課程設(shè)計(jì)--鋁鑄塊的射線檢測

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　課題名稱： 鋁鑄塊 的射線檢測</p><p><b>　　課題設(shè)計(jì)要求：</b></p><p>　　所編工藝規(guī)范應(yīng)符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)；所選擇方法、參數(shù)應(yīng)合理、規(guī)范；</p><p>　　編制說明要求詳細(xì)說明有關(guān)技術(shù)選項(xiàng)，

2、得有理有據(jù)；</p><p>　　實(shí)踐驗(yàn)證應(yīng)能表明工藝規(guī)范的合理性、可靠性，并發(fā)出檢測報(bào)告，有缺</p><p>　　陷時(shí)，對(duì)缺陷定量、定性、定位。</p><p><b>　　課題內(nèi)容：</b></p><p>　　任務(wù)：給指定工件實(shí)物名稱、材料、有關(guān)尺寸；</p><p>　　1）根據(jù)檢測原理

3、和方法，設(shè)計(jì)檢測工藝規(guī)程;</p><p>　　2）編寫規(guī)范設(shè)計(jì)說明，供審核、批準(zhǔn)人審閱；</p><p>　　3）對(duì)實(shí)物進(jìn)行檢測，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的合理性，或做修改，反復(fù)，達(dá)到設(shè)計(jì)上合理， 實(shí) 踐上可行的要求并提供檢測報(bào)告。</p><p><b>　　2.進(jìn)度安排：</b></p>

4、<p>　　周一上午安排任務(wù)，任務(wù)說明</p><p>　　周一下午∽周二，自制；</p><p><b>　　周三 咨詢</b></p><p>　　周四∽周五 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證并發(fā)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。</p><p><b>　　主要參考資料:</b></p><p>

5、　　中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)無損檢測分會(huì)編《射線檢測》</p><p>　　JB4730-05特種設(shè)備無損檢測</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　近年來，作為五大常規(guī)無損檢測方法之一的射線檢測（Radiology），在工業(yè)上有著非常廣泛的應(yīng)用。目前射線檢測按照美國材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)（ASTM）的定義可以分為：照相檢測、實(shí)時(shí)成像

6、檢測、層析檢測和其它射線檢測技術(shù)四類。射線檢測是一門新興的應(yīng)用科學(xué)技術(shù)。在工科高等院校中，應(yīng)用物理，檢測技術(shù)及儀器制造開設(shè)無損檢測的課程很多。它以物理學(xué)、力學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)與材料科學(xué)為基礎(chǔ)，在不破壞材料的前提下，應(yīng)用近代物理學(xué)、電子學(xué)、和計(jì)算機(jī)科學(xué)提供的各種信息檢測與信息處理技術(shù)，及時(shí)準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)工程材料及其表面的各種缺陷；測定材料的各種性能與物理量，并給與評(píng)價(jià)。其應(yīng)用范圍廣泛檢測結(jié)果準(zhǔn)確，是檢測領(lǐng)域暢談的熱題之一。目前在工業(yè)生產(chǎn)中已成

7、熟應(yīng)用的常規(guī)無損檢測方法包括五大類，他們分別是：射線檢測技術(shù)（RT）、超聲檢查（UT）、磁粉檢測（MT）、滲透檢測（PT）與渦流檢測（ET）。射線檢測是常規(guī)無損檢測的重要方法之一。</p><p>　　射線檢測利用射線透過工件時(shí)的衰減檢測，具有圖像直觀、準(zhǔn)確可靠、對(duì)細(xì)小的氣孔和夾渣等體積型缺陷具有較高的檢測靈敏度、射線底片可以作為缺陷記錄與產(chǎn)品質(zhì)量的檔案進(jìn)行保存等一系列優(yōu)點(diǎn)，本次將詳細(xì)介紹射線檢測工藝流程。<

