【正文】 （ 633） （ 634） 式中： C為常數(shù)； A為元素的原子數(shù)； Z為元素的原子序數(shù)； λ 為射線的波長。 第 6章 常用無損檢測方法 當(dāng)?shù)湍苌渚€透過重元素 (輕元素和波長很短的射線除外 )物質(zhì)時 ， 射線的衰減主要表現(xiàn)為吸收 ， 由射線散射所引起的衰減可忽略不計 ， 則 34 ????? ZAC ??? （ 635） 第 6章 常用無損檢測方法 Χ 1. Χ Χ射線檢測是利用 Χ射線通過物質(zhì)衰減程度與被通過部位的材質(zhì) 、 厚度和缺陷的性質(zhì)有關(guān)的特性 ， 使膠片感光成黑度不同的圖像來實現(xiàn)的 ， 如圖 635所示 。 當(dāng)一束強度為 I0的 Χ射線平行通過被檢測試件 (厚度為 d)后 ， 其強度 Id由式 （ 631） 表示 。 若被測試件表面有高度為 h的凸起時 ， 則 Χ射線強度將衰減為 )(0 ehdh II??? ?(636) 第 6章 常用無損檢測方法 又如在被測試件內(nèi) ， 有一個厚度為 x、 吸收系數(shù)為 μ′的某種缺陷 ， 則射線通過后 ， 強度衰減為 ])([0 exxdx II?? ????? (637) 若有缺陷的吸收系數(shù)小于被測試件本身的線吸收系數(shù) ， 則IxIdIh， 于是 ， 在被檢測試件的另一面就形成一幅射線強度不均勻的分布圖 。 通過一定方式將這種不均勻的射線強度進(jìn)行照相或轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栔甘?、 記錄或顯示 ， 就可以評定被檢測試件的內(nèi)部質(zhì)量 ， 達(dá)到無損檢測的目的 。 第 6章 常用無損檢測方法 圖 635 X射線檢測原理 第 6章 常用無損檢測方法 2. Χ Χ 射線檢測常用的方法是照相法 ， 即利用射線感光材料(通常用射線膠片 )， 放在被透照試件的背面接受透過試件后的Χ 射線 ， 如圖 636所示 。 膠片曝光后經(jīng)暗室處理 ， 就會顯示出物體的結(jié)構(gòu)圖像 。 根據(jù)膠片上影像的形狀及其黑度的不均勻程度 ， 就可以評定被檢測試件中有無缺陷及缺陷的性質(zhì) 、 形狀 、 大小和位置 。 此法的優(yōu)點是靈敏度高 、 直觀可靠 、 重復(fù)性好 ， 是 Χ 射線檢測法中應(yīng)用最廣泛的一種常規(guī)方法 。 由于生產(chǎn)和科研的需要 ， 還可用放大照相法和閃光照相法以彌補其不足 。 放大照相可以檢測出材料中的微小缺陷 。 第 6章 常用無損檢測方法 圖 636 X射線照相原理示意圖 第 6章 常用無損檢測方法 Χ 1. 1） 靈敏度 靈敏度是指發(fā)現(xiàn)缺陷的能力 ， 也是檢測質(zhì)量的標(biāo)志 。 通常用兩種方式表示：一是絕對靈敏度 ， 是指在射線膠片上能發(fā)現(xiàn)被檢測試件中與射線平行方向的最小缺陷尺寸；二是相對靈敏度 ， 是指在射線膠片上能發(fā)現(xiàn)被檢測試件中與射線平行方向的最小缺陷尺寸占試件厚度的百分?jǐn)?shù) 。 若以 d表示為被檢測試件的材料厚度 ， x為缺陷尺寸 ， 則其相對靈敏度為 %100?? dxK（ 638） 第 6章 常用無損檢測方法 2） 透度計 透度計又稱像質(zhì)指示器 。 