工业x射线探伤仪系统设计-辐射剂量与防护课程设计-大学论文.doc
《工业x射线探伤仪系统设计-辐射剂量与防护课程设计-大学论文.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《工业x射线探伤仪系统设计-辐射剂量与防护课程设计-大学论文.doc(24页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、 辐射剂量与防护课程设计 工业X射线探伤仪系统设计 1. X射线探伤原理X射线是一种波长很短的电磁波,是一种光子,波长为10-10cm,X射线有下列特性: (1)穿透性X射线能穿透一般可见光所不能透过的物质。其穿透能力的强弱,与X射线的波长以及被穿透物质的密度和厚度有关。X射线波长愈短,穿透力就愈大;密度愈低,厚度愈薄,则X射线愈易穿透。在实际工作中,通过球管的电压伏值(kV)的大小来确定X射线的穿透性(即X射线的质),而以单位时间内通过X射线的电流(mA)与时间的乘积代表X射线的量。 (2)电离作用X射线或其它射线(例如射线)通过物质被吸收时,可使组成物质的分子分解成为正负离子,称为电离作用
2、,离子的多少和物质吸收的X射线量成正比。通过空气或其它物质产生电离作用,利用仪表测量电离的程度就可以计算X射线的量。检测设备正是由此来实现对零件探伤检测的。X射线还有其他作用,如感光、荧光作用等。2.影像形成原理X射线影像形成的基本原理,是由于X射线线的特性和零件的致密度与厚度之差异所致。 由于在压铸过程中,零件的成型会因工艺参数、机床状况变化而有所不同,因此成型后的零件厚度、致密度也有差异,而经X射线照射,其吸收及透过X射线量也不一样。因而,在透视荧光屏上有亮暗之分。表1为零件厚差异和X射线影像的关系。图1为X射线照相法示意图: 3. 几种常见的工程探伤方法3.1 荧光磁粉探伤 荧光磁粉探伤
3、是采用荧光磁粉,加装黑光照射装置的磁粉探伤机。它是采用固定式、分立式结构,对工件进行交流荧光磁粉探伤。适用于机械、汽车、军工、航天、内燃机、铁道等行业对轴类、齿轮、盘套类等铁磁性材料制成的零件的无损检验,能发现零件表面及近表面因铸造、锻压、焊接、拉伸、淬火、研磨、疲劳而产生的裂痕以及夹渣等极细微的缺陷。荧光磁粉探伤机的基本原理:自然中磁力线总能保持其连续性。当铁磁性工件放在使其饱和的磁场中时,磁力线便会被引导通过工件。如果磁力线遇到工件材料上的不连续,则磁力线就会绕过这些磁导率较低的(磁阻较大)区域而泄漏出工件表面形成“漏磁场”。这样在缺陷的两侧便会产生磁极,将磁粉(或磁悬液) 吸附到裂纹等缺
4、陷周围,便可形成明显可见的线状或点状堆积。3.2 渗透探伤渗透探伤是利用毛细现象来进行探伤的方法。对于表面光滑而清洁的零部件,用一种带色(常为红色)或带有荧光的、渗透性很强的液体,涂覆于待探零部件的表面。若表面有肉眼不能直接察知的微裂纹,由于该液体的渗透性很强,它将沿着裂纹渗透到其根部。然后将表面的渗透液洗去,再涂上对比度较大的显示液(常为白色)。放置片刻后,由于裂纹很窄,毛细现象作用显著,原渗透到裂纹内的渗透液将上升到表面并扩散,在白色的衬底上显出较粗的红线,从而显示出裂纹露于表面的形状,因此,常称为着色探伤。若渗透液采用的是带荧光的液体,由毛细现象上升到表面的液体,则会在紫外灯照射下发出荧
5、光,从而更能显示出裂纹露于表面的形状,故常常又将此时的渗透探伤直接称为荧光探伤。此探伤方法也可用于金属和非金属表面探伤。其使用的探伤液剂有较大气味,常有一定毒性。3.3 涡流探伤涡流探伤是由交流电流产生的交变磁场作用于待探伤的导电材料,感应出电涡流。如果材料中有缺陷,它将干扰所产生的电涡流,即形成干扰信号。用涡流探伤仪检测出其干扰信号,就可知道缺陷的状况。影响涡流的因素很多,即是说涡流中载有丰富的信号,这些信号与材料的很多因素有关,如何将其中有用的信号从诸多的信号中一一分离出来,是目前涡流研究工作者的难题,多年来已经取得了一些进展,在一定条件下可解决一些问题,但还远不能满足现场的要求,有待于大
