CN115753843A - 一种增强石墨基复合材料射线检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请属于核电站无损检测技术领域，具体涉及一种增强石墨基复合材料射线检测装置及方法。该装置包括：射线源、阶梯试块和胶片；阶梯试块的材质与被检测件的材质一致，阶梯试块的厚度与被检测件的厚度一致；阶梯试块的一端设置有阶梯结构，用于评价被检测件的内部质量；阶梯试块和被检验件放置在胶片上，通过射线源透照在胶片上形成影像，利用胶片上的成像对被检测件的内部质量进行评价，通过测量黑度差值的方式，定量评价石墨基复合材料质量是否满足要求，不但可以用于主泵轴瓦用增强石墨基复合材料产品的检测，也可以用于石墨基复合材料研制阶段的内部质量评价。

Description

一种增强石墨基复合材料射线检测装置及方法

技术领域

本申请属于核电站无损检测技术领域，具体涉及一种增强石墨基复合材料射线检测装置及方法。

背景技术

反应堆冷却剂泵简称主泵，是核电站的关键设备之一，主要功能是建立一回路冷却剂的强制循环。轴瓦是主泵的易损构件，用石墨基复合材料制成，其质量优劣直接影响核主泵运行平稳性、可靠性和寿命。该类材料是以多孔性材料石墨为基体，在高温作用下，硅粉融化并在毛细作用下进入石墨坯体，反应得到具有石墨、碳化硅、硅三相结构的石墨基复合材料。

普通金属材料的射线检测是利用孔型和丝型像质计作为检测灵敏度，以底片上观察到不同类型的缺陷及缺陷具体尺寸作为评价材料质量的依据。但直接利用孔型和丝型像质计作为灵敏度、以单个缺陷性质和缺陷尺寸无法有效地评价轴瓦用石墨基复合材料的质量。

