射线检测知识

    射线的种类很多，其中易于穿透物质的有X射线、γ射线、中子射线三种。这三种射线都被用于无损检测，其中X射线和γ射线广泛用于锅炉压力容器焊缝和其他工业产品、结构材料的缺陷检测，而中子射线仅用于一些特殊场合。
    射线检测最主要的应用是探侧试件内部的宏观几何缺陷(探伤)。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)可将射线检测分为许多种不同的方法。
    射线照相法是指用X射线或γ射线穿透试件，以胶片作为记录信息的器材的无损的检测方法。该方法是最基本的，应用最广泛的一种射线检测方法。
    一、射线照相法原理
    X射线是从X射线管中产生的，X射线管是一种两极电子管。将阴极灯丝通电使之白炽电子就在真空中放出，如果两极之间加几十千伏以至儿百千伏的电压(叫做管电压)时，电子就从阴极向阳极方向加速飞行、获得很大的动能，当这些高速电子撞击阳极时。与阳极金属原子的核外库仑场作用，放出X射线。电子的动能部分转变为X射线能，其中大部分都转变为热能。电子是从阴极移向阳极的，而电流则相反，是从阳极向阴极流动的，这个电流叫做管电流，要调节管电流，只要调节灯丝加热电流即可，管电压的调节是靠调整X射线装置主变压器的初级电压来实现的。
    射线照相法是利用射线透过物体时，会发生吸收和散射这一特性，通过测量材料中因缺陷存在影响射线的吸收来探测缺陷的。X射线和γ射线通过物质时，其强度逐渐减弱。射线还有个重要性质，就是能使胶片感光，当X射线或γ射线照射胶片时，与普通光线一样，能使胶片乳剂层中的卤化银产生潜象中心，经过显影和定影后就黑化，接收射线越多的部位黑化程度越高，这个作用叫做射线的照相作用。因为X射线或γ射线的使卤化银感光作用比普通光线小得多，所以必须使用特殊的X射线胶片，这种胶片的两面都涂敷了较厚的乳胶，此外，还使用一种能加强感光作用的增感屏，增感屏通常用铅箔做成。
    把这种曝过光的胶片在暗室中经过显影、定影、水洗和干燥，再将干燥的底片放在观片灯上观察，根据底片上有缺陷部位与无缺陷部位的黑度图象不一样，就可判断出缺陷的种类、数量、大小等，这就是射线照相探伤的原理。
    二、射线检测设备
    射线照相设备可分为：X射线探伤机，高能射线探伤设备(包括高能直线加速器、电子回旋加速器)；γ射线探伤机三大类。X射线探伤机管电压在450kV以下。高能加速器的电压一般在2～24MeV，而γ射线探伤机的射线能量取决于放射性同位素。
    1、X射线探伤机
    X射线机主要由机头、高压发生装置。供电及控制系统，冷却却防护设施四部分组成。可分为携带式，移动式两类，移动式X射线机用在透照室内的射线探伤，它具有较高的管电压和管电流，管电压可达450kv，管电流可达20mA，最大透厚度约100mmm，它的高压发生装置、冷却装置与X射线机头都分别独立安装，X射线机头通过高压电缆与高压发生装置连接。机头可通过带有轮子的支架在小范围内移动，也可固定在支架上。携带式X射线机主要用于现场射线照相，管电压一般小于320kV，最大穿透厚度约50mm。其高压发生装置和射线管在一起组成机头，通过低压电缆与控制箱连接。
    2、高能射线探伤设备
    为了满足大厚度工件射线探伤的要求，20世纪40年代以来，设计制造了各种高能X射线探伤装置，使对钢件的X射线探伤厚度扩大到500mm，它们是直线加速器、电子回旋加速器，其中直线加速器可产生大剂量射线，探伤效率高，透照、厚度大，目前应用最多。
    3、γ射线探伤机
    γ射线机由射线源、盛装源容器、操作机构、支撑和移动机构四部分组成。射线探伤机射线源体积小，可在狭窄场地、高空、水下工作，并可全景曝光等特点，已成为射线探伤重要组成部分。
    （1）γ源
    常用γ源由不锈钢外壳严密封装，与操作机构的导索间有牢同连接，通过电动与手动机构拖动导索进退，实现对源由存储容器到工作位置的传递，源的尺寸与源的强度和比活度有关。
    （2）源容器
    源容器的作用是屏蔽，使处于非工作状态的源不会对人体和照相工作有影响，其材料用铅或贫化铀制成，用贫化铀可大大减轻源容器重量。当源置于容器内时，为确保安全，便于移动，运输，容器上有锁紧装置，避免事故的发生。
    （3）操作、支撑、移动机构
    操作机构的作用是将源推至工作位置或送回容器中，强度较大的源一般有机械电动两套操作机构。电动操作可在远离源的地方使用和操作，有源位指示灯和延时装置，手动操作可在无电场合使用，也可远距离操作。移动和支撑机构的作用是承载射线源容器，调整和固定射线源的工作位置，它们虽然是γ射线探伤机的辅助装置，但对于方便工作，降低劳动强度，提高探伤工作效率是十分必要的。
    三、射线安全防护
    射线具有生物效应，超辐射剂量可能引起放射性损伤。破坏人体的正常组织出现病理反应。辐射具有积累作用，超辐射剂量照射是致癌因素之一、并且可能殃及下一代，造成婴儿畸形和发育不全等。由射线具有危害性，所以在射线照像中，防护是很重要的。我国对职业放射性工作人员剂量当量限值作了规定：从事放射性的人员年剂量当量限值为50毫希沃特。
    射线防护，就是在尽可能的条件下采取各种措施，在保证完成射线探伤任务的同时，使操作人员接受的剂量当量不越过限值，并且应尽可能的降低操作人员和其他人员的吸收剂量，主要的防护措施有以下三种:屏蔽防护、距离防护和时间防护。
    屏蔽防护就是在射线源与操作人员及其他邻近人员之间加上有效合理的屏蔽物来降低辐射的方法。屏蔽防护应用很广泛，如射线探伤机体衬铅，现场使用流动铅房和建立固定曝光室等都是屏蔽防护。
    距离防护是用增大射线源距离的办法术防止射线伤害的防护方法。因为射线强度与距离的平方成反比，所以在没有屏蔽物或屏蔽物厚度不够时，用增大射线源距离的办法也能达到防护的目的。尤其是在野外进行射线探伤时，距离防护更是一种简便易行的方法。
    时间防护就是减少操作人员与射线接触的时间，以减少射线损伤的防护方法，因为人体吸收射线量是与人接触射线的时间成正比的。
    在实际探伤中，可根据当时的条件选择具体的防护方法。为了得到更好的效果，往往是三种防护方法同时使用。
    四、射线照相法特点
    射线照相法的特点如下：1、可以获得缺陷的直观图象，定性准确，长度、宽度尺寸的定量也比较准确。2、检测结果可以直接记录，并可长期保存。3、对体积型缺陷(气孔、夹渣类)检出率很高，对面积型缺陷(如裂纹、末熔合类)，如果照相角度不适当，容易漏检。4、适宜检验厚度较薄的工件而不适宜较厚的工件，因为检验厚工件需要高能量的射线探伤设备，一般厚度大于1OOmm的工件照相是比较困难的。此外，板厚增大，射线照相绝对灵敏度是下降的，也就是说对厚板射线照相，小尺寸缺陷以及一些面积型缺陷漏检的可能增大。5、适宜检验对接焊缝，不适宜检验角焊缝以及板材、棒材、锻件等。6、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。7、检测成本高、速度慢。8、射线对人体有伤害。