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RT探伤方法与应用 1 透照方式的选择 1.1 透照方式的选择原则：v 依据工件的结构和技术条件的要求，优先选用单壁透照方法；v 在单壁透照方法不能实施时才允许采用双壁透照方法；v 双壁双影法一般只用于直径在100mm以下的小径管的环焊缝透照。1.2透照方式的分类：v 直缝透照：单壁、双壁；v 环缝单壁透照：外透、中心透照、偏心内透（FR ）；v 环缝双壁透照：双壁单影（倾斜、垂直）、双壁双影（倾斜、垂直）。 2 一次透照长度的计算（最少透照次数计算） 2.1 几个概念：v 一次透照长度焊缝射线照相一次透照的有效检验长度(一般指源侧的长度)，L3表示。受两个因素的限制，一个是射线的有效照射场的范围，一次透照长度不可能大于有效照射场的尺寸；另一个是透照厚度比（标准规定）限制了一次透照长度的大小。一次透照长度对照相质量和工作效率同时产生影响。（双壁双影的L3一般不计算，一次透照有效检出范围由其他因素决定，如宽容度。）v 搭接长度一张底片与相邻底片重叠部分的长度,L表示。v 有效评定长度一次透照检验长度在底片上的投影长度，Leff表示。v 实际透照时，如果搭接标记放在射源侧，则底片上搭接标记之间长度即为有效评定长度。如搭接标记放在胶片侧，则底片上搭接标记以外还附加L长度才是有效评定范围（如纵缝双壁透照时）(上述说法不包括环缝偏心FR)。v 三者关系：Leff=L3+L。 L= 2 L2 (L3/2)/L1= L2 L3/L1 2.2 直缝透照L3的计算：L3=2L1tan，其中=cos-1(1/K)， L1射源到工件表面的距离。 横向裂纹检出角。 K透照厚度比，T/T。 2.2 环缝单壁外透L3的计算（最少曝光次数）：L3=DO/N ，其中 N=180/，最少曝光次数； =-， = sin-1 DOsin/（DO+2L1）。 = cos-11+（K2-1）T/DO/K(据OAC),(偏心内透FR与同), 与AB/2对应的圆心角； 有效最大失真角； 有效半辐射角； K透照厚度比； T工件厚度； Do容器外径。v 环缝外透法中的几何参数变化特点： 当透照距离L1减小时，若透照长度L3不变，则K值、角增大；若K值、角不变，则一次透照长度L3缩短，最少透照次数增加。当透照距离L1增大时，情况相反，当L1趋向无穷大时，透照弧长所对应的圆心角即与壁厚度无关(?)，其极限等于影像最大失真角的2倍(而与T总是有关的)。若当Do T时，cos-1K-1 ；当K=1.1时，=24.62，则环缝至少应摄片8张，用数式表示即： N=180/= 180/ =180/24.62=7.31。 2.3 环缝中心透照L3的计算（最少曝光次数） ： 这种透照布置透照厚度K=1，横向裂纹检出角0o,一次透照长度L3=整条环缝长度。最少曝光次数为1次。2.4 环缝偏心内透照（FR）L3的计算（最少曝光次数） ： L3=Di/N ，其中 N=180/，最少曝光次数； = - ， = sin-1 Disin/（DO-2F）。 = cos-11 -（ K2-1）T/D i/K， 与AB/2对应的圆心角； 有效最大失真角； 有效半辐射角； K透照厚度比； T工件厚度； Di容器内径; Do容器外径。 环缝偏心内透照（FR）L3的计算（最少曝光次数） ： L3=Di/N ，其中 N=180/，最少曝光次数； = + ， = sin-1 DOsin/（ 2F - DO ）。 = cos-11+（K2-1）T/DO/K， 与AB/2对应的圆心角； 有效最大失真角； 有效半辐射角； K透照厚度比； T工件厚度； Do容器外径。环缝偏心内透照（FR）几何参数变化特点： 当透照焦距减小时（即向圆心靠拢），若透照长度L3不变，则K值、角减小；若K值、角不变，则一次透照长度L3增大，当焦距趋向圆心时，透照弧长所对应的圆心角即与壁厚度无关，其极限透照厚度比K=1，横向裂纹检出角0o,一次透照长度L3=整条环缝长度。最少曝光次数为1次。 