【文章內(nèi)容簡介】 程中，由于受到物質(zhì)的散射和吸收作用而使其強(qiáng)度衰減，強(qiáng)度衰減的程度取決于物體材料的性質(zhì)、射線種類及其穿透距離。當(dāng)把強(qiáng)度均勻的射線照射到物體上一個側(cè)面，在物體的另一側(cè)使透過的射線在照相底片上感光、顯影后，就可得到與材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)或缺陷相對應(yīng)的黑度不同的圖象，即射線底片。通過觀察射線底片，就可檢測出物體表面或內(nèi)部的缺陷，包括缺陷的種類、大小和分布情況并作出評價。射線檢測對缺陷的形象非常直觀，對缺陷的尺寸、性質(zhì)等情況判斷比較容易。采用計(jì)算機(jī)輔助斷層掃描法還可以了解斷面的情況，可以進(jìn)行自動化分析。射線檢測對所測試檢查物體既不破壞也不污染，但射線檢測成本較高，且對人體有害，在檢測過程中必須注意要妥善保護(hù)。工業(yè)上常用的是X射線、γ射線檢測。（二）X射線、γ射線及其檢測裝置X射線與γ射線都是電磁波。它們具有波動性，粒子性，都可產(chǎn)生反射、折射、干涉、光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子效應(yīng)等。它們又是不可見，不帶電荷，不受電場和磁場影響；它們能透過可見光不能透過的物質(zhì)，使物質(zhì)起光化學(xué)反應(yīng)；使照相膠片感光；使熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光。在工業(yè)上使用的X射線檢測是由一種特制的X射線管產(chǎn)生的。它的基本構(gòu)造是一個保持一定真空度的兩極管。通常是熱陽極式，陰極由鎢絲繞成。當(dāng)通電加熱時，鎢絲在白熾狀態(tài)下放出電子，這些高速運(yùn)動的電子因受到陽極靶阻止，就與靶碰撞而發(fā)生能量轉(zhuǎn)換，其中大部分轉(zhuǎn)換成熱能，其余小部分轉(zhuǎn)換成光子能量，即X射線。電子的速度越高，轉(zhuǎn)換成X射線的能量就越大。X射線的強(qiáng)度，即單位時間內(nèi)發(fā)射X射線的能量，隨管電流的增加而增加。γ射線是由放射性同位素的原子核在衰變過程中產(chǎn)生的放射性同位素，分為天然和人工放射性同位素兩種，它們在a衰減或b衰變的同時放射出γ射線。γ射線是一種波長很短的電磁波，它的輻射是從原子核里釋放出來的，γ射線是由原子核從激發(fā)能級躍遷到較低能量的產(chǎn)物，因此它的發(fā)生不同于原子核外電殼層放出的X射線。放射性同位素的原子核在自發(fā)地放射出某種粒子（如α粒子、β粒子）或γ射線后會變成另一種不同的核，這種現(xiàn)象稱為衰變。放射性同位素的衰變速度有的很快，有的很慢。其衰變的速度不受外界環(huán)境如溫度、濕度、壓力等物理、化學(xué)條件的影響，而是由原子核本身的性質(zhì)所決定的、這也是放射性同位素的一個特性。這也說明每一種放射性同位素有一種恒定的衰變速度。γ射線與X射線雖然產(chǎn)生的機(jī)理不同，但同屬電磁波，性質(zhì)很相似，只不過γ射線的波長比一般X射線更短。X射線檢測裝置通常分為兩大類；一類為移動式X射線機(jī)，另一類為攜帶式X射線機(jī)。移動式X射線機(jī)通常體積和重量都較大，適合于實(shí)驗(yàn)室或車間使用，它們采用的電壓、電流也較大，可以透照較厚的物體和工件。便攜式X射線機(jī)體積小，重量輕，適用于流動性檢驗(yàn)或大型設(shè)備的現(xiàn)場探傷。