8、;/p><p>　　本次進(jìn)行了此次X射線無損檢測工藝設(shè)計(jì)，不僅是對(duì)書本知識(shí)的一次復(fù)習(xí)，更是對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的一種實(shí)踐。編寫過程中，本人參閱了圖書館及網(wǎng)絡(luò)許多書刊，在此謹(jǐn)向有關(guān)作者表示謝意 。限于資料及技術(shù)水平有限，設(shè)計(jì)中錯(cuò)誤及疏漏之處難免，懇請(qǐng)同學(xué)們與老師批評(píng)指正。 </p><p>　　X射線檢測工藝流程的制定 </p><p>　　一 X光機(jī)源種類的選用&l

9、t;/p><p>　　源種類 管電流越大，單位時(shí)間撞擊陽極靶的電子就越多，產(chǎn)生的X射線就越大。且靶材料的原子序數(shù)越高核庫倫場越強(qiáng)，導(dǎo)致輻射作用越強(qiáng)，射線強(qiáng)度就越強(qiáng)，所以靶一般選用高原子序數(shù)的鎢制作。</p><p>　　二 焦點(diǎn)尺寸的確定</p><p>　　焦點(diǎn)尺寸決定X射線檢測系統(tǒng)可以檢測到的物體最小缺陷;焦點(diǎn)越小,可以檢測到的缺陷越小;焦點(diǎn)尺寸隨著靶功率增加而增

10、大，焦點(diǎn)尺寸的大小會(huì)影響底片的幾何不清晰度。系統(tǒng)固有不清晰度(ug）由X射線實(shí)時(shí)成像檢測系統(tǒng)所決定。由于焦點(diǎn)并非是真正的“點(diǎn)”，而是具有一定尺寸的平面， 根據(jù)幾何投影的原理，X射線在檢測工件的邊緣會(huì)產(chǎn)生半影，半影的寬度Ug即為幾何不清晰度，如圖3-1所示</p><p><b>　　圖3-1</b></p><p>　　三 增感方式和屏蔽方法</p>

11、<p>　　增感方式 能夠吸收射線(X射線、β射線等)的能量，轉(zhuǎn)換成更容易被感光材料接收的光線，從而提高檢測的靈敏度、縮短檢測的時(shí)間，提高射線對(duì)膠片的感光效果，工業(yè)用的主要是鉛箔增感屏和不銹鋼增感屏，用于工業(yè)無損檢測。常用金屬箔做成選擇如下表3-1</p><p><b>　　鉛箔增感屏的選擇</b></p><p><b>　　表3-1</

12、b></p><p>　　屏蔽方法 為防止暗盒背面的散射線，應(yīng)制作與暗盒尺寸相同的屏蔽鉛板。屏蔽板一般是由1mm厚度的鉛板制成。貼片時(shí)，要與暗盒緊貼。</p><p><b>　　四 象質(zhì)計(jì)的選用</b></p><p>　　象質(zhì)計(jì)一般應(yīng)放在工件源側(cè)表面焊接接頭的一端（在被檢區(qū)長度的1/4左右位置），金屬絲應(yīng)橫跨焊縫,細(xì)絲置于外側(cè)。當(dāng)一

13、張膠片上同時(shí)透照多條焊接接頭時(shí)，象質(zhì)計(jì)應(yīng)放置在透照區(qū)最邊緣焊縫處。</p><p>　　透照外徑≤100mm小徑管焊縫時(shí)可選用通用線型象質(zhì)計(jì)或JB/T4730附錄F的專用象質(zhì)計(jì),金屬絲應(yīng)橫跨焊縫放置。</p><p>　　當(dāng)射線源置于圓心位置對(duì)焊縫做周向曝光時(shí)，每隔90度放一個(gè)。若透照區(qū)為抽查或返修復(fù)照，則每張底片上應(yīng)有象質(zhì)計(jì)顯示。若同時(shí)還透照縱焊縫，則縱縫透照區(qū)的遠(yuǎn)端也應(yīng)有象質(zhì)計(jì)顯示。&