当透照焦距增加时，若透照长度L3不变，则K值、角增大；若K值、角不变，则一次透照长度L3减小，当焦距趋向直径时， 此时 = 2；若当DoT时，cos-1K-1 ；当K=1.1时，=24.62，则环缝至少应摄片4张，用数式表示即： N=180/= 180/ 2=180/（224.62）=3.66。 v 环缝内透照特别说明：不管是FR、F=R或FR的偏心法，如果使用普通的定向机照射，一次可检范围往往取决于X射线机的有效照射范场围。偏心法中由计算求出的角，必须服从于实际最大可用半辐射角的限制。 2.6 双壁单影透照L3的计算（最少曝光次数） ： L3=Do/N ，其中 N=180/，最少曝光次数； = + ， = sin-1 DOsin/（ 2F - DO ）。 = cos-11+（K2-1）T/DO/K， 与AB/2对应的圆心角； 有效最大失真角； 有效半辐射角； K透照厚度比； T工件厚度； Do容器外径。双壁单影透照几何参数变化特点： 当焦距等于管子外径而T/Do甚小的情况，则最大透照长度L3所对应的圆心角2与壁厚度无关，等于影象失真角的4倍，即（2）max=4；若当Do T时，cos-1K-1 ；当K=1.1时，=24.62，因N=180/ = 180/ 2=180/（224.62）=3.66。 则环缝至少应摄片4张。当焦距无限大时，最小透照有效长度L3所对应的圆心角2就与管子形状无关，等于失真角的2倍，即2max=2；若当Do T时，cos-1K-1 ；当K=1.1时，=24.62，则环缝至少应摄片8张，用数式表示即： N=180/= 180/ =180/24.62=7.31。 2.7 双壁双影透照L3的计算（最少曝光次数） ： 双壁双影法一般只用于直径在100mm以下的小径管的环焊缝透照。 L3=Do/N ，其中N由相应的探伤标准确定，无须计算。但理论计算完全能计算出来。 JB4730-2005规定： 倾斜透照椭圆成像T/Do 0.12,最少曝光次数N=2; 倾斜透照椭圆成像T/Do 0.12或垂直透照重叠成像时，最少曝光次数N=3。 结构原因不能进行多次透照时，可采用椭圆成像或重叠成像方式透照一次，由于透照一次不能100%检测焊缝全长，此时应采取有效措施扩大缺陷可检出范围，并保证底片评定范围内黑度和灵敏度满足要求。 3 射线能量的选择 3.1 射线能量的选择原则：v 选择射线源的首要因素是射线源所发出的射线对被检试件具有足够的穿透力。对X射线来说，穿透力取决于管电压。对于射线来说，穿透力取决于放射源种类 。v 在保证穿透力的前提下，选择能量较低的射线，以保证照相灵敏度。4 焦距的选择 4.1焦距的选择原则 所选择的焦距必须满足射线照相对几何不清晰度的规定。焦距F越大，Ug值越小，底片上的影像越清新。焦距对射线照相灵敏度影响主要表现在几何不清晰度Ug上Ug=dfL2/(FL2)。(此条实际是确定了焦距的最小值)所选择的焦距应给出射线强度比较均匀的适当大小的透照区。v 以上两点前者限制了焦距的最小值，后者指导如何确定实际使用的焦距值。v 焦距的最小值通常由标准中的诺模图查出（会使用）。 像质等级 透照距离L1 Ug值 A级 L17.5dfL22/3 Ug2/15L21/3 AB级 L110dfL22/3 Ug1/10L21/3 B级 L115dfL22/3 Ug1/15L21/3 v 实际透照时一般并不采用最小焦距值，所用的焦距比最小焦距要大得多。这是因为透照场的大小与焦距相关。焦距增大后，匀强透照场范围增大，这样可以得较大的有效透照长度，同时影像清晰度也进一步提高。 v 增大焦点至胶片距离，按照平方反比定律，需要增加曝光时间。所以焦距不能无限增大。 4.2不同透照方式的焦距选择v 直缝透照/环缝单壁外透照/环缝双壁双影的焦距按照标准采用值700mm。v 环缝偏心内透（FR ）的焦距尽量接近环缝的半径； 这时最小焦距可减小20%。v 环缝中心透照的焦距等于环缝的半径；这时最小焦距可减小50%。v 环缝双壁单影透照的焦距尽量接近环缝的直径（外径）。5 曝光量的选择 5.1曝光量与黑度、灵敏度的关系：v 曝光量是指管电流i与照射时间t的乘积（E=it）：对于射线来说，曝光量是指放射源活度A与照射时间t的乘积（E=At）。