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X射線探傷機的發(fā)展趨勢
日期：2024-09-27 06:16
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摘要：
近五年來，國內外在攜帶式工業(yè)X射線機的發(fā)展方面均作出了相當?shù)呐?，有了較明顯的改進和發(fā)展，國外如比利時ICM公司的SITE-X系列，原ANDREX的SMART系列，SEIFORT的新產(chǎn)品，理學機的新改進，國內如沉陽探傷機廠、中南探傷機廠、大連通海公司等也都推出了新的系列，這些新的發(fā)展都各有特點，但綜合起來都還是緊緊圍繞著用戶的要求進行的。
按照用戶對攜帶式工業(yè)X射線機的要求，我認為主要是：體積小、重量輕；穿透能力強；可靠性高；使用方便。
現(xiàn)就這幾個方面分析一下X射線探傷機機的發(fā)展趨勢
一﹑體積小、重量輕
這指的既是射線管頭，也指控制臺，先看一下八十年代到九十年代初的狀況
型號 管頭重 控制臺重
波濤 GFD306 36 公斤 23 公斤
理學 300EG-S3 38.5 公斤 25 公斤
國產(chǎn) XXH3005 45 公斤 12 - 19.5 公斤
XXQ3005 49 - 42 公斤
XXG3005 35 公斤
當時300kV管頭為35-38.5公斤，控制臺為12-25公斤，再比較一下目前的狀況
在同樣的功率條件下管頭重量減輕了20%-23%
控制臺重量減輕了37%-44%
分析一下重量減輕原因可以看出X射線探傷機的發(fā)展趨勢，首先分析一下射線管頭重量減輕的措施：自五十年代到七十年代當時有一個大的變化，當時比利時波濤公司從三個方面進行革新：以SF6氣絕緣代替油絕緣，以鋁殼體代替鐵皮殼體；用單端接地，使高壓線包由三個(正、負高壓及燈絲)變?yōu)橐粋€；用逆變變頻技術減少變壓器體積、重量。以后理學也采用這一變革，國產(chǎn)機也相應變更，使定向300kV管頭由50多公斤降到了35-36公斤，這一局面維持了10年左右。
九十年代開始，ANDREX及比利時ICM公司均先后進行了改革，他們首先從射線管上進行改革，都把棒狀陽極X射線管作為改革方向，一方面使射線管更小﹐另一方面由于射線發(fā)射窗口從氣絕緣的筒體內移到筒體外，使射線防護用鉛大為減少，使X射線機機頭的重量大大降低﹐以300kV為例，原波濤的GFD306為36公斤，而ICM的D3006僅29公斤，用鉛量的下降是主要原因。國內多家生產(chǎn)企業(yè)也有這方面成功的例子，不一一列舉，其次對變壓器來說,目前主要是提高頻率，可以用變頻也可以用恒頻，甚至通過倍壓整流成為恒電位的系統(tǒng)，提高ｆ，可使鐵芯體積重量下降，當然ｆ↑也使損耗增大，使變壓器發(fā)熱更為突出，于是選擇鐵芯材料以降低鐵損及提高磁通密度就是必須考慮的因素﹐國內外多家廠商均對此作了研究，ICM 更對變壓器的散熱冷卻作了專門的研究和發(fā)展。
在控制臺方面﹐自從波濤公司將逆變技術引入X射線機以后，基本上主導了X射線機功率電路的設計，但當時采用的為可控硅 SCR，使控制臺重量在20公斤上下，長期未有變化，直到90年代中期，ICM，ANDREX，BALTEAU的改進型定向機均采用了晶閘管，用了IGBT、MOSFET等器件作為逆變電源的功率器件，使電路簡化、熱損耗大大降低，繼而使控制臺重量大幅度下降，如 ICM公司的SITE-X系列控制臺為14公斤，爬行器用的控制臺CCU186僅4公斤，國產(chǎn)的控制臺也降到7.5-12公斤，當然用鋁合金代替鋼板也是一個因子。
二﹑穿透能力提高（X射線探傷機的發(fā)展趨勢）
X射線機的穿透能力與kV值密切相關，因為kV值影響了X射線的硬度。但電壓的波形又決定了*硬射線在全部射線劑量中所占的比例，變頻矩形脈沖存在占空比，這就使**kV出現(xiàn)的時間在總的曝光時間中只占一部份，要提高在某一kV值下的劑量，可以增長mA，也可以縮小占空比，直到100%的恒電位。以ICM的SITE-X及ANDREX的SMART為例，前者用加大mA，為6，7，8 mA，同時主要是延長曝光時間，通過對管端冷卻系統(tǒng)的改造及對變壓器冷卻的改造，使一次曝光時間可以提高，使暫載率達到100%，比起過去的50%暫載率有了很大提高，通過一次曝光20-30%，同時提高kV值，發(fā)展320kV系列，350-360kV系列，如 320kV**穿透69mmFe，后者則用倍壓整流的方法形成直流高壓，因此在相同的曝光時間內提高射線劑量率，提高穿透能力，但由于倍壓整流方式功率不大，因此管電流在3mA以下，管子及高壓電源的散熱也是一個問題，持續(xù)工作時間推薦為10分鐘， 300kV的穿透能力在曝光時間為10分鐘時可達60mmFe。在這方面進一步的突破則有賴于新的**意識。
