大专毕业设计(完整)

长沙航空职业技术学院
2012届毕业设计说明书
射线底片焊接缺陷的影像辨认
院 (系)：航空装备维修工程系
学生姓名：**
指导教师：**
专业：检测技术及应用
班级：检测0901 完成时间：２０12－5－10
2011届毕业生毕业设计(论文)任务书长沙航空职业技术学院
浅谈射线检测图像的识别
摘要：X射线与自然光并没有本质的区别，都是电磁波，只是X射线的光量子的能量远大于可见光。

它能够穿透可见光不能穿透的物体，而且在穿透物体的同时将和物质发生复杂的物理和化学作用，可以使原子发生电离，使某些物质发出荧光，还可以使某些物质产生光化学反应。

如果工件局部区域存在缺陷，它将改变物体对射线的衰减，引起透射射线强度的变化，这样，采用一定的检测方法，比如利用胶片感光，来检测透射线强度，就可以判断工件中是否存在缺陷以及缺陷的位置、大小。

本文首先讲述了射线评片工作的基本要求和原理，并结合金属材料焊接知识，重点讲解了各种焊接缺陷的类型和射线图像。

其次，对于射线工作中质量分级与评定做出讲解，以达到正确识别图像的能力。

关键词：影像缺陷焊接接头质量分级评定
前言
射线的种类很多，其中易于穿透物质的有X射线、γ射线、中子射线三种。

这三种射线都被用于无损检测，其中X射线和γ射线广泛用于锅炉压力容器管道焊缝和其他工业产品、结构材料的缺陷检测，而中子射线仅用于一些特殊场合。

射线检测最主要的应用是探测试件内部的宏观几何缺陷（探伤）。

按照不同特征（例如使用的射线种类、记录的器材、工艺和技术特点等）可将射线检测分为多种不同的方法。

射线照相法是指用X射线或γ射线穿透试件，以胶片作为记录信息的器材的无损的检查方法，该方法是应用最广泛的一种基本射线检测方法。

本文以射线探伤工作中的评片作为核心，并以此延展开介绍了金属焊接工艺中的各种缺陷在底片上的图像特点，通过学习，达到正确识别缺陷和评定缺陷等级的目标。

第一章评片技术概述（基本要求） (1)
1.1评片工作的要求 (1)
1.1.1底片质量要求 (1)
1.1.2评片环境、设备等要求： (3)
1.1.3 评片人员的要求 (3)
1.1.4评片的基本条件与工作质量关系 (4)
1.2投影的基本概念 (5)
1.2.1 影像重叠 (5)
1.2.2影像放大 (6)
1.2.3影像畸变 (6)
第二章常见缺陷的识别 (7)
2.1熔焊接头常见缺陷识别 (7)
2.1.1 焊接接头 (7)
2.1.2焊接接头的主要形式 (8)
2.1.3 焊接缺陷的分类及识别 (9)
2.2底片上的其他影像 (13)
2.2.1 常见伪缺陷 (13)
2.2.2 静电斑纹 (15)
2.2.3 衍射斑纹 (15)
第三章质量评定 (16)
3．1评定标准关于内部质量的规定 (16)
3.1.1 缺陷类型 (16)
3.1.2 缺陷数据测定方法 (17)
3.1.3 质量分级具体规定 (17)
3.1.4 质量分级评定的基本步骤 (18)
3.2焊接接头射线照相缺陷影像的分级及评定 (18)
3.2.1 分级 (18)
3.2.2 评定方法 (19)
第四章结束语 (21)
第一章评片技术概述（基本要求）
1.1评片工作的要求
缺陷是否能够通过射线照相而被检出，取决于若干个环节。

首先，必须使缺陷在底片上留下足以识别的影像，这涉及照相质量方面的问题。

其次，底片上的影像应在适当条件下得以充分的显示，以利于评片人员观察和识别，这与观片设备和环境条件有关。

第三，评片人员对观察到的影像应能做出正确的分析与判断，这取决于评片人员的知识、经验、技术水平和责任心。

按以上所述，对评片工作的基本要求可归纳为三个方面，即底片质量要求、设备环境条件要求和人员条件要求。

1.1.1底片质量要求
通常对底片的质量检查包括以下六个项目：
1. 灵敏度检查
从定量方面而言，是指在射线底片可以观察到的最小缺陷尺寸或最小细节尺寸；从定性方面而言，是指发现和识别细小影像的难易程度。

