X射線無損檢測的應(yīng)用及發(fā)展趨勢

丁衛(wèi)良 常華峰 潘龍龍 楊紹輝 徐鵬飛

摘? 要：X射線無損檢測是用于現(xiàn)代產(chǎn)品和設(shè)備質(zhì)量檢測的一種較重要的方法，在各個行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。X射線檢測是無損檢測法中的一個門類。X射線檢測主要是借助X射線穿透物質(zhì)，由此發(fā)現(xiàn)工件不足的一種無損檢測法。X射線無檢測技術(shù)最初是以膠片射線照相技術(shù)為主，歷經(jīng)長期的發(fā)展，現(xiàn)已發(fā)展成由X射線照相、X射線層成像、X射線實時成像等所組成的X射線檢測體系，這對于產(chǎn)品及材料檢測工作的有效開展非常有利。為此結(jié)合這些情況，文章重點對X射線無損檢測的應(yīng)用及發(fā)展趨勢進行了深入的分析，首先對X射線無損檢測原理和X射線無損檢測方法分類及優(yōu)缺點進行了闡述，之后在此基礎(chǔ)上分別對X射線無損檢測應(yīng)用和其發(fā)展趨勢進行了分析，望通過對這些內(nèi)容的分析和探究可以為X射線無損檢測效果的不斷提升提供一定參考。

關(guān)鍵詞：X射線無損檢測技術(shù);檢測原理;分類;應(yīng)用;發(fā)展趨勢

中圖分類號：TB302? ? ? ? ?文獻標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）36-0161-02

Abstract： X-ray non-destructive testing （NDT） is an important method for the quality inspection of modern products and equipment. It has been widely used in various industries. X-ray detection is a kind of nondestructive testing method. X-ray detection is a nondestructive method of detecting the deficiency of workpiece by means of X-ray penetrating material. X-ray non-detection technology is mainly based on film radiography at the beginning. After a long period of development， it has now developed into an X-ray detection system consisting of X-ray photography， X-ray layer imaging， X-ray real-time imaging， etc.， which is very beneficial to the effective development of product and material detection.

Keywords： X-ray nondestructive testing technology; detection principle; classification; application; development trend

無損檢測技術(shù)是以不損害和改變被檢物體本身物理及化學(xué)形態(tài)的前提下，對被檢對象狀態(tài)、性質(zhì)和結(jié)構(gòu)實施高靈敏性、高安全性的檢查和測試，由此確定其表面與內(nèi)部的連續(xù)性和完整性及安全性等指標(biāo)。X射線檢測則屬于無損檢測中的一種相對較重要的檢測方法，主要應(yīng)用在工件內(nèi)部形狀缺陷檢測，能夠得到缺陷部位的直觀圖像，除此之外，還可對長、寬和高度等相關(guān)參數(shù)進行檢測，所以這一項檢測技術(shù)在各個行業(yè)中獲得了廣泛應(yīng)用。

1 X射線無損檢測原理

當(dāng)輻射入射在物體表面上的時候，物質(zhì)原子和入射光子便會產(chǎn)生相互作用，這時射線強度會因吸收、散射等原因而不斷被弱化。強度降低程度完全與材料衰減系統(tǒng)和穿透厚度有較大的關(guān)系。如被穿透物其存在局部缺陷，而其與構(gòu)成缺陷類的材料相比衰減系統(tǒng)是存在差別的，局部區(qū)域與相鄰區(qū)域間所形成的透過射線強度會各有不同，存在較大的差異性，通過這些差異性可以判定所檢測的物體是不是存在缺陷。射線穿透過被測對象以后，由此生成一幅射線強度分布潛像。在被檢對象背面安放一個檢測儀，可獲得此潛像的投影，通過相應(yīng)的技術(shù)處理以后，便能夠?qū)撓褶D(zhuǎn)變成人肉眼能夠看到的一幅二維平面圖[1]。

