JB4730讲座(射线一天).ppt
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1、JB/T 47302005承压承压设备无损检测设备无损检测宣贯讲座宣贯讲座第2部分:射线检测强天鹏强天鹏江苏省特种设备安全监督检验研究院20052005年年1212月月什么是无损检测?n n现代无损检测的定义是:在不损坏试件的前提下,现代无损检测的定义是:在不损坏试件的前提下,以物理或化学方法为手段,借助先进的技术和设以物理或化学方法为手段,借助先进的技术和设备器材,对试件的内部及表面的结构,性质,状备器材,对试件的内部及表面的结构,性质,状态进行检查和测试的方法。态进行检查和测试的方法。n n无损检测技术发展过程三个阶段:无损检测技术发展过程三个阶段:n n无损探伤(无损探伤(NonNond
2、istructivedistructive Inspection Inspection););n n无损检测(无损检测(NonNondistructivedistructive Testing Testing););n n无损评价(无损评价(NonNondistructivedistructive Evaluation Evaluation)。)。江苏省锅炉压力容器安全检测中心所江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作制作无损检测技术发展过程三个阶段n n无损探伤:是早期阶段的名称,其涵义是探测和发现缺陷;n n无损检测:是当前阶段的名称,其内涵不仅仅是发现缺陷,还应能测量出缺陷尺寸、形状、性质
3、;不仅仅是能探测缺陷,还应能探测试件的一些其他信息,例如结构、性质、状态等;江苏省锅炉压力容器安全检测中心所江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作制作无损检测技术发展过程三个阶段n n无损评价:是即将进入或正在进入的新的发展阶段。无损评价包涵更广泛,更深刻的内容,它不仅要求发现缺陷,探测试件的结构、性质、状态,还要求获取更全面,更准确的,综合的信息,例如缺陷的形状、尺寸、位置、取向、内含物、缺陷部位的组织、残余应力等,结合成像技术、自动化技术、计算机数据分析和处理等技术,与材料力学、断裂力学等知识综合应用,对试件或产品的质量和性能给出全面,准确的评价。江苏省锅炉压力容器安全检测中心所江苏省锅炉
4、压力容器安全检测中心所 制作制作射线检测和射线照相n n射线检测射线检测用用x x射线和射线和 射线探测试件内部的宏射线探测试件内部的宏观几何缺陷(探伤);观几何缺陷(探伤);n n按照不同特征(例如使用的射线种类、记录的器按照不同特征(例如使用的射线种类、记录的器材、工艺和技术特点等)可将射线检测细分为许材、工艺和技术特点等)可将射线检测细分为许多种不同的方法;多种不同的方法;n n射线照相射线照相用用x x射线或射线或 射线穿透试件,以胶片射线穿透试件,以胶片作为记录信息的器材,通过测量透过试件的射线作为记录信息的器材,通过测量透过试件的射线的强度差异获取信息,并据此发现缺陷的无损检的强度
5、差异获取信息,并据此发现缺陷的无损检测方法;测方法;n n射线照相是最基本的,应用最广泛的一种射线检射线照相是最基本的,应用最广泛的一种射线检测方法;测方法;江苏省锅炉压力容器安全检测中心所江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作制作工业射线检测的其他方法n n图像增强器射线实时成像;n n计算机X射线照相(CR);n n线阵列扫描直接成像(LDA);n n数字平板直接成像(DR);n n层析照相(X-CT);江苏省锅炉压力容器安全检测中心所江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作制作图像增强器X射线实时成像;1-射线源;2-工件与机械驱动系统;3-图象增强器;4-摄像机5-图象处理器;6-计算机
6、;7-显示器 图像增强器的工业射线实时成像检验系统江苏省锅炉压力容器安全检测中心所江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作制作实时成像系统的优点和局限性n n1 1、工件一送到检测位置就可以立即获得透视图像,、工件一送到检测位置就可以立即获得透视图像,检测速度快,工作效率比射线照相高数十倍。检测速度快,工作效率比射线照相高数十倍。n n2 2、不使用胶片,不需处理胶片的化学药品,运行成、不使用胶片,不需处理胶片的化学药品,运行成本低,且不造成环境污染。本低,且不造成环境污染。n n3 3、检测结果可转化为数字化图像可用光盘等存储器、检测结果可转化为数字化图像可用光盘等存储器存放,存储、调用、传送