发明内容

本申请目的是提供一种增强石墨基复合材料射线检测装置及方法，解决现有技术中常规射线检测像质计无法适用于石墨基复合材料的射线检测灵敏度和质量评价的问题。

实现本申请目的的技术方案：

本申请实施例提供了一种增强石墨基复合材料射线检测装置，所述装置，包括：射线源、阶梯试块和胶片；

所述阶梯试块的材质与被检测件的材质一致，所述阶梯试块的厚度与所述被检测件的厚度一致；所述阶梯试块的一端设置有阶梯结构，用于评价所述被检测件的内部质量；

所述阶梯试块和所述被检验件放置在所述胶片上，通过所述射线源透照，在所述胶片上形成影像，利用所述胶片上的成像对所述被检测件的内部质量进行评价。

可选的，所述阶梯试块中每级阶梯的高度根据射线检测的标准确定。

可选的，所述阶梯试块共有三级阶梯，最上面的第一级阶梯的高度为所述阶梯试块厚度的10％，第二级阶梯的高度为所述阶梯试块厚度的10％。

可选的，所述装置，还包括：槽型试块；

所述槽型试块材质与所述被检测件的材质一致，所述槽型试块的厚度与所述被检测件的厚度一致；

所述槽型试块的上表面开设有预设深度的凹槽，放置在所述胶片上通过所述射线源透照，在所述胶片上形成影像，用于验证射线检测的灵敏度。

可选的，所述预设深度为所述槽型试块厚度的2％。

可选的，所述装置，还包括：黑度计；

所述黑度计，用于评判所述胶片上所述阶梯试块和所述被检验件的影像的黑度差，以此判断所述被检测件的质量。

可选的，所述装置，还包括：暗袋和防护屏；

所述暗袋内装有所述胶片和两张增感屏，两张所述增感屏中间夹所述胶片；

所述增感屏，用于加强所述胶片的感光性能；

所述防护屏设置在所述暗袋的下方，用于防护背散射。

本申请实施例还提供了一种增强石墨基复合材料射线检测方法，应用于本申请实施例提供的增强石墨基复合材料射线检测装置中的任意一种；所述方法，包括：

将所述阶梯试块和所述被检验件放置在所述胶片上；

利用所述射线源透照所述阶梯试块和所述被检验件，在所述胶片上形成影像；

利用所述胶片上的成像对所述被检测件的内部质量进行评价。

可选的，当所述装置包括所述槽型试块时；所述利用所述胶片上的成像对所述被检测件的内部质量进行评价，之前包括：

将所述槽型试块、所述阶梯试块和所述被检验件放置在所述胶片上；

利用所述射线源透照所述槽型试块、所述阶梯试块和所述被检验件，在所述胶片上形成影像；

判断所述胶片上所述槽型试块的凹槽是否可见；

若是，则执行所述利用所述胶片上的成像对所述被检测件的内部质量进行评价。

可选的，所述利用所述胶片上的成像对所述被检测件的内部质量进行评价，具体包括：

确定所述被检测件的影像中相对于其底色的变黑部位；

根据所述变黑部位与所述阶梯试块的影像中阶梯结构的黑度对所述被检测件的内部质量进行评价。

本申请的有益技术效果在于：

(1)本申请实施例提供的一种增强石墨基复合材料射线检测装置及方法，为主泵轴瓦用石墨基复合材料提供了一套切实可行、精度较高的检测方法。通过阶梯试块的使用，通过测量黑度差值的方式，定量评价石墨基复合材料质量是否满足要求。本申请实施例提供的一种增强石墨基复合材料射线检测装置及方法，针对增强石墨基复合材料，摸索出一套合理的检测流程，试验结果验证了凡是裂纹及与底色暗度差别超过20％的区段都能被有效检出，不但可以用于主泵轴瓦用增强石墨基复合材料产品的检测，也可以用于石墨基复合材料研制阶段的内部质量评价。随着该核主泵轴瓦的规模化生产和应用，该射线检测技术的作用将显现的愈来愈明显。

(2)本申请实施例提供的一种增强石墨基复合材料射线检测装置及方法，采用了槽型试块以保证射线检测的灵敏度，实现了对核主泵轴瓦用石墨基复合材料内部质量的有效检测评价。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种增强石墨基复合材料射线检测装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种增强石墨基复合材料射线检测装置中阶梯试块的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种增强石墨基复合材料射线检测装置中槽型试块的结构示意图；

图4为本申请具体实施例提供的一种增强石墨基复合材料射线检测装置中阶梯试块和槽型试块的成像效果图；

图5为本申请实施例提供的一种增强石墨基复合材料射线检测方法的流程示意图。

图中：

1-射线源；

2-阶梯试块；21-阶梯结构，211-第一级阶梯，212-第二级阶梯

3-胶片；

4-被检测件；

5-槽型试块；51-凹槽；

6-防护屏；

7-黑度计。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本申请，下面将结合本申请实施例中的附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚-完整的描述。显而易见的，下面所述的实施例仅仅是本申请实施例中的一部分，而不是全部。基于本申请记载的实施例，本领域技术人员在不付出创造性劳动的情况下得到的其它所有实施例，均在本申请保护的范围内。

目前，轴瓦用石墨基复合材料主要依赖俄罗斯进口，但俄罗斯的制备方法和检测方法完全保密。德国和日本也具备这类材料的制造技术，但因使用环境的不同其材料检测方法也不适用。

普通金属材料的射线检测是利用孔型和丝型像质计作为检测灵敏度，以底片上观察到不同类型的缺陷及缺陷具体尺寸作为评价材料质量的依据。但是对于石墨基复合材料，由于其成分和制造方法的不同，产品的结构特点和质量评价方式与焊接接头有很大不同，原有检测评价方式不适用。直接利用孔型和丝型像质计作为灵敏度、以单个缺陷性质和缺陷尺寸无法有效地评价材料的质量。

为此，本申请实施例提供了一种增强石墨基复合材料射线检测装置及方法，提供了内部质量评价用阶梯试块，由于缺陷部位和完好部位的透射射线强度不同，底片影像的黑度存在差异，形成不同形状或黑度的影像，可据此影像判断缺陷情况并评价工件质量，能够有效解决常规射线检测像质计无法适用于复合材料的射线检测灵敏度和质量评价的问题。