6、力发展。涡流探伤的显著特点是对导电材料就能起作用,而不一定是铁磁材料,但对铁磁性材料的效果较差。其次,待探工件表面的光洁度、平整度、边界等对涡流探伤都有较大影响,因此常将涡流探伤用于形状较规则、表面较光洁的铜管等非铁磁性工件探伤。3.4 射线探伤射线探伤是利用射线的穿透性和直线性来探伤的方法。这些射线虽然不会像可见光那样凭肉眼就能直接察知,但它可使照相底片感光,也可用特殊的接收器来接收。常用于探伤的射线有X射线和同位素发出的射线,分别称为X射线探伤和射线探伤。当这些射线穿过(照射)物质时,该物质的密度越大,射线强度减弱得越多,即射线能穿透过该物质的强度就越小。此时,若用照相底片接收,则底片的感
7、光量就小;若用仪器来接收,获得的信号就弱。因此,用射线来照射待探伤的零部件时,若其内部有气孔、夹渣等缺陷,射线穿过有缺陷的路径比没有缺陷的路径所透过的物质密度要小得多,其强度就减弱得少些,即透过的强度就大些,若用底片接收,则感光量就大些,就可以从底片上反映出缺陷垂直于射线方向的平面投影;若用其它接收器也同样可以用仪表来反映缺陷垂直于射线方向的平面投影和射线的透过量。由此可见,一般情况下,射线探伤是不易发现裂纹的,或者说,射线探伤对裂纹是不敏感的。因此,射线探伤对气孔、夹渣、未焊透等体积型缺陷最敏感。即射线探伤适宜用于体积型缺陷探伤,而不适宜面积型缺陷探伤,另射线探伤价格一般较贵。3.5 超声波
8、探伤人们的耳朵能直接接收到的声波的频率范围通常是20Hz到20kHz,即音(声)频。频率低于20 Hz的称为次声波,高于20 kHz的称为超声波。工业上常用数兆赫兹超声波来探伤。超声波频率高,则传播的直线性强,又易于在固体中传播,并且遇到两种不同介质形成的界面时易于反射,这样就可以用它来探伤。通常用超声波探头与待探工件表面良好的接触,探头则可有效地向工件发射超声波,并能接收(缺陷)界面反射来的超声波,同时转换成电信号,再传输给仪器进行处理。根据超声波在介质中传播的速度(常称声速)和传播的时间,就可知道缺陷的位置。当缺陷越大,反射面则越大,其反射的能量也就越大,故可根据反射能量的大小来查知各缺陷
9、(当量)的大小。常用的探伤波形有纵波、横波、表面波等,前二者适用于探测内部缺陷,后者适宜于探测表面缺陷,但对表面的条件要求高。3.6 激光探伤激光全息无损探伤是借助于全息图来记录和再现不同物体表面所散射出来的光波,然后由它们产生的干涉条纹图比较出表面形变之间的差别,最后由条纹的反常分布来探知物体中存在的缺陷。该法适用于光滑或粗糙表面,能对物体表面作全场检测,而且设备比较简单。目前,这一技术已经解决了不少其它技术难以解决的检验问题。近代航空工业中广泛应用的铝合金蜂窝板采用迭层结构,以减轻重量,增大强度,但在制造过程中会出现脱胶等缺陷而影响强度.如采用全息术对蜂窝板进行无损检测,即可检测出脱胶、板
10、层厚度不均匀等缺陷,并能显示出这些缺陷的位置及区域大小。在动力机械中,全息术可用于检测叶轮机、发动机等的叶片质量,也为工业中的高压容器和输送管道提供了无损探伤手段。另外,陶瓷、玻璃及耐火材料的质量检验也已借助于全息术而得到改进。现在,全息无损检验技术已与文物保护这一涉及人类文明历史的学科结合起来,并取得了成效。科学工作者利用局部加热和两次曝光全息图检测了春秋时期的编钟,汉代陶峨等青铜器及陶瓷文物中的裂纹、修复区域等缺陷,为文物保护提供了珍贵的科学资料.近年来,许多新的无损探伤方法如微波、红外、光弹显示及介电常数检测等不断得以开发应用。目前,仍在开拓的新模式有中子和电子衍射、场的扰动和位错的磁显
11、示、激光诱发激波脉冲和正电子湮没等.我们相信,随着计算机科学的不断发展,以微机和计算数学为核心的数值仿真与模拟,必将自动、准确和迅速地把被检物体的信息综合起来,进行全面分析,以得到动态的、完全符合实际的检测结果。3.7 磁粉探伤磁粉探伤是建立在漏磁原理基础上的一种磁力探伤方法。当磁力线穿过铁磁材料及其制品时,在其(磁性)不连续处将产生漏磁场,形成磁极。此时撒上干磁粉或浇上磁悬液,磁极就会吸附磁粉,产生用肉眼能直接观察的明显磁痕。因此,可借助于该磁痕来显示铁磁材料及其制品的缺陷情况。磁粉探伤法可探测露出表面,用肉眼或借助于放大镜也不能直接观察到的微小缺陷,也可探测未露出表面,而是埋藏在表面下几毫
