射線檢驗(yàn)應(yīng)用范圍

射線檢驗(yàn)是應(yīng)用較早的材料檢測方法之一。1896年，即德國物理 學(xué)家倫琴 (W.K.R?ntgen)發(fā)現(xiàn)Χ射線的第二年,英國的霍爾-愛德華茲(Hall-EdWards)和拉德克利夫(Radcliffe)便把 X射線用于醫(yī)療診斷;不久他又將X射線用于檢查金屬中缺陷。γ射線檢驗(yàn)始于1925年，當(dāng)時(shí)，皮隆 (H.Pilon)和拉博德(M.A.Laborde)用鐳對(duì)蒸汽機(jī)進(jìn)行射線檢查。1948年以后，由于人工放射性同位素的出現(xiàn)，γ射線檢驗(yàn)的應(yīng)用日趨廣泛。

射線檢驗(yàn)在工業(yè)上有著非常廣泛的應(yīng)用，它既用于金屬檢查，也用于非金屬檢查。對(duì)金屬內(nèi)部可能產(chǎn)生的缺陷，如氣孔、夾雜、疏松、裂紋、未焊透和未熔合等，都可以用射線檢查。應(yīng)用的行業(yè)有承壓設(shè)備、航空航天、船舶、兵器、水工成套設(shè)備和橋梁鋼結(jié)構(gòu)。

當(dāng)強(qiáng)度均勻的射線束透照射物體時(shí)，如果物體局部區(qū)域存在缺陷或結(jié)構(gòu)存在差異，它將改變物體對(duì)射線的衰減，使得不同部位透射射線強(qiáng)度不同，這樣，采用一定的檢測器(例如，射線照相中采用膠片)檢測透射射線強(qiáng)度，就可以判斷物體內(nèi)部的缺陷和物質(zhì)分布等，從而完成對(duì)被檢測對(duì)象的檢驗(yàn)。

射線檢驗(yàn)常用的方法有X射線檢驗(yàn)、γ射線檢驗(yàn)、高能射線檢驗(yàn)和中子射線檢驗(yàn)。對(duì)于常用的工業(yè)射線檢驗(yàn)來說，一般使用的是X射線檢驗(yàn)和γ射線檢驗(yàn)。

工業(yè)射線照相探傷中使用的低能X射線機(jī)，簡單地說是由四部分組成:射線發(fā)生器(X射線管)、高壓發(fā)生器、冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。當(dāng)各部分獨(dú)立時(shí)，高壓發(fā)生器與射線發(fā)生器之間應(yīng)采用高壓電纜連接。

按照X射線機(jī)的結(jié)構(gòu)，X射線機(jī)通常分為三類，便攜式X射線機(jī)、移動(dòng)式X射線機(jī)、固定式X射線機(jī)。

便攜式X射線機(jī)采用組合式射線發(fā)生器，其X射線管、高壓發(fā)生器、冷卻系統(tǒng)共同安裝在一個(gè)機(jī)殼中，也簡單地稱為射線發(fā)生器，在射線發(fā)生器中充滿絕緣介質(zhì)。整機(jī)由兩個(gè)單元構(gòu)成，即控制器和射線發(fā)生器，它們之間由低壓電纜連接。在射線發(fā)生器中所充的絕緣介質(zhì)，較早時(shí)為高抗電強(qiáng)度的變壓器油，其抗電強(qiáng)度應(yīng)不小于30~50kV/2.5mm。多數(shù)充填的絕緣介質(zhì)是六氟化硫(SF6)，以減輕射線發(fā)生器的重量。

常見的便攜式X射線機(jī)如圖所示。

X射線機(jī)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(gòu)成。

對(duì)低壓X射線機(jī)，輸入X射線管的能量只有很少部分轉(zhuǎn)換為X射線，大部分轉(zhuǎn)換成熱，所以對(duì)于X射線機(jī)來說要保證良好的散熱。

γ射線機(jī)用放射性同位素作為γ射線源輻射γ射線，它與X射線機(jī)的一個(gè)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(jī)僅僅在開機(jī)并加上高壓后才產(chǎn)生X射線，這就使γ射線機(jī)的結(jié)構(gòu)具有了不同于X射線機(jī)的特點(diǎn)。γ射線是由放射性元素激發(fā)，能量不變。