基于上述内容，为了清楚、详细的说明本申请的上述优点，下面将结合附图对本申请的具体实施方式进行说明。

参见图1，该图为本申请实施例提供的一种增强石墨基复合材料射线检测装置的结构示意图。

本申请实施例提供的一种增强石墨基复合材料射线检测装置，包括：射线源1、阶梯试块2和胶片3；

阶梯试块2的材质与被检测件4的材质一致，阶梯试块2的厚度与被检测件4的厚度一致；如图2所示，阶梯试块2的一端设置有阶梯结构21，用于评价被检测件4的内部质量；

阶梯试块2和被检验件4放置在胶片3上，通过射线源1透照，在胶片3上形成影像，利用胶片3上的成像对被检测件4的内部质量进行评价。

可以理解的是，射线源1利用射线探伤原理，通过X射线透照，由于缺陷部位和完好部位的透射射线强度不同，底片影像的黑度存在差异，形成不同形状或黑度的影像，可据此影像判断缺陷情况并评价工件质量。在本申请实施例中，阶梯试块2一端的阶梯结构21可以确定不同厚度的材质在胶片3上形成的影像黑度，以此为依据，可以对被检测件4内部的质量问题进行判断，确定内部缺陷等问题。

在一个例子中，阶梯试块2中每级阶梯的高度可以根据射线检测的标准确定。例如，阶梯试块2共有三级阶梯，最上面的第一级阶梯211的高度为阶梯试块2厚度的10％，第二级阶梯212的高度为阶梯试块厚度的10％，以此来对被检测件4内部不同程度的缺陷进行判断。

在实际应用中，射线源1可选用便携式、移动式X射线探伤机，额定最大管电压≥160kV，额定管电流≥4.5mA，焦点≤3mm。胶片3系数类别C3，现场检测选用Agfa D4，也可以选用与其性能相当的胶片。所选用的胶片必须在有效期内。

在本申请实施例一些可能的实现方式中，为了确定检测的灵敏度是否满足要求，该装置，还可以包括：槽型试块5；

槽型试块5材质与被检测件4的材质一致，槽型试块5的厚度与被检测件4的厚度一致；

如图3所示，槽型试块5的上表面开设有预设深度的凹槽51，放置在胶片3上通过射线源1透照，在胶片3上形成影像，用于验证射线检测的灵敏度。

在本申请实施例中，槽型试块5来表征灵敏度，在透照后，如槽型试块5的凹槽51影响在胶片3上清晰可见，则认为石墨基复合材料检测灵敏度满足要求。

需要说明的是，传统的像质计是否能发现，主要是靠检测人员观察判断，本申请实施例中，凹槽51是否可发现，不仅可以通过检测人员观察判断，还可以通过黑度计测量量化，得出凹槽51与连接区域的黑度差值，不但提高了检测结论的一致性，还可以此为指标不断优化检测工艺，提高了石墨基复合材料的检测灵敏度。图4举例示出了一种阶梯试块和槽型试块的成像效果图。

在一个例子中，凹槽51的预设深度可以为槽型试块5厚度的2％，这里不进行限定。

在本申请实施例一些可能的实现方式中，该装置，还可以包括：黑度计7；

黑度计7，用于评判胶片3上阶梯试块2和被检验件4的影像的黑度差，以此判断被检测件4的质量。

可以理解的是，本申请实施例将与被检测件4同材料的阶梯试块2一同拍照的方式，通过测量黑度差值的方式，定量评价石墨基复合材料质量是否满足要求。石墨基复合材料由多种元素均匀复合而成，元素含量过高或过低，都会引起性能的偏差。传统的射线检测评价方法针对均质焊接接头，对石墨基复合材料不适用。本申请实施例中阶梯试块2与石墨基复合材料产品在同一参数下一同曝光，由阶梯试块2中阶梯结构21的不同厚度差引起的黑度差，由经过计量检定的黑度计7测试得出黑度差。通过黑度差限值对被检测件4中的含量偏差程度进行定量评价，由此来判断石墨复合材料的内部质量。