14、lt;/p><p>　　象質(zhì)計(jì)置于膠片側(cè)時(shí)，應(yīng)在象質(zhì)計(jì)上適當(dāng)位置放置鉛字“F”標(biāo)記。</p><p>　　底片影像質(zhì)量采用Fe線型像質(zhì)計(jì)測定。其型號(hào)和規(guī)格應(yīng)符合JB/T4730的規(guī)定。象質(zhì)計(jì)型號(hào)一般按下表4選定。但對(duì)透照外徑≤100mm鋼管環(huán)縫時(shí)采用JB/T4730附錄F的專用象質(zhì)計(jì)。</p><p>　　如下表表5 像質(zhì)計(jì)靈敏度值——單壁透照、像質(zhì)計(jì)置于源側(cè)<

15、;/p><p>　　五 透照方法及相關(guān)要求</p><p>　　管徑＞100mm時(shí)，選取管道名稱編號(hào)+焊縫數(shù)字流水號(hào)+片號(hào)+焊工號(hào)+年月／日，在底片上中心用 標(biāo)識(shí)，搭接部位用↑標(biāo)識(shí)，↓是底片評(píng)定區(qū)的有效長度。見圖4：</p><p>　　每條焊縫編碼的走向1、2、3、4…按同一方向（如順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)）標(biāo)識(shí)。并與實(shí)體上打下用久性鋼印標(biāo)識(shí)（不能打印鋼印部件要用圖示標(biāo)識(shí)清楚

16、）+圖示標(biāo)識(shí)。</p><p>　　小徑管環(huán)向?qū)咏宇^的透照次數(shù)</p><p>　　小徑管環(huán)向?qū)雍附咏宇^100%檢測的透照次數(shù)：采用傾斜透照橢圓成像時(shí)，當(dāng)T/ Do≤0.12時(shí),相隔90°透照2次。當(dāng)T/ Do＞0.12時(shí),相隔120°或60°透照3次。垂直透照重疊成像時(shí)，一般應(yīng)相隔120°或60°透照3次。</p>&l

17、t;p>　　由于結(jié)構(gòu)原因不能進(jìn)行多次透照時(shí)，可采用橢圓成像或重疊成像方式透照一次。鑒于透照一次不能實(shí)現(xiàn)焊縫全長的100%檢測，此時(shí)應(yīng)采取有效措施擴(kuò)大缺陷可檢出范圍，并保證底片評(píng)定范圍內(nèi)黑度和靈敏度滿足要求。</p><p>　　小徑管環(huán)向?qū)雍附咏宇^的透照布置</p><p>　　小徑管采用雙壁雙影透照布置，當(dāng)同時(shí)滿足下列兩條件時(shí)應(yīng)采用傾斜透照方式橢圓成像：</p>&

18、lt;p>　?。╝）T（壁厚）≤8mm；</p><p>　?。╞） g（焊縫寬度）≤Do /4</p><p>　　橢圓成像時(shí)，應(yīng)控制影像的開口寬度（上下焊縫投影最大間距）在1倍焊縫寬度左右。</p><p>　　不滿足上述條件或橢圓成像有困難時(shí)可采用垂直透照方式重疊成像</p><p>　　小徑管環(huán)向?qū)雍附咏宇^傾斜透照方式（橢圓成

19、像）</p><p>　　六 管電壓管電流的確定</p><p>　　通過透照厚度30mm可以選擇管電壓與曝光時(shí)間。</p><p><b>　　推薦的曝光量</b></p><p><b>　　表3-4</b></p><p><b>　　如圖3-4</b

20、></p><p>　　七 一次透照長度計(jì)算</p><p>　　采用外透法100%透檢環(huán)焊縫時(shí)，滿足一定厚度寬容度的最少暴光次數(shù)N和一次透照長度L3可由下式確定（參照下圖8）</p><p><b>　　N=180/α</b></p><p>　　α=θ-η

21、 </p><p>　　1+(К2-1)Т/D0</p><p>　　θ=COS-1-------------------</p><p><b>　　К</b></p><p><b>　　D0</b></p><p>　　η=sin-1———— sinθ<

