射线检测在叶片组件中的应用本科毕业论文.doc
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1、西安航空职业技术学院 毕业设计西安航空职业技术学院毕 业 设 计(论 文)论文题目: 射线检测在叶片组件中的应用 所属系部: 航空材料工程系射线检测在叶片组件中的应用【摘要】本论文主要阐述了射线检测技术的基本原理及检测种类、射线检测的应用范围、优缺点,并利用此检测方法对涡轮工作叶片组件进行质量检测,同时了解和熟悉被检零件的用途,零件的结构特点等以便对此零件选择相应的无损检测方法,还介绍了检测过程中使用到的仪器设备型号,并对检测结果的记录(工艺图、胶片) 等.关键词: 射线检测 基本原理 方法 叶片组件Abstract: The caption mainly expounds the ray d
2、etection technology the basic principle and method of ray detection, application range, advantages and disadvantages, and the detection method of the turbine blade assembly for quality testing, at the same time, understanding and familiar with the detected components thereof, the structure character
3、istics of the spare parts for this part corresponding to the selected nondestructive detection method, is also presented in the detection process using equipment types, and the detecting results of the recording ( process map, film )。 Key words: Ray detection Basic principle Method Blade assembly辐射的
4、特点(1)射线是一种带电粒子流,由于带电,它所到之处很容易引起电离。射线有很强的电离本领,这种性质既可利用。也带来一定破坏处,对人体内组织破坏能力较大。由于其质量较大,穿透能力差,在空气中的射程只有几厘米,只要一张纸或健康的皮肤就能挡住。(2)射线也是一种高速带电粒子,其电离本领比射线小得多,但穿透本领比射线大,但与X、射线比射线的射程短,很容易被铝箔、有机玻璃等材料吸收。(3)X射线和射线X射线和射线的性质大致相同,是不带电波长短的电磁波,因此把他们统称为光子。两者的穿透力极强,要特别注意意外照射防护。8辐射的危害8辐射防护标准8防护的三大原则8外照射防护的三要素9(2)距离防护9(3)屏蔽
5、防护92.1.3高压发生器:是利用高压变压器将工频电压升压到所须电压的高压发生装置,供不同静电消除产品使用。高压发生器是提供高压直流源的仪器,在使用该仪器前必须先把仪器可靠接地. 高压发生器的组成:高压变压器,X线管灯丝变压器,高压整流器,高压交换闸,高压插头. 高压发生器的作用:把输入的交流电压升高数百倍,再经整流,为X线管提供产生X线所需的直流高压(kV);把X线管灯丝初级电路输入变压和隔离,为X线 管灯丝提供加热电压;对于配有两只以上X线管的,还要完成kV和灯 丝加热电压的切换。102.1.4冷却系统:即冷却阳极靶,可分为三种:油循环冷却、水循环冷却、辐射散热冷却。112.1.5控制系统
