射线检测实验.docx
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射线检测实验
实验一曝光曲线的制作
一、实验目的与任务
1.掌握常用曝光曲线的制作方法;
2.制作某一型号X射线机的曝光曲线。
二、实验设备与器材
1.X射线机一台
2.阶梯试块一套
3.密度计一台
4.铅箔增感屏和胶片等若干
5.普通坐标纸和对数坐标纸各一张
三、实验原理
选用任意一台X射线机,采用相同的增感屏、胶片、显影液、定影液及显影、定影时间和显影温度的情况下,对同一材料的不同厚度工件的透照时,所用的曝光条件(焦距、管电压、管电流和曝光时间),是不一样的,如果我们固定其中的一些因素,使透照厚度仅随其中某一种因素的变化而改变,那么我们就可以获得一条相关曲线,这条曲线就是曝光曲线。
曝光曲线是检测的工具。
一台X射线机在不同的工艺和环境条件下其曝光曲线是不同的。
因此,已经制成的曝光曲线只适用于与当时特定条件相同的状态,否则应制作新的曝光曲线。
常用曝光曲线有两种:
1.管电压——厚度曝光曲线:
在X射线机、胶片、增感屏、焦距、暗室处理条件保持不变的情况下,固定曝光量(mA·min)对阶梯试块进行透照。
为了使不同厚度部分的黑度值一样,就必须随着厚度的变化而改变曝光强度(管电压KVP),这就是我们在实际生产运用中最常用的基本曲线。
根据数学分析可以知道,管电压与透照厚度之间不存在简单的线性关系,因而得到的不是直线而是一条曲线,但从实验中可以看出这条曲线的曲率不大,在某些区域内可以近似的看作直线,在实验中用阶梯试块实现不同厚度d的透照,在同一焦距和曝光量条件下,用不同的管电压进行多张胶片曝光,经暗室处理可得一组底片,通过这组底片可获得多条黑度与厚度的曲线(每张底片即是一条黑度——厚度的曲线),当我们选取某一黑度值时,不同管电压对应的不同厚度即有一对应点,将选取的各点标注于普通坐标纸上便可得一条曝光曲线,这一曝光曲线,就是管电压——厚度曝光曲线。
2.曝光量——厚度曝光曲线
同制作管电压——厚度曝光曲线一样,在各种条件不变的情况下,固定管电压(KVP)改变曝光量(mA·min),对阶梯试块进行分次曝光。
在管电压不变的情况下,d与logI
t呈直线关系。
在实验中用阶梯试块实现不同厚度d的透照,在同一管电压下用不同的曝光量进行多张胶片曝光,经暗室处理可得一组底片。
通过这组底片可获得多条黑度——厚度的关系曲线(每张底片即是一条黑度——厚度的曲线)。
我们选取某一黑度值时不同的曝光量对应不同的厚度即有一对应点。
将各实验点标注于对数坐标纸上便可得一条曝光曲线,这一曝光曲线就是曝光量——厚度曝光曲线。
曝光量——厚度曝光曲线在对数坐标纸上是一条直线,这是因为:
I=I0t-μd(1-1)
通过推论可得:
log
(1-2)
四、实验方法与步骤
1.阶梯试块的准备
加工阶梯试块,其材质与被检工件相同或相似。
形状、尺寸如图1-1所示。
阶梯厚度梯按极差为2mm的等差数列变化,从2mm~20mm,另外再制备厚度为10mm和20mm的平板试块各一块,如加在阶梯试块下面,可扩大制作曲线的厚度范围。
图1-1阶梯式块示意图
2.制作管电压——厚度曝光曲线(钢铁材料)
管电压——材料厚度曝光曲线是常用的一种曲线,实验时要求:
