射線檢測在復合材料無損檢測中的應用

張園園

(洛陽欣隆工程檢測有限公司，河南 洛陽 471012)

0 前言

在現代化工業發展過程中，各種新型材料應運而生，復合材料因其優越獨特的性能被廣泛應用在各個領域。隨著科學技術的發展，復合材料的應用范圍越來越廣，當前很多行業都對復合材料應用性能和質量提出了嚴格要求。因此，在我國城市化和工業化持續革新的背景下，復合材料市場要想更好地應對大發展環境，需要加大對復合材料無損檢測工作的關注。下面對射線檢測在復合材料無損檢測中的運用進行研究與分析。

1 概念分析

1.1 射線檢測

在五大常規無損檢測方法中，射線檢測是一個非常重要的檢測方式。射線檢測借助射線在介質傳播中能量衰減的情況進行判斷，依據被測物體相應的缺陷變化情況，得到存在差異的射線，實現對缺陷的檢測。

1.2 復合材料

復合材料是指依據兩種或兩種以上不同性質的材料，在化學性、物理性等技術手段的影響下，構成具備全新理化性能的材料。對現如今的市場環境而言，復合材料最大的優勢在于會整合不同材料具備的優勢，以此提升復合材料的綜合性能，并符合多個領域的需求。要想充分展現材料的優勢，需要引用合理的檢測方法予以驗證。

2 X射線檢測在無損檢測中的應用

對復合材料而言，射線檢測技術在目前最為適用，不但可用于直觀地檢查復合材料復雜的結構(例如蜂窩夾層結構)，而且可實時觀察復合材料展現出的問題，并對其受損情況進行合理判斷。復合材料內部主要存在氣孔、層間裂紋、脫粘等缺陷類型，對比其他檢測方法，X射線檢測能夠最有效地檢測出其內部存在的缺陷。

2.1 通過實驗分析X射線檢測蜂窩夾層復合材料的檢測工藝

試驗材料：玻璃纖維蜂窩夾層結構復合材料。

①采用3種不同的X射線機，對同一件復合材料進行X射線照相。采用樂凱L7膠片，當底片黑度都為2.0時，底片影像質量比較見表1。

表1 底片影像質量比較

比較可得出：使用COMET225 X射線機設備，采用較低的電壓，拍出的底片清晰度和對比度最好。這主要是因為COMET225為高頻恒電位X射線機，管電壓為全波恒壓整流電路，從而可以得到更高的對比度，更適合這種低密度的復合材料以及極其細小的缺陷檢出。

②采用COMET 225Kv-射線機，不同的焦距和有效透照區影像質量比較見表2。

表2 不同的焦距和有效透照區影像質量比較

由表2可以看出，焦距越大，有效透照區越小，輪廓變形的芯格就越少。因為蜂窩夾層結構主要缺陷有：芯格斷裂、芯格節點分離等。根據這些缺陷的特點，如果要有效檢出缺陷，射線束的方向應垂直于每一個芯格的橫斷面，從而保證芯格不會變形。每一個在有效評定區范圍，就要求焦距越大越好。焦距增大就必須提高曝光量。COMET225可以提供15 mA的電流，相比其他射線機只能提供5 mA的電流，就可以縮短曝光時間，提高檢測效率。

③采用COMET 225Kv-射線機，經校準亮度不同的觀片燈，柯達AA400 膠片時，觀察底片的影像質量比較見表3。

表3 底片的影像質量比較

由以上數據可得出，在觀片燈亮度足夠的情況下，底片黑度越高，影像的對比度越高。

④常規X射線檢測蜂窩夾層結構的復合材料，需要采用很大的焦距，很小的透照區域。這樣檢測效率會降低。所以在可能的條件下，應采用線陣列實時成像的X射線檢測技術。這樣可以保證每個X射線束都垂直于每一個芯格的橫斷面，以掃描的方式完成整張制件的檢測，大大提高了檢測效率。

2.2 纖維增強復合材料的檢測工藝試驗

①試驗材料：纏繞制件(有裂紋、疏松、樹脂淤積)、層壓制件(有分層、疏松、樹脂淤積)、小型布帶纏繞錐體(有疏松、樹脂淤積)。

②采用COMET 225Kv-射線機，對三種試驗材料，分別采用垂直透照方法、平行透照方法、切線透照方法、斜線透照方法拍片，得出的缺陷顯示統計見表4。

表4 缺陷顯示統計

③從以上不同的射線束方向透照不同類型的復合材料，得出的缺陷顯示統計可以看出，制定射線檢測工藝，必須根據復合材料的結構特點，缺陷形狀位置特點，以及復合材料制造工藝容易產生什么樣的缺陷等綜合考慮射線的透照方法。

3 結論

在現代化發展過程中，要保證復合材料內部質量和安全使用，就必須根據每一種制件成型工藝特點、缺陷與工藝和制件的關系、射線檢測技術的靈敏度控制等方面制定檢測工藝，并根據試驗結果不斷調整優化。同時持續學習和了解復合材料存在的故障和問題，根據實際問題更新檢測方案。