6、和保护系统:主要包括基本电路、电压和电流调整部分、冷却和时间的控制部分、保护装置。11文 献191 绪论无损检测技术是现代工业发展必不可少的有效工具之一,它在保证产品质量,提高生产效率等方面有着重要作用.无损检测技术包括射线检测,超声检测,磁粉检测,渗透检测等无损检测方法.其中,x射线检测由于其有直接,便与定量判定等优点而受到人们极大关注.它作为一种重要的无损检测技术,依据的是被检工件由于成分、密度、厚度等的不同,对射线产生不同的吸收或散射的特性和被检工件的质量、尺寸、特性等做出判断。1X射线显示方法的发展历程:1. 1895年11月,德国渥茨堡大学教授伦琴在研究阴极射线时,意外地发现了X射线
7、。那么他是怎样“发现”的呢?他发现阴极射线管附近、放在暗合中的胶片,有感光现象。他让他夫人把手放在阴极射线管和暗合(胶片)之间,经暗室处理后,胶片上显示出他夫人的手指骨结构。这应该是胶片法射线照相的第一张底片。X射线胶片法射线照相首先用在医学人体检查上。大约1922年开始被美英等国“移植”到工业领域的金属焊缝探伤上。迄今为止,这种方法仍然是射线照相的主要方法。经过冲洗,胶片将辐射图像转化为平面投影(二维)图像,可以长期保存。这种方法的发展,除了后面要讲的X射线探伤设备发展外,主要是显示载体胶片的发展,溴化银颗粒越来越细,胶片系统评价越来越科学。2荧屏直接实时成像法:透射线照射到荧光屏上,激发荧
8、光物质立即生成荧光影像,这种图像人眼可识别。医学上三四十年前的胸部透视,就是这种方法。工业荧光屏法由于X射线能量高,人眼不能直识,必须经过反射,如被450镜面反射后,人才可以观察。这种方法灵敏度低,且图像不可保存,已被淘汰。但请读者注意,下面介绍的几种显示方法(系统),最终显示还是要经过荧光屏的。3 数字照相法(1)图像增强、计算机处理的实时成像法:首先,通过摄像和视频技术把荧光图像变成“工业电视”;其次使用了“图像增强”技术、计算机图像处理技术,使像质计灵敏度达到了胶片法的灵敏度。这种方法在透照厚度T为220mm钢对接焊缝检验上已有国家标准。说明这种方法技术已经成熟、可以推广使用了。目前该方
9、法较普遍应用到气瓶生产流水线上,进行在线检验了。4工业层析法(CT)通过层层剖析式照相,把若干个二维图像重建成三维图像,以确定缺陷的长、宽、高。这种方法多用在兵器军工产业。射线源种类的发展历程指X和射线。它们与物质作用的线衰减系数,随原子序数Z的增大而增大,适合检验原子序数较大的金属材料。(1)X射线1)普通X射线普通X射线(管电压U500KV)的发展史,其实就是X射线机的发展史。首先是X射线管:伦琴发现X射线时,所用的阴极射线管是冷阴极、充气管,又叫克鲁克斯管,打靶电子能量主要消耗在电离管内气体上,X射线的转换效率很低,管电流不稳,时有“击穿”现象发生,射线管寿命很短;19121913年美国
10、科学家考林杰发明了热阴极、高真空度的X射线管,这才使X射线在医疗和工业上得到广泛应用。现在X射线管不但有定向的,还有周向的,而且焦点尺寸也可以做得很小。射线机不但有油绝缘的,还有气绝缘的。2)高能X射线1939年美国通用电气公司制成了第一台高能(能量1MeV)X射线发生设备(静电起电机式)。不几年后出现了电子回旋加速器。1970年以后出现了电子直线加速器。(2)射线尽管1896年贝可勒尔就发现了铀矿物质有放射性,但射线在工业上的应用,还是在1945年核反堆出现以后,因为可以产生高强度中子,从而获得了大量的人工同位素,使它们产生的射线有了广泛应用。2.2.2物质波辐射(1)主要指中子射线。自19
11、32年人们发现中子以来,人们就想应用它进行照相,但在工业领域的正规应用,还是在1960年以后的事情。它主要用于检测金属容器中充填的某些低原子序数物质(如炮弹中充嗔炸药)。因为中子与物质作用时,不和原子核外的电子相互作用,它的线衰减系数与物质的原子序数无关,衰减系数的大或小,主要决定于物质原子核捕获中子的易或难。(2)物质波还包括射线。它在工业上的应用,也是在1945年之后,主要用来检验很薄的轻合金。 作为五大常规无损检测方法之一的射线检测(Radiology),在工业上有着非常广泛的应用。目前射线检测按照美国材料试验学会(ASTM)的定义可以分为:照相检测、实时成像检测、层析检测和其它射线检测