(1)按阶梯试块大小切好四张胶片(300×80mm),胶片用0.03毫米的铅箔增感,放入暗袋中;
(2)按表1-1所给定的条件逐张分别进行曝光,曝光时应固定焦距,曝光量及暗室处理条件,放置识别标记等;
(3)将曝光后的胶片进行暗室处理;
(4)暗室处理后的底片用黑度计测量每一厚度对应的黑度值,并填入表1-1中;
(5)根据表1-1的数据,在普通坐标纸上作出不同管电压时,材料厚度——黑度的关系曲线,纵坐标为黑度D,横坐标为材料厚度d(mm);
(6)选黑度D=1.5时,作横坐标的平行线,与每根D——d曲线相交,并读取交点处的管电压和厚度值并填入表1-2;
(7)根据表1-2的数据,在普通坐标纸上绘制管电压——材料厚度的曝光曲线,纵坐标为KVP,横坐标为d(mm)。
3.制作曝光量——厚度曝光曲线(钢铁材料)
(1)按钢铁阶梯试块的大小切好四张胶片,用0.03毫米铅屏增感,放入暗袋中;
(2)按表1-3所给定的条件逐张分别曝光,曝光时间应固定焦距,管电压及暗室处理条件,放置识别标记等;
(3)将曝光后的胶片进行暗室处理;
(4)暗室处理后的底片用黑度计测量每一厚度对应的黑度值,并填入表1-3中;
(5)根据表1-3的数据,在普通坐标纸上作出不同曝光量时,材料厚度——黑度的关系曲线,纵坐标为黑度D,横坐标为材料厚度d(mm);
(6)选黑度D=1.5时,作横坐标的平行线,与每根D-d曲线相交,并读取交点处的曝光量和厚度值并填入表1-4中;
(7)根据表1-4的数据,在对数坐标纸上绘制it(或Logit)与d的曝光曲线,纵坐标为mA·t(或Logit),横坐标为d(mm)。
五、数据处理
1.从表1-4得到一组离散数据,由于d与Log
之间存在线性关系,这是因为:
(1-1)
(1-2)
因此,这些点可以连成一条直线,但是在实验过程中由于各种因素的影响而产生误差,这些点都可能偏离直线,利用实验所取得的数据求出直线方程,就是数据处理的主要任务,求解直线方程的方法很多,在此我们采用一元回归方程:
y=bx+a(1-3)
通过一元回归方程,求出(1-3)式中系数a和b。
回归直线方程也就得到了。
设有一组实验数据,自变量为x,应变量为y,在求回归方程时,首先按表1-5,将xi和yi值填入,并计算出xiyi,xi2以及它们的和,然后按下式计算系数b和d。
(1-4)
(1-5)
根据求得的b和a值即可得一条直线,这条直线称为y对x的回归直线,(1-3)式y对 x的回归方程,b为回归系数,a为一常数。
这个回归方程所代表的直线,是平面XOY上一切直线中与已知观测值最靠近的一条直线。
曝光量——厚度曝光曲线的Logit与d之间已从数学表达式(1-2)知道具有线性关系,因此可用一元回归法求此直线方程。
2.在实际工作中,由散点图得到的不一定是直线,经常遇到曲线。
因此选择适当类型的曲线去拟合各散点,如果各离散实验点趋近于在一直线的附近时,则可用上面的方法进行拟合。
六、实验报告要求
1.简述两种曝光曲线的作用;
2.列出实验数据,画好曝光曲线,并作简要分析;
3.用一元回归方程拟合曝光量——厚度曲线,求出方程,画出直线并与连点法所得直线进行比较;
4.分析讨论管电压——厚度曲线能否用一元回归法拟合,为什么?