22、/p><p><b>　　D0+2L1</b></p><p>　　當(dāng)D0＞＞T時(shí)，θ≈COS-1K-1</p><p><b>　　πD0</b></p><p><b>　　L3= ———— </b></p><p><b>　　N</b

23、></p><p>　　式中：α----為AB/2弧對(duì)應(yīng)的圓心角 К----透照厚度比</p><p>　　θ----影象最大失真角 Т----工件厚度</p><p>　　D0----容器直徑 η----有效半輻射角</p><p><b>　　縱縫按公式計(jì)算</b&g

24、t;</p><p>　　已知：T=5mm, △H=2mm, f =1000mm, L=424mm。</p><p>　　求: N、 L3和Leff</p><p>　　解: ∵L3≤f /2=1000/2=500(mm)</p><p>　　Leff= L3+ △L=56mm , 膠片長度取80mm</p><p>

25、　　N=L/ L3=424/56=8(張)</p><p><b>　　七 焦距的確定</b></p><p>　　確定焦點(diǎn)至工件表面距離諾模圖</p><p>　　操作步驟如下：在d線上找到焦點(diǎn)尺寸在L2線上找到透照厚度然后用直線連接與L1的交點(diǎn)即為L1的最小值，而焦距即為L1+L2的最小值。</p><p>　　所

26、選用的射線源至工件表面的距離f應(yīng)滿足下式的要求：</p><p>　　A 級(jí)射線檢測技術(shù)： f ≥ 7.5d·b 2/3 </p><p>　　AB級(jí)射線檢測技術(shù)： f ≥ 10d·b 2/3</p><p>　　B 級(jí)射線檢測技術(shù)： f ≥ 15d·b 2/3</p><p><b>　　八 質(zhì)

27、量評(píng)級(jí)</b></p><p>　　1 Ⅰ級(jí)對(duì)接焊接接頭內(nèi)不允許存在裂紋、未熔合、未焊透和條形缺陷。</p><p>　　2 Ⅱ級(jí)和Ⅲ級(jí)對(duì)接焊接接頭內(nèi)不允許存在裂紋、未熔合和未焊透。</p><p>　　3 對(duì)接焊接接頭中缺陷超過Ⅲ級(jí)者為Ⅳ級(jí)。</p><p>　　4 當(dāng)各類缺陷評(píng)定的質(zhì)量級(jí)別不同時(shí)，以質(zhì)量最差的級(jí)別作為對(duì)接焊接

28、接頭的質(zhì)量級(jí)別。</p><p>　　5 圓形缺陷的質(zhì)量分級(jí)</p><p>　　5.1 圓形缺陷用圓形缺陷評(píng)定區(qū)進(jìn)行質(zhì)量分級(jí)評(píng)定，圓形缺陷評(píng)定區(qū)為一個(gè)與焊縫平行的矩形，其尺寸見表8。圓形缺陷評(píng)定區(qū)應(yīng)選在缺陷最嚴(yán)重的區(qū)域。</p><p>　　5.2 在圓形缺陷評(píng)定區(qū)內(nèi)或與圓形缺陷評(píng)定區(qū)邊界線相割的缺陷均應(yīng)劃入評(píng)定區(qū)內(nèi)。將評(píng)定區(qū)內(nèi)的缺陷按表9的規(guī)定換算為點(diǎn)數(shù)，

29、按表10的規(guī)定評(píng)定對(duì)接焊接接頭的質(zhì)量級(jí)別。 </p><p>　　表8 缺陷評(píng)定區(qū) mm</p><p>　　表9 缺陷點(diǎn)數(shù)換算表</p><p>　　表10 各級(jí)允許的圓形缺陷點(diǎn)數(shù)</p><p>　　5.3 由于材質(zhì)或結(jié)構(gòu)等原因,進(jìn)行返修可能會(huì)產(chǎn)生不利后果的對(duì)接焊接接頭，各級(jí)別