作为一个示例，黑度计测量的最大值不小于4.5，黑度计要进行定期校验，校验周期为六个月。

在本申请实施例一些可能的实现方式中，该装置，还可以包括：暗袋和防护屏6；

暗袋内装有胶片和两张增感屏，两张增感屏中间夹胶片3；

增感屏，用于加强胶片3的感光性能；

防护屏6设置在暗袋的下方，用于防护背散射。

在具体实施时，可以选用铅箔增感屏，增感屏的表面应光洁平滑，无折痕、划伤、裂纹、孔眼和杂质等缺陷，增感屏的厚度前后均为0.05mm。防护屏6可以采用铅屏，厚度为2mm。

本申请实施例提供的一种增强石墨基复合材料射线检测装置及装置，针对增强石墨基复合材料，摸索出一套合理的检测流程，通过阶梯试块的使用，通过测量黑度差值的方式，定量评价石墨基复合材料质量是否满足要求，试验结果验证了凡是裂纹及与底色暗度差别超过20％的区段都能被有效检出，不但可以用于主泵轴瓦用增强石墨基复合材料产品的检测，也可以用于石墨基复合材料研制阶段的内部质量评价。随着该核主泵轴瓦的规模化生产和应用，该射线检测技术的作用将显现的愈来愈明显。

基于上述实施例提供的增强石墨基复合材料射线检测装置，本申请实施例还提供了一种增强石墨基复合材料射线检测方法，应用于上述实施例提供的增强石墨基复合材料射线检测装置中的任意一种。

参见图5，该图为本申请实施例提供的一种增强石墨基复合材料射线检测方法的流程示意图。

本申请实施例提供的增强石墨基复合材料射线检测方法，包括：

S501：将阶梯试块和被检验件放置在胶片上；

S502：利用射线源透照阶梯试块和被检验件，在胶片上形成影像；

S503：利用胶片上的成像对被检测件的内部质量进行评价。

可以理解的是，具体的检测原理可以参见装置实施例部分的相关内容，这里不再赘述。

在本申请实施例一些可能的实现方式中，当该装置包括槽型试块5时；步骤S503之前可以包括：

将槽型试块、阶梯试块和被检验件放置在胶片上；

利用射线源透照槽型试块、阶梯试块和被检验件，在胶片上形成影像；

判断胶片上槽型试块的凹槽是否可见；若是，则执行步骤S503。

在本申请实施例一些可能的实现方式中，步骤S503具体可以包括：

确定被检测件的影像中相对于其底色的变黑部位；

根据变黑部位与阶梯试块的影像中阶梯结构的黑度对被检测件的内部质量进行评价。

下面结合一个具体的例子详细说明本申请实施例提供的一种增强石墨基复合材料射线检测方法。

本申请实施例提供的增强石墨基复合材料射线检测方法，依据X射线透视原理，对石墨轴瓦进行射线检测，获得图像胶片，采用灵敏度用槽型试块，对成像灵敏度进行验证和优化，采用内部质量评价用阶梯试块对轴瓦中的不均匀区域做定性评价。具体实施步骤如下：

①检验流程

准备工作→确定被检区→表面状态检查→确定透照参数→确定透照方式→检验实施→底片处理

②准备工作

接件时确认被检测件表面是否有影响检测效果的损伤，如有损伤需记录。被检测件标识号准确无误，并作记录。

③确定被检区

保证被检测件处于曝光场内，对整个被检测件区域进行100％射线照相。

④被检区检查

被检测件表面应无异物或任何有碍射线照相底片评定的不规则状态。

⑤透照参数确定

硅化石墨产品阶段(约25mm)管电压65kV，焦距1000mm。曝光时间5分钟。

⑥检验实施

采用单片透照技术进行垂直透照，按图1所示进行摆放及布片。

槽型试件与被检测件和阶梯试件同时在同一胶片上曝光。利用柔性暗袋透照胶片上至少包括被检测件编号等标记以及日期等，透照后的胶片在暗室进行处理，处理方法为：自动洗片机机洗，处理程序包括：自动洗片机全程冲洗时间调至8分钟，药槽温度调至28℃，将底片送入自动洗片机自动冲洗。

