无损检测基础知识-2009(马崇)

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2、射线与物质的相互作用 1)光电效应 动画演示 入射到物体内的光子与原子中的轨道电子发生碰撞，光子的全部 能量传递给轨道电子使电子脱离轨道成为光电子，这一现象称为 光电效应。 2)康普顿效应（散射） 动画演示 入射光子与轨道电子碰撞，轨道电子脱离轨道成为反冲电子， 入射光子能量降低（波长变长）并改变运动方向成为散射线，这 一现象称为康普顿效应（散射）。 3)电子对效应 动画演示 当入射光子的能量>1.022Mev时，在原子核附近由于核库仑场 的作用将产生一对正、负电子，这种现象称为电子对效应。 电子质能 0.511Mev 4)瑞利散射 动画演示 光子与内层电子作用时，电子吸收光子能量从低能级跃迁到高能 级，同时释放出一个散射光子，其能量与入射光子的能量相同。
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3 象质计（透度计）的应用 象质计（透度计） 目的：为了评定底片的灵敏度 4 底片评定 先评定底片本身质量是否合格。 （1）底片的黑度应在规定范围内，影像清晰，反差适中，灵敏 度符合标准要求，即能识别规定的象质指数。 （2）标记齐全，摆放正确 （3）在评定区无影响评定的伪缺陷 在底片合格的前提下，再对底片上的缺陷进行定性、定量和定 位。 对照标准评出工件质量等级，写出探伤报告。
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2 照相规范确定 射线照相灵敏度是射线照相对比度（小缺陷或细节与其周围背 景的黑度差）、不清晰度（影象轮廓边缘黑度过渡区的宽度） 和颗粒度（影像黑度的不均匀程度）三大要素的综合结果，而 三大要素又分别受到不同工艺因素的影响。 透照规范的选择要注意以下几点： （1）透照方式的选择 （2）透照厚度比值的控制 （3）射线源的选择 （4）透照距离的选择 （5） 曝光量的选择 （6）胶片、增感屏的选择与底片黑度控制
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第三章
超声波检测基础知识
超声波检测主要用于检测试件的内部缺陷，它的应用十分广 泛。用于探伤的超声波频率为0.4～25兆Hz，用得最多的超声波 频率为１～5兆Hz。
3.1 超声波的发生及其性质
1 超声波的发生和接收 压电效应
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2 超声波的种类 纵波 横波 表面波 板波
3 声速 横波的声速大约是纵波声速的一半，而表面波声速大约是横波 的0.9倍。 4 波长 波在一个周期内或者说质点完成一次振动所经过的路程称为波 长。C=fλ （波动方程） 5 超声场及其特征量 充满超声波的空间叫做超声场，描述超声场的特征量有声压、 声强、声阻抗。 25
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第二章
射线检测基础知识
射线检测最主要是探测试件内部的宏观几何缺陷。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 材的无损检测方法。
2.1 射线照相法原理
1、射线的产生(X射线、γ射线） X射线: 射线束中包括——连续X射线和特征X射线 连续X射线产生机理：动画演示 连续X射线产生机理 根据电动力学理论，作加速运动（包括负加速运动）的带电粒 子将产生电磁辐射。X射线是从X射线管中产生的，X射线管是一 种两极电子管。将阴极灯丝通电，使之白炽，电子就在从阴极 移向阳极的方向加速飞行，获得很大的动能，当这些电子撞击 阳极时，与阳极金属原子的核外库仑场作用，发出轫致辐射而 放出X射线。
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JB4730-2005《承压设备无损检测》 标准规定了射线检测、超声波检测、磁粉检测、渗透检测和 涡流检测这五种无损检测方法及质量等级评定分类， 适用于： 1 1、金属材料制锅炉、压力容器（固定式、移动式）及压力管 道原材料、零部件和设备的制造安装检测。 2、在用金属材料制锅炉、压力容器（固定式、移动式）及压 力管道的检测。 3、锅炉、压力容器（固定式、移动式）及压力管道有关的支 承件和结构件，如有要求也可参照该标准进行检测。
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5 射线检测工艺要点 射线检测工艺要点: 3)胶片应用特点 胶片影响成像对比度和颗粒度进而影响灵敏度 依据成像特性，胶片分成四类，T1、T2、T3、T4。T1为最高 类别，T4为最低类别。 标准规定：A级和AB级射线检测技术应采用T3类或更高类别的 胶片，B级射线检测技术应采用T2类或更高类别的胶片。 。 标准规定：采用γ射线对裂纹敏感性大的材料进行射线检测 时,应采用T2类或更高类别的胶片。
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标识X射线产生机理 标识X射线产生机理:动画演示 能量较大的电子入射到靶材料的原子中，与壳层电子碰撞， 击出内电子，使原子处于激发态（吸收）；激发态原子释放能 量发射光子（辐射）。即发射标识X射线。 产生标识X射线的条件：管电压>某一临界值时，才能产生标 识X射线。 γ射线产生机理 原子核的重要性质----放射性 放射性同位素产生α或β衰变之后，若仍处于高能级的激发状 态，必定要释放多余的能量回到低能级的稳定状态（基态）， 这时发射γ射线。
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4、射线照相的原理
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2. 2 射线检测设备
1 X射线检测机 2 高能射线探伤设备 3 γ射线探伤机
