咨詢熱線:400-880-1456
無損檢測設備射線源的選擇
欄目：業界資訊 發布時間：2021-01-11
射線檢測，作為無損檢測五大常規檢測方法的一種，技術越來越先進，應用也越來越廣泛。目前用來探測材料內部缺陷的射線主要有X射線、γ射線和中子射線。其中X射線和γ射線是工業射線檢測的主要手段，而中子射線由于本身的特點，只能適用于一些特殊材料和場合。一般在射線檢測中選擇X射線能夠實現的檢測就不選擇γ射線，因為γ射線不管是在使用和保存上都不如X射線。
選擇合適的射線源不但可以提高射線檢測的效率，還可以提高底片成像質量，方便檢測人員對缺陷做出準確的判斷。到底要怎樣選擇射線源呢？
可以從以下四個方面進行考慮
1.選擇射線源的首要因素是射線源所發出的射線對被檢試件具有足夠的穿透力。
對X射線來說，穿透力取決于管電壓。管電壓越高則射線的質越硬，在試件中的衰減系數越小，穿透厚度越大。對γ射線來說，穿透力則取決于放射源種類。
2.選擇射線源時，還必須注意X射線和γ射線的照相靈敏度差異。
由有關定理可知，對比度、不清晰度、顆粒度是影響射線照相影像質量的三大基本參數。實驗表明，在40mm以下的鋼度厚，用Ir192透照所得射線底片的對比度不如X射線底片。以25mm鋼厚度為例，前者的對比度大約比后者要低40%。對比度自然影響到像質計靈敏度，因此，40mm以下鋼厚度用Ir192γ射線透照所得像質計靈敏度不如X射線所得像質計靈敏度。但對40mm以上鋼厚度，則兩者的像質計靈敏度值大致相同。
3.除了穿透力和靈敏度外，兩類設備的不同特點也是需要考慮的因素：
（1）X射線機的特點
1）體積較大，以便攜式、移動式、固定式依次增大。
2）基本費用和維修費用均較大。
3）能檢查40mm以上鋼厚度的大型X射線機，成本很高，其發展傾向為移動式而非便攜式。
4）X射線能量可改變，因此，對各種厚度的試件均可使用最適宜的能量。
5）X射線機電源可用開關切斷，故較易實施射線防護。
6）曝光時間一般為幾分鐘。
7）所有X射線機均需電源，有些還需有水源。
（2）γ射線的特點
1）射線曝光頭尺寸小，可用于X射線機管頭無法接近的現場。
2）不需要電源或水源。
3）運行費用低。
4）曝光時間長，通常需幾十分鐘，甚至幾小時。
5）對薄鋼試件（如5mm以下），只有選擇合適的放射性同位素（如Yb169，Tm170）才能獲得較高的探傷靈敏度。
4.最后還要考慮工作條件的影響，包括檢測環境和被檢對象。
1）檢測環境的限制，比如野外無水無電的檢測環境，只能選擇γ射線源進行射線檢測。
2）檢測對象的考慮，需要環向或者全景曝光時，比如球罐的焊縫檢測，選擇γ射線源可以實現一次曝光就能對所有焊縫就行檢測，相比X射線檢測有著很大的檢測優勢。
綜合上述各個因素，可列舉出一些選擇放射源的原則：
（1）對輕質合金和低密度材料，國內使用Yb169，Tm170γ射線源很少，最常用的射線源實際上是X射線。
（2）同樣，要透照厚度小于5mm的鋼（鐵素體鋼或鋼合金鋼），除非允許較低的探傷靈敏度，也要選用X射線。
（3）如果對大批量的工件實施射線照相，還是用X射線為好，因為曝光時間較短。
（4）對厚度大于150mm的鋼，即使用最大的γ射源，曝光時間也是很長的，如工件批量大，宜用兆伏級高能X射線。
（5）對厚度為50~150mm的鋼，如果使用正確的方法，用X射線和γ射線可得到幾乎相同的像質計靈敏度，但裂紋檢出率還是有差異的。
（6）對厚度為50~150mm的鋼，用X射線總可以獲得較高的靈敏度，γ射線源的選用則應根據具體厚度和所要求的探傷靈敏度，選擇Ir192或Se75，并應考慮配合適當的膠片類別。
（7）對某些條件困難的現場透照工作，體積龐大的X射線機使用不方便可能成為主要問題。
（8）只要與容器直徑有關的焦距能夠滿足幾何不清晰度的要求，環形焊縫的透照應盡量選用圓錐靶周向X射線機作內透中心法垂直全周向曝光，以提高功效和影像質量。對直徑較小的鍋爐聯箱管或其他管道焊縫，也可選用小焦點（0.5mm）的棒陽極X射線管或小焦點（0.5~1mm）γ射線源作360°周向曝光。
（9）選用平面靶周向X射線機對環焊縫作內透中心法傾斜全周向曝光時，必須考慮射線傾斜角度對焊縫中縱向面狀缺陷的檢出影響。
