便携式X射线探伤机设计.doc

便携式X射线探伤机.doc 湖北理工学院 毕业设计(论文) 目 录 摘 要 ...................................................................................................................... 1 前 言 ...................................................................................................................... 3 第一章 X射线探伤机中神奇的X射线 ................................................................. 4 1.1 X射线探伤原理 ....................................................................................... 4 1.2 影像形成原理 .......................................................................................... 4 1.3 X射线探伤机在生产实践中的应用 ......................................................... 5 第二章 几种常见的工程探伤方法 ...................................................................... 10 2.1 荧光磁粉探伤 ........................................................................................ 10 2.2 渗透探伤 ................................................................................................ 10 2.3 涡流探伤 ................................................................................................ 10 2.4 X射线探伤 .............................................................................................. 11 2.5 超声波探伤 ............................................................................................. 11 2.6 激光探伤 ................................................................................................ 12 2.7 磁粉探伤 ................................................................................................ 12 第三章 X射线探伤机的结构及工作原理 ........................................................... 14 3.1 便携式X射线探伤机的结构 ................................................................. 14 3.2 TF3120GD X射线发生器 ........................................................................ 14 3.3 XXQ-3005X射线探伤机工作原理 .......................................................... 16 3.4 XXQ-3005射线探伤机的适用范围....................... 错误～未定义书签。18 第四章 便携式X射线探伤机的工程应用及保养 ............................................... 18 4.1 便携式X射线探伤机的工程应用 ......................................................... 18 4.2 便携式X射线探伤机的使用方法及保养手段 ...................................... 18 第五章 检测调节装置的设计及作用 .......................................................... 20 5.1 检测调节装置的设计方案 ..................................................................... 20 5.2 检测调节装置的主要作用 ..................................................................... 