在射线底片上所能发现的沿射线穿透方向上的最小尺寸，称为绝对灵敏度，此最小缺陷尺寸与透照厚度的百分比称为相对灵敏度。

用人工孔槽，金属丝尺寸（像质计）作为底片影像质量的监测工具而得到的灵敏度又称为像质计灵敏度。

要求：底片上可识别的像质计影像、型号、规格、摆放位置，可观察的像质指数（Z）是否达到标准规定要求等，满足标准规定为合格。

图1 丝型像质计
射线照相灵敏度是底片影像质量的综合评定指标，合格的底片其射线照相灵敏度必须符合标准的要求。

底片的射线照相灵敏度采用底片上像质计的影像的可识别性测定，对底片应达到的射线照相灵敏度没有严格的统一规定，一般是按照采用的射线照相技术级别规定应达到的射线照相灵敏度。

2. 黑度检查
黑度是底片质量的一个重要指标，它直接关系底片的射线照相灵敏度和底片记录细小缺陷的能力。

为保证底片具有足够的对比度，黑度不能太小，但因受到观片灯亮度的限制，底片黑度也不能过大。

JBT4730底片评定范围内的黑度D应符合下列规定:
A 级：1.5≤D≤4.0；
AB级：2.0≤D≤4.0 ；
B 级：2.3≤D≤4.0。

经合同各方同意，AB级最低黑度可降低至1.7，B级最低黑度可降低至2.0。

透照小径管或其它截面厚度变化大的工件时，AB级最低黑度允许降低至1.5。

采用多胶片技术时，单片观察时单片的黑度应符合以上要求，多片迭加观察时单片黑度应不低于1.3。

3. 标记
底片上应有完整的标识（识别标记和定位标记）影像，它是识别底片、建立档案资料、缺陷定位必不可少的标志。

标记的影像应位于底片的非评定区，以免干扰对缺陷的识别。

1.1.2评片环境、设备等要求：
1. 环境
评片室应独立、通风和卫生，室温不易过高（应备有空调），室内光线应柔和偏暗，室内亮度应在30cd/m2为宜。

室内噪音应控制在<40dB为佳。

在评片前，从阳光下进入评片室应适应评片室内亮度至少为5～10min；从暗室进入评片室应适应评片室内亮度至少为30s。

2. 设备
①观片灯:应有足够的光强度,确保透过黑度为≤2.5的底片后可见光度应为30cd/m2,即透照前照度至少应≥3,000 cd/m2；透过黑度为＞2.5的底片后可见光度应为10cd/m2,即透照前照度至少应≥
3,200 cd/m2。

亮度应可调，性能稳定，安全可靠，且噪音应<30dB。

观片时用遮光板应能保证底片边缘不产生亮光的眩晕而影响评片。

②黑度计：应具有读数准确，稳定性好，能准确测量4.0以内的透射样品密度,其稳定性分辨力为+0.02,测量值误差应≤±0.05,光
孔径要求<1.0mm为佳，黑度计至少每6个月校验一次，标准黑度片至少应三年送法定计量单位检定一次。

