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2020 2 12 1 射线检测第四章射线透照工艺 山东省特种设备检验研究院淄博分院刘铁民2011年03月 2020 2 12 2 射线透照工艺 4 1透照工艺条件的选择4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算4 3曝光曲线的制作及应用4 4散射线的控制4 5焊缝透照常规工艺4 6射线透照技术和工艺研究 2020 2 12 3 4 1透照工艺条件的选择 射线透照工艺是指为达到一定要求而对射线透照过程规定的方法 程序 技术参数和技术措施等 也泛指详细说明上述方法 程序 参数 措施的书面文件 工艺条件是指工艺过程中的有关参变量及其组合 透照工艺条件包括设备器材条件 透照几何条件 工艺参数条件 工艺措施条件等 2020 2 12 4 4 1透照工艺条件的选择 射线照相检验的基本透照参数是射线能量 焦距 曝光量 它们对射线照片的质量具有重要影响 简单地说 采用较低能量的射线 较大的焦距 较大的曝光量可以得到更好质量的射线照片 2020 2 12 5 4 1透照工艺条件的选择 4 1 1射线源和能量的选择1 射线源的选择射线能量 对于X射线是以X射线管所施加的高压 即管电压表示 一般称它为透照电压 对于 射线是以 射线源辐射的能量或这些主要能量的等效能量 2020 2 12 6 4 1透照工艺条件的选择 射线能量是重要的基本透照参数 它对射线照片的影像质量和射线照相灵敏度都具有重要影响 主要是随着射线能量的提高 线衰减系数将减小 胶片固有不清晰度将增大 此外还将影响散射比 推荐的选取射线能量的原则是 在保证射线具有一定穿透能力条件下选用较低的能量 2020 2 12 7 4 1透照工艺条件的选择 按照射线的衰减规律 不同能量的射线具有不同的穿透物体的能力 即入射射线强度相同 但能量不同的射线 在穿透同样厚度物体后透射射线强度不同 透射射线强度高的穿透能力强 能量高的射线具有较强的穿透能力 在透照厚度较大的物体时 应采用能量较高的射线 否则很难在适当的时间内得到足够的曝光量 2020 2 12 8 4 1透照工艺条件的选择 如果透照厚度较小的物体 采用较高能量的射线 尽管可以在更短的时间内得到足够的曝光量 但将因线衰减系数的降低 不清晰度的增大等 而使影像质量降低 所以 选取的射线能量应与透照物体的材料和厚度相适应 在实际的射线照相检验工作中 确定射线能量时 对低能X射线必须遵守的一项具体规定是 透照电压不能高于允许的最高透照电压 2020 2 12 9 4 1透照工艺条件的选择 2020 2 12 10 4 1透照工艺条件的选择 对于 射线来说 穿透力取决于放射源种类 表4 1b给出了常用 射线源适用的透照厚度范围 由于放射性同位素发出的射线能量不可改变 而用高能量射线透照薄工件时会出现灵敏度下降的情况 因此表中的透照厚度不仅规定了上限 而且规定了下限 2020 2 12 11 4 1透照工艺条件的选择 JB T4730 2 2005给出了常用X 射线源适用的透照厚度范围 2020 2 12 12 4 1透照工艺条件的选择 选择射线源时 还必须注意x射线和 射线的照相灵敏度差异 由有关理论可知 对比度 D 不清晰度U和颗粒度 D是左右射线照相影像质量的三大基本参数 而对比度 D又正比于比衬度Cs 从图4 1可见 实验表明 在40mm以下的钢厚度 用Irl92透照所得射线底片的对比度不如x射线底片 2020 2 12 13 4 1透照工艺条件的选择 以25mm钢厚度为例 前者的对比度大约比后者要低40 对比度自然影响到像质计灵敏度 因此40mm以下钢厚度用Irl92 射线透照所得像质计灵敏度不如X射线所得像质计灵敏度 但对40mm以上钢厚度 则两者的像质计灵敏度值大致相同 2020 2 12 14 4 1透照工艺条件的选择 另一方面 Ir192的固有不清晰度Ui值 O 17 比400KVX射线还大 它分别是100KV 150KV 200KV 250KV 300KV 350KVX射线Ui值的3 4倍 2 4倍 1 8倍 1 7倍 1 4倍 1 3倍 此外 还有颗粒性问题 由于Ir192有效能量较高 由此引起的胶片颗粒性 即胶片噪声也会明显增大 从而干扰薄板射线照相中小缺陷的影象显示 2020 2 12 15 4 1透照工艺条件的选择 因此 如果就小缺陷检出灵敏度来比较 射线与X射线 则两者的差距更明显 除了穿透力和灵敏度外 两类设备的其它不同特点也是需要考虑的因素 2020 2 12 16 4 1透照工艺条件的选择 1 X射线机的特点 体积较大 以便携式 移动式 固定式依次增大 基本费用和维修费用均较大 能检查40mm以上钢厚度的大型X射线机成本很高 其发展倾向为移动式而非便携式 2020 2 12 17 4 1透照工艺条件的选择 x射线能量可改变 因此对各种厚度的试件均可使用最适宜的能量 x射线机可用开关切断 