7、比底片方便。存放,存储、调用、传送比底片方便。n n4 4、图像质量,尤其空间分辨率和清晰度低于胶片射、图像质量,尤其空间分辨率和清晰度低于胶片射线照相。线照相。n n5 5、图象增强器体积较大,检测系统应用的灵活性和、图象增强器体积较大,检测系统应用的灵活性和适用性不如普通射线照相装置。适用性不如普通射线照相装置。n n6 6、设备一次投资较大。、设备一次投资较大。n n7 7、显示器视域有局限,图像的边沿容易出现扭曲失、显示器视域有局限,图像的边沿容易出现扭曲失真。真。江苏省锅炉压力容器安全检测中心所江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作制作 计算机射线照相(CR)原理示意图图8-10 计
8、算机射线照相(CR)原理示意图江苏省锅炉压力容器安全检测中心所江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作制作CR技术的优点和局限性:n n1 1、CRCR技术产生的数字图像存储、传输、提取、技术产生的数字图像存储、传输、提取、观察方便。观察方便。n n2 2、可大幅度地减小照相曝光量。、可大幅度地减小照相曝光量。n n3 3、宽容度大,曝光条件易选择。、宽容度大,曝光条件易选择。n n4 4、CRCR成像的空间分辨率可达到成像的空间分辨率可达到5 5线对线对/毫米(即毫米(即100m100m),稍低于胶片水平。),稍低于胶片水平。n n5 5、成像板能够分割和弯曲,可重复使用几千次。、成像板能够分
9、割和弯曲,可重复使用几千次。n n6 6、整个系统(成像板、激光扫描仪、读出器、数、整个系统(成像板、激光扫描仪、读出器、数字图像处理和储存系统)价格较贵字图像处理和储存系统)价格较贵n n7 7、虽然比胶片照相速度快一些,但是不能直接获、虽然比胶片照相速度快一些,但是不能直接获得图像,必须将得图像,必须将CRCR屏放入读取器中才能得到图像。屏放入读取器中才能得到图像。江苏省锅炉压力容器安全检测中心所江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作制作 LDA线阵列扫描数字成象系统图8-11 LDA线阵列扫描数字成象系统江苏省锅炉压力容器安全检测中心所江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作制作阵列扫描数
10、字成象系统优点和局限性:n n1 1、获取的数字图像的处理、存储、传输、提取、获取的数字图像的处理、存储、传输、提取、观察应用十分方便。观察应用十分方便。n n2 2、成像速度比胶片照相或、成像速度比胶片照相或CRCR技术快,大约需要几技术快,大约需要几十秒钟到几分钟时间就可以观察到图像。十秒钟到几分钟时间就可以观察到图像。n n3 3、检测过程容易实现自动化。、检测过程容易实现自动化。n n4 4、图像质量低于胶片照相和、图像质量低于胶片照相和CRCR技术,高于图像增技术,高于图像增强器实时成像。强器实时成像。n n5 5、检测系统应用的灵活性和适用性不如普通射线、检测系统应用的灵活性和适用
11、性不如普通射线照相装置。照相装置。n n6 6、设备一次投资较大。、设备一次投资较大。江苏省锅炉压力容器安全检测中心所江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作制作射线检测有哪些优点和局限性射线检测有哪些优点和局限性 n n(1)检测结果有直接记录底片。n n由于底片上记录的信息十分丰富,且可以长期保存,从而使射线照相法成为各种无损检测方法中记录最真实、最直观、最全面、可追踪性最好的检测方法。江苏省锅炉压力容器安全检测中心所江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作制作射线检测有哪些优点和局限性射线检测有哪些优点和局限性n n(2)可以获得缺陷的投影图象,缺陷定性定量准确。n n各种无损检测方法中,射
12、线照相对缺陷定性是最准的。在定量方面,对体积型缺陷(气孔、夹渣类)的长度、宽度尺寸的确定也很准,其误差大致在零点几毫米。但对面积型缺陷(如裂纹、未熔合类),如缺陷端部尺寸(高度和张口宽度)很小,则底片上影像尖端延伸可能辨别不清,此时定量数据会偏小。江苏省锅炉压力容器安全检测中心所江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作制作射线检测有哪些优点和局限性射线检测有哪些优点和局限性n n(3 3)体积型缺陷检出率很高。而面积型缺陷的检)体积型缺陷检出率很高。而面积型缺陷的检出率受到多种因素影响出率受到多种因素影响n n体积型缺陷是指气孔、夹渣类缺陷。一般情况下,体积型缺陷是指气孔、夹渣类缺陷。一般情况下