在透視照相中 ， 要評定缺陷的實際尺寸是困難的 ， 因此 ， 要用透度計來做參考比較 。 同時 ，還可以用透度計來鑒定照片的質(zhì)量和作為改進(jìn)透照工藝的依據(jù) 。透度計要用與被透照工件材質(zhì)吸收系數(shù)相同或相近的材料制成 。常用的透度計主要有兩種 。 （ 1） 槽式透度計 。 槽式透度計的基本設(shè)計是在平板上加工出一系列的矩形槽 ， 其規(guī)格尺寸如圖 637所示 。 對不同厚度的工件照相 ， 可分別采用不同型號的透度計 。 第 6章 常用無損檢測方法 圖 637 槽式透度計示意圖 第 6章 常用無損檢測方法 (2) 金屬絲透度計 。 金屬絲透度計是以一套 （ 7～ 11根 ） 不同直徑 （ ～ mm） 的金屬絲均勻排列 ， 粘合于兩層塑料或薄橡皮中間而構(gòu)成的 。 為區(qū)別透度計型號 ， 在金屬絲兩端擺上與號數(shù)對應(yīng)的鉛字或鉛點 。 金屬絲一般分為兩類 ， 透照鋼材時用鋼絲透度計 ， 透照鋁合金或鎂合金時用鋁絲透度計 。 圖 638為金屬絲透度計的結(jié)構(gòu)示意圖 (圖中 JB表示 “ 機械工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn) ” )。 第 6章 常用無損檢測方法 %100dK ?? 使用金屬絲透度計時，應(yīng)將其置于被透照工件的表面，并應(yīng)使金屬絲直徑小的一側(cè)遠(yuǎn)離射線束中心。這樣可保證整個被透照區(qū)的靈敏度達(dá)到如下計算數(shù)值： （ 639） 式中： υ 為觀察到的最小金屬絲直徑； d為被透照工件部位的總厚度。 第 6章 常用無損檢測方法 圖 638 金屬絲透度計示意圖 第 6章 常用無損檢測方法 2. 由于 X射線和 γ 射線波長短 、 硬度 （ 見下文 ） 大 ， 對膠片的感光效應(yīng)差 ， 一般透過膠片的射線 ， 大約 1％中的銀鹽微粒感光 。 為了增加膠片的感光速度 ， 利用某些增感物質(zhì)在射線作用下能激發(fā)出熒光或產(chǎn)生次級射線 ， 從而加強對膠片的感光作用 。 在射線透視照相中 ， 所用的增感物質(zhì)稱為增感屏 ， 其增感系數(shù)為 量時，用增感屏所需曝光產(chǎn)生相同的攝影密度時，無增感所需曝光量在攝影密度為DDK ?（ 640） 第 6章 常用無損檢測方法 1） 熒光增感屏是利用熒光物質(zhì)被射線激發(fā)產(chǎn)生熒光實現(xiàn)增感作用的 ， 其結(jié)構(gòu)如圖 639所示 。 它是將熒光物質(zhì)均勻地涂布在質(zhì)地均勻而光滑的支撐物 (硬紙或塑料薄板等 )上 ， 再覆蓋一層薄薄的透明保護(hù)層組合而成的 。 第 6章 常用無損檢測方法 圖 639 熒光增感屏構(gòu)造示意圖 第 6章 常用無損檢測方法 2） 金屬增感屏在受射線照射時產(chǎn)生 β 射線和二次標(biāo)識 X射線對膠片起感光作用 。 其增感較小 ， 一般只有 2～ 7倍 。 金屬屏的增感特性通常是 ， 原子序數(shù)增加 ， 增感系數(shù)上升 ， 輻射波長愈短 ， 增感作用越顯著 。 但是原子序數(shù)越大 ， 激發(fā)能量也要相應(yīng)提高 ， 如果射線能量不能使金屬屏的原子電離或激發(fā) ， 則不起增感作用 ， 相反還會吸收一部分軟射線 。 