③评片用工具：放大镜应为3至5倍，应有0—2cm长刻度标尺。

评片人可借助放大镜对底片上缺陷进行细节辨认和微观定性分析。

评片尺，应有读数准确的刻度，尺中心为“0”刻度，两端刻槽至少应有200 mm，尺上应有10×10、10×20、10×30 mm的评定框线。

1.1.3 评片人员的要求
a）经过系统的专业培训，并通过相关部门考核确认具有承担此
项工作的能力与资格者，一般要求具有RT—Ⅱ级资格证书人员担任。

b）具有一定的评片实际工作和经验。

并能经常到现场参加缺陷返修解剖工作，以丰富自己的评片经验和水平。

并应具有一定的焊接、材料及热处理等相关专业知识。

c）应熟悉有关规范、标准，并能正确理解和严格按标准进行评定，具有良好的职业道德、高度的工作责任心。

评片前应充分了解被评定的工件材质、焊接工艺、接头坡口型式，焊接缺陷可能产生的种类及部位及射线透照工艺情况。

d）具有较好的视力，校正视力不低于1.0，并能读出距离400mm 处，高0.5 mm间隔0.5 mm一组的印刷字母。

1.1.4评片的基本条件与工作质量关系
1. 从底片上所获得的质量信息
缺陷的有无、性质、数量及分布情况等；
缺陷的两维尺寸（长、宽）信息，沿板厚方向尺寸可用黑度大小表示；能预测缺陷可能扩展和张口位移的趋向；
能依据标准、规范对被检工件的质量做出合格与否的评价；
能为安全质量事故及材料失效提供可靠的分析凭证。

2. 正确评判底片的意义
预防不可靠工件转入下道工序，防止材料和工时的浪费；
能够指导和改进被检工件的生产制造工艺；
能消除质量事故隐患，防止事故发生。

3. 良好的评判条件是底片评判工作质量保证的基础
评片人的技术素质是评判工作质量保证的关键
先进的观片仪器设备是评判工作质量保证的基础
良好的评片环境是评判人员技术素质充分发挥的必要条件。

1.2 投影的基本概念
用一组光线将物体的形状投射到一个平面上去，称为“投影”。

在该平面上得到的图像，也称为“投影”。

投影可分为正投影和斜投影。

正投影即是投射线的中心线垂直于投影的平面，其投射中心线不垂直于投射平面的称为斜投影。

射线照相就是通过投影把具有三维尺寸的试件（包括其中的缺陷）投射到底片上，转化为只有二维尺寸的图像。

由于射线源，物体（含其中缺陷）、胶片三者之间的相对位置、角度变化，会使底片上的影像与实物尺寸、形状、位置有所不同，常见有重迭、放大、畸变、相对位置改变等现象。

图2 投影示意图
a）三角形中心投影 b）三角形的平行正投影
1.2.1 影像重叠
影像的每个点都是物体的一系列点对射线衰减产生的总结果，或者说是物体一系列点的影像的重叠。

因此射线检测所得到的影像，是把一个立体物体表现在平面上，因此，物体质量、结构等方面的情况，在射线检测的影像上将重叠在一起。

这样，当从不同方向进行射线检
测时，对同一物体得到的影像可以不同。

影像的重叠性使得物体中不同位置的缺陷，在射线检测的影像上可能表现成一个缺陷，这给射线检测影像的判断带来困难。

1.2.2影像放大
影像放大是指在胶片上成像的尺寸大于影像所表示的物体的实际尺寸。

当射线源可视为是一点源时，得到的影像将都是一个放大的影像，从投影关系不难理解这一点。

影像放大的程度与射线源至被透照物体的距离相关、与影像所表示的物体和胶片的距离相关。

当射线源尺寸大于缺陷尺寸时，缺陷的实际情况将变得复杂化，这时候需考虑象的位置。

简单地说，可以认为，在一般的情况下，影像都存在一定程度的放大。

图3 影像的放大和几何不清晰度形成示意图
1.2.3影像畸变
影像畸变是指得到的影像的形状与物体在射线投影方向截面的
形状不相似。

产生这种情况的原因是，物体截面上不同的部分在胶片上形成影像时产生的放大不同，这样就导致影像的形状与物体的形状不相似。

例如，物体中有一个球孔，当射线中心束不垂直于胶片平面时，所得到的影像将不再是圆形，即发生了影像畸变。

在实际射线照相中，缺陷影像畸变是经常发生的，这是由于缺陷总是具有一定的体积，具有一定的空间分布，形状常常是不规则的，这些情况使得透照时总会存在不同部位放大不同，造成了影像畸变。