5.实验体会(认识、疑问、新的见解等);
6.将所有实验表格附于报告内。
表1-1
机型
透照规范
焦距:
mm,曝光量:
mA·t
管电压(KVP)
底片黑度测量值
d
D
d
D
d
D
d
D
表1-2(D=1.5时)
厚度d(mm)
管电压(KVP)
表1-3
机型
透照规范
焦距:
mm,管电压:
KVP
曝光量(mA·t)
底片黑度测量值
d
D
d
D
d
D
d
D
表1-4
厚度d(mm)
mA·t
Logit
注:
1.机型和透照规范实验前由老师提供;
2.实验结束后将本页剪下附于实验报告内。
表1-5
实验点
x
y
xy
1
2
┆
┆
┆
┆
┆
x
实验数据(依据表1-4)
实验点
1
2
3
4
注:
本页附于实验报告内。
实验二焊缝的射线探伤检测
一、实验目的:
掌握利用X射线机对金属结构焊缝进行无损检测的方法。
二、实验器材:
1.X射线机一台
2.焊缝试板一件
3.R16系列像质计一套
4.胶片、铅箔增感屏、暗袋和铅字若干
5.密度计一台
6.观片灯一个
7.《JB4730-94压力容器无损检测》标准一本
三、实验原理:
1.X射线和
射线具有穿透物质的特性,在穿透物质过程中,会被物质所吸收,使透过的射线强度减弱,我们称其为衰减作用,这种物质对射线的衰减作用具有一定的衰减规律,其衰减规律可用下列公式表示:
(2-1)
式中:
I——通过物体后的射线强度;Io——通过物体前的射线强度;
μ——物质的衰减系数;d——物体的厚度。
不同的物质对射线的吸收和衰减系数是不一样的,测量其变化就可以探测物体内部有无缺陷,如图2-1所示:
设:
为射线透过无缺陷部位强度,则:
I1=I0e-μd(2-2)
设:
为射线透过有缺陷部位强度,则:
I2=I0e-μ(d-x)(2-3)
如果缺陷部位含有杂质或夹有其它物质,则:
I2=I0e-μ(d-x)-μ′x=I0e-μd+(μ-μ′)x(2-4)
图2-1射线透照示意图
透过有缺陷部位和无缺陷部位后的射线强度比为:
I2/I1=I0e-μ(d-x)-μ′x/I0e-μd=I0e-μd+(μ-μ′)x/I0e-μd=e(μ-μ′)x(2-5)
由2-5式可知,被透照物质吸收系数与缺陷部位吸收系数差越大,则透过有缺陷部位与无缺陷部位的射线强度差越大,从而反映在底片上的黑度差越大。
这样就可以通过X或
射线透照,来判断缺陷的种类,数量和大小。
2.X或
射线对某些物质可以产生光化学作用,利用光化学作用,可以采用荧光显示摄像或感光胶片摄像,将上述过程进行显示和记录,即我们通常所说的X或
射线适时成像和X或
射线照像技术。
四、实验步骤:
1.根据焊缝试块厚度及形状,制定工艺卡,选择适当的工艺规范。
2.将胶片置于试块下面,在试块上放好中心标记、搭接标记、试件编号、检验日期、检验者代号等标记,垂直于焊缝,距焊缝边缘5mm以上。
在胶片三分之一处外侧放置与工件厚度相应的像质计,像质计的金属丝与焊缝垂直相交跨越放置,细丝朝外。
如图2-2。
图2-2识别标记摆放示意图
3.按照选择的工艺规范进行曝光。
4.暗室处理及水洗和干燥。
5.按照《JB4730-94压力容器无损检测》标准进行评片并填写探伤报告,如表2-1。
五、实验报告要求:
按照《JB4730-94压力容器无损检测》标准,对所拍底片进行级别评定。
填写探伤报告应包括以下内容:
试件名称、焊缝及底片编号、使用仪器、验收标准、透照规范、暗室处理条件、底片质量、缺陷性质及数量、级别和结论等。
将上述内容填入表2-1。
六、实验结果分析:
1.缺陷性质及产生原因。
2.如何提高射线探伤灵敏度。
表2-1
X射线探伤报告
试件名称
试件编号
探伤日期