如鉛增感屏 ， 當(dāng)管電壓低于 80 kV時 ， 則基本上無增感作用 。 在生產(chǎn)實踐中 ， 多采用鉛 、 錫等原子序數(shù)較高的材料作金屬增感屏 ， 因為鉛的壓延性好 ， 吸收散射線的能力強 。 第 6章 常用無損檢測方法 3） 金屬熒光增感屏是在鉛箔上涂一層熒光物質(zhì)組合而成的 ， 其結(jié)構(gòu)如圖 640所示 。 它具有熒光增感的高增感系數(shù) ， 又有吸收散射線的作用 。 圖 640 金屬熒光增感屏結(jié)構(gòu)示意圖 第 6章 常用無損檢測方法 4） 增感方式的選擇 增感方式的選擇通?？紤]三方面的因素：產(chǎn)品設(shè)計對檢測的要求 、 射線能量和膠片類型 。 第 6章 常用無損檢測方法 3. 曝光參數(shù)的選擇 1） 射線硬度是指射線的穿透力 ， 由射線的波長決定 。 波長越短硬度越大 ， 則穿透力就越強 ， 對某一物質(zhì)即具有較小的吸收系數(shù) 。 X射線波長的長短由管電壓所決定 ， 管電壓愈高 ， 波長愈短 。 射線硬度對透照膠片影像的質(zhì)量有很大關(guān)系 。 因此 ， 選擇射線的硬度尤為重要 。 例如：當(dāng)一束強度為 I0的射線 ， 通過被透照厚度為 d的物體后 ， 其強度將衰減為 Id(由公式 （ 636）描述 )；通過一厚度為 x的缺陷后 ， 其強度為 Ix (由公式 （ 637）描述 )。 Ix／ Id稱為對比度或主因襯度 ， 即 xdx eII )( ?? ???（ 641） 第 6章 常用無損檢測方法 假設(shè)缺陷內(nèi)為空氣，則 μ ′ 可忽略不計。因而 xdx eII ?? （ 642） 在工業(yè)射線透照中 ， 總是希望膠片上的影像襯度盡可能高 ，以保證檢測質(zhì)量 。 因此 ， 射線硬度盡可能選軟些 。 但是 ， 如果希望在材料的厚薄相鄰部分一次曝光 ， 則要選用較硬的射線 。 為了提高某些低原子序數(shù) 、 低密度和薄壁材料的檢測靈敏度 ， 應(yīng)采用軟射線 ， 即低能 X射線照相法 。 通常將 60～ 150 kV定為中等硬度 X射線 ， 60 kV以下定為軟 X射線 。 第 6章 常用無損檢測方法 2） 射線的曝光量 射線的曝光量通常以射線強度 I和時間 t的乘積表示 ， 即 E=It， E的單位為 mCih(毫居里 小時 )。 對 X射線來說 ， 當(dāng)管壓一定時 ， 其強度與管電流成正比 。 因此 X射線的曝光量通常用管電流 i和時間 t的乘積來表示 ， 即 E =it (643) 其單位為 mAmin(毫安 分 )或 mAs(毫安 秒 )。 第 6章 常用無損檢測方法 在一定范圍內(nèi)，如果 E為常數(shù)，則 i與 t存在反比關(guān)系： E =i1t1 = i2t2 (644) 一般在選用管電流和曝光時間時 ， 在射線設(shè)備允許范圍內(nèi) ，管電流總是取得大些 ， 以縮短曝光時間并減少散射線的影響 。此外 ， X射線從窗口呈直線錐體輻射 ， 在空間各點的分布強度與該點到焦點的距離平方成反比 (見圖 )。 即 212221)()(LLII ? （ 645） 第 6章 常用無損檢測方法 圖 641 曝光距離與射線強度的關(guān)系 第 6章 常用無損檢測方法 3） 射線照相對比度 射線照片上影像的質(zhì)量由對比度、不清晰度、顆粒度決定。