2 X射線無損檢測方法分類

2.1 X射線照相法

X射線在穿透被照對象時，存在缺陷的位置其吸收射線的能力和基體都是有所不同的，例如：空隙中有空氣那么其射線吸收能力會比基體吸收能力低很多，因此，無缺陷位置處的X射線強度比有缺陷位置處的射線強度低。對于存在缺陷的位置需要使用更多X射線粒子，由此造成在X射線膠片上產(chǎn)生黑度面積非常大的一幅缺陷圖。缺陷檢測最終結(jié)果與被檢材料的性質(zhì)、缺陷的厚度有較大的關(guān)系。

2.2 實時成像檢測

借助真空管中的X射線敏感熒光屏將無法看到的X射線圖轉(zhuǎn)化成可見的光子圖像，之后借助光電陰極把可見光子轉(zhuǎn)變成與之相適的電子，再利用數(shù)千eV電壓來對電子進行加速，同時將其聚焦在熒光顯示屏上，最終形成經(jīng)過好幾十倍增強后的可見光圖像。然而通過圖像增強器所輸出的可以人肉眼看到的光圖像是無法直接用來觀察的，必須用攝像機將經(jīng)由圖像增強所形成的光信號轉(zhuǎn)變成電信號，之后利用電纜將圖像傳送至計算機系統(tǒng)當(dāng)中，同時對圖像做相應(yīng)的處理以后再上傳到顯示器屏幕上，以讓檢測人員可以對圖像進行觀察和分析[2]。

2.3 計算機斷層成像

如被測對象沒有損壞，可通過射線的掃描方式來從多個角度照射被測對象斷面，借助計算機專用圖像重構(gòu)計算方法，把前述斷面通過二維灰度圖像展現(xiàn)給檢測人員，在此當(dāng)中的檢測直觀圖便是被測斷層相對應(yīng)的斷面圖。這種X射線無損檢測法可以提供檢測工件的二維及三維圖像，圖像不會受被檢對象周邊細節(jié)的任何影響，所形成的圖像較易被識別，并且分辨率非常高。

3 X射線無損檢測優(yōu)缺點

X射線無損檢測技術(shù)優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下幾方面：（1）對被檢對象沒有特殊性要求，完全適合應(yīng)用在各種材料的檢測;（2）可直觀清晰地提供缺陷影像，方便對被檢對象缺陷進行準(zhǔn)確的定性、定位及定量;（3）X射線底片可以長時間的保存，方便以后追查原因。

X射線無損檢測技術(shù)缺點主要體現(xiàn)在以下幾點：（1）所用費用比較高;（2）設(shè)備本身重量較大，不易挪動;（3）無法發(fā)現(xiàn)與射線方向相垂直的細微的線性缺陷;（4）對周圍

環(huán)境會產(chǎn)生輻射污染，而且對人身體所產(chǎn)生的副作用也是非常厲害的，除此還會對一些敏感性物體產(chǎn)生損害，所以對X射線無損檢測技術(shù)的使用并不隨意，而是有安全防護要求的[3]。

4 X射線無損檢測的應(yīng)用

射線檢測法以其本身特有的可以對被檢物體缺陷進行精準(zhǔn)的定位、方便結(jié)果記錄、直觀顯示缺陷等優(yōu)勢，成為很多工業(yè)生產(chǎn)中用來控制質(zhì)量的重要方法，伴隨X射線在不同領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，X射線檢測技術(shù)也同樣隨之得到了快速發(fā)展。在航空航天領(lǐng)域中，X射線無損檢測技術(shù)主要是用于對精密鑄件、燒結(jié)和復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的檢測;在核工業(yè)中，X射線無損檢測技術(shù)主要是用來對反應(yīng)堆燃料元件密度及缺陷進行檢測，檢測目的主要是對包殼內(nèi)的芯體位置、核動力裝置零部件和組件進行明確;在鋼鐵工業(yè)中應(yīng)用X射線無損檢測技術(shù)，主要是用來對鋼材質(zhì)量進行檢測，例如，管子外徑、內(nèi)徑、管壁厚度、偏心率及橢圓度等。在機械工業(yè)中的應(yīng)用，可以對鑄件及焊接縫內(nèi)微小氣孔、裂紋、夾雜等所存在的缺陷進行檢測;除此之外，在食品、陶瓷、礦業(yè)、建筑業(yè)、石油業(yè)等行業(yè)都大量應(yīng)用了X射線無損檢測技術(shù)。