第二章常见缺陷的识别
2.1 熔焊接头常见缺陷识别
2.1.1 焊接接头
焊接从微观上看是材料通过原子或分子间的结合和扩散形成永久性连接的工艺过程。

结构间通过焊接连接的部分称为焊接接头。

焊接接头分为三个部分：焊缝区、熔合线、热影响区，图2是熔焊接头的基本结构。

焊缝区：由焊条金属和母材金属熔化、发生化学反应后形成的焊缝金属。

熔合线：焊缝区外侧至母材部分熔化的区域。

热影响区：母材部分熔化区和母材发生固相组织变化的区域。

检验时这三个区都是被检区域。

图4 熔焊接头的结构
1－焊缝2－热影响区3－熔合线4－母材
2.1.2焊接接头的主要形式
常用的焊接接头形式主要是对接接头、角接接头、T形接头、搭接接头。

焊接处一般要加工成一定形状，称为坡口。

焊接接头常用的坡口类型，按坡口的形状分为V形坡口、U形坡口、X形坡口、双U形坡口，对薄板焊接接头，也常不加工出坡口，或者称为I形坡口。

坡口角度（双面）常为60°左右。

图3是部分接头的结构示意图。

a b c d
图5 部分接头结构示意图
a对接接头 b T形接头 c角接接头 d搭接接头
2.1.3 焊接缺陷的分类及识别
由于焊接工艺不当、焊接操作存在问题、接头准备和焊接材料不符合要求、焊接结构设计不合理等原因，均可造成焊接缺陷。

熔焊过程中产生的缺陷主要有五类：
熔合不良类：未焊透、未熔合；
裂纹类：热裂纹、冷裂纹；
孔洞类：气孔、缩孔；
夹杂物类：夹渣、夹钨；
成形不良类：咬边、烧穿、焊瘤等。

在评片识别缺陷时，应首先了解接头的坡口类型和具体尺寸，这对于正确识别缺陷是重要的基础资料。

同时应了解焊接方法和主要工艺规定，特别是焊接接头成形的方法和焊接道数，例如单面焊还是双面焊，一次成形还是须经多道焊接成形等。

a）气孔
气孔是焊缝中常见的缺陷，它是在熔池结晶过程中未能逸出而残留在焊缝金属中的气体形成的孔洞。

在焊接过程中焊接区内充满了大量气体，气孔的形成都将经历下面的过程：熔池内发生气体析出、析出的气体聚集形成气泡、气泡长大到一定程度后开始上浮、上浮中受到熔池金属的阻碍不能逸出、被留在焊缝金属中形成气孔。

焊缝中形成气孔的气体主要是氢气和一氧化碳。

在底片上气孔呈现为黑度大于背景黑度的斑点状影像，黑度一般都较大，影像清晰，容易识别。

影像的形状可能是圆形、椭圆形、长圆形（梨形）和条形。

常见的主要分布形态有四种：
孤立气孔:可能会以多种形状出现.
密集气孔:气孔成群出现.
链状气孔:是指排列在一条直线上、间隔一定距离的多个气孔.
虫孔:主要是一氧化碳沿结晶方向分布形成的气孔，其可能是单侧分布，也会是双侧分布。