由上可知，我們在選擇射線源的時候要充分考慮射線源發出的射線對被檢試件的穿透力、X射線和γ射線的照相靈敏度差異、兩類設備各自的特點以及檢測條件，才能選出最適宜的射線源。
選擇合適的射線源不但可以提高射線檢測的效率，還可以提高底片成像質量，方便檢測人員對缺陷做出準確的判斷。到底要怎樣選擇射線源呢？
可以從以下四個方面進行考慮
1.選擇射線源的首要因素是射線源所發出的射線對被檢試件具有足夠的穿透力。
對X射線來說，穿透力取決于管電壓。管電壓越高則射線的質越硬，在試件中的衰減系數越小，穿透厚度越大。對γ射線來說，穿透力則取決于放射源種類。
2.選擇射線源時，還必須注意X射線和γ射線的照相靈敏度差異。
由有關定理可知，對比度、不清晰度、顆粒度是影響射線照相影像質量的三大基本參數。實驗表明，在40mm以下的鋼度厚，用Ir192透照所得射線底片的對比度不如X射線底片。以25mm鋼厚度為例，前者的對比度大約比后者要低40%。對比度自然影響到像質計靈敏度，因此，40mm以下鋼厚度用Ir192γ射線透照所得像質計靈敏度不如X射線所得像質計靈敏度。但對40mm以上鋼厚度，則兩者的像質計靈敏度值大致相同。
3.除了穿透力和靈敏度外，兩類設備的不同特點也是需要考慮的因素：
（1）X射線機的特點
1）體積較大，以便攜式、移動式、固定式依次增大。
2）基本費用和維修費用均較大。
3）能檢查40mm以上鋼厚度的大型X射線機，成本很高，其發展傾向為移動式而非便攜式。
4）X射線能量可改變，因此，對各種厚度的試件均可使用最適宜的能量。
5）X射線機電源可用開關切斷，故較易實施射線防護。
6）曝光時間一般為幾分鐘。
7）所有X射線機均需電源，有些還需有水源。
（2）γ射線的特點
1）射線曝光頭尺寸小，可用于X射線機管頭無法接近的現場。
2）不需要電源或水源。
3）運行費用低。
4）曝光時間長，通常需幾十分鐘，甚至幾小時。
5）對薄鋼試件（如5mm以下），只有選擇合適的放射性同位素（如Yb169，Tm170）才能獲得較高的探傷靈敏度。
4.最后還要考慮工作條件的影響，包括檢測環境和被檢對象。
1）檢測環境的限制，比如野外無水無電的檢測環境，只能選擇γ射線源進行射線檢測。
2）檢測對象的考慮，需要環向或者全景曝光時，比如球罐的焊縫檢測，選擇γ射線源可以實現一次曝光就能對所有焊縫就行檢測，相比X射線檢測有著很大的檢測優勢。
綜合上述各個因素，可列舉出一些選擇放射源的原則：
（1）對輕質合金和低密度材料，國內使用Yb169，Tm170γ射線源很少，最常用的射線源實際上是X射線。
（2）同樣，要透照厚度小于5mm的鋼（鐵素體鋼或鋼合金鋼），除非允許較低的探傷靈敏度，也要選用X射線。
（3）如果對大批量的工件實施射線照相，還是用X射線為好，因為曝光時間較短。
（4）對厚度大于150mm的鋼，即使用最大的γ射源，曝光時間也是很長的，如工件批量大，宜用兆伏級高能X射線。
（5）對厚度為50~150mm的鋼，如果使用正確的方法，用X射線和γ射線可得到幾乎相同的像質計靈敏度，但裂紋檢出率還是有差異的。
（6）對厚度為50~150mm的鋼，用X射線總可以獲得較高的靈敏度，γ射線源的選用則應根據具體厚度和所要求的探傷靈敏度，選擇Ir192或Se75，并應考慮配合適當的膠片類別。
（7）對某些條件困難的現場透照工作，體積龐大的X射線機使用不方便可能成為主要問題。
（8）只要與容器直徑有關的焦距能夠滿足幾何不清晰度的要求，環形焊縫的透照應盡量選用圓錐靶周向X射線機作內透中心法垂直全周向曝光，以提高功效和影像質量。對直徑較小的鍋爐聯箱管或其他管道焊縫，也可選用小焦點（0.5mm）的棒陽極X射線管或小焦點（0.5~1mm）γ射線源作360°周向曝光。
（9）選用平面靶周向X射線機對環焊縫作內透中心法傾斜全周向曝光時，必須考慮射線傾斜角度對焊縫中縱向面狀缺陷的檢出影響。
由上可知，我們在選擇射線源的時候要充分考慮射線源發出的射線對被檢試件的穿透力、X射線和γ射線的照相靈敏度差異、兩類設備各自的特點以及檢測條件，才能選出最適宜的射線源。