5 X射線無損檢測發(fā)展趨勢

5.1 數(shù)字X射線無損檢測照相技術(shù)

伴隨X射線技術(shù)的逐漸完善和發(fā)展，X射線無損檢測技術(shù)被廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域中的產(chǎn)品檢測工作中，但卻仍有很大的發(fā)展空間。通過對現(xiàn)代技術(shù)成果及先進理論的深入研究，可以判定在未來的X射線無損檢測中其發(fā)展主要是以數(shù)字射線照相技術(shù)為主流。因為數(shù)字射線技術(shù)成本相對非常低，且對環(huán)境及人體損害較小，與社會發(fā)展趨勢比較相符，由此可以發(fā)現(xiàn)，數(shù)字射線照相技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用前景非常寬廣。除此之外另一種發(fā)展主流是以計算機技術(shù)和仿真技術(shù)為主而發(fā)展形成的一種全新無損檢測技術(shù)，這種全新的技術(shù)具備現(xiàn)代性優(yōu)勢。主要作用是方便對檢測系統(tǒng)實施整體設(shè)計與優(yōu)化，通過對檢測工藝和結(jié)構(gòu)配置實施優(yōu)化，能夠有效促進無損檢測技術(shù)發(fā)展[4]。

5.2 X射線無損檢測設(shè)備的發(fā)展和進步

在無損檢測各個領(lǐng)域當(dāng)中，無損檢測用設(shè)備同樣也會隨之有所提高。從技術(shù)的角度可以看出，基于相關(guān)技術(shù)發(fā)展形勢，可以判定無損檢測設(shè)備發(fā)展方向主要有以下幾方面：（1）數(shù)字技術(shù)和自動識別技術(shù)，這類技術(shù)大都是隨著計算機領(lǐng)域的發(fā)展而逐漸發(fā)展的，同時促進自動化領(lǐng)域的發(fā)展;（2）圖像顯示。在無損檢測技術(shù)中，可利用X射線將材料內(nèi)部情況顯示出來，這同樣也是未來的重要發(fā)展方向;（3）設(shè)備向大型化、模塊化方向發(fā)展。通過把設(shè)備設(shè)置成具體規(guī)模，能夠有效擴大檢測領(lǐng)域，并且模塊化作業(yè)可以輔助設(shè)備不斷完善和升級，同時也便于設(shè)備維修;（4）自動檢測。自動檢測能夠有效降低人員操作壓力，由此降低人員操作失誤機率。現(xiàn)時期對于X射線無損檢測技術(shù)的研究主要是CT研發(fā)，例如：微焦點CT成像技術(shù)。

6 結(jié)束語

總體來說，X射線無損技術(shù)在各個領(lǐng)域的產(chǎn)品缺陷檢測中得到了廣泛應(yīng)用，對于我國各類產(chǎn)品及材料的質(zhì)量檢測具有非常重要的效用。在以后的產(chǎn)品材料檢測中，應(yīng)盡量與計算機技術(shù)相融合，由此使X射線無損檢測技術(shù)實現(xiàn)自動化，進而提高X射線無損檢測技術(shù)應(yīng)用水平，為我國的材料檢測提供更優(yōu)質(zhì)的技術(shù)支撐，并同時對材料質(zhì)量進行高效管控。

參考文獻：

[1]王永偉，朱波，曹偉偉，等.碳纖維復(fù)合材料導(dǎo)線X射線無損檢測技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用[J].化學(xué)分析計量，2014（05）：72-74.

[2]高勁.探究X射線無損檢測技術(shù)在材料檢測中的應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2016（7）：72.

[3]劉建華.X射線無損檢測技術(shù)在材料檢測中的應(yīng)用[J].商品與質(zhì)量·理論研究，2014（011）：211-211.

[4]楊顯志.淺析X射線無損檢測技術(shù)在材料檢測中的應(yīng)用[J].中國房地產(chǎn)業(yè)，2018（028）：144.