故较易实施射线防护 曝光时间一般为几分钟 所有x射线机均需电源 有些还需有水源 2020 2 12 18 4 1透照工艺条件的选择 2 射线源的特点 射源曝光头尺寸小 可用于x射线机管头无法接近的现场 不需电源或水源 运行费用低 曝光时间长 通常需几十分钟 甚至几小时 对薄钢试件 如5mm以下 只有选择合适的放射性同位素 如Ybl69 Tml70 才能获得较高的探伤灵敏度 2020 2 12 19 4 1透照工艺条件的选择 综合上述各个因素 可列举出一些选择射线源的原则 对轻质合金和低密度材料 国内使用Yb169 Tm170 射线源很少 最常用的射线源实际上是x射线 同样 要透照厚度小于5mm的钢 铁素体钢或高合金钢 除非允许较低的探伤灵敏度 也要选用X射线 如要对大批量的工件实施射线照相 还是用X射线为好 因为曝光时间较短 2020 2 12 20 4 1透照工艺条件的选择 对厚度大于150mm的钢 即使用最大的 射源 曝光时间也是很长的 如工作批量大 宜用兆伏级高能x射线 对厚度为50mm 150mm的钢 如果使刚正确的方法 用X射线和 射线可得到几乎相同的像质计灵敏度 但裂纹检出率还是有差异的 2020 2 12 21 4 1透照工艺条件的选择 对厚度为5mm 50mm的钢 用x射线总可获得较高的灵敏度 射线源的选用则应根据具体厚度和所要求的探伤灵敏度 选择Irl92或Se75 并应考虑配合适当的胶片类别 对某些条件困难的现场透照工作 体积庞大的x射线机使用不方便可能成为主要问题 2020 2 12 22 4 1透照工艺条件的选择 只要与容器直径有关的焦距能满足几何不清晰度要求 环形焊缝的透照应尽量选用圆锥靶周向x射线机作内透中心法垂直全周向曝光 以提高工效和影像质量 对直径较小的锅炉联箱管或其他管道焊缝 也可选用小焦点 0 5mm 的棒阳极x射线管或小焦点 0 5 1mm r射线源作360O周向曝光 选用平面靶周向x射线机对环焊缝作内透中心法倾斜全周向曝光时 必须考虑射线倾斜角度对焊缝中纵向面状缺陷的检出影响 2020 2 12 23 4 1透照工艺条件的选择 2 X射线能量的选择X射线机的管电压可以根据需要调节 因此用x射线对试件透照 射线能量有多种选择 选择x射线能量的首要条件应是具有足够的穿透力 随着管电压的升高 X射线的平均波长变短 有效能量增大 线质变硬 在物质中的衰减系数变小 穿透能力增强 如果选择的射线能量过低 穿透力不够 结果是到达胶片的透射射线强度过小 造成底片黑度不足 灰雾增大 曝光时间过份延长 以至无法操作等一系列现象 2020 2 12 24 4 1透照工艺条件的选择 但是 过高的射线能量对射线照相灵敏度有不利影响 随着管电压的升高 衰减系数 减小 对比度 D降低 固有不清晰度Ui增大 底片颗粒度也将增大 其结果是射线照相灵敏度下降 因此 从灵敏度角度考虑X射线能量的选择的原则是 在保证穿透力的前提下 选择能量较低的X射线 2020 2 12 25 4 1透照工艺条件的选择 选择能量较低的射线可以获得较高的对比度 但较高的对比度却意味着较低的透照厚度宽容度 很小的透照厚度差将产生很大的底片黑度差 使得底片黑度值超出允许范围 或是厚度大的部位底片黑度太小 或是厚度小的部位底片黑度太大 因此 在有透照厚度差的情况下 选择射线能量还必须考虑能够得到合适的透照厚度宽容度 2020 2 12 26 4 1透照工艺条件的选择 在底片黑度不变的前提下 提高管电压便可以缩短曝光时间 从而可以提高工作效率 但其代价是灵敏度降低 为保照相质量 标准对使用的最高管电压作出限制 并要求有适当的曝光量 图4 1为一些材料的透照厚度对应的允许使用的最高管电压 2020 2 12 27 4 1透照工艺条件的选择 2020 2 12 28 4 1透照工艺条件的选择 4 1 2焦距的选择1 选择焦距的一般规则焦距是射线源与胶片之间的距离 通常以F记号表示 焦距是射线照相另一个基本透照参数 确定焦距时必须考虑的是 1 所选取的焦距必须满足射线照相对几何不清晰度的规定 2 所选取的焦距应给出射线强度比较均匀的适当大小的透照区 2020 2 12 29 4 1透照工艺条件的选择 前者限定了焦距的最小值 后者指导如何确定实际使用的焦距值 在实际的射线照相检验中所使用的射线源 总是具有一定的尺寸 因而必然要产生一定的几何不清晰度 在讨论影像质量时曾给出几何不清晰度的计算公式 2020 2 12 30 4 1透照工艺条件的选择 从此式可以得到计算焦距最小值的公式 式中Fmin 焦距最小值 d 射线源焦点尺寸 T 物体的透照厚度 Ug 几何不清晰度 2020 2 12 31 4 1透照工艺条件的选择 焦距直接关系到射线照相的几何不清晰度 并影响其他透照参数的确定 对射线照相得到的影像质量 也就是对射线照相灵敏度具有重要影响 从此式可以看到 在确定焦距时应同时考虑物体的透照厚度 射线源的焦点尺寸 限定的几何不清晰度 近年来我国和国外的许多标准 对钢铁材料焊缝射线照相关于焦距选取 