13、,直径在试件厚度的直径在试件厚度的1%1%以上的体积型缺陷可以检以上的体积型缺陷可以检出。在薄试件中,可检出缺陷的最小尺寸受人眼出。在薄试件中,可检出缺陷的最小尺寸受人眼分辨率的限制,可达分辨率的限制,可达0.5mm0.5mm或更小。或更小。n n面积型缺陷是指裂纹、未熔合类缺陷,其检出率面积型缺陷是指裂纹、未熔合类缺陷,其检出率的影响因素甚多,包括缺陷形态、尺寸、透照厚的影响因素甚多,包括缺陷形态、尺寸、透照厚度、透照角度、透照几何条件、源和胶片种类、度、透照角度、透照几何条件、源和胶片种类、像质计灵敏度等。一般地说射线照相对厚试件中像质计灵敏度等。一般地说射线照相对厚试件中的裂纹检出率较低
14、,但对薄试件,只要照相角度的裂纹检出率较低,但对薄试件,只要照相角度适当,底片灵敏度符合要求,裂纹检出率还是足适当,底片灵敏度符合要求,裂纹检出率还是足够高的。够高的。江苏省锅炉压力容器安全检测中心所江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作制作射线检测有哪些优点和局限性射线检测有哪些优点和局限性(4 4)适宜检验厚度较薄的工件而不适宜较厚的工件。)适宜检验厚度较薄的工件而不适宜较厚的工件。n n检验厚工件需要高能量的射线探伤设备。检验厚工件需要高能量的射线探伤设备。n n300KV300KV便携式便携式X X射线机透照厚度一般小于射线机透照厚度一般小于40mm40mm;420KV420KV移动式
15、移动式X X射线机和射线机和Ir192Ir192射线机透照厚度小射线机透照厚度小于于100mm100mm;n n对厚度大于对厚度大于100mm100mm的工件照相需使用加速器或的工件照相需使用加速器或Co60Co60,因此是比较困难的;,因此是比较困难的;n n此外,板厚增大,射线照相绝对灵敏度是下降的,也此外,板厚增大,射线照相绝对灵敏度是下降的,也就是说对厚工件采用射线照相,小尺寸缺陷以及一些就是说对厚工件采用射线照相,小尺寸缺陷以及一些面积型缺陷漏检的可能性增大。面积型缺陷漏检的可能性增大。江苏省锅炉压力容器安全检测中心所江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作制作射线检测有哪些优点和局限
16、性射线检测有哪些优点和局限性n n(5)适宜检测对接焊缝,检测角焊缝效果较差,不适宜检测板材、棒材、锻件。n n检测角焊缝的透照布置比较困难,摄得底片的黑度变化大,成像质量不够好;n n不适宜检验板材、棒材、锻件的原因是板材、锻件中的大部分缺陷与板平行,射线照相无法检出。n n此外棒材、锻件厚度较大,射线穿透比较困难。江苏省锅炉压力容器安全检测中心所江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作制作射线检测有哪些优点和局限性射线检测有哪些优点和局限性n n(6 6)有些试件结构和现场条件不适合射线照相。)有些试件结构和现场条件不适合射线照相。n n由于射线照相是穿透法检验,检测时需要接近工由于射线照相
17、是穿透法检验,检测时需要接近工件的两面,因此结构和现场条件有时会限制检测件的两面,因此结构和现场条件有时会限制检测的进行。例如有内件的容器,有厚保温层的容器,的进行。例如有内件的容器,有厚保温层的容器,内部液态或固态介质未排空的容器等均无法检测;内部液态或固态介质未排空的容器等均无法检测;采用双壁单影法透照虽然可以不进入容器内部,采用双壁单影法透照虽然可以不进入容器内部,但只适用于直径较小的容器,对直径较大(一般但只适用于直径较小的容器,对直径较大(一般大于大于1000mm1000mm)的容器,双壁单影法透照很难实)的容器,双壁单影法透照很难实施。此外射线照相对源至胶片的距离(焦距)有施。此外
18、射线照相对源至胶片的距离(焦距)有一定要求,如焦距太短,则底片清晰度会很差。一定要求,如焦距太短,则底片清晰度会很差。江苏省锅炉压力容器安全检测中心所江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作制作射线检测有哪些优点和局限性射线检测有哪些优点和局限性n n(7)对缺陷在工件中厚度方向的位置、尺寸(高度)的确定比较困难。n n除了一些根部缺陷可结合焊接知识和规律来确定其在工件中厚度方向的位置,很多缺陷无法用底片提供的信息定位。n n缺陷高度可通过黑度对比的方法作出判断,但精确度不高,尤其影像细小的裂纹类缺陷,其黑度测不准,用黑度对比方法测定缺陷高度的误差较大。江苏省锅炉压力容器安全检测中心所江苏省锅炉
19、压力容器安全检测中心所 制作制作射线检测有哪些优点和局限性射线检测有哪些优点和局限性n n(8 8)检测成本高。)检测成本高。n n射线照相设备和透照室的建设投资巨大:穿透能射线照相设备和透照室的建设投资巨大:穿透能力力40mm40mm(钢)的(钢)的300KV300KV便携式便携式X X射线机约需射线机约需8 8万元,穿透能力万元,穿透能力100mm100mm(钢)的(钢)的420KV420KV移动式移动式X X射线机约需射线机约需6060万元,穿透能力万元,穿透能力100mm100mm(钢)(钢)的的Ir192Ir192射线机约需射线机约需6 6万元,穿透能力大于万元,穿透能力大于100m