20 5.3 检测调节装置的角度调节机构和锁紧机构的技术设计 ....................... 21 5.4 检测调节装置的高度调节机构的技术设计 .......................................... 22 5.5 检测调节装置的开度调节机构的技术设计 .......................................... 22 第六章 有关设计中的压力强度计算及设计 ....................................................... 23 I 湖北理工学院 毕业设计(论文) 6.1 下支杆最大压力P的计算 ..................................................................... 23 6.2 下支杆临界压力Plj的计算 ................................................................. 23 6.3 下支杆的工作稳定性系数n的计算 ...................................................... 24 第七章 X射线对人体的危害及防护措施 ........................................................... 25 7.1 污染因子 ................................................................................................ 25 7.2 辐射损伤的概述 .................................................................................... 25 7.3 X射线探伤作业时的防护 ...................................................................... 28 总 结 .................................................................................................................... 30 致 谢 .................................................................................................................... 31 参考文献 ................................................................................................................ 32 II 湖北理工学院 毕业设计(论文) 便携式X射线探伤机的检测调节装置的设计 学 生:杨志华 指导老师:皮胜文 学 院:机电工程学院 摘 要 本文主要介绍了便携式X射线探伤机的结构、工作原理、工程应用、使用方法、检测方式和检测调节装置的作用。并根据实际检测时的要求，分别对锁紧机构、角度调节机构、高度调节机构、开度调节机构进行了设计。X射线探伤是用得最多的常规无损检测的手段之一。为了使探伤工作更加的方便，提高射线探伤的工作效率和射线检验质量，保证射线检验结果的一致性，而研制了一种更加方便的射线探伤机的检测调节装置。 关键词:探伤机;检测;调节装置 1 湖北理工学院 毕业设计(论文) Abstract This paper introduces a portable X-ray inspection machine structure, working principle, engineering applications, the use of methods, detection methods and testing the role of regulator. And in accordance with the requirements of the actual testing, respectively, of the locking body, the angle adjusting mechanism, a high degree of regulation of institutions, opening the design of regulating agencies. X-ray detection is the most conventional means of nondestructive testing. In order to make testing more convenient and improve the work-ray detection efficiency and quality-ray inspection to ensure the consistency of test results-ray, and developed a more convenient detection of Ray-conditioning. Keywords: Testing machine;Testing;Conditioning;Design 2 湖北理工学院 毕业设计(论文) 前 言 由于市场需要，便携式射线探伤机运用广泛，为了克服探伤机在高度调节和角 线探伤机检测调节装置，使探伤机的角度调节、度调节时的不便，故设计一种X射 高度调节和开度调节相结合，提高探伤机工作效率。