图6 链状气孔
b）夹杂物
焊缝中残留的各种非熔焊金属以外的物质称为夹杂物。

夹杂物一般分为两类：夹渣、夹钨。

夹渣是焊后残留在焊缝内的熔渣和焊接过程中产生的各种非金属杂质，如氧化物、氮化物、硫化物等。

夹钨是钨极惰性气体保护焊时，钨极熔入焊缝中的钨粒，夹钨也称为钨夹杂。

焊缝中产生夹渣的主要原因是焊接电流小，或焊接速度快，使杂质不能与液态金属分开并浮出。

在多层焊时，如果前一层的熔渣清理不彻底，焊接操作又未能将其完全浮出，也会在焊缝形成夹渣。

夹钨主要是焊接操作不当使钨极进入熔池，或焊接电流过大，导致钨极熔化，落入熔池形成了钨夹杂。

夹渣在底片上影像的主要特点是形状不规则，边缘不整齐，黑度较大而均匀。

常见的主要有三种形态：
点状夹渣：单个、长宽比≤3。

密集夹渣：成群分布，类似密集气孔。

条状夹渣：条状夹渣（长宽比＞3 ）呈现长条状、具有一定宽度的暗线形态，线的延伸方向一般与焊缝走向相同。

夹钨：由于钨的原子序数很高、密度很大，所以在底片上夹钨的影像总是呈现为黑度远低于背景黑度的影像，常常为透明状态。

a 夹杂 b夹钨
图7 夹杂物
c）未焊透
未焊透是母材金属与母材金属之间局部未熔化成为一体，它出现在坡口根部，因此常称为根部未焊透。

产生原因：焊接电流太小，速度过快。

坡口角度太小，根部钝边尺寸太大，间隙太小。

焊接时焊条摆动角度不当，电弧太长或偏吹（偏弧）
在实际中看到的未焊透缺陷影像，还可能是其他形态，如断续的黑线，或伴随其他形态影像的线状影像，或有一定宽度的条状影像等。

由于透照方向的不同，也可能出现在偏离中心位置。

图8 未焊透
d）未融合
未熔合是母材金属与焊缝金属之间局部未熔化成为一体，或焊缝金属与焊缝金属之间未熔化成为一体。

产生机理：
a.电流太小或焊速过快（线能量不够）；
b.电流太大，使焊条大半根发红而熔化太快，母材还未到熔化温度便覆盖上去。

c.坡口有油污、锈蚀；
d.焊件散热速度太快，或起焊处温度低；
e.操作不当或磁偏吹，焊条偏弧等。

按照未熔合出现的位置，常分为三种：
根部未熔合：指坡口根部处发生的焊缝金属与母材金属未熔化成一体性缺陷。

坡口未熔合：指坡口侧壁处发生的焊缝金属与母材金属未熔化成一体性的缺陷。

层间未熔合：多层焊时各层焊缝金属之间未熔化成一体性的缺陷。

图9 未融合
e）裂纹（焊接裂纹）
在焊接应力及其它致脆因素共同作用下，焊接接头中局部地区的金属原子结合力遭到破坏而形成的新接口而产生缝隙，称为焊接裂纹。

它具有尖锐的缺口和大的长宽比特征。

按其方向可分为纵向裂纹、横向裂纹，辐射状（星状）裂纹。

按发生的部位可分为根部裂纹、弧坑裂纹，熔合区裂纹、焊趾裂纹及热响裂纹。

按产生的温度可分为热裂纹（如结晶裂纹、液化裂纹等）、冷裂纹（如氢致裂纹、层状撕裂等）以及再热裂纹。

产生机理：一是冶金因素，另一是力学因素。

冶金因素是由于焊缝产生不同程度的物理与化学状态的不均匀，如低熔共晶组成元素S、P、Si等发生偏析、富集导致的热裂纹。

此外，在热影响区金属中，快速加热和冷却使金属中的空位浓度增加，同时由于材料的淬硬倾向，降低材料的抗裂性能，在一定的力学因素下，这些都是生成裂纹
的冶金因素。

力学因素是由于快热快冷产生了不均匀的组织区域，由于热应变不均匀而导致不同区域产生不同的应力联系，造成焊接接头金属处于复杂的应力——应变状态。

内在的热应力、组织应力和外加的拘束应力，以及应力集中相迭加构成了导致接头金属开裂的力学条件
图10 纵向裂纹
f）形状缺陷
焊缝的形状缺陷是指焊缝表面形状可以反映出来的不良状态。

如咬边、焊瘤、烧穿、凹坑（内凹）、未焊满、塌漏等。

产生原因：主要是焊接参数选择不当，操作工艺不正确，焊接技能差。

图11 错边
2.2 底片上的其他影像
2.2.1 常见伪缺陷
由于暗室操作不当、射线照相透照操作不当、或胶片本身质量存
在的问题，在底片上可能产生一些类似缺陷、但并不是缺陷的影像，常简称为伪缺陷。

