实验一射线检测的原理及过程一、实验目的1、掌握X射线检测的基本原理和方法；2、了解射线检测的特点和适用范围；3、了解射线检测缺陷等级的评定。

二、实验设备器材1、XXQ－2005携带式变频充气X射线探伤机本机由控制器和管头（X射线发生器）及电源电缆、连接电缆等组成（控制器面板和管头结构分别如图8-1、图8-2所示）。

控制器采用可控硅单相桥式整流电路，整流后的电压经LC滤波回路滤波后变为平滑的直流电压，该电压经可控硅变频回路斩成频率可变的单向脉冲，送至高压脉冲变压器作为管头的电源。

毫安稳定单元可以随X射线管灯丝电压的提高或降低改变单向脉冲的频率，以保证X射线管电流的稳定。

千伏调节单元可以连续调节管电压，以适用不同厚度材料的拍片要求。

数字计时器为预置数字电子式，可按不同要求选择曝光时间，计时准确，误差小，显示直观。

如果在曝光期间有保护单元动作，计时器将显示当前时间，不归零。

重新开机，可继续曝光至预置时间，因而可节省胶片。

当电源电压波动时，控制器本身能自动调节，自动稳定X射线管电压和管电流，以保证获得稳定的X射线束。

管电压和曝光时间均可预置，而管电流不能设置，为恒定的5毫安。

管头为组合式，X射线管、高压变压器（包括X射线管灯丝绕组）与绝缘气体一同封装在铝壳内。

管头一端装有风扇和散热器，为冷却之用。

绝缘气体为SF6，具有良好的介电性能。

管头系完全防电击式，X射线管阳极接地，承受单向脉冲电压，设有温度保护装置，当管头温度达到规定值的±5℃时，温度继电器动作，切断高压，以确保机器安全。

管头的两端环可使其立放或横卧，在搬运及工作时可做把手用。

图8-1 控制器主面板及侧面板1.电源指示灯2.延时指示灯3.高压指示灯4.电流指示灯5.保险丝6.曝光计时器7.曝光时间设定拨码盘8.电源接头9.接地线接头10.控制线连接电缆接头11.电源开关12.高压关按钮13.曝光电压调节旋钮14.高压开按钮图8-2 管头结构示意图X射线管结构示意图1、把手2、风扇3、阳极体4、主体套1、玻璃管壳2、聚焦杯3、阴极灯丝5、X射线6、遮蔽铝7、阴极射线4、阳极罩5、窗口6、阳极靶8、高压变压器9、阴极体10、铝壳7、阳极体11、气压表12、控制线连接电缆接头2、其它辅助器材及耗材黑度计、射线胶片、金属箔增感屏、线型像质计、暗盒、铅字、屏蔽铅板、中心指示器、卷尺、钢印、观片灯℃ 黑度计用于检查射线底片的黑度，要求在国家标准规定的范围内。

℃ 射线胶片用于显示和记录保存，底片质量必须符合标准要求。

℃ 金属箔增感屏用来增强胶片的感光效果，加快感光速度，减少透照时间，提高效率和底片质量。

℃ 线型像质计用来检查和确定底片影像质量，按标准选取。

℃ 暗盒用来放置胶片和增感屏。

℃ 铅字用于记录探伤范围、日期、透照工件编号和透照时的中心点。

℃ 屏蔽铅板用于防止透照时的背散射，提高底片质量。

℃ 中心指示器用于透照时，探伤机头与透照工件的对中。

℃ 钢印用于在透照工件上做记号。

℃ 观片灯在观察底片时使用。

3、实验设备主要参数℃ 最大穿透厚度（钢Q235）：29 mm℃ 焦距：600 mm℃ 输入：电压 198～242 V 50 HZ 容量 1.8 KV A℃ 输出：管电压 100～200 KV 管电流 5 mA 波动 ±2％℃ X 射线管：焦点 1.5×1.5 mm 40°＋5°℃ 控制器：尺寸 365×310×180 重量 14 kg℃ X 射线发生器：冷却方式 强风冷却绝缘方式 SF6气体绝缘工作压力 0.34 MPa ～0.45 MPa尺 寸 270×270×645 mm重 量 24 kg⑻工作环境温度、湿度：－30℃～＋40℃ ≤85％⑼灵敏度：≤1.8 %⑽工作方式：间歇工作，不切断电源，5分钟工作，5分钟休息。