该装置不但能保证便携式定向和周向X 射线探伤机的射线输出照射量、穿透力、辐射角、辐射场均匀性、射束中心偏离、焦点、半值层、漏射线、重复性、稳定性等主要性能指标，又能实现准确定位，使检测数据更准确可靠，复现性好，真正实现了X射线探伤机在检测过程中的灵活性。 设计X射线探伤机的检测调节装置，使探伤机能够具备高度调节，角度调节的功能。使探伤机在工作时能够更准确的定位工作面。X射线探伤机在实际应用中，需要对着工作面精心调节其位置和角度。而探伤机本身没有固定调节装置，在以前是工作人员在工作前根据实际工作条件进行调节，对于高度和角度调节非常繁琐，浪费了大量的时间，工作效率低下。为了改进这一弊端，设计了X射线探伤机的调节装置。而探伤机在使用时是有辐射的，为了安全起见，在探伤机工作时，工作人员应远离探伤机，这就需要有一个固定装置，并有调节能力，使探伤机调节起来更灵活，更方便。 3 湖北理工学院 毕业设计(论文) 第一章 X射线探伤机中神奇的X射线 1.1 X射线探伤原理 ,6,8-10cm，X射线有X射线是一种波长很短的电磁波，是一种光子，波长为10 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γ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，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。 1.2 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 4 湖北理工学院 毕业设计(论文) 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 .1为X射线透视的影像。 关系。图1 图1.1 X射线透视的影像 1.3 X射线探伤机在生产实践中的应用 1.探伤机对压铸成型工艺及模具设计改进所起的作用 (1)安全件——上海德尔福的滑块(图1.2) 1 )过程描述 首次试压，在力劲160T压铸机上进行压铸，按以下参数进行试验:压射压力100MPa，高速2.6m/s，低速0.15m/s，慢压射行程300mm，留模时间3s。 图1.2 滑块 2 )缺陷 根据探伤图像(图1.3)显示，在铸件上可以看到很多零散分布的亮点(在零件主体内)，这就说明，铸件内部多气孔、组织稀疏、成型不好。 5 湖北理工学院 毕业设计(论文) 3 )形成原因 ?压铸过程中—喷涂时卷入气体，形成气孔; ?模具温度过低，金属液流不顺畅; ?压射速度不够，填充不充分; 图1.3 探伤图像 ?排气效果不好。 4 )改进措施 ?调整压铸工艺，减少喷涂量，增加吹气时间，增加快压射速度; ?更改模具，改进横浇道，加宽内浇口;增加其截面积，减少填充阻力; ?增加排气道(图1.4) 图1.4 增加排气道 5 )结果 按工艺进行压铸，再通过探伤图像(图1.5)与之前(图1.3)对比，效果有 了明显改善。通过与ASTM E 1025标准对比，符合产品要求。 6 湖北理工学院 毕业设计(论文) 目前，该零件处在批量生产阶段，通过日常品质探伤检测，保证了产品质量要求。 )结构件——日产全球采购件(支架) (2 1 )过程描述 图1.5 更改后的探伤图像 首次试压，在DC 800C压铸机上进行压铸按以下参数进行试验(压射压力80MPa,高速2.7m/s,低速0.3m/s ,慢压射行程400mm) 2)缺陷分析 根据探伤图象显示，在铸件上可以看到很多零散分布的亮点(在零件主体内，图1.6圈出部位)，由于该件为300X180X200;重2.5kg,图示部位为加工量最大部位，易卷气，易形成缩孔。由图分析，该部位多为较大缩孔。 图1.6 支架 3 )形成原因 ?压铸过程中，喷涂时卷入气体，排气不好; ?模具浇道设计不当，该部位填充不足; 7 湖北理工学院 毕业设计(论文) ?压射速度不够，填充不充分。 4 )改进措施 ?调整压铸工艺，增加吹气时间，增加快压射速度。 ?更改模具，改进横浇道，加宽、加厚内浇口，增加其截面积，减少填充阻力;增加一股分支浇道直接对这处填充。 5 )结果 )对比，效果有按工艺进行压铸，再通过探伤图像(图1.8)与之前(图1.7了明显改善。改后铸件经过加工后，加工面上有一些小的气孔，基本符合产品要求;而改前的铸件，为确认其内部质量与探伤图像所示是否一致，经加工后证实:在加工面上，出现明显缩孔和超过2mm的气孔。更改前后对比，可以看出通过探伤检测，可以准确的判定出铸件的内部品质，对此来取相应措施、及时解决问题，可以减少加工成本和降低产品的废品率。 图1.7更改前的探伤图像 图1.8 更改后的探伤图像 2.无损检测 密封件——武汉本田的出水管 该产品已经顺利通过送样阶段，目前已进人批量生产阶段。 由于该产品是密封件，泄漏问题是造成废品的主要问题，而泄漏的主要原因是气孔问题，因此品质保证是以检查频次来控制的，所采用的方法是每班首尾各抽一件进行检查。 生产过程中的探伤图像，其中显示各零件内部组织均匀致密，无气孔、缩孔等缺陷。以此对该产品品质确认合格，经过加工及试泄漏工序，无问题产生。由此看 8 湖北理工学院 毕业设计(论文) 出:通过X射线探伤检测的使用，大大减少了因压铸产生的内部缺陷造成的废品，同时基本解决了加工能力紧张的问题，从而保证产品的顺利生产。 图1.9 生产过程中的探伤图像 3.