γ射線檢測裝置的結(jié)構(gòu)比X射線檢測裝置要簡單得多，價格便宜、使用方便。γ射線檢測、探傷一般多采用照相方法進(jìn)行工作。γ射線檢測裝置使用靈活方便，不易發(fā)生故障，并且能按照需要的情況發(fā)射一定寬度的錐形射線束或進(jìn)行圓周爆光探測管形工件的缺陷。但必須很好地做到預(yù)防γ射線對人體的危害。（三）射線檢測的操作過程 射線檢測包括X射線、γ射線和中子射線三種。對射線穿過物質(zhì)后的強(qiáng)度檢測方法有：直按照相法、間按照相法和透視法等多種。其中，對微小缺陷的檢測以X射線和γ射線的直接照相法最為理想。其典型操作的簡單過程如下： ～1m處，將被檢物按射線穿透厚度為最小的方向放置，把膠片盒緊貼在被檢物的背后，讓X射線或γ射線照射一定時間（幾分鐘至幾十分鐘不等）進(jìn)行充分曝光。把曝光后的膠片在暗室中進(jìn)行顯影、定影、水洗和干燥。再將干燥的底片放在顯示屏的觀察燈上觀察，根據(jù)底片的黑度和圖像來判斷缺陷的種類、大小和數(shù)量，隨后按通行的要求和標(biāo)準(zhǔn)對缺陷進(jìn)行等級分類。（四）射線檢測（照相法）的特點(diǎn)和適用范圍 射線檢測是一種常用于檢測物體內(nèi)部缺陷的無損檢測方法，它幾乎適用于所有的材料，檢測結(jié)果（照相底片）可永久保存。但從檢測結(jié)果很難辨別缺陷的深度，要求在被檢試件的兩面都能操作，對厚的試件曝光時間需要很長。 對厚的被檢測物來說，可使用硬X射線或γ射線；對薄的被檢物則使用軟X射線。射線穿透物質(zhì)的最大厚度為：鋼鐵約450mm、銅約350mm、鋁約1200mm。 對于氣孔、夾渣和鑄造孔洞等缺陷，在X射線透射方向有較明顯的厚度差別，即使很小的缺陷也較容易檢查出來。而對于如裂紋等雖有一定的投影面積但厚度很薄的一類缺陷，只有用與裂紋方向平行的X射線照射時，才能夠檢查出來，而用與裂紋面幾乎垂直的射線照射時就很難查出。這是因?yàn)樵谡丈浞较蛏蠋缀鯖]有厚度差別的緣故。因此，有時要改變照射方向來進(jìn)行照相。 觀察一張透射底片能夠直觀地知道缺陷的兩維形狀大小及分布，并能估計(jì)缺陷的種類，但無法知道缺陷厚度以及離表面的位置等信息。要了解這些信息，就必須用不同照射方向的兩張或更多張底片。 在進(jìn)行檢測時，應(yīng)注意到射線輻射對人體健康（包括遺傳因素）的損害作用。X射線在切斷電源后就不再發(fā)生，而同位素射線（如γ射線）是源源不斷地發(fā)生射線的。此外，還應(yīng)特別注意，射線不只是筆直地向前輻射，它還可通過被檢物、周圍的墻壁、地板以及天花板等障礙物進(jìn)行反射與透射傳播。其次還應(yīng)注意，X射線裝置是在幾萬乃至幾十萬伏高電壓下工作的，通常雖有充分的絕緣，但也必須注意防止意外的高壓危險。四、渦流檢測（一）渦流檢測的基本原理渦流檢測是以電磁感應(yīng)原理為基礎(chǔ)的。當(dāng)把一個通有交流電的線圈靠近金屬導(dǎo)體時，由于電磁耦合作用，就會在導(dǎo)體中產(chǎn)生感生電流，這種電流的流線在金屬體內(nèi)自行閉合，通常就稱它為電渦流。此電渦流又反過來作用于原線圈而使其電磁特性（等效阻抗、等效電感和品質(zhì)因素）發(fā)生改變，其變化情況與導(dǎo)體的種類（電導(dǎo)率σ、磁導(dǎo)率μ）、形狀以及材質(zhì)均勻度等因素有關(guān)，同時還與線圈與導(dǎo)體之間的相對距離和線圈本身的特性有關(guān)。當(dāng)固定后兩者不變時，則線圈電磁特性的變化就反應(yīng)了導(dǎo)體性質(zhì)的變化。這樣，通過檢測線圈的電磁特性的變化，即可獲得關(guān)于被檢試件的材質(zhì)均勻性以及缺陷的種類、形狀和大小等方面的信息，這就是電渦流檢測的簡單原理。