用熒光增感屏或金屬熒光增感屏也能達到檢驗質量要求時，才能使用熒光增感屏或金屬熒光增感屏。

三、像質計

像質計（像質指示器，透度計）是測定射線照片的射線照相靈敏度的器件，根據在底片上顯示的像質計的影像，可以判斷底片影像的質量，並可評定透照技術、膠片暗室處理情況、缺陷檢驗能力等。最廣泛使用的像質計主要是三種：絲型像質計、階梯孔型像質計、平板孔型像質計，此外還有槽型像質計和雙絲像質計等。像質計應用與被檢驗工件相同或對射線吸收性能相似的材料製作。

關於絲的直徑，各個國家一般都採用公比為（近似為1.25）的等比數列決定的一個優選數列（ISO/R10化整值系列），並對絲徑給以編號。

使用時，絲型像質計放置的數量、位置和具體的安放方法等應符合有關標準的規定。一般的規定主要是，原則上每張底片上都應有像質計的影像，像質計應放置在工件射線源側的表面上，且應放置在透照區中靈敏度度差的部位。當像質計放置在工件膠片側表面時，應附加標記（一般是字母“F”）。多數標準對絲型像質計的識別性都是規定，在底片上至少可清晰看到連續10mm長的絲狀影像時，則該絲認為是可識別的。

四、其他設備和器材

為完成射線照相檢驗，除需要上面敘述的設備器材外，還需要其他的一些設備和器材，下面列出了另外一些常用的小型設備和器材，但這並不是全部的器材，如暗盒、藥品等均未在此列出。

觀片燈

觀片燈是識別底片缺陷影像所需要的基本設備。對觀片燈的主要要求包括三個方面，即光的顏色、光源亮度、照明方式與範圍。

光的顏色一般應為日光色；光源應具有足夠的亮度且應可調整，其最大亮度應能達到與底片黑度相適應的值。

黑度計

底片黑度是底片質量的基本指標之一，黑度計是測量底片黑度的設備。

在工業射線照相檢驗中，作為底片質量指標的黑度，並不要求測量非常準確，現行的標準一般規定，測量誤差應不大於±0.1。因此，所使用的黑度計最基本的要求是滿足這一要求。為了滿足這個要求，一般應要求黑度計的測量值的不確定度為0.05。

暗室設備和器材

標記

器材應用

射線照相法已廣泛應用於焊縫和鑄件的內部質量檢驗，例如各種受壓容器、鍋爐、船體、輸油和輸氣管道等的焊縫，各種鑄鋼閥門、泵體、石油鑽探和化工、煉油設備中的受壓鑄件，精密鑄造的透平葉片，航空和汽車工業用的各種鋁鎂合金鑄件等。透視法的靈敏度較低，儀器測定法操作比較麻煩，兩者均應用不多。

優缺點

射線照相法能較直觀地顯示工件內部缺陷的大小和形狀，因而易於判定缺陷的性質，射線底片可作為檢驗的原始記錄供多方研究並作長期保存。但這種方法耗用的X射線膠片等器材費用較高，檢驗速度較慢，只宜探查氣孔、夾渣、縮孔、疏鬆等體積性缺陷，能定性但不能定量，且不適合用於有空腔的結構，對角焊、T型接頭的檢驗敏感度低，不易發現間隙很小的裂紋和未熔合等缺陷以及鍛件和管、棒等型材的內部分層性缺陷。此外，射線對人體有害，需要採取適當的防護措施。

特點

①穿透性x射線能穿透一般可見光所不能透過的物質。其穿透能力的強弱，與x射線的波長以及被穿透物質的密度和厚度有關。x射線波長愈短，穿透力就愈大；密度愈低，厚度愈薄，則x射線愈易穿透。在實際工作中，通過球管的電壓伏值(kV)的大小來確定x射線的穿透性(即x射線的質)，而以單位時間內通過x射線的電流(mA)與時間的乘積代表x射線的量。

②電離作用x射線或其它射線(例如γ射線)通過物質被吸收時，可使組成物質的分子分解成為正負離子，稱為電離作用，離子的多少和物質吸收的X射線量成正比。通過空氣或其它物質產生電離作用，利用儀錶測量電離的程度就可以計算x射線的量。檢測設備正是由此來實現對零件探傷檢測的。X射線還有其他作用，如感光、熒光作用等。