结论 通过实践证明:X射线探伤应用在生产过程中，检测手段为产品品质的提高，起到了不可忽视的作用，由目视提升到了内部探伤微观检测，大大提高了工作效率。 9 湖北理工学院 毕业设计(论文) 第二章 几种常见的工程探伤方法 2.1 荧光磁粉探伤 荧光磁粉探伤是采用荧光磁粉，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) 吸附到裂纹等缺陷周围，便可形成明显可见的线状或点状堆积。 2.2 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。 2.3 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 10 湖北理工学院 毕业设计(论文) 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、表面较光洁的铜管等非铁磁性工件探伤。 2.4 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γ射线，分别称为X射线探伤和γ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。 2.5 超声波探伤 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 11 湖北理工学院 毕业设计(论文) 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 常称声速)和传播的时间，就可知道缺陷的位置。当缺陷声波在介质中传播的速度( 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(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。 2.6 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。 2.7 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 12 湖北理工学院 毕业设计(论文) 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。 13 湖北理工学院 毕业设计(论文) 第三章 X射线探伤机的结构及工作原理 3.1 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 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两类，移动式X射线 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，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。 14 湖北理工学院 毕业设计(论文) (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。 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 15 湖北理工学院 毕业设计(论文) 图3.1 XXQ-3005X射线探伤机外型尺寸及辐射场示意图 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):2.3×2.3 辐射角度:40+5? 最大穿透(mm):50(A3钢) 重量(kg):发生器44;控制器11.0。 尺寸(mm)发生器Φ340×340×830;控制器320×280×150。 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?1.5 3.2 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γ射线在穿透 16 湖北理工学院 毕业设计(论文) 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度而加以记录或显示，则称为仪器测定法。 图3.2 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。γ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γ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3.3 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、夹渣、未溶合、未焊透等)。 17 湖北理工学院 毕业设计(论文) 第四章 便携式X射线探伤机的工程应用及保养 4.1 便携式X射线探伤机的工程应用 X射线探伤机的工作环境复杂多样，许多情况下是在生产现场或野外作业，有时需要对被检件进行多位置和多角度检测。目前国内外许多X射线探伤机制造厂没有提供检测调节装置，检测过程中往往通过临时搭制台架、捆绑绳索、垫板料等原始手段来调整和固定探伤机，调节时间大约是检测时间的5,10倍，既影响了检测进度，检测效果也不好。 