低密度材料焊缝质量的CT诊断

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为了对低密度材料焊接件的焊缝质量进行不破坏的直接诊断，应用工业CT对一系列电子束焊接件的焊缝质量进行了分析。CT的X光管电压为0~420kV连续可调，焦斑直径f 0.8mm，焊接件分单层低密度材料环与内衬高密度材料的双层环两类。
对单层环焊接件，由于材料密度低，管电压随射线穿透厚度不同通常选择200~300kV，能够使系统具有高空间分辨率的同时得到好的质量分辨率，获得的CT图像较理想。平行焊缝扫描获得熔池纵剖面CT图，能测量熔池深度及判断全焊区熔池深度的均匀性。垂直焊缝扫描获得熔池横剖面CT图，能得到熔池深度、熔池表面焊宽、焊缝中心偏离量及内止口间隙数据。

　　将不同角度扫描得到的数据与金相数据进行了比较，由于CT扫描的焊缝位置与金相检测的焊缝位置不同，算术平均值相差0~0.05mm。个别焊接件焊缝表面由于熔融金属飞溅留下深浅不一的孔，造成测量数据相差较大。

　　对两层环焊接件，因为穿透内层的高密度材料要采用较高的射线能量，而高能量的射线穿过低密度材料时信号衰减相对较弱，外环焊缝区域的有用信息必然被掩盖，在CT图上甚至不能分辨外层低密度材料环的存在。采用分层扫描的方法，使射线平面只穿过外层的低密度材料，对焊区由表至里逐层连续扫描，得到一系列焊区图象，依据图象特征和振幅（密度）的变化判断熔池根部，计算得到熔池深度。受机械运动装置及软件所限，计算所得熔池深度的精确度≤0.1mm。在切过焊缝表面的图象中可以测量熔池表面焊宽，焊缝中心偏离量在熔池根部的分层图像中测量。利用分层扫描的系列图象建立低密度材料焊区的三维图象，可以直观地判断焊缝中心是否偏离及焊区形貌。

　　另外，对焊区常见的缺陷进行了检测。工业CT能够检测到任一方向超过50mm的裂纹，检测气孔的灵敏度为0.1mm3。通过对焊接件多角度的分析，发现了热应力导致的裂纹（1.30mm×0.24mm）和熔融金属飞溅造成的气孔(最大方向的尺寸为0.73mm×0.21mm)。射线照相还发现了材料基体中存在的裂纹。因此，工业CT能够对单层低密度材料焊接件焊缝质量进行直接诊断，对内层有高密度材料存在的低密度材料焊缝质量的CT诊断可采用分层扫描的方法进行。