三﹑可靠性高（X射線探傷機的發(fā)展趨勢）
X射線機的可靠性由三個因子組成，即X射線管、高壓變壓器、控制系統(tǒng)的可靠性組成。
X射線機的可靠性由X射線管的設計及工藝決定，保護可由機械保護及電器保護組成。
以ICM公司的SITE-X系列為例來進行分析，他們仍采用玻殼管，*長達10萬小時，金屬陶瓷管及陶瓷管則發(fā)展歷史較短，壽命提高還有一段路程，從提供文字的參數(shù)看﹐陶瓷管的壽命提出為400小時，金屬管為600小時，玻殼管為1000小時，但普遍認為金陶管及陶瓷管機械性能好一些，因此改進管子結構是提高管子可靠性的主要途徑。
四﹑使用方便（X射線探傷機的發(fā)展趨勢）
使用微處理器及各種存貯組件，使目前的X射線機在使用方便上提高了一大步，由于采用薄膜開關控制，使用鍵盤操作與熒光數(shù)碼顯示或液晶顯示，這都使操作極大簡化，如ICM公司的產(chǎn)品只要按鍵操作，輸入?yún)?shù)，**只要按一個起動鍵就完成了曝光操作。kV、mA的調整可以細化到1kV及0.1mA，使用戶可以方便確定需參數(shù)，以獲得*佳的曝光規(guī)范，同時又可以貯存起來，將曝光參數(shù)細化到kV，mA，T、黑度、材料厚度、焦距、膠片規(guī)格、膠片型號等，形成完全確定的規(guī)范，存貯后可以檢索，可以呼出使用。維修人員可查閱設備的工作檔案、曝光記錄、自診斷情況使檢修工作更為方便，總之微機控制引入X射線機的控制臺使使用方便上升到一個全新的水平，當然隨著組件的發(fā)展，如微處理器的速度加快，存貯組件容量的加大，用戶要求更高，使用的方便程度必將會有一個新的提高。
綜合起來看，**意識就體現(xiàn)在提高科技含量，滿足用戶需求上。科技的發(fā)展是無止境的，用戶的需求也是有階段性但又是無止境的，只有不斷**，才能不斷發(fā)展，而**的關鍵是人才，從國內外企業(yè)的發(fā)展看，老的企業(yè)走下坡路，就是人才凋零，缺乏**的結果，新的企業(yè)走上坡路，正是重視人才不斷**的結果，市場競爭是優(yōu)劣從來沒有終身制，失敗是成功之母，愿國內企業(yè)能奮起投入競爭與國內科技院、所廣泛合作，一個新的天地就在前面。
按照用戶對攜帶式工業(yè)X射線機的要求，我認為主要是：體積小、重量輕；穿透能力強；可靠性高；使用方便。
現(xiàn)就這幾個方面分析一下X射線探傷機機的發(fā)展趨勢
一﹑體積小、重量輕
這指的既是射線管頭，也指控制臺，先看一下八十年代到九十年代初的狀況
型號 管頭重 控制臺重
波濤 GFD306 36 公斤 23 公斤
理學 300EG-S3 38.5 公斤 25 公斤
國產(chǎn) XXH3005 45 公斤 12 - 19.5 公斤
XXQ3005 49 - 42 公斤
XXG3005 35 公斤
當時300kV管頭為35-38.5公斤，控制臺為12-25公斤，再比較一下目前的狀況
在同樣的功率條件下管頭重量減輕了20%-23%
控制臺重量減輕了37%-44%
分析一下重量減輕原因可以看出X射線探傷機的發(fā)展趨勢，首先分析一下射線管頭重量減輕的措施：自五十年代到七十年代當時有一個大的變化，當時比利時波濤公司從三個方面進行革新：以SF6氣絕緣代替油絕緣，以鋁殼體代替鐵皮殼體；用單端接地，使高壓線包由三個(正、負高壓及燈絲)變?yōu)橐粋€；用逆變變頻技術減少變壓器體積、重量。以后理學也采用這一變革，國產(chǎn)機也相應變更，使定向300kV管頭由50多公斤降到了35-36公斤，這一局面維持了10年左右。
九十年代開始，ANDREX及比利時ICM公司均先后進行了改革，他們首先從射線管上進行改革，都把棒狀陽極X射線管作為改革方向，一方面使射線管更小﹐另一方面由于射線發(fā)射窗口從氣絕緣的筒體內移到筒體外，使射線防護用鉛大為減少，使X射線機機頭的重量大大降低﹐以300kV為例，原波濤的GFD306為36公斤，而ICM的D3006僅29公斤，用鉛量的下降是主要原因。國內多家生產(chǎn)企業(yè)也有這方面成功的例子，不一一列舉，其次對變壓器來說,目前主要是提高頻率，可以用變頻也可以用恒頻，甚至通過倍壓整流成為恒電位的系統(tǒng)，提高ｆ，可使鐵芯體積重量下降，當然ｆ↑也使損耗增大，使變壓器發(fā)熱更為突出，于是選擇鐵芯材料以降低鐵損及提高磁通密度就是必須考慮的因素﹐國內外多家廠商均對此作了研究，ICM 更對變壓器的散熱冷卻作了專門的研究和發(fā)展。