12、技术四类。1. 1 射线检测简介1.1.1 射线检测概述:利用射线对材料或试件进行透照,检查其内部缺陷或根据衍射特性对其晶体结构进行分析的技术,可以分为:照相检测、实时成像检测、层析检测和其它射线检测技术四类。X射线与自然光并没有本质的区别,都是电磁波,只是X射线的光量子的能量远大于可见光。它能够穿透可见光不能穿透的物体,而且在穿透物体的同时将和物质发生复杂的物理和化学作用,可以使原子发生电离,使某些物质发出荧光,还可以使某些物质产生光化学反应。如果工件局部区域存在缺陷,它将改变物体对射线的衰减,引起透射射线强度的变化,这样,采用一定的检测方法,比如利用胶片感光,来检测透射线强度,就可以判断工
13、件中是否存在缺陷以及缺陷的位置、大小。 I/I=-((-)T)/(1+n) 这个公式就是射线检测基本原理的关系式,I/I称为物体对比度,(I是射线强度,是线衰减系数,T是射线照射方向上的厚度差,n是散射比)从它我们可以得知,只要缺陷在透射方向上具有一定的尺寸、其衰减系数与物体的线衰减系数具有一定差别,并且散射比控制在一定范围,我们就能够获得由于缺陷存在而产生的对比度差异,从而发现缺陷。 射线检测分类:1 电磁辐射 2 电离辐射1.1.2 射线检测的基本原理:当强度均匀的射线束照射物体时,如果物体局部区域存在缺陷或结构存在差异,它将改变物体对射线的衰减,使得不同部位透射射线强度不同,这样采用一定
14、检测器检测透射射线强度,就可以判断物体内部的缺陷和物质分布等。 X射线是从X射线管中产生的,X射线管是一种两极电子管。将阴极灯丝通电使之白炽电子就在真空中放出,如果两极之间加几十千伏以至儿百千伏的电压(叫做管电压)时,电子就从阴极向阳极方向加速飞行、获得很大的动能,当这些高速电子撞击阳极时。与阳极金属原子的核外库仑场作用,放出X射线。电子的动能部分转变为X射线能,其中大部分都转变为热能。电子是从阴极移向阳极的,而电流则相反,是从阳极向阴极流动的,这个电流叫做管电流,要调节管电流,只要调节灯丝加热电流即可,管电压的调节是靠调整X射线装置主变压器的初级电压来实现的。利用射线透过物体时,会发生吸收和
15、散射这一特性,通过测量材料中因缺陷存在影响射线的吸收来探测缺陷的。X射线和射线通过物质时,其强度逐渐减弱。射线还有个重要性质,就是能使胶片感光,当X射线或射线照射胶片时,与普通光线一样,能使胶片乳剂层中的卤化银产生潜象中心,经过显影和定影后就黑化,接收射线越多的部位黑化程度越高,这个作用叫做射线的照相作用。因为X射线或射线的使卤化银感光作用比普通光线小得多,所以必须使用特殊的X射线胶片,这种胶片的两面都涂敷了较厚的乳胶,此外,还使用一种能加强感光作用的增感屏,增感屏通常用铅箔做成,把这种曝过光的胶片在暗室中经过显影、定影、水洗和干燥,再将干燥的底片放在观片灯上观察,根据底片上有缺陷部位与无缺陷
16、部位的黑度图象不一样,就可判断出缺陷的种类、数量、大小等,这就是射线照相探伤的原理。1. 2 射线检测应用类型及应用范围1.2.1 射线检测应用类型 (1) 质量检测:可用于铸造、焊接工艺缺陷检测。 (2) 测量厚度:可用于在线、实时、非接触厚度测量。 (3) 物品检查:可用于机场、车站、海关检查,对结构、尺寸测定。(4)动态研究:可用于弹道、爆炸、核技术、铸造工艺等动态过程研究。 1.2. 射线检测应用范围 X射线无损检测应用领域非常广泛,在材料测试、食品检测、制造业、电器、仪器仪表、电子、汽车零部件、医学、生物学、军工、考古、地质等领域都有不俗的表现。应用领域 典型案例 可能检测的内容:材
17、料测试 合金铸件收缩孔、缺料、多孔砂眼、裂缝、异型、夹杂物可塑型材 呼吸孔、缺料、多孔砂眼、裂缝、异型、夹杂物涡轮、百叶损坏、夹杂物、裂缝、阻塞管道 壁厚测量、裂缝、夹杂物、收缩孔、多孔砂眼、腐蚀状态焊缝 裂缝、孔、虚焊、结构缺陷、纵向缺陷、夹杂物电磨刀片 缺料、裂缝、多孔砂眼、异型、夹杂物1. 3 射线检测优缺点:优点:不损伤被检物,方便实用,可达到其他检测手段无法达到的独特检测效果,使用面宽,底片长期存档备查,便于分析事故,可以直观的显示缺陷图像等。 缺点:对人体有副作用甚至一定伤害,对其他敏感物体有不良作用,对环境有辐射污染;显影定影液回收困难,直接排放会造成环境污染。1.4 射线的辐射