12、米的近表面缺陷。用这种方法虽然也能探查气孔、夹杂、未焊透等体积型缺陷,但对面积型缺陷更灵敏,更适于检查因淬火、轧制、锻造、铸造、焊接、电镀、磨削、疲劳等引起的裂纹。磁力探伤中对缺陷的显示方法有多种,有用磁粉显示的,也有不用磁粉显示的。用磁粉显示的称为磁粉探伤,因它显示直观、操作简单、人们乐于使用,故它是最常用的方法之一。不用磁粉显示的,习惯上称为漏磁探伤,它常借助于感应线圈、磁敏管、霍尔元件等来反映缺陷,它比磁粉探伤更卫生,但不如前者直观。由于目前磁力探伤主要用磁粉来显示缺陷,因此,人们有时把磁粉探伤直接称为磁力探伤,其设备称为磁力探伤设备。磁粉探伤广泛用于汽车发动机零部件的检测。4.X射线探
13、伤机的结构及工作原理4.1 便携式X射线探伤机的结构探伤机由供电及控制系统,冷却防护设施四部分组成。可分为携带式,移动式两类,移动式X射线探伤机用在透照室内的射线探伤,它具有较高的管电压和管电流,管电压可达450kv,管电流可达20mA,最大透厚度约100mm,它的高压发生装置、冷却装置与X射线机头都分别独立安装。X射线机头通过高压电缆与高压发生装置连接。机头可通过带有轮子的支架在小范围内移动,也可固定在支架上。携带式X射线机主要用于现场射线照相,管电压一般小于320kV,最大穿透厚度约50mm。其高压发生装置和射线管探伤机在一起组成机头,通过低压电缆与控制箱连接。(1) TF3120型 X射
14、线探伤机TF3120 X射线探伤机是时代集团公司研制生产的工业用携带式气绝缘200kV 定向X射线探伤机,TF3120 X射线探伤机由TF3120GD X射线发生器、TF3120C控制器及一系列附件组成。该机采用逆变技术及国外最新半导体功率元件(IGBT ) 设计制造,微机控制,具有国际先进水平,是一代集电力电子器件、整流逆变技术、微机控制、模糊技术等高科技于一体的新型射线探伤机。1)TF3120 X射线探伤机适用于造船、石油、化工、机械、航天、交通和建筑等工业部门检查船体、管道、高压容器、锅炉、飞机、车辆和桥梁等材料、零部件加工焊接质量以及各种轻金属、橡胶、陶瓷等加工的质量。2)采用微机控制
15、,自动化程度高,功能多,但操作却很简单。具有人工智能功能,简化了训机操作,保证了使用的高效性及设备的安全性。3)采用高亮度LED显示,显示清晰,适合野外使用。4)有各种故障保护及报警功能,提高了控制器的可靠性。5)电源部分采用IGBT做主功率器件,大大减少了重量和体积,便于携带。6)使用电压范围宽,减少了对电源的特殊要求,适应性好。7)发生器重点解决了X射线管的散热问题。在散热上有比较大的突破,提高了X射线管的寿命。(2) XXQ-3005型X射线探伤机XXQ-3005X射线探伤机由XXQ-3005 X射线发生器XXQ-3005控制器及一系列附件组成。 图4.1 XXQ-3005X射线探伤机外
16、型尺寸及辐射场示意图XXQ-3005X射线探伤机是200kV、定向气绝缘X射线发生器。内装X射线管、高压变压器等部件,并充有SF6绝缘气体,在发生器底部装有风机作为强迫冷却装置。其外型尺寸及辐射场示意图如图3.1所示(供参考)。XXQ-3005X射线探伤机主要零部件有:1)X射线管(200kV 5mA 定向)2)高压变压器3)温度继电器4)行灯插座(二芯)5)冷却风扇6)低压电缆插座7)压力表8)端环XXQ-3005型X射线探伤机基本参数如下:输出电压(kV):170-300输入(kW):3.0焦点尺寸(mm):2.32.3辐射角度:40+5最大穿透(mm):50(A3钢)重量(kg):发生器
