射线检测中缺陷漏检的原因分析

关键词：缺陷

一、缺陷漏检的原因分析

射线检测时, 缺陷的检出受到射线透照的灵敏度影响极大, 即很大程度上取决于底片的对比度、不清晰度和颗粒度, 同时还与缺陷的检出特点有关。而缺陷的自身形态、工件的几何尺寸以及透照工艺直接影响了透照灵敏度和裂纹检出率。故缺陷漏检的原因也很大程度上与这三个因素有关。另外还与增感屏因污染或损伤等原因造成的伪缺陷有关。

下面就主要针对裂纹漏检的原因进行分析, 其他缺陷不逐一进行分析。

1. 裂纹自身形态的影响

影响裂纹检出率的自身因素有六个 (图1) , 包括:长度1、走向a、埋藏深度h、倾角θ、自身高度d、开口宽度w, 其中后三个是关键参数。

(1) 倾角θ的影响:射线束与裂纹纵深方向的倾角对裂纹的检出率有较大影响。据研究表明, 当倾角在10。以下时, 裂纹可识别度的变化不大, 但当倾角超过15。时, 裂纹的检出率显著降低。

(2) 自身高度d的影响:由小缺陷对比度公式ΔD=0.434σGμd (1+n) (2-1) 可知, 当裂纹的自身高度d越来越小时, 裂纹影像的对比度越低, 导致裂纹检出率下降。

(3) 开口宽度w的影响:由于裂纹的开口宽度远远小于射线焦点尺寸, 当透照几何条件选择不当时, 射线束在裂纹处的截距W′往往大于裂纹开口宽度w (图2) 使裂纹的本影消失, 其影像全部由虚影构成 (图3) , 使裂纹影像对比度急剧下降。同时, 焦点端部区域发出的射线不经过裂纹直接到达底片 (图4的阴影部分) , 使裂纹影像的对比度急剧下降, 造成裂纹检出率显著降低。

(4) 裂纹开状的影响:我们知道, 由于透照几何条件影响影像对比度, 因而引进了一个对比修正系数σ, σ与W、W′的对应关系式为:

当W′≤W时, σ=σ0

当W′>W时,

式中σ0为影像初始对比度, 其数值与缺陷截面形状有关。

表面开口型裂纹的截面简化模型为三角形, 埋藏裂纹的截面简化模型为菱形, 其影像初始对比度σ0均为0.5。相比之下, 方形截面的σ0为1, 圆形截面的σ0为0.785。而裂纹对比度公式为ΔD=0.434σGμd (1+n) , 由此我们可知, 由于裂纹截面形状的原因, 其对比度是相对较低的, 并直接影响其检测灵敏度。

2. 工件几何尺寸的影响

对裂纹检出率影响最大的是工件的厚度, 较大厚度使得裂纹的检出率显著降低, 原因主要有以下方面:

(1) 对对比度的不利影响:随着工件厚度增大、散射比n也增大。同时, 当工件厚度较大时, 必须选择较高的管电压, 即要求的射线能量更大, 而射线能量大时其线衰减系数μ减小。由于缺陷的对比度公式ΔD=0.434σGμd (1+n) 可知, 随着线衰减系数μ的减小和散射比n的增大, 裂纹的对比度△D减小, 底片灵敏度降低。

(2) 对清晰度的不利影响:厚度增大同时影响底片的几何不清晰度和固有不清晰度。由几何不清晰度公式Ug=df L2L1可知, 当工件厚度增大时, L2随之增大, 使几何不清晰度Ug降低, 同时随厚度增大, 为保证穿透性, 所需的管电压增大, 由固有不清晰度公式Ui=1.3×103 (kv) 0.79可知, 底片的固有不清晰度也随之增大。

(3) 对颗粒度的不利影响:随着工件厚度的增大, 所需管电压增大, 降低了光子吸收过程中的叠加作用, 使随机分布的黑度起伏变化大, 使底片的颗粒度增大, 而较大的颗粒度会掩盖裂纹影像, 使裂纹无法检出。

3. 透照工艺的影响

工艺参数选择错误或工艺措施使用不当, 也会造成裂纹漏检。

(1) 射线源的选择不当:射线源的种类影响透照灵敏度, 就我们常用的Y射线和X射线作比较, 采用Y射线时, 即使在其最合适的透照厚度上, 其透照灵敏度仍然不如X射线。一是由于二者能谱仪不同:Y射线的能谱为线状谱, 而X射线为连续谱, 其中包含了穿透力强的主能量部分, 又含有大量有利于提高对比度的软线质部分, 所以透照灵敏度较线状谱高。二是由于X射线管的能量可以调节, 从而可以获得较高的对比度和灵敏度。

(2) 射线能量的选择不当:射线能量越大, 底片的对比度越低, 固有不清晰度和颗粒度越大, 使透照灵敏度降低, 因此选择的射线能量过大时, 会引起裂纹漏检。

(3) 胶片的选择不当:随着胶片颗粒度增大和梯噪比减小, 裂纹的识别度会明显下降, 引起裂纹的漏检。

(4) 焦距的选择不当:对于包括裂纹在内的小缺陷对焦距的变化十分敏感, 当焦距减小到一定程度时, 裂纹灵敏度急剧下降。原因正如前面所述, 裂纹的开口宽度非常小, 当焦距减小时, 除了几何不清晰度下降外, 裂纹非常容易失去本影, 引起对比度急剧下降。

除了上述原因外, 导致裂纹无法检出的工艺因素还有增感屏选择不当、曝光量选择不当、检测时机不当、透照方式的选择不当、散射线的防护不当等, 但相关技术标准中对此做了明确规定, 严格执行就不会对裂纹的检出造成不良影响。

二、结论

射线检测对体积型缺陷检出率很高, 而面积型缺陷 (如裂纹、未熔合等) 检出率受到很多因素的影响。其检出率的影响因素包括:缺陷形态尺寸, 透照厚度、透照角度、透照几何条件、源和胶片种类、像质计灵敏度等。根据所分析的裂纹漏检的原因可以知道, 缺陷或裂纹无法检出有其自身特点和工件几何尺寸的影响, 也有实际检测过程中透照工艺不当的因素。

摘要：射线检测中存在缺陷漏检现象, 本文将对漏检的原因进行分析。

关键词：射线检测,缺陷,裂纹,检出率,原因分析