CN105699403B - 一种定向x射线检测垂直透照的布置方法 - Google Patents

一种定向x射线检测垂直透照的布置方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种定向X射线检测透照的方法，方案为：步骤1：选择定向X射线机与待检工件；步骤2：安装X射线机，将定向射线机产生的X光束以40°锥角放射到空间，以布照焦距为半经形成球锥形透照场，每个待检工件透照区中心相切于球面，形成某一线束垂直指向待检工件透照区中心，与球面的任一确定点相切后，就会有唯一线束与工件垂直，单个工件平面与不超过13°照射角的射线束构成锥形透照场的可利用区，众多工件采用这种方法，最终形成一个射线源、众多锥形透照场；步骤3：对众多锥形透照场以垂直距离为焦距进行布照，使得射线束对所有布照工件进行全覆盖；然后垂直校准，进行布照与透照工艺；本发明高效率地完成定向X射线检测作业。

Description

一种定向X射线检测垂直透照的布置方法
技术领域
本发明涉及一种定向X射线检测透照的布置方法，具体涉及一种应用于航天、航空、特种设备等的无损检测领域。
背景技术
由于定向射线机产生的X光束以40°锥角放射到空间，工件(或焊缝)垂直于中心线束布置，布置平面与光束空间形成X射线圆锥形透照场，如图1所示。
按照定向射线检测行业标准要求，透照布置要求射线束中心垂直指向透照区中心，照射角不超过13°，在圆锥形透照场内圆锥角为26°的小锥形透照场为符合质量要求的区域，称之为可利用区，在可利用区内工件布置形成实际利用区。这样出现的透照过程是实际利用区的流水作业。从透照场使用状况来看，实际利用区占很小比例，部分可利用区和未有效利用区占很大比例。从透照剂量利用率来看，照射角限制越小，透照剂量利用率越低。采用圆锥形透照场进行布照，由于多次布置检测，质量稳定性差，效率低下。
根据定向X射线透照布置情况来看，圆锥形透照场布照工件单一。即使按照工艺参数检测，也会出现底片质量一致性较差。圆锥形透照场的布照剂量利用率偏低，一般仅为22％左右。透照布置不足之处有：
a.受透照射线束中心一般应垂直指向透照区中心、并应与工件表面法线重合的限制，只能采用单一透照布置；
b.照射角(也称裂纹检测角)限制了在整个锥形区进行布照，导致未有效利用区和部分可利用区未能实际利用，该区域的射线作为有害射线而存在；
c.采用大焦距布照，可线性增加允许的透照长度，但需按照平方倍数增加透照时间，导致检测时间延长；
d.流水透照作业致使布照参数、透照参数及暗室处理参数与工艺参数的一致性出现波动，导致底片质量黑度波动范围大，甚至出现返工现象。
即按照以上背景技术难以高效率地完成定向X射线检测作业。
发明内容
本发明克服现有技术的不足，所要解决的是提供一种高效率地完成定向X射线检测作业。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
一种定向X射线检测垂直透照的布置方法，包括如下步骤：
步骤1：选择定向X射线机与待检工件的规格以及各类规格工件数量；
步骤2：安装X射线机，将定向射线机产生的X光束以40°锥角放射到空间，以布照焦距为半经形成球锥形透照场，每个待检工件透照区中心相切于球面，自然就会形成某一线束垂直指向待检工件的透照区中心，然后与球锥形球面的任一确定点相切后，就会有唯一线束与工件垂直，最后单个工件平面与不超过13°照射角的射线束构成球锥形透照场的可利用区，众多工件采用这种方法垂直而共用一个射线源，最终形成一个射线源、众多锥形透照场；
步骤3：对众多锥形透照场进行布照，并以垂直距离为焦距，使得射线束对所有布照工件进行全覆盖，然后垂直校准，进行布照工艺与透照工艺。
优选地，可利用区为整个球锥形透照场，且所述可利用区内可以布照待检工件形成众多个锥形透照场。
优选地，射线布照的技术要求见表1。
表1布照的技术要求
Figure BDA0000917342520000021
与现有技术相比本发明具有的有益效果为：
1、本发明通过垂直透照的布置方法，增大可利用区域，从而增大工件实际利用区域，单位时间内增加所要检测工件的数量，提高效率，降低企业的生产成本。
2、本发明可以提高底片质量的一致性，从而提高底片质量的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为X射线圆锥形透照场。
图2为等焦距的任一线束垂直示意图。
图3为最大布照9件平面工件形成的布照平面组合示意图。
图4为定向射线机焦点的方位特性。
图5为焦距一定的几何不清晰度示意图。
图6为定向X射线机垂直透照布置工艺流程。
具体实施方式
本发明公开了一种定向X射线检测垂直透照的布置方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明所述产品已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的组合物和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明对工件规格没有限制，对工件数量没有限制。
一种定向X射线检测垂直透照的布置方法，包括如下步骤：
步骤1：选择定向X射线机与待检工件：200mm×300mm×20mm，工件数量：9个；
步骤2：安装X射线机，将定向射线机产生的X光束以40°锥角放射到空间，以布照焦距为半经形成球锥形透照场，9个待检工件透照区中心相切于球面，就会形成某一线束垂直指向待检工件的透照区中心，在球锥形球面的任一确定点相切后，就会有唯一线束与工件垂直，单个工件平面与不超过13°照射角的射线束构成锥形透照场的可利用区，9个工件以此种方法垂直而共用一个射线源，最终形成一个射线源、9个锥形透照场；
