DZ93000型工业无损检测用驻波电子直线加速器的应用研究.pdf

首届中国大型铸锻件制造技术发展论坛论文集 DZ一9／3000型工业无损检测 用驻波电子直线加速器的应用 闵立强，郭伟 (共享集团公司，宁夏银川750021) 摘要：本文结合DZ一9／3000驻波电子直线加速器多年实践应用，重点是针对铸件探伤进行探讨。加 速器也可作为实时成像透视检查和计算机断层检查(即工业cT)的高能x射线源。它已在国防、军 工、能源、化工、锅炉和其它重型机电工业和部门中得到了广泛的应用，在保证其产品的内在质量 中，起着关键性的作用。 关键词：无损检测；驻波电子直线加速器；应用技术 高能x射线无损检测，在机械结构性产品质量检验控制领域有着特殊的地位。宁夏共享集团的主 导产品涉及发电设备、内燃机、压缩机、机床类等众多领域。为满足高端铸件产品技术研发，保证铸 件内部质量有效控制，公司领导进行了大量的市场调研，于2000年购进北京机械自动化研究所研制生 产的DZ一9／3000驻波电子直线加速器，此举在国内铸造行业首开先河。引进加速器的主要目的是： 检测、分析产品制造过程中铸件的内在质量问题，由于公司的铸件(铸铁、铸钢)大部分隶属于高技 术含量产品，各方面性能、技术指标要求十分严谨，顾客对铸件中的内部缺陷要求进行量化，几乎趋 于零缺陷制造状态。公司为发电设备提供的铸件产品大部分都要经过加速器射探检查，以确定产品内 部是否存在不允许的缺陷和超级别的缺陷范畴。DZ一9／3000型加速器的引进，使我公司技术研发与 质量控制有了强大后盾。 1 原理 DZ一9／3000驻波电子直线加速器是利用射频(微波)驻波电场加速电子，使被加速的高能电子 轰击钨靶产生高能x射线的装置，它可做射线照相，射线图象透视检查和计算机断层检查(工业cT) 的高能x射线源。在DZ一9／3000高能x射线源实际应用中，综合比对分析其全方位性能可得：能量 高、穿透力强、焦点小、灵敏度高、宽容度大、散射比小，联锁保护可靠。其适用于检查厚度为70一 380mm钢铁工件及厚度与之等效的其它工件，其输出x射线的最大能量为9MeV，最大剂量率为30 000 Gv／(min·m)【即3rad／(rain·m)】，焦点直径圣2Inm。鉴于该设备能量高、剂量率大，所以 可在很短时间里检测出厚度较大的工件，工作效率显著。基于此加速器的焦点小、漏线量小，其检测 灵敏度也相应较高，在射线照像法中的检测灵敏度优于l％。 2 应用技术 在实际应用中，该设备的厚度宽容度较令人瞠目。在射线探伤检验中，宽容度是一非常重要的参 数，在同一被检区，即使区内存有差异高达2～3em的厚度，照相底片的黑度差也有可能小于1，此 种情况对厚度差异大的工件，在不用补偿的情况下也能达到一般标准所规定的黑度要求。如此状态 下，一个被检区域存在几个不同厚度时，只要厚度差不大于3．4em，仅曝光一次就可满足黑度要 求。而当厚度差异较大且繁多时，引用复片技术(柯达AA400、富士50)亦可取得较优秀效果。多年 来，利用此项技术，依靠加速器优秀的厚度宽容度，探伤检测时大幅减少了曝光次数，降低了耗用， ·____——46‘___—— DZ一9／3000型工业无损检测用驻波电子直线加速器的应用 经济效益可观，人力、物力节省显著(设备见图1)，5年来累计给我公司节约带动效益80多万元。 宽容度在复片技术领域里就加速器方面而论，有较深的技术空间可创新。 图l 在加速器应用中，散射比对探伤质量高低影响非常突出。由下列公式可分析得：在高能范围，随 着射线能量的增加，散射比n也随之下降。 散射比n=，s／Ip式中，s为散射强度；IP为一次投射射线强度。 射线照相对比度△D=0．434·y·p·厶T／(1+n)式中y为胶片对比度；p为衰减系数； 厶丁为缺陷在透照方向上的高度。 在散射比n减小的状态下，从上式可得知：射线照相对比度△D随之增大。△D的增大也就意味 着射线照相灵敏度的提高(射线照相灵敏度是射线照相对比度、不清晰度、颗粒度的综合结果)。高 的灵敏度使得DZ一9／3000驻波电子直线加速器在探伤检验中能检测出毫米甚至亚毫米级的缺陷。 DZ一9／3000驻波电子直线加速