20、m100mm(钢)的(钢)的60Co60Co约需约需5050万元,加速器则万元,加速器则需需100100万元以上。透照室按其面积、高度、防护万元以上。透照室按其面积、高度、防护等级等设计条件的不同,建设费用在数十万乃至等级等设计条件的不同,建设费用在数十万乃至数百万。此外,与其它无损检测方法相比,射线数百万。此外,与其它无损检测方法相比,射线照相的材料成本(胶片、冲洗药液等)、人工成照相的材料成本(胶片、冲洗药液等)、人工成本也是很高的。本也是很高的。江苏省锅炉压力容器安全检测中心所江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作制作射线检测有哪些优点和局限性射线检测有哪些优点和局限性n n(9 9)射
21、线照相检测速度慢。)射线照相检测速度慢。n n一般情况下定向一般情况下定向X X射线机一次透照长度不超过射线机一次透照长度不超过300mm300mm,拍一张片子需,拍一张片子需3 35 5分钟,分钟,射线源的射线源的曝光时间一般更长。射线照相从透照开始到评定曝光时间一般更长。射线照相从透照开始到评定出结果需数小时。与其它无损检测方法相比,射出结果需数小时。与其它无损检测方法相比,射线照相的检测速度很慢,效率很低。线照相的检测速度很慢,效率很低。n n但特殊场合的特殊应用另当别论,例如周向但特殊场合的特殊应用另当别论,例如周向X X射线射线机周向曝光或机周向曝光或 射线源全景曝光技术应用则可以大
22、射线源全景曝光技术应用则可以大大提高检测效率。大提高检测效率。江苏省锅炉压力容器安全检测中心所江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作制作射线检测有哪些优点和局限性射线检测有哪些优点和局限性n n(1010)射线对人体有伤害。)射线对人体有伤害。n n射线会对人体组织造成多种损伤,因此对职业放射线会对人体组织造成多种损伤,因此对职业放射性工作人员剂量当量规定了限值。要求在保证射性工作人员剂量当量规定了限值。要求在保证完成射线探伤任务的同时,使操作人员接受的剂完成射线探伤任务的同时,使操作人员接受的剂量当量不超过限值,并且应尽可能的降低操作人量当量不超过限值,并且应尽可能的降低操作人员和其他人员的
23、吸收剂量。防护的主要措施有屏员和其他人员的吸收剂量。防护的主要措施有屏蔽防护、距离防护和时间防护。现场照相因防护蔽防护、距离防护和时间防护。现场照相因防护会给施工组织带来一些问题,尤其是会给施工组织带来一些问题,尤其是 射线,对放射线,对放射同位素的严格管理规定将影响工作效率和成本。射同位素的严格管理规定将影响工作效率和成本。江苏省锅炉压力容器安全检测中心所江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作制作另外的问题另外的问题-射线和超声波的比较:射线和超声波的比较:n n适用性适用性不同结构、厚度、材质、表面不同结构、厚度、材质、表面状态;状态;n n可靠性可靠性体积型缺陷和面积型缺陷;厚体积型缺陷
24、和面积型缺陷;厚焊接接头和薄焊接接头;焊接接头和薄焊接接头;n n定性能力显示方式、成像质量;n n定量精度长度、高度;n n信息的记录保存全过程信息、直接记录、长期保存;江苏省锅炉压力容器安全检测中心所江苏省锅炉压力容器安全检测中心所 制作制作JB 4730.2JB 4730.2的的适用范围适用范围n n承承承承压压压压设设设设备备备备的的的的全全全全熔熔熔熔化化化化焊焊焊焊对对对对接接接接接接接接头头头头的的的的X X X X射射射射线线线线和和和和射射射射线线线线检检检检测测测测技技技技术术术术和和和和质质质质量量量量分分分分级级级级要要要要求求求求。(9494标标标标准准准准:压压压压
25、力力力力容容容容器器器器焊焊焊焊缝缝缝缝及及及及钢管对接环缝钢管对接环缝钢管对接环缝钢管对接环缝 )n n适适适适用用用用于于于于承承承承压压压压设设设设备备备备的的的的制制制制造造造造、安安安安装装装装、在在在在用用用用检检检检测测测测中中中中对对对对接接接接焊焊焊焊接接接接接接接接头头头头的的的的射射射射线线线线检检检检测测测测。用用用用于于于于制制制制作作作作焊焊焊焊接接接接接接接接头头头头的的的的金金金金属属属属材材材材料料料料包包包包括括括括碳碳碳碳素素素素钢钢钢钢、低低低低合合合合金金金金钢钢钢钢、不不不不锈锈锈锈钢钢钢钢、铜铜铜铜及及及及铜铜铜铜合合合合金金金金、铝铝铝铝及及及及
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