在控制臺方面﹐自從波濤公司將逆變技術引入X射線機以后，基本上主導了X射線機功率電路的設計，但當時采用的為可控硅 SCR，使控制臺重量在20公斤上下，長期未有變化，直到90年代中期，ICM，ANDREX，BALTEAU的改進型定向機均采用了晶閘管，用了IGBT、MOSFET等器件作為逆變電源的功率器件，使電路簡化、熱損耗大大降低，繼而使控制臺重量大幅度下降，如 ICM公司的SITE-X系列控制臺為14公斤，爬行器用的控制臺CCU186僅4公斤，國產(chǎn)的控制臺也降到7.5-12公斤，當然用鋁合金代替鋼板也是一個因子。
二﹑穿透能力提高（X射線探傷機的發(fā)展趨勢）
X射線機的穿透能力與kV值密切相關，因為kV值影響了X射線的硬度。但電壓的波形又決定了*硬射線在全部射線劑量中所占的比例，變頻矩形脈沖存在占空比，這就使**kV出現(xiàn)的時間在總的曝光時間中只占一部份，要提高在某一kV值下的劑量，可以增長mA，也可以縮小占空比，直到100%的恒電位。以ICM的SITE-X及ANDREX的SMART為例，前者用加大mA，為6，7，8 mA，同時主要是延長曝光時間，通過對管端冷卻系統(tǒng)的改造及對變壓器冷卻的改造，使一次曝光時間可以提高，使暫載率達到100%，比起過去的50%暫載率有了很大提高，通過一次曝光20-30%，同時提高kV值，發(fā)展320kV系列，350-360kV系列，如 320kV**穿透69mmFe，后者則用倍壓整流的方法形成直流高壓，因此在相同的曝光時間內提高射線劑量率，提高穿透能力，但由于倍壓整流方式功率不大，因此管電流在3mA以下，管子及高壓電源的散熱也是一個問題，持續(xù)工作時間推薦為10分鐘， 300kV的穿透能力在曝光時間為10分鐘時可達60mmFe。在這方面進一步的突破則有賴于新的**意識。
三﹑可靠性高（X射線探傷機的發(fā)展趨勢）
X射線機的可靠性由三個因子組成，即X射線管、高壓變壓器、控制系統(tǒng)的可靠性組成。
X射線機的可靠性由X射線管的設計及工藝決定，保護可由機械保護及電器保護組成。
以ICM公司的SITE-X系列為例來進行分析，他們仍采用玻殼管，*長達10萬小時，金屬陶瓷管及陶瓷管則發(fā)展歷史較短，壽命提高還有一段路程，從提供文字的參數(shù)看﹐陶瓷管的壽命提出為400小時，金屬管為600小時，玻殼管為1000小時，但普遍認為金陶管及陶瓷管機械性能好一些，因此改進管子結構是提高管子可靠性的主要途徑。
四﹑使用方便（X射線探傷機的發(fā)展趨勢）
使用微處理器及各種存貯組件，使目前的X射線機在使用方便上提高了一大步，由于采用薄膜開關控制，使用鍵盤操作與熒光數(shù)碼顯示或液晶顯示，這都使操作極大簡化，如ICM公司的產(chǎn)品只要按鍵操作，輸入?yún)?shù)，**只要按一個起動鍵就完成了曝光操作。kV、mA的調整可以細化到1kV及0.1mA，使用戶可以方便確定需參數(shù)，以獲得*佳的曝光規(guī)范，同時又可以貯存起來，將曝光參數(shù)細化到kV，mA，T、黑度、材料厚度、焦距、膠片規(guī)格、膠片型號等，形成完全確定的規(guī)范，存貯后可以檢索，可以呼出使用。維修人員可查閱設備的工作檔案、曝光記錄、自診斷情況使檢修工作更為方便，總之微機控制引入X射線機的控制臺使使用方便上升到一個全新的水平，當然隨著組件的發(fā)展，如微處理器的速度加快，存貯組件容量的加大，用戶要求更高，使用的方便程度必將會有一個新的提高。
綜合起來看，**意識就體現(xiàn)在提高科技含量，滿足用戶需求上。科技的發(fā)展是無止境的，用戶的需求也是有階段性但又是無止境的，只有不斷**，才能不斷發(fā)展，而**的關鍵是人才，從國內外企業(yè)的發(fā)展看，老的企業(yè)走下坡路，就是人才凋零，缺乏**的結果，新的企業(yè)走上坡路，正是重視人才不斷**的結果，市場競爭是優(yōu)劣從來沒有終身制，失敗是成功之母，愿國內企業(yè)能奮起投入競爭與國內科技院、所廣泛合作，一個新的天地就在前面。