30、的圓形缺陷點(diǎn)數(shù)可放寬1點(diǎn)～2點(diǎn)。</p><p>　　5.4 對(duì)致密性要求高的對(duì)接焊接接頭，制造方底片評(píng)定人員應(yīng)考慮將圓形缺陷的黑度作為評(píng)級(jí)的依據(jù)。通常將黑度大的圓形缺陷定義為深孔缺陷,當(dāng)對(duì)接焊接接頭存在深孔缺陷時(shí)，其質(zhì)量級(jí)別應(yīng)評(píng)為Ⅳ級(jí)。</p><p>　　5.5 當(dāng)缺陷的尺寸小于表11的規(guī)定時(shí)，分級(jí)評(píng)定時(shí)不計(jì)該缺陷的點(diǎn)數(shù)。質(zhì)量等級(jí)為Ⅰ級(jí)的對(duì)接焊接接頭和母材公稱厚度T ≤5mm的Ⅱ級(jí)

31、對(duì)接焊接接頭，不計(jì)點(diǎn)數(shù)的缺陷在圓形缺陷評(píng)定區(qū)內(nèi)不得多于10個(gè)，超過時(shí)對(duì)接焊接接頭質(zhì)量等級(jí)應(yīng)降低一級(jí)。</p><p>　　6 條形缺陷的質(zhì)量分級(jí)</p><p>　　條形缺陷按表12的規(guī)定進(jìn)行分級(jí)評(píng)定。</p><p>　　表1 不計(jì)點(diǎn)數(shù)的缺陷尺寸 mm </p><p&g

32、t;　　表2 各級(jí)對(duì)接焊接接頭允許的條形缺陷長度 mm</p><p><b>　　九 常見缺陷的鑒定</b></p><p><b>　　1 裂紋</b></p><p>　　裂紋分為冷裂紋和熱裂紋；熱裂紋就是高溫金屬凝固時(shí)，由于收縮應(yīng)力超過了金屬當(dāng)時(shí)的強(qiáng)度或變形超過了金屬的塑形產(chǎn)生的

33、裂紋。它主要出現(xiàn)在鑄件的拐角處，截面厚度突變處、最后凝結(jié)處。在底片上呈現(xiàn)為不規(guī)則的黑線狀影像，常是中間寬兩端細(xì)，末端常是尖狀。黑線常為波折狀，有時(shí)可形成分叉。冷裂紋是鑄件在較低溫度下，由于鑄造應(yīng)力超過了合金的強(qiáng)度極限而產(chǎn)生的裂紋。</p><p><b>　　2氣孔</b></p><p>　　氣孔的影像在底片上可以呈現(xiàn)為各種形態(tài)，例如，孤立的或成群的圓形，橢圓形、梨

34、形暗斑，它輪廓光滑，影響鮮明，整個(gè)影像黑度較大，無明顯變化。較大的氣孔很容易識(shí)別，但細(xì)小的氣孔和夾雜很難識(shí)別</p><p><b>　　3 夾渣</b></p><p>　　經(jīng)常出現(xiàn)的夾雜是爐渣、氧化皮等，它們的化學(xué)成分很復(fù)雜，形狀極其的不規(guī)則，多數(shù)情況它們集中在鑄件的某個(gè)部位，以比較密集或分散的狀態(tài)出現(xiàn)。在底片上它們的影像的基本形貌是在一定范圍內(nèi)分布的較小的顆粒狀

35、黑斑，顆粒的大小不同，形狀不同，常顯現(xiàn)為小片狀影像，整個(gè)影像的黑度比較一致。</p><p><b>　　4 偏析</b></p><p>　　鑄件凝固后出現(xiàn)的化學(xué)成分不均勻性成為偏析，即在局部區(qū)域內(nèi)某種合金成分過多或過少。偏析一般分為三類:一般偏析、局部偏析和帶狀偏析。一般偏析是指合金不同成分發(fā)生均勻的很小局部的集中，形成大量的很小局部的偏析。帶狀偏析是不同合金成分