步骤3：对9个锥形透照场进行布照，并以垂直距离为焦距，使得射线束对所有布照工件进行全覆盖；然后垂直校准，进行布照工艺与透照工艺。
布照的技术要求见表1。
常规的锥形透照场流水作业，需要布照9次。使用台面相切组合布照，1次即可布照9件工件。按照改进后的垂直组合布照方式，对9件200mm×300mm×20mm的焊接试板进行射线检测，结果见表2。
表2对9件工件的透照统计结果
Figure BDA0000917342520000041
由表2可以看出，焊接试板质量符合要求，透照效率提高了6倍，垂直组合布照方法有效。
图2为等焦距的任一线束垂直示意图。
由图2可以看出，所有等焦距平面工件的中心点构成球冠面，焦距越大，球冠面积越大，可布照的同规格工件数量越多。工件与线束的垂直实际为工件与球冠面相切于中心点。这种相切垂直透照布置最大变化是：实际焦点的形状在不同垂直线束方向上的投影形状不尽相同，在透照场边缘阳极侧投影尺寸最小，阴极侧投影尺寸最大。这样在不同垂直布照区域产生不同的几何不清晰度，对图像质量产生影响。
图3所示为最大布照9件平面工件形成的布照平面组合示意图。
在实际检测时球冠面上相切布照平面工件，会形成布照平面组合。图3为最大布照9件平面工件形成的布照平面组合示意图。显然有多少个垂直布照就会有多少个布照平面的一种组合。
从图2和图3，可以得出：实际利用区由工件形状决定。各实际利用区可进行“同一”球心一定半径的平面组合，组合工件中心与球面相切。采用无遮挡的方式，尽可能多的垂直布照而实现一种同球心组合。这一组合的半径为各组合平面的焦距，每个检测区域可视为一个独立的锥形透照场，可进行透照参数的确定和布照质量的评定。当射线透照休息期间，一个检测区域的流水作业不违反其他区域射线机与工件的位置不得移动的要求。因此，布照平面的组合适合于射线检测作业。
不同布照区域的布照要求按标准NB/T47013.2-2015中的诺模图限定，在焦点和透照厚度已知的情况下，限定最小透照焦距，同时限定了几何不清晰度。球锥形透照场中存在焦点的方位特性，必然会引起几何不清晰度的变化。几何不清晰度的变化受焦点、透照厚度和焦距共同作用而产生，是检测布照的重要质量指标，布照必须满足要求。
图4定向射线机焦点的方位特性。
射线源的实际焦点尺寸在透照场每个线束方向上投影尺寸不尽相同，在透照面(球面或平面)的投影尺寸是连续变化。如图4所示为定向射线机实际焦点的方位特性，在有效透照区内布照时，每个点的有效焦点尺寸产生的几何不清晰度不同。在阳极到阴极的中心连线上，阴极侧最大、阳极侧最小。在这条线上，假如实际焦点为4×3，中心线偏阴极侧70°(注意：透照场偏角20°左右)投影尺寸最大，为4×3；在中心射线束位置投影为有效焦点3×3；中心线偏阳极侧20°投影尺寸为3mm的线段。从焦点的方位特性图看出：中心虚线框内的正方形为有关标准规定的“有效焦点”；阴极侧的有效焦点大于阳极侧的有效焦点；阳极到阴极的中心连线两侧的有效焦点相互轴对称。
图5焦距一定的几何不清晰度示意图。
如图5所示，透照采用焦距相同，几何不清晰度Ug与各位置焦点尺寸和射线束入射方向有关。图示仅以表面轮廓为例，其几何不清晰度用公式Ug＝d1×T/(F-T)计算。d1是由焦点d的方位特性引起。
依母材厚度12mm，单侧余高3mm双面成型焊缝为例，按NB/T47013.2-2015标准AB级进行不同透照布置，其几何不清晰度见表3。
表3不同边缘点的几何不清晰度
Figure BDA0000917342520000061
由表3可以看出，最大几何不清晰度发生在阴极侧布照、由焊缝源侧余高部位产生，即d为3.2mm，L2为20mm。查诺模图得知AB级射线源至工件表面距离f为220mm，计算得出几何不清晰度值为0.291mm。
显然，采用较大焦距产生的几何不清晰度很容易满足行业标准对几何不清晰度的要求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种定向X射线检测垂直透照的布置方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：选择定向X射线机与待检工件的规格以及各类规格工件数量；
步骤2：安装X射线机，将定向射线机产生的X光束以40°锥角放射到空间，以布照焦距为半经形成球锥形透照场，每个待检工件透照区中心相切于球面，自然就会形成某一线束垂直指向待检工件的透照区中心，然后与球锥形球面的任一确定点相切后，就会有唯一线束与工件垂直，工件与线束的垂直实际为工件与球冠面相切于中心点，最后单个工件平面与不超过13°照射角的射线束构成球锥形透照场的可利用区，各利用区进行“同一”球心一定半径的平面组合，组合工件中心与球面相切，采用无遮挡的方式，尽可能多的垂直布照而实现一种同球心组合，每一组合的半径为各组合平面的焦距，每个检测区域可视为一个独立的锥形透照场，进行透照参数的确定和布照质量的评定，众多工件采用这种方法垂直而共用一个射线源，最终形成一个射线源、众多锥形透照场；
步骤3：对众多锥形透照场进行布照，并以垂直距离为焦距，使得射线束对所有布照工件进行全覆盖，然后垂直校准，进行布照工艺与透照工艺。
2.根据权利要求1所述的一种定向X射线检测垂直透照的布置方法，其特征在于，所述步骤2的可利用区为整个球锥形透照场，且所述可利用区内布照待检工件形成众多锥形透照场。
3.根据权利要求1所述的一种定向X射线检测垂直透照的布置方法，其特征在于，所述步骤3的布照工艺的技术指标为：
Figure 508550DEST_PATH_IMAGE001
。
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