三、 实验原理X 射线检测方法目前主要有射线照相法、透视法（荧光屏直接观察法）和工业X 射线电视法。

但是在目前国内外应用最广泛、灵敏度较高的仍然是X 射线照相法。

图8-3为X 射线照相法检测原理图。

射线源1发出的射线3照射到工件5上，并透过工件照射到暗盒7中的胶片6上，使胶片感光。

当射线穿过工件后产生衰减，其衰减规律可用下式表示：J δ＝J 0e －μδ式中：J δ——射线穿过厚度为δ的工件后的强度； J 0——射线到达工件表面的强度； e ——自然对数的底； μ——射线在工件材料中的衰减系数；δ——透照方向上的工件厚度。

若工件中无缺陷存在，则射线穿过工件后的强度均为J δ。

若工件中有一缺陷4存在，则由于射线在缺陷中的衰减与工件材料中的衰减不同因而透过缺陷部分的强度也不同，如图8-3中阴影部分。

其强度为J x ,则： J x ＝J 0e －［μ（δ-X ）+μ1X ］图8-3 射线照相原理图1.射线源2.限制射线光阑3.射线4.缺陷5.工件6.底片7.暗盒8.屏蔽铅板9.射线穿透后的强度示意图式中：X——缺陷在透照方向上的尺寸；μ1——射线在缺陷中的衰减系数。

由于照射到底片上的射线强度Jδ与J x不同，经过在暗室对底片的处理后，缺陷部分就以与其它部位不同的黑度影像留在底片上，从而能够判别缺陷的存在以及缺陷的大小，这就是射线照相的基本原理。

四、典型透照方式1、平板工件透照方式平板工件射线照相检验的透照布置应采用图8-3所示的布置，这是射线照检验最基本的透照布置。

在这种透照布置中，射线源应位于被透照物体有效透照区的中心附近，中心射线束应尽量垂直指向有效透照区的中心。

像质计和其它的识别标记应放置在射线源侧、透照区的边缘，尽量避免对可能产生的缺陷的评定，具体放置如图8-4所示图8-4 像质计和标识放置示意图1.搭接或区段标识2.工件编号或探伤号3.焊缝4.焊缝编号或部位编号5.像质计6.日期7.透照中心标识8.透照工件厚度在进行透照时，底片暗盒应放置在透照工件的射线源的另一边，尽量靠近被透照工件，以减少几何不清晰度。

在胶片暗盒的后面放置铅板，以防背散射。

为了检查V型和X型坡口焊缝边缘附近及层间较小的未焊透和未熔合，除射线束对准焊缝中心透照外，还应再做两次射线束沿坡口两侧进行的透照，如图8-5：图8-5 不同坡口透照方式2、环焊缝透照方式（1） (2) (3)(4) (5) (6)图8-6 环焊缝透照方式环焊缝包括管件、筒件和容器等的圆周环行焊缝。