底片的黑度取决于胶片感光乳剂吸收的射线量（即曝光量）。如果固定各项透照条件（试件尺寸，源试件、胶片的相对位置，胶片和增感屏，给定的放射源或管电压），则底片黑度与曝光量有很好的对应关系，通过曝光量可以控制底片黑度。 v 曝光量也影响影像的对比度、颗粒度以及信噪比，从而影响底片上可记录的最小细节尺寸（灵敏度） 。5.2曝光量基准值的确定： 曝光量应不低于某一最小值。在焦距为700mm，曝光量的基准值为15mA.min（照相质量等级A、AB级）和20mA.min（照相质量等B级）。5.3曝光量的调整v 几个基本概念： 互易律互易律是化学反应的一条基本定律，是决定光化学反应产物质量的条件，只与总的曝光量相关，即取决于辐射强度和时间的乘积，而与这两个因素的单独作用无关。由互易可知，欲保持底片黑度不变，只须满足E=It=I1T1=I2T2=但荧光增感时互易律失效。 平方反比定律平方反比定律是物理光学的一条基本定律。它指出：从一点源发出的辐射，强度I与距离F的平方成反比，即存在以下关系；I1/I2=（F2/F1）2。曝光因子x=it/F2=i1t1/F12=i2t2/F22 ；或=At/F2=A1t1/F12=A2t2/F22 。v 利用曝光因子的曝光量 调整：即底片黑度不变，曝光因子不变。 i1t1/F12=i2t2/F22 或A1t1/F12=A2t2/F22 。v 利用胶片特性曲线的曝光量 调整： 底片黑度改变的曝光量调整 ,根据胶片特性曲线上黑度的变化与曝光量变化对应的关系 lgE=lgE1-lgE2 ; 胶片类型改变的曝光量调整 ，利用这两种胶片特性曲线按达到同一黑度时的曝光量变化lgE=lgEA-lgEB来调整。6 曝光曲线及应用 6.1曝光曲线表示工件（材质、厚度）与工艺规范（管电压、管电流、曝光时间、焦距、暗室处理条件等）之间相关性的曲线图示。但通常只选择工件厚度、管电压和曝光量作为可变参数，其他条件必须相对固定。曝光曲线必须通过实验制作，且每台X射线机的曝光曲线各不相同，不能通用，因为即使管电压、管电流相同，如果不是一台X射线机，其线质和照射率是不同的。 6.2曝光曲线的应用：v 给定透照厚度查出曝光量。如果焦距变化，则通过平方反比定律进行换算。 v 求半值层、衰减系数、散射比。 在曝光曲线图上，要确定某一管电压下的半值层H和值，可任取两曝光量E1和E2，使E2=2E1，则与E2、E1相应的厚度T2、T1之差即为该“kV”下的平均半值层H， H=T2-T1（E2=2E1）。 由H可求得平均衰减系数 =0.693/Hv 求散射比。 将用“宽束法”和“窄束法”分别作出的曝光曲线组合在一张图片中 ，同一厚度处散射比：n=（E2 E1） /E1。v 材质改变时曝光量的换算。 m=To/Tm 其中，m金属的射线透照等系数（以钢为基准）。 v 大致确定底片黑度范围。 若D=1.8=ETA/ET 、=E3.5/E1.8 式中：D=1.8由曝光曲线读出的用某一管电压透照被检部分厚薄两部分达到同一黑度（1 . 8）时相应曝光量之比； 由胶片特性曲线读出的与标准规格的黑度上下限值相应的相对曝光量之比；E3.5、E1.8分别使用胶片获得黑度为3.5和1.8时相应的相对曝光量。 可简捷地确定用胶片获得黑度能否符合规定的上下限制范围。 若，黑度范围符合要求，若，黑度必然“超标”。 7 散射线的控制 7.1散射线的来源和分类 产生散射线的物体称作散射源，在射线透照时，凡是被射线照射到的物体，例如试件、暗盒、桌面、墙壁、地面，甚至空气都会成为散射源。其中最大的散射源往往是试件本身。 按散射的方向对散射线分类，可将来自暗盒正面的散射称为“前散射”，将来自暗盒背面的散射称为“背散射”，还有一种散射称为“边蚀散射”，是指试件周围的射线向试件背后的胶片散射，或试件中的较薄部位的射线向较厚部位散射，这种散射会导致影象边界模糊，产生低黑度区域的周边被侵蚀，面积缩小的所谓“边蚀”现象。 7.2散射比的影响因素 v 散射比n定义为散射线强度IS之比，即n=IS/IP。 