⑦评定

射线胶片如符合下列要求，则允许进行评定：

胶片上应当显示标记及阶梯试块和槽型试块。槽型试块可以看到沟槽的显像。阶梯试块和槽型试块射线图光学密度的评定，通过黑度试件目测进行。变黑百分比指的是缺陷所在位置的射线底片相对于其底色的变黑程度的相对特性。根据X射线图确定内部缺陷的外形、尺寸(而积)和数量以及在检测部件中的相对位置。观片时应测量裂纹、暗点的影像尺寸。对于较长的暗点要测量宽度和长度；对于裂纹要测量长度。由技术条件提供的判定准则进行判定。

上面结合附图和实施例对本申请作了详细说明，但是本申请并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。本申请中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。

Claims (10)

1.一种增强石墨基复合材料射线检测装置，其特征在于，所述装置，包括：射线源、阶梯试块和胶片；

所述阶梯试块的材质与被检测件的材质一致，所述阶梯试块的厚度与所述被检测件的厚度一致；所述阶梯试块的一端设置有阶梯结构，用于评价所述被检测件的内部质量；

所述阶梯试块和所述被检验件放置在所述胶片上，通过所述射线源透照，在所述胶片上形成影像，利用所述胶片上的成像对所述被检测件的内部质量进行评价。

2.根据权利要求1所述的增强石墨基复合材料射线检测装置，其特征在于，所述阶梯试块中每级阶梯的高度根据射线检测的标准确定。

3.根据权利要求2所述的增强石墨基复合材料射线检测装置，其特征在于，所述阶梯试块共有三级阶梯，最上面的第一级阶梯的高度为所述阶梯试块厚度的10％，第二级阶梯的高度为所述阶梯试块厚度的10％。

4.根据权利要求1-3任一项所述的增强石墨基复合材料射线检测装置，其特征在于，所述装置，还包括：槽型试块；

所述槽型试块材质与所述被检测件的材质一致，所述槽型试块的厚度与所述被检测件的厚度一致；

所述槽型试块的上表面开设有预设深度的凹槽，放置在所述胶片上通过所述射线源透照，在所述胶片上形成影像，用于验证射线检测的灵敏度。

5.根据权利要求4所述的增强石墨基复合材料射线检测装置，其特征在于，所述预设深度为所述槽型试块厚度的2％。

6.根据权利要求1-3任一项所述的增强石墨基复合材料射线检测装置，其特征在于，所述装置，还包括：黑度计；

所述黑度计，用于评判所述胶片上所述阶梯试块和所述被检验件的影像的黑度差，以此判断所述被检测件的质量。

7.根据权利要求1-3任一项所述的增强石墨基复合材料射线检测装置，其特征在于，所述装置，还包括：暗袋和防护屏；

所述暗袋内装有所述胶片和两张增感屏，两张所述增感屏中间夹所述胶片；

所述增感屏，用于加强所述胶片的感光性能；

所述防护屏设置在所述暗袋的下方，用于防护背散射。

8.一种增强石墨基复合材料射线检测方法，其特征在于，应用于权利要求1-7任一项所述的增强石墨基复合材料射线检测装置；所述方法，包括：

将所述阶梯试块和所述被检验件放置在所述胶片上；

利用所述射线源透照所述阶梯试块和所述被检验件，在所述胶片上形成影像；

利用所述胶片上的成像对所述被检测件的内部质量进行评价。

9.根据权利要求8所述的增强石墨基复合材料射线检测方法，其特征在于，当所述装置包括所述槽型试块时；所述利用所述胶片上的成像对所述被检测件的内部质量进行评价，之前包括：

将所述槽型试块、所述阶梯试块和所述被检验件放置在所述胶片上；

利用所述射线源透照所述槽型试块、所述阶梯试块和所述被检验件，在所述胶片上形成影像；

判断所述胶片上所述槽型试块的凹槽是否可见；

若是，则执行所述利用所述胶片上的成像对所述被检测件的内部质量进行评价。

10.根据权利要求8或9所述的增强石墨基复合材料射线检测方法，其特征在于，所述利用所述胶片上的成像对所述被检测件的内部质量进行评价，具体包括：

确定所述被检测件的影像中相对于其底色的变黑部位；

根据所述变黑部位与所述阶梯试块的影像中阶梯结构的黑度对所述被检测件的内部质量进行评价。

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