都直接规定焦距最小值与射线源焦点尺寸和透照厚度之间关系 主要的规定如下 2020 2 12 32 4 1透照工艺条件的选择 为保证射线照相的清晰度 标准对透照距离的最小值有限制 在我国现行标准中 规定透照距离f L1 与焦点尺寸df和透照厚度b L2 应满足以下关系 象质等级透照距离L1Ug值2 31 3A级L1 7 5dfL2 Ug 1 15L22 31 3AB级L1 10dfL2 Ug 1 10L22 31 3B级L1 15dfL2 Ug 1 15L2 2020 2 12 33 4 1透照工艺条件的选择 由于焦距F f b 或Ll L2 所以上述关系式也就限制了F的最小值 在实际工作中 焦距的最小值通常由诺模图查出 现行JB T4730 2005标准的诺模图见附录I 诺模图的使用方法如下 在df线和b L2 线上分别找到焦点尺寸和透照厚度对应的点 用直线连接这两个点 直线与f L1 的交点即为透照距离f L1 的最小值 而焦距最小值即为Fmin f b L1 L2 2020 2 12 34 4 1透照工艺条件的选择 可见 这些规定还是限定几何不清晰度 但是它对几何不清晰度的具体限定是随着透照厚度连续改变的 而不是一固定值 也不是按照透照厚度分段规定 这是明显的改进 在实际的射线照相检验工作中 确定焦距最小值常采用诺模图 诺模图是一种计算用的列线图 确定焦距最小值的三线诺模图是把计算焦距最小值的一些关系 利用梯形上底与下底之和等于2倍中线的几何关系 画出的三线计算图 2020 2 12 35 4 1透照工艺条件的选择 图2是上面A级和B级技术的诺模图 从此图确定焦距最小值的方法如下 1 在d和T线上分别找到所使用射线源的焦点尺寸和透照厚度对应的点 2 用直线 直尺 连接这两个点 3 直线与f线相交的点对应的值 就是应选用的射线源与透照物体源侧表面的最小距离f值 这样 焦距最小值则为 2020 2 12 36 4 1透照工艺条件的选择 2020 2 12 37 4 1透照工艺条件的选择 例如 若焦点尺寸d 2mm 透照厚度T 15mm 则从图3得到B级技术的f 182mm对应的计算值是182 5mm 上面仅是从射线照相灵敏度要求的几何不清晰度确定的焦距最小值 在实际射线照相时还必须考虑有效透照区的大小 即选用的焦距必须给出射线强度均匀的适当大小的透照区 2020 2 12 38 4 1透照工艺条件的选择 2020 2 12 39 4 1透照工艺条件的选择 例 采用AB级技术照相 焦点尺寸df 2mm 透照厚度b L2 30mm 则由附录I图I 2中可查得Ll 193mm 故Fmin 193 30 223mm 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 这样可以得到较大的有效透照长度 同时影像清晰度也进一步提高 2020 2 12 40 4 1透照工艺条件的选择 焦距的选择有时还与试件的几何形状以及透照方式有关 例如 为得到较大的一次透照长度和较小的横向裂纹检出角 在采用双壁单影法透照环缝时 往往选择较小的焦距 而当采用中心内照法时 焦距就是简体的外半径 2020 2 12 41 4 1透照工艺条件的选择 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 这样可以得到较大的有效透照长度 同时影象清晰度也进一步提高 但是焦距也不能太大 因为焦距增大后 按原来的曝光参数透照得到的底片 其黑度将变小 如欲保持底片黑度不变 就必须在增大焦距的同时增加曝光量或提高管电压 面前者会使工作效率降低 后者将对灵敏度产生不利的影响 2020 2 12 42 4 1透照工艺条件的选择 作为指导 在一些标准中对X射线照相推荐了下面的最小曝光量值 对一般灵敏度技术曝光量应不小于 15mA min 对较高灵敏度技术曝光量应不小于 20mA min 对高灵敏度技术曝光量应不小于 30mA min 注意 这些值对应的焦距约为700mm 如果焦距改变 应按平方反比定律对上述曝光量进行修正 2020 2 12 43 4 1透照工艺条件的选择 例l 用某一X射线机透照某一试件 原透照管电压为200kV 管电流为5mA 曝光时间为4min 焦距为600mm 现透照时管电压不变 而将焦距变为900mm 如欲保持底片黑度不变 问如何选择管电流和时间 2020 2 12 44 4 1透照工艺条件的选择 解 已知il 5mA t1 4min Fl 600mm F2 900mm 求i2和t2 由式 iltl F12 i2t2 F22得i2t2 iltlF22 F12 5 4 9002 6002 45mA min答 第二次透照的曝光量应为45mA min 可选择管电流5mA 曝光时间9min 2020 2 12 45 4 1透照工艺条件的选择 例2 用某Irl92 射线源透照直径1m的环焊缝 曝光时间为24min 得到的底片黑度恰好满足要求 60天后仍用该 射线源透照同样厚度的直径为1 2m的环焊缝 