毕业论文设计-无损探伤技术在船舶检测工艺中的应用研究

毕业论文设计-无损探伤技术在船舶检测工艺中的应用研究内容摘要：

射线机的组成 X射线机通常由 X 射线管、高压发生器、控制装置、冷却器、机械装置和高压电缆等部件组成。 携带式 X 射线机是将 X 射线管和高压发生器直接相连构成组合式 X射线发生器，省去了高压电缆，并和冷却器一起组装成射线柜，为了携带方便一般也没有为支撑机器而设计的机械装置。 4． X射线机选择 （ 1）根据工 作条件选择 X射线机按其可搬动性分为携带式和移动式两大类。 携带式轻便，易于搬动。 移动式 X射线机比较重，组件多，但管电压﹑管电流可以制作得较大，其线路结构和安全可靠性也较好。 因此对于零件较小，可以集中在地面工作的，宜选用移动式 X射线机。 对于零件较大﹑需在高空或地下工作的，宜选用携带式 X 射线机 (2)根据被透物体的结构和厚度选择 X 射线机是利用射线机透过被检验物质来发现其中是否有缺陷的。 所以，首先关心的是 X射线机能否穿透欲检验物质的材料或焊缝。 X射线穿透能力取决于 X射线的能量和波长。 X射线管的管电压 愈高，发射的 X射线波长愈短，能量愈大，透过物质的能力愈强。 因此，选择管电压高的 X 射线机可以得到高的穿透能力。 另外， X 射线穿透过不同的物质时，物质对射线的衰减能力不同。 一般来说，被透照物质原子序数愈大﹑密度愈大则对射线衰减的能力愈大。 因此，透照轻金属或厚度较薄的工件时，宜选用管电压低的 X射线机，透照重金属或厚度较大的工件时，宜选用管电压高的 X射线机。 二、γ射线机 γ射线机按其结构形式分为携带式﹑移动式和爬行式三种。 携带式γ射线机多采用60Co 作射线源，用于较厚工件的探伤。 爬行式γ射线机主要用于野外焊接管线 的探伤。 γ射线机具有以下优点： 穿透力强，最厚可透照 300mm 钢材； 透照过程中不用水和电，因而可在野外、对带电高压电器设备、高空、高温及水下等多种场合下工作，可在 X射线机和加速器无法达到的狭小部位工作。 主要缺点是：半衰期短的γ源更换频繁；要求有严格的射线防护措施；探伤灵敏度略低于 X射线机。 三、加速器 加速器是一种利用电磁场使带电粒子（如电子、质子、氘核、氦核及其他重离子）获得能量的装置。 用于产生高能 X射线的加速器主要有电子感应式、电子直线式和电子回旋式三种。 目前应用最广大的电子直线加速器。 由于加速 器能量高，射线焦点尺寸小，探伤灵敏度高，且其射线束能量、强度与方向均可精确控制，其应用已日益广泛。 精品文档 值得下载 焊缝射线照相法探伤 射线照相法具有灵敏度较高﹑所得射线底片能长期保存等优点，目前在国内外射线探伤中，应用最为广泛。 射线照相法探伤法是通过底片上缺陷影象，对照有关标准来评定工件内部质量的。 对于焊接射线探伤而言，我国已经制订了国家标准。 以下介绍射线照相中的各项主要技术。 一、象质等级的确定 象质等级就是射线照相质量等级，是对射线探伤技术本身的质量要求。 我国将其划分为三个级别： A级 —— 成象质量一般，适用于承受负载较小的产品和部件。 AB级 —— 成象质量较高，适用于锅炉和压力容器产品及部件。 B级 —— 成象质量最高，适用于航天和核设备等极为重要的产品和部件 不同的象质等级对射线底片的黑度﹑灵敏度均有不同的规定。 为达到其要求，需从探伤器材﹑方法﹑条件和程序等方面预先进行正确选择和全面合理布置，对给定工件进行射线照相法探伤时，应根据有关规定和标准要求选择适当的象质等级。 二、探伤位置的确定及其标记 在探伤工件中，应按产品制造标准的具体要求对产品的工作焊缝进行全 检即 100%检查或抽检。 抽检面有 5%﹑ 10%﹑ 20%﹑ 40%等几种，采用何种抽检面应依据有关标准及产品技术条件而定。 对允许抽检的产品，抽检位置一般选在：可能或常出现缺陷的位置；危险断面或受力最大的焊缝部位；应力集中部位；外观检查感到可疑的部位。 1．探伤位置的确定 根据《压力容器安全监察规程》，可对探伤位置确定如下： （ 1）筒体与封头连接部位，因此 1～ 5﹑ 31～ 45 二条环焊缝应 100%探伤，共拍片 30张。 （ 2）筒节纵环逢交叉部位，因此中间环焊缝 16～ 17﹑ 23～ 24 二区段必须探伤。 