文档介绍：棒阳极 X 射线管的创新技术–应用于航空发动机焊缝的 X 射线无损检测作者: Thorsten FROBA, Dr. Jens Peter Steffen 地址: X-RAY WorX GmbH, Siemensstra ?e 26, D-30827 Garbsen, Germany, 摘要:根据工业标准(如 ASTM [1] )的要求,航空发动机焊缝的 X 射线无损检测需要使用高强度长时间曝光的 X 射线,棒阳极 X 射线管的最大挑战在于其耐用性,为了增强棒阳极 X射线管可靠性和耐用性,不仅要改进其机械设计,而且要引进创新的冷却技术。此文献概述了微焦点棒阳极 X 射线管的安装及应用, 特别是在航空航天工业中。文中讨论了不同的技术难点, 如散热、冷却的改进、以及密闭的冷却回路, 并讲述了 X-RAY WorX 公司的研发团队是如何解决这些关键问题, 最终为航空发动机检测领域集成了一套紧凑、耐用的棒阳极 X 射线管。新的棒阳极 X 射线管的技术, 使设备更稳定, 减少故障率并为发动机制造商提供了优化的 X 射线检测方案。 1. 应用领域射线照射及射线***技术广泛应用在无损检测领域中,在普通的射线检测系统中,一般将 X 射线源放置在被检测物的前面, 一个 X 射线感光胶片或探测器放置在被检测物的后面,用以接收穿透被检测物后残余的射线,但是许多被检测物的缺陷所处的位置非常不适用于这种检测方式。那些带有很多孔腔或很厚的管璧的检测样品, 由于射线穿透后分辨率以及对比度的问题, 导致检测结果非常不理想。例如中空的样品[2] 和热交换器[3], 管板上焊接许多管子, 这种焊缝的检测就需要一个狭长的 X 射线源, 伸进管子内部, 如热交换器的管子内部,标准的 X 射线管都不能满足这种检测方式。图 1. 使用普通的 X 射线管进行焊缝检测类似的难点在航空发动机零部件的检测中很常见, X 射线源必须非常靠近焊接点( the weld ) ,同时胶片及探测器需要放置在焊接处的另一侧,使用普通的 X 射线管,不可能将 X 射线源靠近缺陷处,而且不可避免的需要穿透很厚的管壁(如图 1),穿透双壁厚度导致分辨率和对比度降低,而且会产生重叠分辨被检测区域的现象。为了解决上述检测难点,研制了棒阳极 X 射线管, X 射线窗位于阳极棒的顶端,阳极棒可以探入孔洞内部,图 2 展示了使用棒阳极 X 射线管检测的基本原理,相对于普通的从被检测物外部透照检测方式,使用棒阳极 X 射线源,可以减少透照壁厚, 可以获取更高的分辨率。图 2. 使用棒阳极检测焊缝随着产品质量及安全标准的越来越严格,允许焊缝的缺陷大小也越来越小,电子束焊接可能出现的漏焊深度必须小于 50μm[4] ,这会直接影响到在检测中所使用的 X 射线源,要求 X 射线焦点尺寸更小,焦点尺寸大小指的是 X 射线源内部辐射的区域直径,针对高放大倍数及高分辨率的 X 射线图像是关键要求的领域,微焦点 X 射线源为此提供了解决方案。 2. 微焦点棒阳极 X 射线管微焦点棒阳极 X 射线管结合了微焦点和阳极棒两个特点,如图 3 先进的微焦点棒阳极 X 射线管,可以生成非常小的焦点尺寸,同时可以探入孔洞内部非常靠近缺陷的位置进行检测。图3 先进的微焦点棒阳极 X 射线管棒阳极 X 射线管的焦点在靶极生成,如图 5 ,阳极靶位于阳极棒顶端