v 照射场大小的影响：照射场大小对散射比几乎没有影响。除非是用极小的照射场透照，散射比随照射场的增大而增大，当照射直径超过50mm后，即使照射场再增大，散射比也基本保持不变。v 试件厚度的影响：在相同射线能量下，散射比随钢厚度大而增大。v 射线能量的影响：散射比随射线能量增大而变小。（散射强度随射线能量的增大而增大。） v 焊缝余高的影响：焊缝中心散射比高于同厚度平板中的散射比，随着能量的增大，两者数量逐渐接近。v 焊缝宽度的影响：余高宽度的增大而减小。此外，余高形状不同，散射比也不同。7.3散射线的控制措施v 散射线会使射线底片的灰雾黑度增大，影象对比度降低，对射线相质量是有害的。但由于受射线照射的一切物体都是散射源，所以实际上散射线是无法消除的，只能尽量设法减少。一、选择合适的射线能量：对厚度差较大的工件,例如余高较高的焊缝或小径管透照时,散射比随射线能量的增大而减小,因此可以通过提高射线能量的方法来减少散射线。但射线能量值只能适当提高,以免对主因对比度和固有不清晰度产生明显不利的影响。二、使用铅箔增感屏：铅箔增感屏除了具有增感作用外,还具有吸收低能散射线的作用,使用增感屏是减少散射线最方便、最经济,也是最常用的方法。选择较厚的铅箔减少散射线的效果较好,但会使增感效率降低,因此铅箔厚度也不能过大。实际使用的铅箔厚度与射线能量有关,且后屏的厚度一般大于前屏。v 还有一些措施是专门用来控制散射线的,应根据经济、方便、有效的原则加以选用,这些措施包括: 1.背防护铅板：当暗盒背后近距离内如有金属或非金属材料物体,例如钢平台、木头桌面、水泥地面等。 2.铅罩和光阑：使用铅罩和铅光阑可以减小照射场范围,从而在一定程度上减少散射线。 3.厚度补偿物：在对厚度差较大的工件透照时,可采用厚度补偿措施来减少散射线。焊缝照相可使用厚度补偿块。 4.滤板：在对厚度差较大的工件透照时,可以在射线窗口处加一金属薄板,称为滤板,滤板可将x射线束中波长较长的软射线吸收掉,使透过射线波长均匀化,有效能量提高,从而减少边蚀散射。滤板可用黄铜、铅或钢制作。 v 还有一些措施是专门用来控制散射线的,应根据经济、方便、有效的原则加以选用,这些措施包括: 5.遮蔽物：当被透照的试件小于胶片时,应使用遮蔽物对直接处于射线照射的那部分胶片进行遮蔽,以减少边蚀散射。 6.修磨试件：通过修整,打磨的方法减小工件厚度差也可以视为减少散射线的一项措施。例如,检查重要的焊缝时,将焊缝余高磨平后透照,可明显减小散射比,获得更佳的照相质量。v 另外，对散射线的控制应进行背散射防护检查 ，在暗盒背面贴附“B”铅字标记。RT工艺的编制与优化 2.2变截面焊缝的RT工艺编制要点 工件本身的截面厚度不均匀的工件成为变截面工件，其焊缝即为变截面焊缝；当变截面的厚度比大于1.4时,可以为属于大厚度比试件。实际工作中的大厚度比试件包括余高较高的薄板对接焊缝试件、小口径管试件、角焊缝试件,以及不等厚板对接。 除“ 2.1”以外,在RT工艺编制时还应注意以下要点: 1.适当提高管电压技术 。尤其是厚度变化比较小,且连续变化的对接焊缝。L增加， D下降。 2.采用双胶片技术（异速、同速叠加）。 厚度变化不是较大。 3.补偿技术。补偿技术是指用补偿块、补偿粉、补偿泥、补偿液等填补工作较薄部分 。 如何考虑选管电压、曝光量、像质指数？ 2.3椭圆封头拼接焊缝的RT工艺编制要点除“ 2.1”以外,在RT工艺编制时还应注意以下要点:1.椭圆封头拼接焊缝，成形后须对直边及直边与第一曲率半径r1的圆弧过渡区,第一曲率半径rl与第二曲率半径r2的圆弧过渡区进行摄片。一般在封头拼缝每端至少应拍2张片子。（因为避免透照距离、截面厚度在有效被检区内变化不致过大）2.由于余高是磨平的,透照前要用石笔在封头上划出焊缝宽度、长度范围,并在被检区两端贴附焊缝宽度识别标记。2.4焊缝长度小于胶片长度时的RT工艺编制要点除“ 2.1”以外,在RT工艺编制时还应注意以下一个要点: 必须采用同材质、同厚度的两块工装板（屏蔽作用）夹在焊缝长度两端。因为散射线“边蚀”现象严重 。 如容器接管纵缝或大锻件法兰对接环缝。 2.5小径管对接环缝的RT工艺编制要点。 