將γ射線探傷機(jī)分為三種類型:手提式、移動(dòng)式、固定式。手提式γ射線機(jī)輕便，體積小、重量小，便于攜帶，使用方便。但從輻射防護(hù)的角度，其不能裝備能量高的γ射線源。

常見的手提式γ射線機(jī)如圖所示。

γ射線機(jī)主要由五部分構(gòu)成:源組件(密封γ射線源)、源容器(主機(jī)體)、輸源(導(dǎo))管、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和附件。

γ射線機(jī)與X射線機(jī)比較具有設(shè)備簡單、便于操作、不用水電等特點(diǎn)，但γ射線機(jī)操作錯(cuò)誤所引起的后果將是十分嚴(yán)重，因此，必須注意γ射線機(jī)的操作和使用。

射線檢驗(yàn)因記錄或顯示介質(zhì)的不同，有多種方法。常用的方法:

①膠片照相法。

用X射線膠片作為記錄介質(zhì),這種方法直觀、可靠，而且靈敏度較高。用X射線源時(shí)，分辨力較高(用γ射線 源時(shí)，分辨力要低些),并能提供永久性記錄;其缺點(diǎn)是成本較高。

②熒光屏觀察法。

這種方法是:射線束透過物體直接照射在熒光屏上，轉(zhuǎn)換成可見的圖象。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是快速、簡便、檢驗(yàn)費(fèi)用低。但由于亮度較低，難于觀察細(xì)節(jié)，分辨力較差。因此多采用圖象增強(qiáng)器，使亮度提高幾千倍。如果配合工業(yè)閉路電視系統(tǒng),就成為工業(yè)X射線電視。它不僅具有熒光屏觀察法的優(yōu)點(diǎn)，而且易于實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)的自動(dòng)化，主要適用于形狀簡單的零部件檢查，不過靈敏度仍不如膠片照相法。

③還有一些應(yīng)用較少的方法，如干板射線照相法、輻射測量法和高速射線照相法等。在醫(yī)療診斷上已用電子計(jì)算機(jī)控制的層析照相法(通稱CT)，可望應(yīng)用于工業(yè)。

無論采用何種射線檢驗(yàn)都要加強(qiáng)人身安全防護(hù)。

射線檢驗(yàn)主要使用的器材有膠片、增感屏、像質(zhì)計(jì)、觀片燈、黑度計(jì)、標(biāo)記符號(hào)等。

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涂布感光乳劑層，普通膠片是單面涂布感光乳劑層;射線膠片的感光乳劑層厚度遠(yuǎn)大于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(xì)的射線膠片也是單面涂布乳劑層。

膠片主要是由片基(圖中4)、結(jié)合層(圖中3)、感光乳劑層(圖中2)、和保護(hù)膜(圖中1)組成，如圖所示。

膠片的感光特性是指膠片曝光后(經(jīng)暗室處理)得到的底片黑度(光學(xué)密度)與曝光量的關(guān)系。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(yīng)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(jīng)過顯影處理，潛影可轉(zhuǎn)化為可見的影像。

在照相乳劑的制備過程中，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，由于存在中性銀原子和硫化銀而提高了對(duì)光的反應(yīng)能力，它是潛影形成的基礎(chǔ)。

在工業(yè)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，非增感型膠片適于與金屬增感屏一起使用或不用增感屏直接使用。

根據(jù)射線照相技術(shù)發(fā)展的情況，在射線照相中一般不使用增感型膠片。

當(dāng)射線入射到膠片時(shí)，由于射線的穿透能力很強(qiáng)，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(shí)間，在射線照相檢驗(yàn)中，常使用前、后增感屏貼附在膠片兩側(cè)，與膠片一起進(jìn)行射線照相，利用增感屏吸收一部分射線能量，達(dá)到縮短曝光時(shí)間的目的。

描述增感屏增感性能的主要指標(biāo)是增感系數(shù)。

增感屏主要有三種類型:金屬增感屏、熒光增感屏、復(fù)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(shí)增感屏常分為前屏和后屏。前屏應(yīng)置于膠片朝向射線源一側(cè)，后屏置于另一側(cè)，膠片夾在兩屏之間。前屏應(yīng)采用適于射線能量的厚度，后屏厚度經(jīng)常較大，以便同時(shí)具有吸收背景產(chǎn)生的散射線的作用。為了操作的方便，實(shí)際上經(jīng)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(huán)境產(chǎn)生的散射線。