问曝光时间应为多少 2020 2 12 46 4 1透照工艺条件的选择 解 已知t1 24min Fl 500mm F2 600mmIrl92半衰期取75天 则60天前后 源放射强度之比A2 Al 1 2 n n 60 75 0 8A2 Al 1 2 0 8 0 574由式 4 8 A1t1 F12 A2t2 F22得t2 A1F22t1 A2F12 1 6002 24 0 574 5002 60 2min答 曝光时间应为60 2min 2020 2 12 47 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算4 2 1透照方式的选择对接焊缝射线照相的基本透照方式 布置 见图4 5 这些透照方式分别适用于不同的场合 其中单壁透照是最常用的透照方法 2020 2 12 48 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 2020 2 12 49 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 双壁透照一般用在射源或胶片无法进人内部的小直径容器和管道的焊缝透照 双壁双影法一般只用于直径在100mm以下的管子的环焊缝透照 当同时满足下列两条件时应采用倾斜透照方式椭圆成像 a T 壁厚 8mm b g 焊缝宽度 Do 4 2020 2 12 50 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 椭圆成像时 应控制影像的开口宽度 上下焊缝投影最大间距 在1倍焊缝宽度左右 不满足上述条件或椭圆成像有困难时可采用垂直透照方式重叠成像 选择透照方式时 应综合考虑各方面的因素 权衡择优 有关因素包括 2020 2 12 51 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 1 照相灵敏度在照相灵敏度存在明显差异的情况下 应选择灵敏度较高的透照方式 例如 单壁进照的灵敏度明显高于双壁透照 在两种方式都能使用的情况下无疑应选择前者 2020 2 12 52 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 2 缺陷检出特点有些透照方式特别适合于检出某些种类的缺陷 可根据实际情况选用 例如 源在外的透照方式与源在内的透照方式相比 前者对容器内壁表面裂纹有更高的检出率 双壁透照的直透法比斜透法更容易检出末焊透缺陷 2020 2 12 53 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 3 透照厚度差和横向裂纹检出角较小的透照厚度差和横向裂纹检出角有利于提高底片质量和裂纹检出率 环缝透照时 在焦距和一次透照长度相同的情况下 源在内透照法比源在外透照法具有更小的透照厚度差和横裂检出角 从这一点看 前者比后者优越 2020 2 12 54 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 4 一次透照长度各种透照方式的一次透照长度各不相同 选择一次透照长度较大的透照方式可以提高检测速度和工作效率 5 操作方便性一说来 对容器照相 源在外的操作更方便一些 而在球罐x射线照相时 上半球位置源在外透照较方便 下半球位置源在内透用较方便 2020 2 12 55 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 6 试件及探伤设备具体情况透照方式的选择还与试件及探伤设备情况有关 例如 当试件直径过小时 源在内透照可能不能满足几何不清晰度的要求 因而不得不采用源在外的透照方式 使用移动式X射线机只能采用源在外的透照方式 使用 射线源或周向x射线机时 选择源在内中心透照法对环焊缝周向曝光 更能能发挥设备的优点 2020 2 12 56 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 2 透照方式1 选择透照方式的原则1 1根据检测对象选择 如能采用源在内一次周向曝光 小口径管采用双壁单影或双壁双影法 1 2根据环境条件选择 如在用设备检测环境条件恶劣 多数情况只能采用双壁透照法 甚至采用上下焊缝垂直透照法 2020 2 12 57 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 1 3根据质量要求选择 如对质量要求高的工件采用单壁透照以取得较好的清晰度和灵敏度 1 4根据设备条件选择透照方式 如只有低能射线机的情况下必须采用单壁透照 1 5根据可能产生的缺陷形状和方向选择 如容器根部未焊透 内壁表面裂纹用外透法必用内透法更容易检出 2020 2 12 58 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 