18、防护 辐射防护研究的主要内容包括辐射剂量学、辐射防护标准、辐射防护技术、辐射防护评价和辐射防护管理等。辐射的特点(1)射线是一种带电粒子流,由于带电,它所到之处很容易引起电离。射线有很强的电离本领,这种性质既可利用。也带来一定破坏处,对人体内组织破坏能力较大。由于其质量较大,穿透能力差,在空气中的射程只有几厘米,只要一张纸或健康的皮肤就能挡住。(2)射线也是一种高速带电粒子,其电离本领比射线小得多,但穿透本领比射线大,但与X、射线比射线的射程短,很容易被铝箔、有机玻璃等材料吸收。(3)X射线和射线X射线和射线的性质大致相同,是不带电波长短的电磁波,因此把他们统称为光子。两者的穿透力极强,要特别
19、注意意外照射防护。辐射的危害在接触电离辐射的工作中,如防护措施不当,违反操作规程,人体受照射的剂量超过一定限度,则能发生有害作用。在电辐射作用下,机体的反应程度取决于电离辐射的种类、剂量、照射条件及机体的敏感性。电离辐射可引起放射病,它是机体的全身性反应,几乎所有器官、系统均发生病理改变,但其中以神经系统、造血器官和消化系统的改变最为明显。电离辐射对机体的损伤可分为急性放射损伤和慢性放射性损伤。短时间内接受一定剂量的照射,可引起机体的急性损伤,平时见于核事故和放射治疗病人。而较长时间内分散接受一定剂量的照射,可引起慢性放射性损伤,如皮肤损伤、造血障碍,白细胞减少、生育力受损等。另外,辐射还可以
20、致癌和引起胎儿的死亡和畸形。辐射防护标准辐射剂量学研究辐射剂量及辐射剂量的测量。辐射防护标准是实施辐射防护的依据,目前各国都是根据ICRP(国际辐射防护委员会)的建议,结合本国情况制订相应标准1;辐射防护评价包括对辐射设备、辐射安全、辐射对环境的污染等的评价。防护的三大原则辐射防护三大原则包括:辐射实践正当化、辐射防护最优化、个人剂量当量限值(剂量控制)。辐射实践正当化是指在施行伴有辐射照射的任何实践之前要经过充分论证,权衡利弊。只有当该项所带来的社会总利益大于为其所付出的代价的时候,才认为该项实践是正当的。此项原则要求:效益代价+风险。同时,不仅引入新实践需要做正当性判断,对已经存在的实践,
21、当其效能与后果有了新的变化时也应当审查其正当性。必须指出,个人或人群组与社会获得的净利益可能在程度上是不一致的。辐射防护与安全最优化(As Low As Reasonably Achievable,ALARA,合理可能尽量低)在实际的辐射防护中占有重要的地位。在实施某项辐射实践的过程中,可能有几个方案可供选择,在对几个方案进行选择时,应当运用最优化程序,也就是在考虑了经济和社会等因素后,应当将一切辐射照射保持在可合理达到的尽可能低的水平。剂量限值是“不可接受的”和“可耐受的”区域分界线。它也是辐射防护最优化的约束上限。做这个约束限制的本意在于群体中利益和代价的分布不均匀性,虽然辐射实践满足了正
22、当化的要求,防护也做到了最优化,但还不一定能对每个个人提供足够的防护,因此,对于给顶的某项辐射实践,不论代价与利益分析结果如何,必须用此限值对个人所受照射加以限制。外照射防护的三要素外照射防护的三要素是距离、时间和屏蔽,或者说辐射防护的主要方法是时间防护、距离防护和屏蔽防护,具体原理如下:(1)时间防护时间防护的原理是:在辐射场内的人员所受照射的累积剂量与时间成正比,因此,在照射率不变的情况下,缩短照射时间便可减少所接受的剂量,或者人们在限定的时间内工作,就可能使他们所受到的射线剂量在最高允许剂量以下,确保人身安全(仅在非常情况下采用此法),从而达到防护目的。时间防护的要点是尽量减少人体与射线
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