1.透照方式为双壁双影； 2.确定是可采用椭圆成像壁厚 8mm，且 焊缝宽度管子外径/4（mm），还是采用垂直透照重叠成像； 3.椭圆成像时计算偏心距，以控制椭圆开口宽度在一倍焊缝宽度左右； 4.计算透照次数： 椭圆成像时当壁厚/外径 0.12时，透照2次（相隔90O）； 否则，透照3次（相隔120O或60O ） 。 重叠成像时，垂直透照3次（相隔120O或60O ） 。 由于结构原因不能进行多次透照时，可采用椭圆成像或重叠成像方式透照一次，此时应采取有效措施扩大缺陷可检出范围，并保证底片评定范围内黑度和灵敏度满足要求。 5.注意像质计指数值随像质计的放置位不同而要求不一样。（放源侧还是胶片侧，并做出标记）。2.6多个工件一次透照的RT工艺编制要点。 1.周向透照布置射源置于圆心； 2. 常规透照布置工件布置平面的中心线上，中心射线束垂直指向透照区中心； 3. 各个工件之间加隔离铅板，防止工件之间的散射线； 4.胶片暗合后面必须使用背面铅板。 5.透照的工件数量受到有效透照区的限制，即焦距的限制。2.7球罐射线全景曝光的RT工艺编制要点 射线全景曝光是将射源置于球形容器中心，对等径位置焊缝进行360O一次曝光成像的技术，用这种方法一次摄片可达数百至上千张，是一种效率很高、经济效益显著的拍片方法。 1. 源尽量选用活度较大的射源，使曝光时间控制在24小时之内，曝光时间过长影响其他作业，灰雾度增加。 2.选用T2或T1类别的胶片，胶片规格选用360X100， 。 3. 划线，应选择在球壳板运抵现场且未组吊上去之前，内外面对应划线。 4.布片、收片、暗室处理均必须按编号顺序进行。 5.曝光时间的计算（计算尺）、试验片的摘取时间及间隔的确定。 6.拍片死区的补拍（下极板拼缝、人孔接管对缝）。 7.夏季拍片注意高温影响。 8.紧戒区大小的计算、作业人员的安全管理。 3 RT工艺编制的实例 3.1某锅炉制造厂生产的电站锅炉集箱如图1所示，产品编号G2000-1，设计压力P=4.3MPa，设计温度t=336，材料12Cr1MoV，几何尺寸见图1。焊接方法为氩弧焊封底，埋弧自动焊盖面，焊缝余高2mm。现要求用Ir192射线机对B1焊缝进行射线检测，请按JB4730-2005的规定，编制如表1要求的焊缝射线照相工艺卡。Ir192的初始强度I0=50Ci，已使用100天，焦点尺寸33mm，曝光曲线见图2。 3 RT工艺编制的实例 3.2一台如图3所示100M3液化气卧式贮罐，该卧罐材质为16MnR，规格为220024mm。至今已经投用五年，现要求进行内外部检验 RF-250EG定向X射线机曝光曲线图（焦点：22mm,管电流5mA） 1）、B在用容器的射线照相一般采用AB级（JB47303.8.1）2）、C要求正确计算透照厚度，这里透照厚度= ?24mm ? 26mm ?24mm!射线透照方向上材料的公称厚度，记住！不含余高！透照方式：采用单壁透照，像质计置于源侧。故像质计指数选11。3)、C因为应力腐蚀裂纹位于容器内表面，考虑裂纹几何不清晰度的影响，胶片布置于内表面时应力腐蚀裂纹的几何不清晰度ug最小，故胶片置于内表面，因而源置于外表面，透照方式为：单壁外透照。4）、B 由于应力腐蚀裂纹属于危害性缺陷，故须采用较低射线能量，因而采用X射线，而不采用源。 两台射线机，采用哪一台？ 根据曝光曲线图，透照厚度为24mm，（注意如果给出了焊缝余高，这时必须加上焊缝余高）， RF200EG-BIC射线机的KV值达180，此时时间达10min；而RF-250EG定向X射线机的KV值可选择范围较大，此时时间可选范围也较大。故选用RF-250EG定向X射线机。5）、B ？C ？ 管电压值根据RF-250EG定向X射线机曝光曲线图和曝光量要求而定。首先，曝光量JB4730要求700mm焦距不低于15mA.min,因而取曝光量为15mA.min。由于曝光曲线图的焦距为600mm,这时对应的曝光量为E2=E1 (F2 / F1) 2=15 (600/ 700) 2=11 mA.min，故曝光时间= 11/ 5 mA =2.2 min