JB T4730 2 2005确定常用的透照方式有 1 纵 环缝源在外单壁透照 2020 2 12 59 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 2 纵 环缝源在内单壁透照 2020 2 12 60 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 3 环缝源在中心周向进照 2020 2 12 61 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 4 环缝源在外双壁单影透照 源不紧贴工件 2020 2 12 62 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 5 环缝源在外双壁单影透照 源紧贴工件 2020 2 12 63 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 6 纵缝源在外双壁单影透照 2020 2 12 64 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 7 小径管环缝椭圆成像透照 2020 2 12 65 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 8 小径管环缝垂直成像透照 2020 2 12 66 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 透照方式的选择原则 1 只要条件允许 必须选择单壁透照 2 对筒体环焊缝应尽量采用中心内透法 3 根据缺陷检出的特点选择透照方式 如厚壁内表面裂纹 未焊透 4 在一次透照长度和焦距相同的情况下 内透法优于外透法 厚度差小 横向裂纹检出角 2020 2 12 67 2020 2 12 68 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 值得强调的是 环焊缝照相的各种适用方式中 以源在内中心透照周向曝光法为量佳 该方法透照厚度均一 横裂检出角为 底片黑度 灵敏度俱佳 缺陷检出率高 且一次透照整条环缝 工作效率高 应尽可能选用 2020 2 12 69 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 一次透照长度及计算定义 透照底片上黑度和灵敏度满足标准规定的焊缝长度称为一次透照长度L 对整条焊缝而言 它是一次透照的实际长度 该长度在底片上的投影称为有效评定区或有效评定长度 常记为Leff 由于投影关系二次透照在底片上产生的影像有一部分是重叠的即 L 称为搭接长度 Leff则为裁切底片的依据 Leff L L 2020 2 12 70 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 一次透照长度及计算 2020 2 12 71 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 透照布置1基本透照布置射线照相的基本透照布置如图所示 考虑透照布置的基本原则是使透照区的透照厚度小 从而使射线照相能更有效地对缺陷进行检验 在具体进行透照布置时主要应考虑的方面有 2020 2 12 72 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 1 射线源 工件 胶片的相对位置 2 射线中心束的方向 3 有效透照区 一次透照区 此外 还包括防散射措施 像质计和标记系的使用等方面的内容 2020 2 12 73 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 2确定透照布置的基本考虑对于一个具体工件的射线照相检验 确定透照布置时应综合考虑下列方面 一是可能出现的缺陷类型和特点 从缺陷本身选择适宜它们检验的透照布置 2020 2 12 74 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 二是应考虑验收标准对缺陷的要求 所选取的透照布置应有利于保证达到验收标准的要求 或者说 应从缺陷检验灵敏度方面考虑 三是工件和设备的具体情况和特点 由于这方面具体情况的限制 或者考虑到工作效率的因素等 会从这方面的考虑选定透照布置 2020 2 12 75 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 3有效透照区有效透照区 即一次透照的有效透照范围 因此 也可称为 一次透照区 是指透照区内在射线照片上形成的影像满足下面要求的区域 1 黑度处于规定的黑度范围 2 射线照相灵敏度符合规定的要求 2020 2 12 76 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 