另外，根据规定，除 16～ 17﹑ 23～ 24 二个区段外，尚需再自行增加一个探伤区段。 （ 3）筒体纵缝 X— 321 上的 0～ 1﹑ 6～ 7 二区段占焊缝长度的 28%； X— 322 的 0～ 1﹑ 7～ 8 二区段已占焊缝长度 25%，均大于 20%的要求。 2．标记 对于选定的焊缝探伤位置必须进行标记，使每张射线底片与工件被检部位能始终对照，易于找出返修位置。 标记内容主要有： 1）定位标记 包括中心标记﹑搭接标记。 2）识别标记 包括工件编号﹑焊缝编号﹑部位编号﹑返修标记等。 3） B标记 该标记应贴 附在暗盒背面，用以检查背面散射线防护效果。 若在较黑背景上出现“ B”的较淡影象，应予重照。 另外，工件也可以采用永久性标记（如钢印）或详细的透照部位草图标记。 标记的安放位置如图 36所示。 精品文档 值得下载 图 36 各种标记相互位置（标记系） A定位及分编号（搭接标记） B— 制造厂代号 C— 产品令号（合同号） D— 工件编号 E— 焊接类别（纵、环缝） F— 返修次数 G— 检验日期 H－中心定位标记 I— 象质计 J— B 标记 K— 操作者代号 三、射线能量的选择 射线 能量的选择实际上是对射线源的 kV﹑ MeV 值或γ源的种类的选择。 射线能量愈大，其穿透能力愈强，可透照的工件厚度愈大。 但同时也带来了由于衰减系数的降低而导致成象质量下降。 所以在保证穿透的前提下，应根据材质和成象质量要求，尽量选择较低的射线能量。 四、胶片与增感屏的选取 1．胶片的选取 射线胶片不同于普通照相胶卷之处是在片基的两面均涂有乳剂，以增加射线敏感的卤化银含量，通常依卤化银颗粒粗细和感光速度快慢，将射线胶片予以分类。 探伤时可按检验的质量和象质等级要求来选用，检验质量和象质等级要求高的应选用颗 粒小、感光速度慢的胶片。 反之则可选用颗粒较小、感光速度较快的胶片。 2．增感屏的选取 射线照相中使用的金属增感屏，是由金属箔（常用铅﹑钢或铜等）粘合在纸基或胶片片基上制成。 其作用主要是通过增感屏被射线投射时产生的二次电子和二次射线，增强对胶片的感光作用，从而增加胶片的感光速度。 同时，金属增感屏对波长较长的散射线有吸收作用。 这样，由于金属增感屏的存在，提高了胶片的感光速度和底片的成象质量。 金属增感屏有前﹑后屏之分。 前屏（覆盖胶片靠近射线源的一面）较薄，后屏（覆盖胶片背面）较厚。 其厚度应根据射线能量进 行适当的选择。 五、灵敏度的确定及象质计的选用 灵敏度是评价射线照相质量的最重要的指标，它标志着射线探伤中发现缺陷的能精品文档 值得下载 力。 灵敏度分绝对灵敏度和相对灵敏度。 绝对灵敏度是指在射线底片上所能发现的沿射线穿透方上的最小缺陷尺寸。 相对灵敏度则用所能发现的最小缺陷尺寸在透照工件厚度上所占的百分比来表示。 由于预先无法了解沿射线穿透方向上的最小缺陷尺寸，为此必须采用已知尺寸的人工“缺陷” —— 象质计来度量。 象质计有线型﹑孔型和槽型三种，探伤时，所采用的象质计必须与被检工件材质相同，其放置方式应符合图 37所示要求，即安放在 焊缝被检区长度 1/4 处，钢丝横跨焊缝并与焊缝轴线垂直，且细丝朝外。 图 37 象质计的正确安放 在透照灵敏度相同情况下，由于缺陷性质﹑取向﹑内含物的不同，所能发现的实际尺寸不同。 所以在达到某一灵敏度时，并不能断定能够发现缺陷的实际尺寸究竟有多大。 但是象质计得到的灵敏度反映了对于某些人工“缺陷”（金属丝等）发现的难易程度，因此它完全可以对影象质量作出客观的评价。 六、透照几何参数的选择 1．射线焦点大小的影响 射线焦点的大小对探伤取得的底片图像细节的清晰程度影响很大，因而影响探伤灵敏度。 焦点为点 状时，得到的缺陷影像最为清晰，底片上的黑度由 D2 急剧过度到 D1。 而当焦点为直径 d的圆截面时，缺陷在底片上的影像将存在黑度逐渐变化的区域 Ug，称为半影。 它使得缺陷的边缘线影像变得模糊而降低射线照相的清晰度。 且焦点尺寸愈大，半影也愈大，成象就愈不清晰。 所以，探伤时应当尽量减小焦点尺寸。 2．透照距离的选择 焦点至胶片的距离称为透照距离，又称焦距。 在射线源选定后，增大透照距离可提高底片清晰度，也增大每次透照面积。 