影像的對比度是指射線照片上兩個相鄰區(qū)域的黑度差。如果兩個區(qū)域的黑度分別為 D D2，則它們的對比度為： Δ D=D1D2 。影像的對比度決定了在射線透照方向上可識別的細(xì)節(jié)，影像的不清晰度決定了在垂直于射線透照方向上可識別的細(xì)節(jié)尺寸，影像的顆粒度決定了影像可記錄的細(xì)節(jié)最小尺寸。 第 6章 常用無損檢測方法 圖 642 透照影像幾何不清晰度 第 6章 常用無損檢測方法 4) 焦距是指從放射源 (焦點 )至膠片的距離 。 焦距選擇與射線源的幾何尺寸和試件厚度有關(guān) 。 由于射線源有一定的幾何尺寸 ， 從而產(chǎn)生幾何不清晰度 Ug， 如圖 642所示 。 由相似三角形關(guān)系 ， 可以求出： bFaUg ??? ? （ 646） 式中： υ 為射線源的幾何尺寸； F為焦點至膠片的距離； a為焦點至缺陷的距離； b為缺陷至膠片的距離。 第 6章 常用無損檢測方法 5) 曝光曲線 ①不同管電壓下，材料厚度與曝光量的關(guān)系曲線，材料厚度 d與曝光量 x的關(guān)系為： Cdx ???? ?（ 647） 式中： μ 為吸收系數(shù)；為常數(shù)。 x與 d呈線性關(guān)系。若以 x為縱軸， d為橫軸，當(dāng)焦距一定時，則給定一個厚度 d，對應(yīng)于某一管電壓可以求得一個 x值。用各種不同的電壓試驗時，就可以得出一組斜率逐漸變化的曲線，如圖 。 第 6章 常用無損檢測方法 圖 643 材料厚度與曝光量的關(guān)系曲線 第 6章 常用無損檢測方法 ② 不同焦距下，材料厚度與管電壓的關(guān)系曲線。根據(jù)式(647)，由于底片黑度要求一定，所以 x為一常數(shù)，如果被透照的材料固定，則 d增大時 μ 必須減小。根據(jù)式（ 635）和式（ 629）知，所以管電壓要相應(yīng)增大。 U1~? （ 648） 若以材料厚度 d為橫軸 ， 管電壓 U為縱軸 ， 則在一定焦距下的厚度所對應(yīng)的管電壓可以連成一條曲線 。 以不同的焦距試驗時 ， 就可得到一組曲線 ， 如圖 644所示 。 第 6章 常用無損檢測方法 圖 644 材料厚度與管電壓的關(guān)系曲線 第 6章 常用無損檢測方法 6) 兩塊不同厚度的不同材料在入射強度為 I0的射線源照射下 ，若得到相同的出射強度 Ix， 則稱二者為 “ 等效 ” 。 它們的厚度之比稱為材料的 “ 等效系數(shù) ” 。 根據(jù)等效系數(shù)的定義 ， 可以從一條常用材料的曝光曲線上查出另一種材料的等效厚度所對應(yīng)的管電壓 。 第 6章 常用無損檢測方法 1. 1） 裂紋 裂紋主要是在熔焊冷卻時因熱應(yīng)力和相變應(yīng)力而產(chǎn)生的 ， 也有在校正和疲勞過程中產(chǎn)生的 ， 是危險性最大的一種缺陷 。 裂紋影像較難辨認(rèn) 。 因為斷裂寬度 、 裂紋取向 、 斷裂深度不同 ， 使其影像有的較清晰 ， 有的模糊不清 。 常見的有縱向裂紋 、 橫向裂紋和弧坑裂紋 ， 分布在焊縫上或熱影響區(qū) 。 第 6章 常用無損檢測方法 圖 645 焊縫裂紋照片 第 6章 常用無損檢測方法 2） 未焊透 未焊透是熔焊金屬與基體材料沒有熔合為一體且有一定間隙的一種缺陷 。 在膠片上的影像特征是連續(xù)或斷續(xù)的黑線 ，