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姚力的博客—表面无损检测时控制可见光照度的实用方法

发布日期：2010/6/22     阅读：
表面无损检测时控制可见光照度的实用方法
 
姚力[1]
四川绵阳 中国空气动力研究与发展中心 621000
Mianyang, Sichuan, China Airedynamic Research and Development Center Yao Li
 
按照相关标准的规定，在磁粉检测、渗透表面无损检测时，需要对工件被检表面可见光照度进行控制。但因种种原因，在国内承压类特种设备表面无损检测工程实际中，绝大部分单位均没有进行相关要求，或者虽然有相关要求但基本上没有进行实际有效控制。根据上述状况，本文现针对几种控制可见光照度的实用方法进行讨论，供同仁参考，如有不当之处敬请指正为盼。
1        相关标准的规定
JB/T4730.4《承压设备无损检测 第4部分：磁粉检测》规定：“5.2.2 非荧光磁粉检测时，磁痕的评定应在可见光下进行，通常工件被检表面可见光照度应大于等于1000lx；当现场采用便携式设备检测，由于条件所限无法满足时，可见光照度可以适当降低，但不得低于500lx”；JB/T4730.5《承压设备无损检测 第5部分：渗透检测》也有相同的规定。
SY/T4109-2005《石油天然气钢质管道无损检测》规定：“28.3.4 磁痕的观察：磁痕的观察应在磁痕形成后立刻进行。a) 非荧光磁粉检测时，磁痕的观察应在可见光下进行，工件受检表面处可见光照度应不小于1000lx；当现场采用便携式设备检测，由于条件所限无法满足时，可见光照度可以适当降低，但不得低于500lx”；“37.4.5 观察与评定：a) 迹痕的观察1）应在自然光或白光灯下观察迹痕显示，受检区域的可见光照度应大于等于500lx。”
GB/T 5097-2005《无损检测 渗透检测和磁粉检测 观察条件》规定：“检验应在日光或人工照明下进行，不应使用如钠灯等单色光源。被检表面应均匀照射，应避免闪烁和反射”；“4.2 测量 在工作条件下，应使用光照度计测量被检表面处的光照度；4.3要求：被检表面光照度应大于等于 500 lx。”
GB/T18851.1-2005《无损检测 渗透检测 第1部分 总则》规定：“当使用着色渗透剂时，检测现场宜使用照度不低于500lx（注：作为指导，这相当于用80W荧光灯管照射在距离大约1m处之所得。）的日光或灯光进行照明，以便能够恰当地评定被检表面所呈现出来的显示。上述观察条件应避开眩目闪耀的光线。”
其它相关标准也均有相应的规定，均要求被检表面光照度应大于等于 500 lx。
2        控制可见光照度的方法讨论
2.1         采用照度计测试
每次在不同的检测现场，采用白光照度计测试被检工件表面可见光照度。可以最完整、最无争议地满足国际、国内相关标准的规定。但是该方法实施难度最大，主要是：①照度计价格昂高，一般少则大千，多则上万；例如美国DSE-100X/L型数字式强度计（白光照度计），每台价格为￥11500元，难于每次携带到表面无损检测现场使用；并需要每年定期检定。（国产低价产品另文强力推荐！）②由于价格昂贵，测试仪数量也少，通常一个单位最多才配备1~2台，根本无法满足多个表面无损检测现场的需要；③测试过程不简洁，一则可见光照明光源一般都没有特别要求，二则何时（前、中、后）测试、测试几次（每周或每天测试一次，还是每个检测环境），JB/T4730.5均未要求。
对于在野外白天日光下或阴天的光照度，通常均远远大于500lx，仅在下雨、黄昏等例外。
这些都是在检测现场绝大多数情况下难于用照度计对可见光照度进行控制的原因。
2.2         采用日光灯或白炽灯照明
对于白炽灯，一般可粗略认为其发光效率约为日光灯的1/4。按光学理论一般认为：对于一定功率的光源，其照度与距离成平方反比率；对于一定距离的光源，其功率与照度成正比。则可以用下表数据实际控制检测现场可见光照度为500lx（1000lx时，功率×2）：
 
光源至被检表面距离m
2.0
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
所需白炽灯功率W
1280.0
320.0
259.2
204.8
156.8
115.2
光源至被检表面距离m
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.05
所需白炽灯功率W
80.0
51.2
28.8
12.8
3.2
0.8
 
显然，按检测现场可见光照度为500lx控制，可得出以下结论：采用40W白炽灯照明时，光源距离被检表面应约在0.3~0.4m；采用60W白炽灯照明时，光源距离被检表面应约在0.4~0.5m；采用100W白炽灯照明时，光源距离被检表面应约在0.5~0.6m。
2.3         采用碘钨灯照明
碘钨灯具有亮度高、寿命长的特点，一只1000瓦的碘钨灯相当于5000瓦普通白炽灯泡的亮度。采用500W~1000W碘钨灯照明时，光源距离被检表面可达3.0m~4.0m，便能够大范围满足表面无损检测时对显示迹痕的观察照度要求。
2.4         采用白炽灯手电筒照明
采用≤3.2W的白炽灯（如0.5A/4.5V灯泡）手电筒照明时，光源距离被检表面必须≤0.1m，有效观察范围过小，即可以认为用普通手电筒较为难于满足表面无损检测时对显示迹痕观察的正常要求。
2.5         采用LED灯照明
采用LED（light emitting diode）发光二极管的新型光源照明，其寿命长、亮度高、发热小、节能、携带方便，已在检验检测现场照明、底片评定等领域得到应用。
第1种、第2 种LED手电筒如右图所示。其特点是多头发光LED，价格约为￥10~20元/只。实测5个头的LED手电筒光源距离被检表面0.2m时的照度即约为500lx，但其照射区域偏小（仅约为Φ0.1m），需在较近的距离（≤0.2m）观察。
如图右所示的第3种LED手电筒，其特点是单个片状发光LED，其价格约为￥100元/只。在光源发散（不用聚焦）状况下，光源距离被检表面为1m时的可见光照射区域中心的照度可达500lx以上，其照射区域较大（约为Φ0.3~0.4m），可在正常距离（0.3~0.4m）观察，效率高。使用3节全新7号碱性电池时，实测数据如下表所示：
光源至被检表面距离
辐射区域中心照度lx
辐射区域边缘照度lx
1.0 m
497
506
510
512
248
252
237
246
0.5 m
1087
1100
1108
1150
380
401
376
392
显然，以LED为光源的手电筒，在表面无损检测现场完全能够轻松满足可见光照度的要求，是十分理想的表面无损检测现场观察用照明光源。
3        控制表面无损检测现场可见光照度不小于500lx的实用方法
在室外日光下观察仅在下雨或黄昏时，或室内采用白炽灯手电筒、多头发光LED照明时，应采用白光照度计测试光照度，确保≥500lx。
通过实验验证，并在表面无损检测作业指导书中进行明确规定后，下列情况均能够确保满足现场观察时相关标准的可见光照度要求：
①采用40W白炽灯照明时，光源距离被检表面应在0.3~0.4m之内；
②采用500W~1000W碘钨灯照明时，光源距离被检表面可达3.0m~4.0m；
③采用单个片状发光LED手电筒照明时，光源距离被检表面应在0.5m~1.0m之内；
④除下雨或黄昏外的室外日光或阴天。
插图：3种常见的LED手电筒（略）
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