4.2 便携式X射线探伤机的使用方法及保养手段 4.2.1 便携式X探伤机使用方法 在固定的探伤室内，将需要进行射线探伤的工件送入探伤室，设置适当位置，在工件待检部位布设X射线胶片并加以编号，检查无误，工作人员撤离探伤室，并将工件门关闭，然后根据探伤工件材质厚度、待检部位、检查性质等因素调节相应管电压、管电流和曝光时间等，检查无误即进行曝光，当达到预定的照射时间后，关闭电源，工作人员进入探伤室，从探伤工件上取下已经曝光的X片，打开工件门将探伤工件送出探伤室外，即完成一次探伤 4.2.2 便携式X探伤机的保养手段 1)X射线探伤机放置在通风干燥处，切勿潮湿、雨淋、接近高温,以免损失绝缘。 2)避免剧烈震动，以免损坏元件或接头松动及脱焊。 3)如发现有接头松动或触头接触不良，应及时排除。 4)使用中要特别注意各种故障指示，如发现异常应查明原因排除后再使用。 5)保证外壳接地良好。 6)要保证风机正常工作。 7)发生器严禁震动，长途搬运时，必须竖放，且散热器部分朝下，增加防震装置。 8)插头、插座要保持干净，不可受潮。 9)气压低于0.35Mpa，环境温度低于-10?时，禁止使用。 18 湖北理工学院 毕业设计(论文) 10)低压电缆每半年要清洗一次，保证接触良好。 19 湖北理工学院 毕业设计(论文) 第五章 检测调节装置的设计方案及作用 5.1 检测调节装置的设计方案 在没有X射线探伤机调节装置的时候，使用起来十分不便，该设计要实现X射线探伤机的六自由度调节，实现高度调节，张开角度调节，角度调节，这样三功能全部齐全之后，结构简单，收放自如的光机使用起来就实现了灵活多变。 5.2 检测调节装置的主要作用 X射线探伤机通过连接板与机体支架连接成整体，转轴的一端穿入机体支架侧面的通孔中并卡住机体支架，转轴的另一端支承在轴座内并可在轴座内转动，旋转探伤机到所需要的角度，通过锁紧手柄和固定旋钮紧定机体支架和转轴，由轴座外表面的刻度直接读出探伤机的旋转角度，实现探伤机的旋转角度调节。 轴座与轴座支架通过焊接固定，轴座支架的下方设置上下支杆，下支杆可在上支杆内自由伸缩并通过固定旋钮紧定，实现探伤机的高度调节。 轴座支架的下方再设置一个上下支杆的张开角度调节机构，当滑套沿导向杆上下滑动时，通过连杆带动上下支杆绕长销转动，实现上下支杆的张开角度调节。 20 湖北理工学院 毕业设计(论文) 图5.1 X射线探伤机检测调节装置结构图 5.3 检测调节装置的角度调节机构和锁紧机构的技术设计 如图5.1所示，本装置包括:锁紧手柄1，固定旋钮2，机体支架3，转轴4，轴座5，轴座支架6，长销7，上支杆8，下支杆9，连接板10，滑套11，导向杆12，连杆13。 四个相同的连接板10通过螺栓与探伤机的两端固定，两个相同的机体支架3的两端也通过螺栓与连接板紧固，转轴4中开有槽子的一端穿入机体支架侧面的异形通孔中，将转轴往上平行移动，使转轴中的开槽部位卡住机体支架(避免机体支架与转轴之间滑转)，这样，探伤机经连接板、机体支架与转轴连接成一个整体。转轴的另一端装在轴座5内并可在轴座内转动，检测调节时旋转探伤机到所需要的角度，然后通过锁紧手柄1和固定旋钮2分别紧定机体支架和转轴。轴座外表面有角度刻线，通过机体支架上的指示标记所指示的角度，可知道探伤机的旋转角度，从而实现了探伤机的旋转角度调节。 21 湖北理工学院 毕业设计(论文) 5.4 检测调节装置的高度调节机构的技术设计 轴座焊接在轴座支架6上，每个轴座支架的下方通过两根长销7安装有两只上 ，下支杆套装在上支杆内并可在上支杆内任意伸缩，检测调支杆8和两只下支杆9 节时将下支杆调至合适位置，然后通过固定旋钮来紧定下支杆，从而实现了探伤机的高度调节 5.5 检测调节装置的开度调节机构的技术设计 每个轴座支架的下方还安装有一个上下支杆的张开角度调节机构，该机构由滑套11、导向杆12、连杆13、上下支杆和固定旋钮等组成，导向杆通过螺栓固定在轴座支架上，当滑套沿导向杆上下滑动时，通过连杆带动上下支杆绕长销转动，当上下支杆的张开角度调节到合适位置后通过固定旋钮紧定滑套。上下支杆的张开角度调节功能主要是为了使检测工作适应现场的环境条件，同时兼有一定的高度调节功能。 22 湖北理工学院 毕业设计(论文) 第六章 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。 6.1 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: α=30? β=42? G为四根支杆承受的最大载荷, G=490N P为每根支杆受到的最大压力,经推算,P与N的关系式如下: 6.2 下支杆临界压力Plj的计算 下支杆的材料为:无缝钢管Φ30×Φ26BK/20 长度l=595mm 查表得σ=350MN/m2，σ =28MN/m2,E=210GN/m2,a=461MN/m2,b=2.568MN/m2 下支杆可简化为一端固定另一端自由，所以μ=2 23 湖北理工学院 毕业设计(论文) 2296,,,E，，，2101010lj,,,22120, 2,144(/)MNm 22,PljljFDdlj,,,.(),,4 2266,,,,，，，(3026)10144104 ,25333()N 下支杆截面为圆管形， 故临界压力适用欧拉公式计算 ,44()Dd,S11222264iDd,,,，,，3026,F4422()Dd,4 ,9.92mm l2595，,,,,120,i9.92 229dyE，，21010,,,,16,dxp28010，, ,86 ，1,, 6.3 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 Plj25333n,,,,,186P136 所以下支杆满足稳定性要求。 24 湖北理工学院 毕业设计(论文) 第七章 X射线对人体的危害及防护措施 7.1 污染因子 X射线:由X射线探伤机的工作原理可知，X射线是随机器的开、关而产生和消失。