年月日
仪器型号
工艺规范
KVPmAmin
焦距
mm
显影时间
分
显影温度
℃
验收标准
《JB4730-94压力容器无损检测》标准
材料厚度
mm
结论:
底片编号
黑度
灵敏度
缺陷性质、数量及位置
级别
操作者:
审核者:
主管:
实验三缺陷影像综合分析与等级评定
一、实验目的与任务
1.学会识别常见缺陷的影像特征;
2.掌握缺陷定性评片技术;
3.基本掌握常见缺陷的定量评级技术。
二、实验器材与资料
1.观片灯一台
2.焊缝射线照相典型缺陷图谱一册
3.实际焊缝检测底片若干
4.定级缺陷模拟底片若干
5.直尺、计算器各一件
三、评片基本依据及要点
1.《JB4730-94压力容器无损检测》标准有关底片评定的规定
(1)焊缝质量分级:
射线检测的焊缝质量分为Ⅳ级。
Ⅰ级焊缝内缺陷最少,质量最高。
Ⅱ、Ⅲ级焊缝内缺陷增多,质量依次降低。
缺陷数量超过Ⅲ级者作为Ⅳ级。
(2)缺陷数量的规定:
Ⅰ级焊缝内允许有圆形缺陷(长︰宽≤3︰1的气孔和夹渣),不允许有裂纹、未熔合、未焊透、条形缺陷(长︰宽>3︰1的气孔和夹渣)。
Ⅱ、Ⅲ级缝内允许有圆形缺陷、条形缺陷和不加垫板的单面焊未焊透,不允许有任何裂纹、未熔合、双面焊或加垫板单面焊的未焊透。
(3)按照《JB4730-94压力容器无损检测》标准,射线评片分为“计点法”、“计长法”和“综合评定法”。
“计长法”中还分为“单个缺陷长度”、“多个缺陷连续长度”的计算。
“综合评定法”就是将“计点法”评级与“计长法”评级之和减一级为最终评级。
2.常见焊缝接缺陷分类及特征(见图3-1所示)
3.评片工作的基本要求
焊缝缺陷的产生与材料的可焊性、焊接材料、焊接设备、焊接工艺、焊接方法和焊工技术等因素有关。
在评定底片时应根据缺陷性质、缺陷影像,分析缺陷产生的原因。
照像底片是用来检测焊缝缺陷的,因此对底片本身也有一定的质量要求,底片上不得有药迹、水迹、指纹、划伤、划痕、压力感光、静电感光、霉斑、污迹等伪缺陷。
所以评片人员应持认真的工作态度,科学分析的方法。
进行评片工作,其基本要求如下:
(1)评片人员应对工件母材的可焊性,焊接材料性能、焊接工艺、坡口情况、焊接方法、探伤工艺、暗室处理等各方面都有所了解,对焊缝可能产生的缺陷有所估计。
(2)评片工作应在可调的强光观片灯上进行。
观片灯附近不应有其他眩目的光源,以免影响视觉。
评片室工作条件必须符合规定要求。
(3)评片之前,应检查底片本身质量情况,是否符合标准、规范的要求。
如果底片没有达到标准要求,应予复照。
如果因为焊缝表面不规则影像而造成底片上缺陷影像的辩认,应对焊缝表面进行修整,重新复照后再予评定。
(4)评片人员应具备对底片的各种影像进行综合分析的能力。
要能够鉴别真假缺陷,分清是表面缺陷还是内部缺陷。
(5)评片时应使用放大镜、评片尺、便于对底片的各种影像进行正确定性及定量。
(6)必须熟练掌握标准,正确评定焊缝质量的等级。
图3-1常见焊接缺陷分类图
四、实验步骤
1.定性评片
在实验室教师指导下,观察标准底片或《常见焊接缺陷图谱集》中各类缺陷的特征,初步掌握判断各类典型缺陷的能力。
2.定级评片
按照《JB4730-94压力容器无损检测》标准,用“计点法”、“计长法”、“综合评定法”对模拟缺陷底片进行质量定级,并发出检测报告。
五、实验报告
按射线探伤检测报告要求,对每张定级模拟底片进行评级并发出检测报告,填入表3-1。
教师按评片结果评定成绩。
表3-1
评片报告
评片数量
张
评片标准
《JB4730-94压力容器无损检测》标准
底片编号
材料厚度
焊接方式
坡口型式
缺陷记录(性质及数据)
级别
备注:
评片:
审核:
日期:
年月日