17、44;控制器11.0。尺寸(mm)发生器340340830;控制器320280150。绝缘方式: SF6气体冷却方式: 强制风冷环境温度: -10 +40相对湿度: 85%最大穿透力: 29mm( A3钢 ),黑度1.54.2 X射线探伤机工作原理及运用范围 被测物体各部分的厚度或密度因缺陷的存在而有所不同。当X射线或射线在穿透被检物时,射线被吸收的程度也将不同。若将受到不同程度吸收的射线投射在X射线胶片上,经显影后可得到显示物体厚度变化和内部缺陷情况的照片(X射线底片)。这种方法称为X射线照相法(见图3.2)。如用荧光屏代替胶片直接观察被检物体,称为透视法。如用光敏元件逐点测定透过后的射线强
18、度而加以记录或显示,则称为仪器测定法。图4.2 X射线照相法X射线是在高真空状态下用高速电子冲击阳极靶而产生的。射线是放射性同位素在原子蜕变过程中放射出来的。两者都是具有高穿透力、波长很短的电磁波。例如由X射线管发出的X射线(当电子的加速电压为400千伏时),放射性同位素60Co所产生的射线和由 20兆电子伏直线加速器所产生的X射线,能穿透最大钢材厚度分别约为90毫米、230毫米和600毫米。X射线探伤机工作原理图如图3.3所示:图4.3 XXQ-3005射线探伤机工作原理图射线探伤机主要应用范围:对非金属、轻金属、铸造件、各种合金、压力容器等进行X射线无损检测。主要检测焊接缺陷(裂纹、气孔、
19、夹渣、未溶合、未焊透等)。5.有关设计中的压力强度计算及设计支架由上支杆和下支杆组成。因上支杆与下支杆的长度相等,而下支杆截面比上支杆小,故只需对下支杆的稳定性进行计算校核。5.1 下支杆最大压力P的计算四根下支杆的受力简图如下图示:图6.1 下支杆受力简图其中:=30=42G为四根支杆承受的最大载荷, G=490NP为每根支杆受到的最大压力,经推算,P与N的关系式如下:5.2 下支杆临界压力Plj的计算下支杆的材料为:无缝钢管3026BK/20 长度l=595mm查表得=350MN/m2, =28MN/m2,E=210GN/m2,a=461MN/m2,b=2.568MN/m2下支杆可简化为一
20、端固定另一端自由,所以=2下支杆截面为圆管形,故临界压力适用欧拉公式计算5.3 下支杆的工作稳定性系数n的计算下支杆的工作稳定性系数所以下支杆满足稳定性要求。246. X射线防护及X探伤室设计6.1探伤室的总布置该探伤室总占地面积为71.4,建在车间外面得双层独立房间。探伤室布置有曝光室和各类工作室,其中曝光室室内长宽高=7m5.8m4.7m,设有防护大门供检测工件的进出,防护门为钢质结构(内夹铅板)。曝光室和操纵室之间采用迷宫式挡墙,供工作人员进出曝光室和操纵室。总布置图如下: 图6.1 总布置图6.2X射线探伤的原理及其产生的有害物质与防治1x射线探伤远离x射线探伤机内的主要部件X射线管,
21、通电后产生高速电子,撞击阳极耙,产生x射线,利用X射线穿透摄片的方法。从照片上显示材料或焊缝内部的缺陷;分析其缺陷的太小,形状和部位、性质等从而评定它的质量。2X射线探伤产生的有害物质x射线探伤所产生的有害物质有(1)X射线x射线早已被广泛应用用,但由于它具有很强强的穿透能力,对人体会产生有害的辐射损伤甚至要危及生命。X射线的强度(P)为:P=KZV2I R2式中:K 为比倒系数Z 为X射线机阳极靶材料的原子序数y- 管电压I 管电流R 距X射线机耙之距离由上公式可知。X射线强度与X射线机的管电流(I), 管电压的平方(V2)成正比,与离x射线机耙的距离平方(R2)成反比。我们必须使操作人员及
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 工业 射线 探伤 系统 设计 辐射 剂量 防护 课程设计 大学 论文
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,个别因单元格分列造成显示页码不一将协商解决,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【可****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【可****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。