36、以層狀交替分布在鑄件中，主要發(fā)生在離心鑄造中。局部偏析可以出現(xiàn)多種形態(tài)，常見的是縮孔和熱裂紋的整體或局部被低熔點(diǎn)的合金成分填充形成的偏析，它們分別被成為收縮偏析和熱烈偏析。</p><p><b>　　5縮孔、縮松、疏松</b></p><p>　　鑄件在冷卻和凝固過程中，合金將發(fā)生液態(tài)和固態(tài)收縮，由于鑄件設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和鑄件設(shè)計(jì)的不足、澆鑄操作不當(dāng)?shù)仍斐墒湛s不足，在鑄件

37、中產(chǎn)生空洞，就形成了以上缺陷。</p><p>　　十 膠片的暗室處理和底片評(píng)定</p><p>　　1 膠片的處理應(yīng)按膠片的使用說明書或公認(rèn)的有效方法處理。</p><p>　　2 顯影溫度對(duì)底片質(zhì)量影響很大，必須嚴(yán)格控制在20℃左右。</p><p>　　3 顯影時(shí)應(yīng)在最初30秒內(nèi)不斷的攪動(dòng)，以后每隔30秒攪動(dòng)一次。</p>

38、<p>　　4 顯影時(shí)間：5min</p><p>　　5 定影時(shí)間為通透時(shí)間的2倍。（通透時(shí)間指膠片放進(jìn)定影液開始到乳劑的乳白色消失為止的時(shí)間）</p><p>　　.6 水洗應(yīng)使用清潔流水漂洗，水洗時(shí)間30分。</p><p>　　7 水洗后的底片表面會(huì)附有許多水滴，如不除去會(huì)因干燥不均而產(chǎn)生水跡，浸入脫水劑溶液，使水從底片表面快速流盡。</p

39、><p>　　8 底片干燥應(yīng)選擇沒有灰塵的地方進(jìn)行自然干燥烘干。</p><p><b>　　十一 底片評(píng)定</b></p><p><b>　　1 評(píng)片條件</b></p><p>　　1.1 環(huán)境:觀片室內(nèi)線應(yīng)柔和偏暗，觀片燈兩側(cè)應(yīng)有適當(dāng)臺(tái)面供放置底片及記錄、黑度計(jì)等工具。</p>&

40、lt;p>　　1.2 觀片燈:觀片燈性能應(yīng)符合GB11226標(biāo)準(zhǔn)要求，透過被觀察底片的亮度不低于30cd/m2,且應(yīng)散熱良好，無燥聲。觀片燈亮度必須可調(diào)，以便在觀察低黑度區(qū)時(shí)將光線減弱，而且觀察高黑度區(qū)域時(shí)將光強(qiáng)調(diào)大。</p><p>　　1.3 評(píng)片需要用的工具物品應(yīng)有：放大鏡、遮光板、直尺、記號(hào)筆，手套及文件。</p><p>　　1.4 擔(dān)任評(píng)片工作的人員:</p>

41、<p>　　a．應(yīng)經(jīng)過系統(tǒng)的專業(yè)培訓(xùn)，并通過法定部門考核確認(rèn)其具有承擔(dān)此項(xiàng)工作的能力與資格；</p><p>　　b . 應(yīng)具有一定的評(píng)片實(shí)際工作經(jīng)歷和經(jīng)驗(yàn)；</p><p>　　c. 應(yīng)充分了解評(píng)定的底片的射線照相工藝及工藝執(zhí)行情況；</p><p>　　d. 應(yīng)具有良好的職業(yè)道德，高度的工作責(zé)任心；</p><p>　　e.

42、 應(yīng)具有良好的視力，矯正視力不低于1.0；</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1. 中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)無損檢測分會(huì)編《射線檢測》</p><p>　　2. JB4730-2005特種設(shè)備無損檢測</p><p>　　3. 強(qiáng)天鵬主編 《射線檢測》 云南科技出版社 2001<