像質(zhì)計(jì)(像質(zhì)指示器，透度計(jì))是測定射線照片的射線照相靈敏度的器件，根據(jù)在底片上顯示的像質(zhì)計(jì)的影像，可以判斷底片影像的質(zhì)量，并可評(píng)定透照技術(shù)、膠片暗室處理情況、缺陷檢驗(yàn)?zāi)芰Φ?。最廣泛使用的像質(zhì)計(jì)主要是三種:絲型像質(zhì)計(jì)、階梯孔型像質(zhì)計(jì)、平板孔型像質(zhì)計(jì)。像質(zhì)計(jì)應(yīng)用與被檢驗(yàn)工件相同或?qū)ι渚€吸收性能相似的材料制做。

關(guān)于絲的直徑，各個(gè)國家一般都采用公比為 (近似為1.25)的等比數(shù)列決定的一個(gè)優(yōu)選數(shù)列(ISO/R10化整值系列)，并對(duì)絲徑給以編號(hào)。

我國以絲型像質(zhì)計(jì)為主。

使用時(shí)，絲型像質(zhì)計(jì)放置的數(shù)量、位置和具體的安放方法等應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。一般的規(guī)定主要是，原則上每張底片上都應(yīng)有像質(zhì)計(jì)的影像，像質(zhì)計(jì)應(yīng)放置在工件射線源側(cè)的表面上，且應(yīng)放置在透照區(qū)中靈敏度度差的部位。當(dāng)像質(zhì)計(jì)放置在工件膠片側(cè)表面時(shí)，應(yīng)附加標(biāo)記(一般是字母"F")。多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)絲型像質(zhì)計(jì)的識(shí)別性都是有規(guī)定的。

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

參考書目

ASM Metals Handbook, 8th ed.,Vol.11,Non-Destructive Inspection and Quality Control,ASM,1976. J.F.Hinsley,Non-Destructive Testing, MacDonald & Evans Ltd.,London, 1959. Richard A. Quinn, Claire C.Sigl,Radiography in Modern Industry,4th ed., Eastman Kodak Co.,Rochester, NeW York,1980.

無損檢驗(yàn)通常包括五大類常規(guī)方法:超聲波檢驗(yàn)、射線檢驗(yàn)、磁粉檢驗(yàn)、滲透檢驗(yàn)、渦流檢驗(yàn)。

超聲波檢驗(yàn):超聲波在被檢材料中傳播時(shí)，根據(jù)材料的缺陷所顯示的聲學(xué)性質(zhì)對(duì)超聲波傳播的影響來探測其缺陷的方法。通常用超聲波檢驗(yàn)內(nèi)部缺陷和表面缺陷。

X射線檢驗(yàn):利用X射線等射線對(duì)金屬內(nèi)部缺陷進(jìn)行的無損檢驗(yàn)方法。

磁粉檢驗(yàn):利用漏磁和合適的檢驗(yàn)介質(zhì)發(fā)現(xiàn)試件表面和近表面的不連續(xù)性的無損檢驗(yàn)方法。

滲透檢驗(yàn):通過施加滲透劑，用洗凈劑除去多余的部分，然后再施加顯像劑以得到零件上開口于表面的缺陷顯示。

渦流檢驗(yàn):利用在試件中的渦流，分析試件中質(zhì)量狀況的無損檢測方法。

超聲波檢驗(yàn)和射線檢驗(yàn)是應(yīng)用最廣泛的檢測方法，只要應(yīng)用于內(nèi)部缺陷檢驗(yàn)，對(duì)于表面檢驗(yàn)，主要應(yīng)用磁粉檢驗(yàn)，只要是鐵磁性材料就要優(yōu)選磁粉檢驗(yàn)。

工業(yè)上超聲波檢驗(yàn)以金屬為主，也可以用于其它檢驗(yàn)對(duì)象;射線檢驗(yàn)的對(duì)象也很廣泛，以金屬為主;磁粉檢驗(yàn)只能適用于鐵磁性材料;滲透檢驗(yàn)既可以用于金屬，也可以用于非金屬材料;渦流檢驗(yàn)只能應(yīng)用于導(dǎo)電材料。