如果不注意，容易把它们与缺陷影像混淆，造成错误的质量评定结论，因此，应注意对伪缺陷影像的识别。

下面列出了一些底片上常见的伪缺陷影像。

2.2.1.1 划伤
在切装胶片时，使用的器具、工作台面、操作者的指甲等，都可能擦伤或划破胶片的乳剂层，这样，在底片上将产生细而光滑的线状斑纹，影像的黑度也较大。

在反射光下观察底片表面，可以看到表面划伤的痕迹。

2.2.1.2 压痕
在固定暗盒或其他操作过程，胶片局部受到挤压或弯折，在底片上将出现月牙状斑纹。

曝光前胶片受到挤压或弯折时，底片上产生的斑纹是黑度远低于背景黑度的斑纹影像；但如果胶片局部受到比较严重的挤压或弯折时，底片上将产生黑度高于背景黑度的月牙状斑纹影像，并且斑纹周围将围绕着黑度低于背景黑度的区域。

曝光后胶片受到挤压或弯折时，底片上产生的斑纹是黑度高于背景黑度的斑纹。

在反射光下观看底片表面，可以看到挤压或弯折的痕迹。

2.2.1.3 增感屏斑纹
由于增感屏的损坏、污染、或夹带异物，使增感屏局部的增感性能改变，导致胶片局部曝光异常，在底片上可形成与增感屏的损坏、污染、异物相似形状的影像。

影像的黑度可能低于背景的黑度，也可能高于背景的黑度，这决定于增感屏的具体情况。

增感屏受到划伤时产生的影像黑度将高于背景黑度，增感屏中存在异物或受到污染时，产生的影像的黑度将低于背景的黑度。

2.2.2 静电斑纹
在干燥天气下切装胶片时，如果胶片与胶片或胶片与某些物体发生摩擦产生了静电，或者化纤衣物造成操作人员对胶片的放电，将造成胶片感光，在底片上形成黑度高于背景黑度的静电斑纹。

三种基本形态：点状斑纹、冠状斑纹和树枝状斑纹。

图12 静电斑纹
2.2.3 衍射斑纹
很早就发现在射线照片上有时会出现一些特殊的斑纹影像，这些斑纹影像主要出现在轻合金（如铝合金）和不锈钢的铸件、焊件的射线照片上，特别当工件的厚度较小时更容易出现。

研究证明，这些斑纹影像是铸件或焊件金属凝固组织的晶体结构对Ｘ射线的衍射形成的，因此称它们为衍射斑纹。

20世纪60年代到70年代不断有文献报道射线照片出现的衍射斑纹，20世纪80年代日本学者又进行了射线照片出现的衍射斑纹的研究。

射线底片上常出现的衍射斑纹主要有三类：线状衍射斑纹、羽毛状衍射斑纹、斑点状衍射斑纹。

第三章质量评定
3．1 评定标准关于内部质量的规定
质量分级评定是按照从底片得到的工件存在的缺陷数据，依据质量验收标准（技术条件），对工件的质量级别作出结论性评定。

质量分级评定的具体工作可分为四步：
1）准备——主要是充分理解和掌握质量验收标准；
2）整理数据——对从底片得到的缺陷数据进行归纳、分析；
3）分级评定——依据质量验收标准的规定对工件的质量级别进行评定；
4）结论——依据质量分级的结果对工件质量作出结论。

深刻地理解质量验收标准的规定，是正确完成质量分级评定的基础。

所使用的评定标准关于内部质量的规定，一般都包括三方面的内容，即缺陷类型、缺陷数据测定和质量分级具体规定。

3.1.1 缺陷类型
质量验收标准对缺陷一般都依据缺陷对工件结构性能的影响，进行一些重新归纳、分类，规定质量分级时采用的缺陷类型，这时的缺陷类型可以不同于缺陷实际的性质。

例如，在有的标准中，在质量验收标准中定义了“圆形缺陷”，它包括点状气孔，也包括点状夹渣。

有的标准将气孔和夹渣分为“单个气孔和夹渣”及“成组气孔和夹渣”两种缺陷等。

这种缺陷重新分类，是质量验收标准的基本规定之一，它是质量级别评定的基础，在运用质量验收标准时，首先应理解和掌握质量验收标准这方面的规定。