本项目使用的X射线探伤机只有在开机并处于出线状态时(曝光状态)才会发出X射线。因此，在开机曝光期间，X射线成为污染环境的主要污染因子。 废气:X射线探伤机最大管电压为250kV，管电流为5mA，在工作时其室内空气被电离会产生少量的臭氧和氮氧化物; 废液:X射线探伤作业完成后需对拍摄的X射线片进行显(定)影，在此过程产生一定数量的废显影液、定影液及胶片，查《国家危险废物名录》可知，该废液属编号为HW16的感光材料废物，且无放射性。 正常工况:X射线探伤机在对工件进行照相的工况下，X射线经透射、反射，对作业场所及周围环境产生辐射影响。 7.2 辐射损伤的概述 辐射损伤是一定量的电离辐射作用于机体后，受照机体所引起的病理反应。 急性放射损伤是由于一次或短时间内受大剂量照射所致，主要发生于事故性照射。在慢性小剂量连续照射的情况下，值得重视的是慢性放射损伤，主要由于X射线职业人员平日不注意防护，较长时间接受超允许剂量所引起的。 电离辐射不仅能引起全身性急慢性放射损伤，而且也能引起局部的皮肤损害。在发现X射线后第二年，X射线管的制造者格鲁贝的手就发生了特异性皮炎。1899年史蒂文斯首先报道了X射线对皮肤的伤害。 人类的经验已证明，X射线的应用可以给人类带来巨大的利益(如放射诊断、放射治疗等)，但是在应用中如果不注意防护或使用不当。也可造成一定的危害(如个体受到损伤或人群中癌症发病率增高等)。因此，本章从辐射防护的需要出发，介绍辐射损伤的有关基本知识，以便深入理解辐射防护标准的制定依据和搞好防护的必要性。 一、辐射损伤机理 X射线照射生物体时，与机体细胞、组织、体液等物质相互作用，引起物质的 25 湖北理工学院 毕业设计(论文) 原子或分子电离，因而可以直接破坏机体内某些大分子结构，如使蛋白分子链断裂、核糖核酸或脱氧核糖核酸的断裂、破坏一些对物质代谢有重要意义的酶等，甚至可直接损伤细胞结构。另外射线可以通过电离机体内广泛存在的水分子，形成一些自由基，通过这些自由基的间接作用来损伤机体。 辐射损伤的发病机理和其它疾病一样，致病因子作用于机体之后，除引起分子水平，细胞水平的变化以外，还可产生一系列的继发作用，最终导致器官水平的障碍乃至整体水平的变化，在临床上便可出现放射损伤的体征和症状。对人体细胞的损伤，只限于个体本身，引起躯体效应。而对生殖细胞的损伤，则影响受照个体的后代而产生遗传效应。单个或小量细胞受到辐射损伤(主要是染色体畸变，基因突变等)可出现随机性效应。辐射使大量细胞或受到破坏即可导致非随机性效应。在辐射损伤的发展过程中，机体的应答反应则进一步起着主要作用，首先取决于神经系统的作用，特别是高级神经活动，其次是取决于体液的调节作用。由此可知，高等动物的疾病不能仅仅归结于那些简单的或孤立的细胞中所产生的过程，它包含着十分复杂的过程。 二、影响辐射损伤的因素 射线作用于机体后引起的生物效应与很多因素有关。如射线的性质和强度;个人特性，如敏感性、年龄、性别、既往病史和健康状况,工作环境等。 (一)辐射性质 辐射性质包括射线的种类和能量。不同质的射线在介质中的传能线密度(LET)不同，所产生的电离密度不同，因而相对生物效应有异。X射线和射线的生物效应基本一样。而中子的LET大得多，1—10兆电子伏的快中子产生的生物效应比X射线、r射线大10倍。 同一类型的射线，由于射线能量不同产生的生物效应也不同。例如，低能X射线造成皮肤红斑所需照射量小于高能X射线。这是因为低能X射线主要被皮肤所吸收，而高能X射线照射时，能量可达深层组织，这不仅对放射治疗有价值，而且在射线防护中很有意义。 (二)X射线剂量 射线作用于机体后，所引起的机体损伤直接与X射线剂量有关。以不同剂量照射动物，可以发现当剂量达到一定量时才开始出现急性放射病征象，继续增加剂量时，则可出现死亡，剂量越大，死亡率越高，当增加到一定大的剂量时，则100,的动物发生死亡。 26 湖北理工学院 毕业设计(论文) (三)剂量率 剂量率即单位时间内的吸收剂量。一般说来，总剂量相同时，剂量率越高，生物效应越大。但当剂量率达到一定值时，生物效应与剂量率之间失去比例关系。在极小的剂量率条件下，当机体损伤与其修复相平衡时，机体可长期接受照射而不出现损伤。小剂量长期照射，当累积剂量很大时，便可产生慢性放射损伤。 四)照射方式 ( 总剂量相同，单方向照射和多方向照射产生的效应不同。一次照射和多次照射，以及多次照射之间的时间隔不同，所产生的效应也有差别。 (五)照射部位和范围 机体各部位对于射线的辐射敏感性不同，所谓辐射敏感性是指机体由电离辐射的抵抗能力，即辐射的反应强弱程度或时间快慢，辐射敏感性高的组织容易受损伤。细胞对辐射的一般规律是，处于正常分裂状态的细胞对辐射是敏感的，而正常不分裂的细胞则是抗辐射的。 人体各组织对射线的敏感性大致有以下顺序: 1(高度敏感组织 淋巴组织(淋巴细胞和幼稚的淋巴细胞); 胸腺(胸腺细胞);骨髓组织(幼稚的红、粒和巨核细胞); 胃肠上皮，尤其是小肠隐窝上皮细胞; 性腺(精原细胞、卵细胞); 胚胎组织。 2(中度敏感组织 感觉器官(角膜、晶状体、结膜); 内皮细胞(主要是血管、血窦和淋巴管内皮细胞); 皮肤上皮(包括毛囊上皮细胞); 唾液腺; 肾、肝、肺组织的上皮细胞。 3(轻度敏感组织 中枢神经系统; 内分泌(性腺除外); 27 湖北理工学院 毕业设计(论文) 心脏。 4(不敏感组织 肌肉组织; 软骨和骨组织; 结缔组织。 同一剂量，生物效应随照射范围的扩大而增加，全身照射比局部照射危害大。 六)环境因素 ( 在低温、缺氧情况下，可延缓和减轻辐射效应。此外、受照者的年龄、性别、健康情况、精神状态及营养状况等不同，所产生的效应亦不同。