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射線成像檢測中常見問題,非常實用

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射線成像檢測中常見問題,非常實用

發布日期:2018-04-17 作者:南通香蕉视频app污破解版電子有限公司 點擊:

射線成像檢測中常見問題,非常實用


       隨著國民經濟的發展,現在射線成像檢測的應用越來越廣。但在應用中,存在著諸多的問題。本文擬對射線照相檢測與成像檢測的本質異同、最大檢測厚度存在較大差異的原因、雙壁檢測時缺陷位置的確認、缺陷的放大和如何對應評定等問題做一定探討,並提出相應的解決方案,以供生產中應用。


常見問題的探討

(1)關於射線照相和射線成像檢測的區別與聯係  目前射線照相檢測是一種相對成熟的方法,那麽,既然都是射線檢測,其概念的內涵必然存在著一定的相關性。如圖1所示,這是兩種檢測方法的基本原理。按圖中所示,香蕉视频app污片在线观看可以將兩種檢測方式均分為三部分:射線源、工件和檢測結果。那麽,按照無損檢測的本質,香蕉视频app污破解版可以設想,各種射線檢測也都是對實際工件狀態的一種間接探查,也就是說,如果香蕉视频app污搜索針對同一個工件,射線源再一致的話,其結果在最理想的情況必然是一致的。在現實的操作中,射線源、工件一致也是很容易達到的,那麽,二者的區別,主要在於接收結果的介質了。


圖中可以看出,射線照相檢測的接收介質為膠片,而射線成像檢測的接收介質主要為電子元件(現實中,目前主要采用CCD、CMOS、閃爍晶體等),基於上述理念,無論哪一種都需要盡可能趨近於真實值,在較為成熟的情況下,必然都和真實工件差異不大。那顯然,兩種方法的結果差異其實並不大,目前的試驗數據也證實了這一點。

明確這一點,在應用較廣的射線照相檢測中得到的檢測經驗,也完全可以應用到射線成像檢測中。結合其原理,可以在很多工件的檢測分析過程中借鑒。這點是十分有意義的。


圖1 射線照相檢測和射線成像檢測的原理

(2)關於照相和成像檢測的最大檢測厚度的區別   如對於常見的450kV射線設備而言,射線照相檢測最大能夠檢測約100mm,但同時射線成像檢測僅能檢測約70mm,二者存在很大的差異。這個差異的原因是什麽?


在經典的物理試驗——雙縫幹涉試驗中,香蕉视频app污搜索可以得到這麽一個結論:當少量光子到達目標時,其位置完全是隨機的,可以出現在任何位置;而當大量光子到達時,其總體位置則基本是確定的。也就是說,如果香蕉视频app污破解版的接收器不動,即使穿透性不算好,但隻要保證每次都有少量光子到達接收器上,在達到一定的時間長度後,即可得到一個確定的顯示圖樣。對於射線照相檢測而言,因為其接收器——膠片是不動的,顯然符合這種情形。


但射線成像檢測不同。因為工件和接收器是相對運動的,在能夠觀測的情況下,其必須在短時間內滿足一定的對比度和亮度,也就是說,必須在短時間內通過工件大量的光子才可以,結合光子的性質,可以看出,要達到這一點,在檢測參數中,隻能通過降低工件厚度,讓更多的光子輕鬆透過來達到。這就是二者存在最大檢測厚度的較大差異的原因。同時,了解這些,對於檢測過程中為什麽不同移動膠片、為什麽曝光量等於電流乘以時間等也會有更深的理解。


(3)關於雙壁檢測時缺陷位於哪層壁的確認方法  對於工件的加工而言,缺陷定位始終是一個較為頻繁的要求之一。在射線照相檢測中,單壁檢測因為靈敏度較高、定位容易等原因,始終是最優選擇。而且因為兩層壁清晰度相差較大的原因,即使是雙壁檢測,也較容易區分清楚。但這對於射線成像檢測而言,則沒有那麽容易了。


首先,工件置於轉台上。射線成像檢測現在有兩種主要方式,一種是工件置於轉台上,工件實時檢測實時觀察,可以得到即時的影像並可隨時調整。另外一種是工件置於傳送帶上,直接生成圖像。兩種情況下,確定缺陷位置的方法並不相同。


對於前者而言,如圖1所示。射線源位於圖片上方,這時候,對於觀察到的實時成像結果而言,相當於於肉眼直接在下方觀察。這時候,可以以一定的速度來旋轉工件,如圖1所示。當進行順時針旋轉時,在肉眼觀察的結果圖像上,將會出現前壁會相對向左移動、後壁會相對向右移動的情形。這時候,隻要確認缺陷向左還是向右移動,即可判斷缺陷所處的位置了。當然,逆時針旋轉時,反之。


圖2 工件旋轉時影像的相對運動示意

其次,工件置於傳送帶上。這和前麵不同,大批量檢測時,這種方法能夠得到更高的效率,但不能夠實時反映、實時調整檢測數據,因為人眼對運動物體的敏感性,其檢出率也相對較低。


這時候,如果需要確認缺陷的位置,可以通過多次成像法,如圖3所示。在①檢測完畢後,將工件旋轉一定的角度,按照②進行一次成像。這時候,因為上下兩層壁其旋轉的角度不同,顯然其成像位置也不同。這時候,對兩次成像的結果進行比較和計算,以得到其位置。有條件時,將工件旋轉90°,可以得到更明確的結果。