但同时也大大削弱单位面积的射线强度，从而使得曝光时间过长。 因此，不能为了提高清晰度而无限地加大 透照距离。 探伤通常采用的透照距离为 400～ 700mm。 七、常见焊缝透照方法 进行射线探伤时，为了彻底地反映工件接头内部缺陷的存在情况，应根据焊接接头形式和工件的几何形状合理布置透照方法。 按照射线源、工件和胶片之间的相互位置关系，焊缝的透照方法分为纵缝透照法、环缝内透法、双壁单影法和双壁双影法五种，见精品文档 值得下载 图 38所示。 纵缝透照法 纵缝即平板对接焊缝或筒体纵缝，纵缝透照法是最常用的透照方法。 环缝外透法 射线源在工件外侧，胶片放在筒体内侧，射线穿过单层壁厚对焊缝进行透照。 环缝内透法 射线源在筒体内，胶片贴在筒体外表面，射线穿过筒体单层壁厚对焊缝进行透照。 双壁单影法 当射线在工件外侧，胶片放在射线源对面的工件外侧，射线通过双层壁厚把贴近胶片侧的焊缝投影在胶片上的透照方法称为双壁单影法，外径大于 89mm的管子，当射线源或胶片无法进入内部可采用此法进行分段透照。 双壁双影法 射线源在工件外侧，胶片放在射线源对面的工件外侧，射线透过双层壁厚把工件两侧都投影到胶片上的透照方法称为双壁双影法。 外径小于等于 89mm 的管子对接焊缝可采用此法透照。 透照时，为了避免上、下层焊缝的影像重叠，射线 束方向应有适当倾斜。 GB/T33231987 规定，射线束的方向应满足上下焊缝的影像在底片上呈椭圆形显示，其间距以 3~10mm为宜，最大间距不得超过 15mm. 图 38 焊缝常见透照方法 精品文档 值得下载 八、透照厚度差的控制 X射线管发出的 X 射线并非平行束射线，一般是以一定的辐射角向外辐射，且其照射场内的射线强度分布不均匀，这将使底片黑度分布不均匀。 靠近边缘，由于射线强度弱，使其黑度低于中心附近黑度。 同时，中心射线束穿过的工件厚度，产生了透照厚度差（△δ＝δ＇ — δ），如图 39 所示，它也使底片中间部位黑度高 于两端部位黑度。 若以底片中间部位控制黑度，中间黑度适中，则两侧黑度将会过低而降低图象对比度，位于两端部位的缺陷有可能漏检，尤其横向裂纹缺陷。 为此要控制透照厚度比。 透照厚度比Ｋ定义如下： Ｋ＝ δδ` 式中 δˊ — 边缘射线束穿过工件厚度（ mm）； δ — 中心射线束穿过工件厚度（ mm）。 实际探伤时，透照厚度比 K值按照国家标准选择。 图 39 透照厚度差 1— 射线源 2— 工件 3— 胶片 九、曝光规范的选择 曝光规范是影响照相质量的重要因素。 Ｘ射线探伤的曝光规范包括 管电压、管电流、曝光时间及焦距等四个参数。 其中管电流与暴光时间的乘积称为曝光量。 γ射线探伤的曝光规范包括射线源种类、剂量、曝光时间及焦距四个内容。 射线剂量反映了射线强度，它和曝光时间的乘积称为曝光量。 曝光量决定底片的感光量，即直接影响底片黑度。 实际射线探伤中利用曝光曲线进行曝光规范的选择。 曝光曲线如图 310 所示。 精品文档 值得下载 图 310 射线曝光曲线图 焊缝射线底片的评定 射线底片的评定工作简称评片，由二级或二级以上探伤人员在评片室内利用观片灯﹑黑度计等仪器和工具进行该项工作。 评片工作包括底片 质量的评定﹑缺陷的定性和定量﹑焊缝质量的评级等内容。 一、底片质量的评定 射线照相法探伤是通过射线底片上缺陷影象来反映焊缝内部质量的。 底片质量的好坏直接影响对焊缝质量评价的准确性。 因此，只有合格的底片才能作为评定焊缝质量的依据。 合格底片应当满足如下各项指标的要求： 1．黑度值 黑度是射线底片质量的一个重要指标。 它直接关系到射线底片的照相灵敏度。 射线底片只有达到一定的黑度，细小缺陷的影象才能在底片上显露出来。 2．灵敏度 射线照相灵敏度是以底片上象质计影象反映的象质 指数来表示的。 因此，底片上必须有象质计显示，且位置正确，被检测部位必须达到灵敏度要求。 3．标记系 底片上的定位标记和识别标记应齐全，且不掩盖被检焊缝影象。 4．表面质量 底片上被检焊缝影象应规整齐全，不可缺边或缺角。 底片表面不应存在明显的机械损伤和污染。 检验区内无伪缺陷。 二、底片上缺陷影象的识别 1．焊接缺陷在射线底片上的显示 精品文档 值得下载 各种焊接缺陷在射线底片上的显示特点如下描述。 底片上裂纹的典型影像是轮。