2.3 射线照相工艺特点
1 照相的操作步骤 一般把被检的物体安放在离X射线装置50厘米到一米的位置处, 把胶片盒紧贴在试样的背后,让射线照射适当长的时间进行曝光. 把曝光后的胶片在暗室中进行显影、定影、水洗、干燥，将干 燥的底片在观片灯的显示屏上观察，根据底片的黑度和图像来 判断存在缺陷的种类，大小和数量，随后对缺陷按照通行的标 准进行评定和分级。
电站锅炉无损检测
天津市电力公司技术中心 马 崇 2009年 上海\北京） 2009年6月（上海\北京）
目 录
无损检测概论 射线检测基础知识 超声波检测基础知识 磁粉检测基础知识 渗透检测基础知识 涡流检测基础知识 锅炉的无损检测要求
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第一章
无损检测概论
一．无损检测的定义及分类
定义：在不损坏试件的前提下，以物理或化学方法为手段，借助 定义 先进的技术和设备器材，对试件的内部及表面的结构，性质，状 态进行检查和测试的方法。 分类：射线检测（RT-Radiographic Testing） 分类 超声检测（UT-Ultrasonic Testing） 磁粉检测（MT-Magnetic Testing） 渗透检测（PT-Penetrant Testing） 涡流检测（ET-Eddy Current Testing) •RT和UT主要用于探测试件内部缺陷 •MT、PT和ET主要用于探测试件表面缺陷
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5 射线检测工艺要点 射线检测工艺要点: 1)X射线的应用特点 X射线主要优点：X射线能量可改变，因此对各种厚度的试件均可 主要优点： 主要优点 获得高灵敏度图像；X射线机可用开关切断，故较易实施射线防 护；曝光时间短，一般为几分钟； X射线局限性： 需电源，有些设备还需有水源冷却。体积较大， 局限性： 局限性 现场使用不便成本和维修费用均较大。 设备：便携式，160－320KV，穿透钢－45mm 移动式，200－450KV，穿透钢－100mm 高能X射线加速器：4－32MeV,穿透钢－400mm
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四大效应的比较
光电效应 产生条件 hv＞W0 康普顿效应 hv＞＞W0 电子对效应 hv≥1.02 MeV 入射管子和束缚较牢 固的内层轨道电子发 生的弹性散射过程 内层电子 反冲整体是原子 干涉散射线 hv↓,Z↑ > ↑ 随光子能量增大而急 剧减小；与原子序数 平方成正比 μR 散射
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瑞利散射
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5 射线检测工艺要点 射线检测工艺要点: 5)透照方式选择
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2. 4 射线的安全防护 1 射线的危害 2 辐射计量及单位：照射量(C/kg)吸收剂量(Gy)剂量当量(Sv) 3 射线防护方法 屏蔽防护 距离防护 时间防护
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2.5 射线照相法的特点
1）检测结果有直接记录-底片 2）可以获得缺陷的投影图像，缺陷定性定量准确 3）对体积型缺陷检出率高，而面积型缺陷的检出率受到多种因 素影响 4）适于检测厚度较薄的工件而不适宜较厚的工件 5）适宜检测对接焊缝，检测角焊缝效果较差，不适宜检测板材、 棒材、锻件。 6）有些试件结构和现场条件不适合射线照相 7）对缺陷在工件中厚度方向的位置、尺寸（高度）的确定比较 困难。 8）检测成本高 9）射线照相检测速度慢 10）射线对人体有害
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5 射线检测工艺要点 射线检测工艺要点: 2)γ射线的应用特点 γ射线主要优点： 射源尺寸小，可用于X射线机无法接近的现场； 主要优点： 主要优点 不需电源水源；运行费用低； γ射 线 局 限 性 ： 探伤 灵敏 度低 ， 尤其对薄 钢 试件 （如 5mm以 下） ；曝光时间长。 γ射线的成像质量比X射线差得多。 影响射线照相的三大要素：对比度、清晰度、颗粒度， γ 射线均不如X射线。 对裂纹倾向大的材料焊缝检测应慎用γ射线
作用对象
产物
几率
衰减条件 对入射光子
3、射线与胶片的作用 射线还有一个性质就是能使胶片感光，能使胶片乳剂层中的卤 化银产生潜象中心，经过显影和定影后就会黑化。 为了表示底片的黑化程度，采用底片黑度D表示 D＝lg（L0/L） D—底片的黑度 L0—透过底片前的光强 L--透过底片后的光强 胶片的特征曲线: 特征参数:感光度（S）、灰雾度（D0）、梯度（G）、宽容度 （L）
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发展： 发展：以现代科学技术的发展为基础的。 RT是在德国物理学家伦琴发现X射线后发展起来的； UT是在声纳技术和雷达技术的基础上开发出来的； MT、ET建立在电磁学理论的基础上； PT得益于物理化学的进展 无损探伤－无损检测－ 无损探伤－无损检测－无损评价 无损探伤是早期阶段的名称，其涵义是探测和发现缺陷； 无损检测是当前阶段的名称，其涵义不仅仅发现缺陷，还 包括探测缺陷的一些信息，如位置、形状、尺寸、性质等； 无损评价则是即将进入或正在进入的新的发展阶段，包涵 更广泛，更深刻的内容，它不仅要求发现缺陷，探测缺陷的 详细数据，还要求获取更全面，更准确的，综合的信息，例 如缺陷的取向、内含物、准确形状尺寸、缺陷部位的组织、 残余应力等，结合成像技术、自动化技术、计算机数据分析 和处理等技术，与材料力学、断裂力学等知识综合应用，对 试件或产品的质量和性能给出全面，准确的评价。