圖3 多次成像缺陷缺陷位置的方法

(4)關於缺陷的放大和評定  在幾次接觸後,筆者發現,這個極為重要的問題,是現場中最容易忽略的問題之一。至於原因,其一,采用電子學的知識來確定缺陷的位置較為繁瑣,很多檢測人員並沒有掌握該知識;其二,幾何不清晰度在射線照相檢測和射線成像檢測存在的極大的不同很容易被忽略,加上檢測效率的要求,經常引起該問題。


如圖4所示。在不考慮射線源尺寸引起的幾何不清晰度的情況下,可以得到這麽一個圖樣。對於射線照相檢測,因為膠片一般都是緊貼工件,圖中L2基本上就是工件厚度,而且因為射線穿透性一般不高,所以在滿足標準要求的情況下,L2遠遠小於L1,經過計算,其放大率往往介於1和1.1之間,且一般遠小於1.1,在實際檢測工件中,完全可以忽略進而按照1:1來評定。


但在射線成像檢測中,為了防止工件在運動中和接收器之前的碰撞,L2是大於工件厚度的,有時候還會大很多。更麻煩的是,如前麵中提到,射線照相檢測大都采用單壁透照,而射線成像檢測多采用雙壁透照,這樣L2將是一個更大的值,這時,為盡量降低幾何不清晰度,辦法之一是增加L1的值,當L1遠遠大於L2時,這個問題可以很大緩解甚至可以看成與射線照相相同,如筆者單位采用的高能射線設備,L1值大於2m。


當增加L1不可做到時,現實中一般都是如此。以筆者所見,射線成像中,射線源與工件的位置,很少有大於1m的。這時候,還會帶來另一個影響很大的問題,就是缺陷的放大性,不同的位置缺陷的放大率不同:不同部位的缺陷,即使尺寸相同,在投影到接收器上後,其大小存在著較大的差異,這點類似於超聲波檢測中增加DAC曲線的原因。再加上檢測結果為電子圖像,存在可任意放大的情況,更加深了這一問題。在射線檢測中,針對這一問題,與DAC曲線的原理類似,可以通過不同位置分別討論的方式來解決。香蕉视频app污搜索可以在不同位置分別放置一些對比尺寸板,如像質計(以下以絲型像質計為例),因為像質計在檢測過程中是必須放置的,工件的厚度往往不同又導致需要放置多個,這樣,在不同的位置分別放置,可以達到一舉兩得的目的。同時,因為像質計的細絲長度是一定的,在按照前麵來確定缺陷位於哪一層壁後,可以將電腦影像中該層壁上的像質計長度調整到與真實大小1:1,再對該缺陷進行評定,可以得到和射線照相檢測類似的較為合理的結果。這種方法也避免了采用電子學方法來對比缺陷大小的困難。


當然,對於因為幾何不清晰度造成的缺陷投影虛化乃至於消失的問題,這種方法無法避免,且目前的射線成像檢測也難以解決。這也是射線成像檢測的結果仍然比不上射線照相檢測的原因之一。


圖4 幾何不清晰度示意

(5)關於結果的評定  在常規的鑄鍛焊三種檢測方式中,因為加工工藝的原因,鍛件並不適合做射線檢測;焊縫因要求較高,對於薄板,如采用ISO 5817《焊縫 鋼、鎳、鈦及各自合金熔化焊接頭(除束焊接外) 不完整分級》進行評定,其缺陷大小往往精確到0.1mm,這對於成像檢測而言,往往難以操作。所以,目前射線成像檢測主要針對鑄件的射線檢測。


而鑄件的射線檢測中,目前ASTM(美國材料與試驗協會)標準為代表的對比標準底片評定級別的方法占有絕對的優勢。這些標準體係中,以ASTM E446為代表。該標準名稱為《厚度不大於2英寸(50.8mm)的鑄鋼件射線標準參考底片》,其配套的姊妹標準,有ASTM E186 《厚壁(2~4 1/2英寸(50.8~114mm))鑄鋼件標準參考底片》以及ASTM E280《厚壁(4 1/2英寸到12英寸(114~305mm))鑄鋼件標準參考底片》。三套標準適用的厚度範圍不同,基本覆蓋了現實中用到的鑄鋼件範圍。另外,如ASTM E802《厚度不大於4 1/2英寸(114mm)的灰鑄鐵標準參考底片》和E689《球墨鑄鐵標準參考底片》,這些標準有正文,但沒有配套的標準底片,其標準底片引用前麵三個標準。類似的,有ASTM E155《鋁和鎂鑄件檢測用標準參考底片》,ASTM E505《鋁和鎂壓鑄件檢測標準參考底片》等,可以根據不同的情況下分別選擇。

近些年ASTM開始改變利用底片來評定成像結果的方式,陸續增加了一些成像專用標準。如和E446對應的E2868《厚度不大於2英寸(50.8mm)的鑄鋼件標準數字參考圖像》,和E155、E505對應的E2422《鋁鑄件檢測標準數字參考圖像》等。但需要注意的是,目前並沒有和E186、E280配套的數字參考底片,且標準數字圖像和標準底片沒有本質差異,其應用自然也就基本相同。


對於初學者而言,這些標準的上手比其他類型的標準要難很多。這時候,可以以某一標準為基準,當這個標準掌握後,其他標準的原理和上手方法基本是一樣的,可以達到一通百通的效果。至於標準的上手,“先定性,再定量”是個很好的方式。



射線成像檢測是現在無損檢測中較為熱門的應用,其和射線照相檢測既有諸多不同,又有較大的聯係,明確區分二者的異同,對於檢測的熟練度的提升,是個很好的方法。同時,其不同之處也會帶來不同的疑難,本文對檢測中出現的一部分問題做了一定的探討,囿於篇幅,這裏不多贅述,以供無損檢測人員在工作中參考。

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