如果用一個扁平線圈置于金屬導(dǎo)體附近，當(dāng)線圈中通以正弦交變電流時，線圈的周圍空間就產(chǎn)生了正弦交變磁場H1，置于此磁場中的金屬導(dǎo)體就產(chǎn)生電渦流，而此電渦流也將產(chǎn)生交變磁場H2，H2的方向與H1的方向相反，由于磁場H2的反作用使通電線圈的有效阻抗發(fā)生變化，這種線圈阻抗的變化完整地而且唯一地反映了待測體的渦流效應(yīng)。顯然，線圈阻抗的變化既與電渦流效應(yīng)有關(guān)，又與靜磁學(xué)效應(yīng)有關(guān)，也就是說，與金屬導(dǎo)體的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、幾何形狀、線圈的幾何參數(shù)、激勵電流頻率以及線圈到金屬導(dǎo)體的距離等參數(shù)有關(guān)。假定金屬導(dǎo)體是勻質(zhì)的，其性能是線性和各向同性的，則線圈，金屬導(dǎo)體系統(tǒng)的物理性質(zhì)通?？捎纱艑?dǎo)率μ、電導(dǎo)率σ、尺寸因子x或r、激勵電流強(qiáng)度I和頻率ω等參數(shù)來描述，線圈的阻抗Z可用如下函數(shù)表示 Z=F(μ,σ,x,r,I,ω) 如果控制上式中的某些參數(shù)恒定不變，而只改變其中的一個參數(shù)，這樣阻抗就成為這個參數(shù)的單值函數(shù)?？梢岳眠@種渦流效應(yīng)把距離x的變化變換為電量的變化，從而做成位移、振幅、厚度等傳感器；也可以利用這渦流效應(yīng)把電導(dǎo)率σ的變化變換為電量的變化，從而做成表面溫度、電解質(zhì)濃度、材質(zhì)判別等傳感器；還可以利用它把磁導(dǎo)率μ的變化變換為電量的變化，從而做成應(yīng)力、硬度等傳感器，以及利用變換量為x、σ、μ等綜合影響做成材料探傷裝置等。（二）渦流檢測的特點(diǎn)與適用范圍 電渦流檢測具有如下的特征 ①檢測結(jié)果可以直接以電信號輸出，故可用于自動化檢測； ②由于實(shí)行非接觸式檢測，所以檢測速度很快； ③適用范圍較廣，除可用于檢測缺陷外，還可用于檢測材質(zhì)的變化、形狀與尺寸的變化等； ④對形狀復(fù)雜的試件檢測有困難； ⑤對表面下較深部位的缺陷檢測困難； ③除檢測項(xiàng)目外，試件材料的其他因素一般也會引起輸出的變化，成為干擾信號； ⑤難以直接從檢測所得的顯示信號來判別缺陷的種類。 由以上渦流檢測的原理及其特性可知，渦流檢測適用于由鋼鐵、有色金屬以及石墨等導(dǎo)電材料所制成的試件，而不適用于玻璃、石頭和合成樹脂等非導(dǎo)電材料的檢測。從檢測對象來說，電渦流方法適用于如下項(xiàng)目的檢測： ①缺陷檢測檢測試件表面或近表面的內(nèi)部缺陷； ②材質(zhì)檢查檢測金屬的種類、成分、熱處理狀態(tài)等變化； ③尺寸檢測檢測試件的尺寸、涂膜厚度、腐蝕狀況和變形等； ④形狀檢測檢測試件形狀的變化情況。（三）電渦流檢測的應(yīng)用電渦流傳感器具有一些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。下面就幾種主要應(yīng)用作一簡略介紹。1．位移測量 它可以用來測量各種形狀試件的位移值。凡是可變換成位移量的參數(shù)，都可用電渦流式傳感器來測量。如鋼水液位，紗線張力，液體壓力，汽輪機(jī)主軸的軸向位移和金屬試件的熱膨脹系數(shù)等。2．振幅測量 電渦流式傳感器無接觸地測量各種振動的幅值。在汽輪機(jī)、空氣壓縮機(jī)中常用電渦流式傳感器來監(jiān)控主軸的徑向振動。3．厚度測量 電渦流式傳感器可以無接觸地測量金屬板厚度和非金屬板的鍍層厚度。