由此可见，机体对射线的反应受各种因素的影响 7.3 X射线探伤作业时的防护 固定式探伤作业时，射线探伤机与被检物体都在一个固定房间或围墙内，对放射工作人员以及墙外停留或通过人员可提供足够的屏蔽防护，并防止在探伤作业时，无关人员进人或留在照射室内。合理设置探伤场所，具备足够的屏蔽是固定式探伤安全防护的基本原则。探伤场所的选择尤为重要，必须充分考虑周围环境的安全因素;探伤室应选在厂区或厂车间的一角，应设置探伤室、操作室和显影室。操作室、显影室与探伤室之间有防护墙隔开，大型探伤室与操作室之间应设迷路墙及防护墙。在规划新设施时，应考虑辐射最优化，使探伤室内屏蔽墙的厚度，达到屏蔽要求。探伤室内屏蔽墙的厚度应按探伤工作人员或公众中个人的剂量限值和使用的探伤机的工作数据求得，然而在按剂量限值设计时，X射线探伤机的常用管电压一般低于400KV，它比高能量的射线容易屏蔽;如果把剂量限值降低至1/10值，则所需增加的防护建筑费用只占整个防护建筑费用的很少部分，因此在设计屏蔽厚度时，可考虑这一因素。同时探伤室的防护门、窗的屏蔽射线性能应与同侧墙的防护性能相同，并安装防护门与探伤机的连锁装置，使只能在防护门关闭后才能进行透照检查。探伤室还应装备警铃，在开机前三分钟及照射过程中示警，防止放射事故的发生。 由于探伤作业在探伤室外进行，防护条件不足，场所剂量变化较大，所以在探伤作业场所需明确划分出控制区和管理区。在控制区边界上必须悬挂清晰可见的禁止进入射区的标牌，探伤工作人员应在控制区边界进行操作，否则必须采取相应的 28 湖北理工学院 毕业设计(论文) 防护措施。在管理区边界上应设四警，即替灯、警铃、替绳和替戒牌，贴片和曝光人员应携带个人剂量报替仪，而且它们之间应有联络装置，以避免误照事故发生。警铃在开机前三分钟进行预报警和开机过程中示警。控制区和管理区的范围是随使用的X射线探伤机的类型，工作时使用的管电压、管电流值照射方向和时间，操作位里与射线管的距离，被检物体类别与规格，场地屏蔽体等工作条件的变化而改变的.因此上述任何一项条件改变时，均应重新确定控制区和管理区的范围。只有做好以上工作，才能在工业X射线探伤工作中有效防止或减少射线工作人员受到的射线剂量和避免其它公众受到误照射。 29 湖北理工学院 毕业设计(论文) 总 结 随着毕业日子的到来，毕业设计也接近了尾声。经过几周的奋战我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法有助于我们更好的理解知识， 此外，我正体会到:知识必须通过应用才能实现其价值～有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。 在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向皮老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。 30 湖北理工学院 毕业设计(论文) 致 谢 本设计的完成是在我的老师皮老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。皮老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，在此谨向皮老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。我还要感谢在一起愉快的度过毕业设计同学们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。 在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们! 最后，再次对关心、帮助我的老师和同学表示衷心地感谢～ 31 黄石理工学院 毕业设计(论文) 参考文献 1)整体X射线透镜在X射线衍射应用中的新进展--《中国核科技》1999年S4期 2)《X射线荧光光谱分析基础》 清华大学出版社 ，2009.1 3)机械工业基础标准应用手册(机械工业出版社，2010.3 4)机械工程材料手册(上、下)(电子工业出版社，2007.1 )机械加工工艺手册(第5版)(机械工业出版社，2009.1 5 6)GB/T12604.2-2010无损检测术语 射线检测 7)GB16357-1996工业X射线探伤放射卫生防护标准 8)JB/T6221-1992工业X射线探伤机 电气通用技术条件 9)JB/T7413-1994携带式工业Χ射线探伤机 10)JB/T9217-1999射线照相探伤方法 11)刘贵民(无损检测技术(国防工业出版社，2007 12)邵泽波(无损检测技术-工人岗位培训实用技术读本(化学工业出版社，2003 13)施克仁(无损检测新技术，清华大学出版社，2007 14)中国机械工程学会无损检测分会编(射线检测(第3版)——无损检测?级培训教材(机械工业出版社，2004 15)现代机械传动手册(第4版)(机械工业出版社，2008.5 16)云庆华等编著:《无损探伤》,劳动出版社,北京,1982。 17)姜富财，常规无损探伤应用导则，北京，国家标准局，1986 19)国务院令第44号放射性同位素与射线装置放射防护条例 20)GB16357—1996工业X射线探伤放射卫生防护标准 21)汪东明,李礼夫.现代无损检测技术在国民经济发展中的作用及挑战，面向节约型社会和可持续发展的先进设计与制造—第七届海外青年设计与制造科学会议论文集，2006. 22)李慧.基于β射线木材单板密度无损检测系统的研究，2007. 23)姚家伦. 射线探伤检测对DF8B机车静液压油管焊接质量的控制.2010 32