根据工件直径、壁厚大小的不同和结构的特点，可以采用不同的透照方式进行透照，具体方式如图8-6。

其中（1）、（2）、（3）为源在内透照方式，（4）、（5）、（6）为源在外透照方式。

五、基本透照参数射线照相检验的基本透照参数是：射线能量、焦距和曝光量。

1.射线能量的确定射线能量是透照时所采用的射线的能量，对于X射线以X射线管所施加的高压，即管电压表示。

它对射线照片的影像质量和灵敏度都具有重要的影响。

主要是因为随着射线能量的提高，射线的线衰减系数将减小，底片的固有不清晰度将增大，此外，散射线将增加，这将使得射线照相影像的对比度降低。

底片固有不清晰度增大将导致射线照相总的不清晰度增大，这不仅影响底片的影像质量，还将影响小缺陷的检验。

因此，推荐选取射线能量的原则是：在保证射线具有一定穿透能力的条件下，选用较低的能量。

按照射线的衰减规律，不同能量的射线具有不同的穿透物体的能力，即入射射线强度相同、但能量不同的射线，在穿透同样厚度的物体后，透射射线的强度是不同的。

透射射线强度高的穿透力强，能量高的射线具有较强的穿透力。

因此，在透照厚度较大的工件时，应采用能量较高的射线，否则很难在适当的时间内得到足够的曝光量。

如果透照厚度较小的物体，采用较高能量的射线，尽管可以在较短的时间内获得足够的曝光量，但是将因为线衰减系数的降低、不清晰度增大等原因，而使底片影像质量降低。

所以，选取射线能量应与透照工件的材料和厚度相适应。

在实际的射线照相工作中，已经有明确的标准规定，对不同材料和厚度的工件所允许使用的最高管电压。

当然在具体确定射线能量时常常还需要考虑其他一些情况，如一次透照厚度的变化范围、检验技术级别等，同时也要考虑透照的距离。

2.焦距的确定焦距是射线源与底片之间的距离，通常以F来表示。

确定焦距时必须考虑的是：1）所选取的焦距必须满足射线照相对几何不清晰度的规定；2）所选取的焦距应给出射线强度比较均匀的适当大小的透照区。

前者限定了焦距的最小值，后者指导如何确定实际使用的焦距值。

焦距直接关系到射线照相的几何不清晰度，并影响其它参数的确定，对射线照相灵敏度具有重要的影响。

在确定焦距时应同时考虑物体的透照厚度、射线源尺寸和限定的几何不清晰度。

国家标准对焦距的最小值有明确的规定，主要规定焦距的最小值与射线源焦点尺寸和透照厚度的关系，要求如下：A级技术f/d≥7.5T2/3B级技术f/d≥15T2/3在实际的工作中，采用诺模图来确定焦距的最小值。

但由于射线照相时还必须考虑有效透照区的大小，因此，实际选用的焦距往往大于确定的焦距最小值。

因为射线在空气中的强度衰减与距离的平方成反比，所以选用的焦距值也不能过大，否则将大大的增加曝光量。

3.曝光量的确定曝光量通常用E来表示。

本应该是透照时曝光时间与射线强度的乘积，但在实际的照相检验中都采用射线强度的相关量——管电流，来代替射线强度，因此，采用管电流与曝光时间的乘积来表示曝光量。

曝光量将直接影响底片的黑度和影像的颗粒度，因此，也就将影响底片可记录缺陷的最小尺寸。

当曝光量较小时，底片黑度的不均匀性较大，较难确定缺陷是否存在，如果把曝光量增大到一定程度，背景的不均匀性降低，缺陷影像对比度增大，缺陷影像就容易识别。

因此，只有曝光量达到一定的值时，才能保证小缺陷的可检验性。

标准对X 射线照相推荐了下面的曝光量值：1）对一般灵敏度技术曝光量应不小于15 mAmin；2）对较高灵敏度技术曝光量应不小于20 mAmin；3）对高灵敏度技术曝光量应不小于30 mAmin。

实际进行射线照相时确定透照参数经常是采用曝光曲线。

曝光曲线是在给定的透照工件材料、厚度、胶片、暗室处理技术、增感方式、焦距和射线照相质量要求等条件下，绘制的一组曲线。

给定的曝光曲线只适于在给定的条件下使用，如果使用条件与绘制的条件不一致，则必须对从曝光曲线得到的数据进行修正，或重新制作曝光曲线。

六、暗室处理技术1、暗室处理的基本过程与方法暗室处理也是射线照相检测的重要基本技术环节，射线底片的质量不仅与透照过程有关，而且也取决于暗室的处理过程。

暗室处理的基本过程一般包括：显影、停显（或中间水洗）、定影、水洗、干燥这五个基本过程。

经过这些过程，使胶片潜在的图像成为固定下来的可见影像。

对于手工处理，推荐在显影之前增加浸水过程，即把待处理的胶片置于清水之中，使胶片表面都被水润湿，避免直接进行显影时，因为胶片表面局部附着小气泡或其它原因产生的显影液对胶片润湿的不均匀，从而导致显影不均匀。