射线检测

辽宁石油化工大学课程设计本

（第册）

专业班级：焊接技术及自动化0931

姓名：金宸希学号： 0920883117 实习设计名称：焊接生产管理与质量检测

实习设计地点：第二教学楼

实习设计时间： 2011 年 11 月 21 日至 2011年 12月 9 日指导教师：郭淑娟闫伟韩杰徐立志

成绩：

评阅人：

职业技术学院教务科制

前言

盛装液体或气体承载一定压力的密封设备都是压力容器。目前，压力容器的应用十分普遍，它涉及到工业生产的所有领域，并与人们的日常生活有着密切的关系。压力容器是具有爆炸危险的特种承压设备，它承受着高温、低温、易燃、易爆、剧毒或腐蚀介质的高压力，一旦发生爆炸或泄漏往往并发火灾、中毒、污染环境等灾难性事故，使社会生产和国民经济遭受严重破坏，并直接影响社会生活的安定。

由于压力容器的以上特点，工业发达国家都颁布有关法规或规范对压力容器的设计、制造、安装、使用等过程进行严格控制，以确保压力容器的安全运行。在压力容器各个环节的控制过程中，无损检测对压力容器的质量控制和安全使用起着举足轻重的作用。我国压力容器行业应用无损检测技术已有多年历史。几十年来，在完善各种检测方法及质保体系；无损检测机理和检测可靠度研究；开发仪器及其配套系统；制定完善各种检测方法及仪器等的质量控制标准；无损检测人员培训及资格鉴定；研究解决我国量大面广在役容器的定期检修及安全评价的方法及标准等方面做了大量的工作。可以说，无损检测已成为原材料出厂、容器制造、在役运行容器检修过程中控制容器制造质量、评价容器能否安全运行不可缺少的工序，在工业生产各个部门起着越来越重要的作用。目前，原材料及容器制造过程中经常采用的无损检测方法有：超声波法，射线透照法，磁粉法，渗透法和管材涡流检测法等，由于上述方法都各有其局限性，所以必须综合使用，才能达到保证产品质量，预测容器是否安全的目的。

第1章射线检测技术及原理当强度均匀的射线束透照射物体时，如果物体局部区域存在缺陷或结构存在差异，它将改变物体对射线的衰减，使得不同部位透射射线强度不同，这样，采用一定的检测器（例如，射线照相中采用胶片）检测透射射线强度，就可以判断物体内部的缺陷和物质分布等，这就是作为五大常规无损检测方法之一的射线检测（Radiology），它在工业上有着非常广泛的应用。目前射线检测按照美国材料试验学会（ASTM）的定义可以分为：照相检测、实时成像检测、层析检测和其它射线检测技术四类。、

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。ΔI/I=-(（μ-μ’）ΔT)/(1+n) 这个公式就是射线检测基本原理的关系式，ΔI/I称为物体对比度，(I是射线强度，μ是线衰减系数，ΔT是射线照射方向上的厚度差，n是散射比)从它我们可以得知，只要缺陷在透射方向上具有一定的尺寸、其衰减系数与物体的线衰减系数具有一定差别，并且散射比控制在一定范围，我们就能够获得由于缺陷存在而产生的对比度，从而发现缺陷。

1.1 X射线检测技术介绍

X射线检测技术是无损检测技术的一种。

X射线检测则是利用射线穿过物质,并被其衰减来实现检测的,此技术的演化

经过了低劣的微光图像获取,有噪声的电离放射线荧光屏成像和高分辨率清晰的数字图象设备等几个阶段。X射线透射检查法可提供铸件检测部位有无缺陷及缺陷尺寸的照片。X射线透照法主要应用在铸件和机器部件中出现的诸如裂纹、孔洞和夹杂等缺陷的辨识和评价。

X射线不能直接测量，在测量前必须把它转化为可测量的量，有照相法和电信号法两种X射线检测技术。照相法是把X射线的方位和强度转换成照片面积上相应位置的黑度，然后进行直接测量，或辅以测微光度等仪器对低频进行测量。这种方法是最早使用的检测、记录X射线的方法，现在还是一种常用的基本手段。电信号法也是通过适当的检测器或技术，把X射线转换成电信号，然后通过一套电子学系统进行自动测量记录。这类检测技术包括两个方面：检测器(或技术)及与之配套使用的电子学讯号分析、测量记录系统。

闪烁计数器：是利用X射线激发某些固体物质，发射可见荧光并通过光电倍增管放大的计数器。闪烁计数管基本上由三部分组成：闪烁体、光电倍增管和前置放大器。四圆单晶衍射仪和多晶衍射仪都用这样类似的系统来测量衍射线的强度。

主要的X射线分析仪器有单晶X射线衍射仪(主要用于晶体结构的确定)和多晶X射线衍射仪(又称粉末X衍射仪，主要应用在物相分析、晶体结构分析、组构分析)。物相分析是X射线衍射在金属中用得最多的方面，分定性分析和定量分析。前者把对材料测得的点阵平面间距及衍射强度与标准物相的衍射数据相比较，确定材料中存在的物相;后者则根据衍射花样的强度，确定材料中各相的含量。在研究性能和各相含量的关系和检查材料的成分配比及随后的处理规程是否合理等方面都得到广泛应用。

1.2 射线检测的基本原理

在X-Ray检测的过程中， X-Ray穿过待检样品，然后在图像探测器(现在大多使用X-Ray图像增强器)上形成一个放大的X光图。该图像的质量主要由分辨率及

对比度决定。

成像系统的分辨率(清晰度) 决定于X射线源焦斑的大小、X光路的几何放大率和探测器像素大小。微焦点X光管的焦斑可小到几个微米。X光路的几何放大率可达到10~2500倍，探测器像素可小到几十微米。

成像系统的对比度决定于图像探测器的探测效率、电子学系统的信噪比和合适的X射线能量。目前一般的X射线成像技术可以获得好于1%的对比度。

1.3 检测方法

X射线检测的方法很多，以下简要介绍三种

1）.X射线小角度散射

当X射线照射到试样上时，如果试样内部存在纳米尺寸的密度不均匀区，则会在入射束周围的小角度区域内出现散射X射线，这种现象称为X 射线小角散射或小角X射线散射。根据电磁波散射的反比定律，相对于波长来说，散射体的有效尺寸越大则散射角越小。因此，广角X射线衍射关系着原子尺度范围内的物质结构，而小角X射线散射则相应于尺寸在零点几纳米至近百纳米区域内电子密度的起伏。纳米尺度的微粒子和孔洞均可产生小角散射现象。这样，由散射图形的分析，可以解析散射体粒子体系或多孔体系的结构。这种方式对样品的适用范围宽，不论是干态还是湿态都适用，无论是开孔还是闭孔都能检测到。但须注意小角散射在趋向大角一侧的强度分布往往都很弱，并且起伏很大

小角散射也可用来测量多孔系统的孔隙尺寸分布。将平行的单能量X射线束或中子束打到样品上并在小角度下散射，绘出散射强度I作为散射波矢量q的函数图线。散射函数I（q）取决于样品的内部结构，每种具有等尺寸球形孔隙作任意分布的多孔体都会产生一个特性函数。假定这样一种简单的模型，就可以得出孔隙半径或孔隙尺寸的分布状态。其中X射线可探测纳米尺寸的孔隙，而中子束可检测粗大得多的孔隙，直径达到几十个