射线照片上只有符合这两项要求的区域 才能对工件的质量作出评定 简单地说 有效透照区主要是控制一次透照中透照厚度变化的范围 这个变化的范围必须限制在一定的限度之内 2020 2 12 77 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 透照厚度是指透照时射线穿过工件的路径长度 显然 在透照区内不同的位置其透照厚度不同 图说明了这一点 在一次透照范围内 如果不同点的透照厚度相差过大 将造成射线照片上不同点的黑度相差过大 2020 2 12 78 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 这必然导致不同点影像质量明显不同 使得难以确定射线照片的射线照相灵敏度 因此必须控制一次透照范围 也就是有效透照区 2020 2 12 79 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 规定透照厚度比透照厚度比定义为 有效透照范围内最大透照厚度与最小透照厚度之比 按图所示 透照厚度比K可以表示为K T T式中T 中心射线束的透照厚度 T 边缘射线束的透照厚度 2020 2 12 80 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 实际工作中一次透照长度选取受两个方面因素的限制 一个是射线源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 另一个是射线照相标准的有关透照厚度比K值的规定间接限制了一次透照长度的大小 2020 2 12 81 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 标准规定了透照厚度比K值 以现行JB 4730 2 2005标准允许的透照厚度比KA级 AB级 纵缝K 1 03 环缝K 1 1 注B级 纵缝K 1 01 环缝K 1 06注 对直径100 400的A级 AB级 环缝K 1 2 2020 2 12 82 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 K值与横向裂纹检出角 有关 由图4 7可见 COS 1 1 K 而 又与一次透照长度L3有关 所以L3的大小要按标准的规定通过计算求出 2020 2 12 83 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 K值与横向裂纹检出角 有关 由图4 7可见 COS 1 1 K 而 又与一次透照长度L3有关 所以L3的大小要按标准的规定通过计算求出 2020 2 12 84 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 透照方式不同 L3的计算公式也不同 图4 5所列的各种透照方式中 双壁双影法的一次透照有效检出范围 主要由其他因素决定 一般须计算L3 除此以外的各种透照方式的一次透照长度L3 以及相关参量如搭接长度 L 有效评定长度Leff 最少曝光次数N等均需计算得出 有关计算方法介绍如下 2020 2 12 85 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 1 直缝透照的计算公式 2020 2 12 86 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 对B级 K 1 01 则 8 07O 2020 2 12 87 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 搭接长度 L计算式可由相似三角形关系推出 L L2L3 L1 4 11 当L3 0 5L1时 L 0 5L2 当L3 0 3Ll时 L 0 3L2 底片的有效评定长度Leff L3 L 2020 2 12 88 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 搭接长度和有效评定长度的计算 搭接长度是指一张底片与相邻底片重叠部分的长度 有效评定长度是指一次透照检验长度在底片上的投影长度 实际工作中应知道这两项数据 以确定所使用胶片的长度和底片的有效评定范围 2020 2 12 89 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 环形对接接头射线照相检验技术1 环焊缝透照布置环形对接接头常简称为环焊缝 它一般是指直径较大的管件 筒件 容器等的圆周焊缝 按照工件直径 壁厚大小的不同和结构的特点 可以采用不同的方法进行透照 概括起来环焊缝的透照布置可分为 2020 2 12 90 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 