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工业X射线机的射束均匀性检验

在与法国某公司的合作项目中,对射线机的性能做了充分的评估,针对工业X射线机射束均匀性的检验给出了实验内容、过程和结果分析。实验所用射线机分别为ISOVOLT320/13与XYD-225/10,两台设备的实验结果均符合该公司质控文件规定,满足黑度差不超过0.3的要求。定期对射线机进行射束均匀性检验,将有利于监测射线机的工作状态,以保证检测工作的准确性和一致性。

  0 引 言

  射线检测是无损检测的五大常规方法之一,它依据被测零件不同的密度、厚度,对射线产生不同的吸收或散射这一特性,可对被测零件的质量、尺寸、以及特性等进行判断。

  射线检测技术不仅可以用于金属材料的检验,也可用于非金属材料和复合材料的检验,特别是它还可以用于放射性材料的检验。该技术对被测零件的表面或结构没有任何特殊要求,因此射线检测技术广泛应用于各种产品的检验,包括航空、航天、机械、兵器、船舶、核工业以及电子等各个工业领域,在工业生产和国民经济中发挥了重要作用。长期以来,在工业探伤领域,射线检测主要使用胶片照相法。该方法具有检测结果直观、准确、底片存档可查等优点。射线检测应用最广泛的是铸件和焊件的检验。

  1 评价射线机的主要性能指标

  工业射线照相检测中使用的X射线机,一般分为三类,便携式、移动式和固定式。其中以固定式X射线机的系统更完善,工作效率更高,功能更强大,而成为具有固定场所的检验单位和实验室优先选用的X射线机型。

  评价射线机的技术性能主要有以下指标:工作负载特性,辐射强度,焦点尺寸,辐射角,漏泄辐射剂量。除了这些指标,在实际工作中根据委托方的不同要求,还有其他指标值得关注,射束均匀性就是其中的一项。

  在国内外关于射线检测的标准中,尚无见到有关射束均匀性检验的描述。而在与法国某公司的合作项目中,却对此有具体的要求。本文针对这一指标的检验给出详细的介绍,并对结果进行简要的分析。

  2 射线机射束均匀性检验的实验内容及步骤

  针对产品内部缺陷的射线检测,在法国某公司的质量控制文件中给出了细致的要求。本文仅对X射线机的射束均匀性给出检验过程与检验结果。

  文件提出的实验要求如下:

  应在射线发生器的最大电压与50%最大电压下分别检验;

  在一张或多张胶片上放置5块相同的金属试块,其厚度是电压的函数(4个试块放在被检区域的外围,相邻之间成90°,1个试块放在中心);

  在每种电压下的透照,都要保证底片的黑度在2.5到3.5之间;底片上5个试块的黑度差不能超过0.3。

  详细布置见图1。

  依照上述方法,分别对ISO-VOLT320/13和XYD-225/10两台射线机进行了射束均匀性的检验。

  关于试块材料的选择:文件中只要求用金属试块,但并未具体规定用何种材料。考虑到该公司对于其钛合金铸件的验收标准中用ASTM E192(钢的标准底片)作为参考标准;并且钢的厚度与X射线能量之间有直接的对应关系,工作中使用起来很方便。因此本实验采用45号钢作为试块的材料。

  关于试块尺寸的确定:试块直径应较小,同时考虑到边蚀效应、以及机械加工的精确度和难易程度,综合以上各因素,

  本实验将试块的直径确定为50mm;对于ISOVOLT320/13射线机,要分别在320kV和160kV下透照,根据适宜的钢透照厚度,320kV对应约40mm厚,160kV对应约15mm厚[1],因此该射线机所用试块厚度确定为20mm。对于XYD-225/10射线机,要分别在200kV和110kV下透照,综合二者将该射线机所用试块厚度确定为3mm。

  本实验所使用的胶片为Kodak MX125,尺寸规格为43cm×35cm。

  曝光后的胶片用Protec ComPACt2-NDT自动洗片机进行处理。

  在一张包好黑纸的胶片上放置厚度完全相同的5个试块,具体实验参数如表1所示。

  3 射线机射束均匀性检验的实验结果与分析

  测量底片上5个试块处的黑度,实验结果见表2。

  其中当ISOVOLT320/13射线机采用160kV透照时,五个测点的黑度值均未在要求的2.5~3.5范围内,这是因为对于160kV的X射线,适宜的透照厚度约为15mm,而试块的厚度为20mm,从曝光量、以及实际生产测试中要求的黑度(2.0~4.0)等指标综合考虑,这些测点的黑度值均在2.0以上,认为是可以接受的。所以该组实验结果有效。后来经法国公司的专家审核,也被认可。

  从射束均匀性的实验结果可以看到,两台固定式X射线机的五个测点处黑度值之差均小于0.3,能够满足法国客户对于射束均匀性的要求。

  4 结 论

  做好定期维护工作,对于保证X射线机长期处于正常工作状态和延长使用寿命具有重要的意义。同样,定期对X射线机的射束均匀性进行检验,并记录每次检验结果,将有利于监测射线机的工作状态,使操作人员能够随时掌握射线束的均匀性程度,将射线束的均匀性漂移对底片黑度的影响减小到最低程度。这对顺利、准确的进行射线检验工作有着重要的意义。

  然而由于生产任务繁忙、实验时间紧迫,未能对射束均匀性做进一步深入的研究。如,(1)本实验是在一张43cm×35cm的底片上,测边缘及中心的五点黑度并分析,并未在各种不同尺寸的透照区域内进行本实验,探讨所得结果之间的关系;(2)未研究有效透照区、辐射角与射束均匀性之间的关系。今后在可能的情况下,将进一步研究这些问题。



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