射线无损探伤图像中气孔与夹杂缺陷的区分识别技巧

射线无损探伤是工业领域评估金属构件内部质量的核心技术，广泛应用于焊缝、铸件、管材等产品检测。气孔与夹杂作为两类常见缺陷，虽均表现为图像中的异常暗区或亮区，但成因（气体逸出vs外来杂质）与危害（降低致密性vs引发应力集中）差异显著，准确区分是判断构件安全性的关键。本文结合一线检测经验，从形态、灰度、边缘等多维度拆解实用识别技巧，助力检测人员快速定位缺陷类型。

从形态特征直观区分：规则性与随机性的差异

气孔的形态源于气体在熔融金属中逸出时的表面张力作用，因此多呈现圆形、椭圆形或近圆形，轮廓规则且对称，类似“被压扁的气泡”。例如铸件射线图像中，冒口附近的气孔常为直径2-5mm的圆形暗区，形状几乎一致；焊缝中的气孔则可能因熔池流动变为椭圆形，但长轴与焊缝方向平行，规则性依然明显。

夹杂的形态则由外来杂质的本身属性决定，多为不规则形状——条状、块状、棱角分明或呈“分叉状”，类似“混入面团的碎石”。比如焊缝中的氧化夹杂可能表现为锯齿状的块状暗区，焊条药皮残留的夹杂则可能是长条状，边缘带有毛刺；母材中的金属夹杂甚至会呈现“星形”或“树枝状”，毫无规则可言。

灰度分布分析：均匀性与异质性的对比

射线图像的灰度反映了构件对射线的衰减程度，气孔内部为真空或气体，对射线的衰减远低于母材，因此呈现均匀的暗区（灰度值低），且暗区内部无任何灰度波动。例如用灰度计测量气孔区域，相邻像素的灰度差通常小于5（8位图像），直方图上会出现一个窄而高的峰。

夹杂作为固态杂质，其成分（如氧化物、硫化物、氮化物）与母材差异大，对射线的衰减不均匀，导致灰度分布异质。比如氧化夹杂（如Al₂O₃）对射线衰减强，可能呈现亮区，但亮区内会有暗点（未完全氧化的部分）；硫化物夹杂（如FeS）衰减弱，呈暗区，但暗区内有亮斑（夹杂与母材的反应层）。这种“同一缺陷内灰度不一致”的现象，是夹杂的典型特征。

边缘特性判断：光滑度与粗糙感的区别

气孔的边缘是熔融金属凝固时气体界面的痕迹，凝固过程中表面张力使边缘保持光滑、连续。在射线图像中，气孔边缘像“用钢笔勾勒的线条”，没有断点或毛刺，即使放大5倍观察，边缘依然清晰流畅。例如焊缝中的圆形气孔，边缘的灰度梯度变化陡峭且均匀，没有起伏。

夹杂的边缘是外来物质与母材的结合面，由于夹杂与母材的热膨胀系数不同，凝固时会产生微小缝隙或反应层，导致边缘粗糙、模糊。比如铸件中的硅酸盐夹杂，边缘可能呈现“锯齿状”或“波浪形”，放大后能看到边缘有许多小凸起；焊缝中的夹渣（一种常见夹杂），边缘甚至会出现“羽毛状”的模糊带，因为夹渣周围的母材被加热氧化，形成了过渡层。

位置规律追溯：生成环境的关联性

气孔的生成与气体的聚集环境密切相关，因此多分布在“气体易滞留的区域”：焊缝的熔合区（熔池与母材的结合处，气体难以逸出）、铸件的冒口附近（浇注时气体向上聚集）、管材的弯曲部位（成型时气体被困）。例如在管道焊缝的射线图像中，气孔几乎都集中在熔合线两侧1-2mm范围内，呈“线状分布”。

夹杂的生成与杂质的引入路径有关，因此位置更“随机”或“沿特定方向分布”：焊缝中的夹杂多位于焊缝中心（焊条药皮残留被熔池包裹）、母材中的夹杂多位于晶界（杂质沿晶界析出）、锻件中的夹杂多沿锻造方向呈“条状”（杂质被锻压拉长）。例如热轧钢板中的氧化物夹杂，常沿轧制方向分布为“长条状”，与钢板的纤维组织一致。

伴随特征验证：相关缺陷的联动性

气孔的伴随缺陷多与“气体问题”相关：针状气孔（大量直径小于1mm的小气孔聚集，像针尖）、缩孔（铸件凝固时体积收缩形成的大孔洞，底部常有气孔）、气纹（铸件表面的线状气孔）。例如在铸钢件的射线图像中，如果有一个大缩孔，周围必然分布着许多小气孔，这是因为缩孔形成时气体被挤压到周围。

夹杂的伴随缺陷多与“应力或反应”相关：裂纹（夹杂周围应力集中，导致母材开裂）、夹渣线（连续的夹杂沿焊缝方向分布，像一条线）、偏析（夹杂附近母材的成分不均匀）。例如在焊接件的射线图像中，如果有一条纵向裂纹，裂纹末端的块状暗区大概率是夹杂——裂纹是夹杂引起的应力集中所致。

辅助工具强化：图像增强与测量的应用

对于模糊的射线图像，可通过“灰度拉伸”或“直方图均衡化”增强缺陷与母材的对比度，更清晰地观察形态和灰度。例如用Photoshop的“曲线工具”调整气孔区域的灰度，使其暗区更明显，边缘更清晰；用“直方图均衡化”让夹杂的灰度异质性更突出。

用“图像测量工具”（如ImageJ、MATLAB）量化缺陷特征：①灰度标准差（气孔的标准差<10，夹杂>15）；②边缘光滑度（用“圆形度”指标，气孔的圆形度>0.8，夹杂<0.5）；③尺寸比例（气孔的长径比<1.5，夹杂>2.0）。例如用ImageJ测一个缺陷的圆形度：气孔的圆形度是0.92（接近完美圆形），夹杂是0.45（不规则形状），瞬间就能区分。