1 射线源在中心单壁透照方法 周向透照 如图4 11所示 图4 11环焊缝的周向透照布置1 射线源2 焊缝3 胶片 2020 2 12 91 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 2 射线源在内单壁透照方法 偏心透照 如图4 12 a F rb F r图4 12环焊缝的偏心透照布置 2020 2 12 92 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 3 射线源在外单壁透照方法 单壁单影 如图4 13 图4 13射线源在外单壁透照布置 2020 2 12 93 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 4 射线源在外双壁透照方法 双壁单影 见图4 14 图4 14射线源在外双壁透照布置 2020 2 12 94 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 2 查图表确定环缝透照次数可通过查图表确定环缝100 检测所需的最少透照次数 然后计算出一次透照长度L3及其它相关参数 这是一种简单易行的方法 介绍如下 2020 2 12 95 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 1 透照次数曲线图通过查图表只能确定环向对接焊接接头100 检测所需的最少透照次数 环缝一次透照长度L3 以及相关参量搭接长度 L 有效评定长度Letf 仍需计算求出 2020 2 12 96 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 环向对接焊接接头进行100 检测所需的透照次数与透照方式和透照厚度比有关 由于内透中心法 F R 和双壁双影法一次透照长度不需计算 所以不同透照方式和透照厚度比组合 只需要制作6张透照次数曲线图 2020 2 12 97 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 即 源在外单壁透照K 1 06 源在外单壁透照K 1 1 源在外单壁透照K 1 2 偏心内透法和双壁单影法K 1 06 偏心内透法和双壁单影法K 1 1 偏心内透法和双壁单影法K 1 2 2020 2 12 98 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 从图中确定透照次数的步骤是 计算出T D0 D0 f 在横坐标上找到T D0值对应的点 过此点画一垂直于横坐标的直线 在纵坐标上找到D0 f对应的点 过此点画一垂直于纵坐标的直线 从两直线交点所在的区域确定所需的透照次数N 当交点在两区域的分界线上时 应取较大数值作为所需的最少透照次数 2020 2 12 99 2020 2 12 100 2020 2 12 101 2020 2 12 102 2020 2 12 103 2020 2 12 104 2020 2 12 105 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 例 采用源在外单壁透照方式对内径1800mm 壁厚30mm的简体环焊缝照相 检测比例100 要求透照厚度比K 1 1 透照焦距F 600mm 求满足要求的最少透照次数N和一次透照长度L3 搭接长度 L 有效评定长度Leff 并确定使用胶片的长度 2020 2 12 106 2020 2 12 107 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 解 源在外单壁透照K 1 1透照次数可查附录II图II 2的曲线图 D0 l800 60 1860mmT D0 30 l860 0 016F 600 30 570mmD0 f 1860 570 3 26从横坐标上找到T D0 0 016的点 过此点画一垂直于横坐标的直线 在纵坐标上找到Do f 3 26的点 过此点画一垂直于纵坐标的直线 2020 2 12 108 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 从两直线交点所在的区域确定所需的透照次数N 19次 则 一次透照长度L3 Do N 1860 19 308mm 内等分长度L3 Di N 1800 19 298mm 搭接长度 L 1 30 30mm 有效评定长度Leff L3 L 298 30 328mm 使用胶片的长度应大于Leff 考虑贴片位置误差 以选用长度360mm的胶片为宜 2020 2 12 109 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 4 内透中心法 F R 采用此法时 射源或焦点位于容器或圆筒或管道中心 胶片或整条或逐张连接覆盖在整圈环缝外壁上 射线对焊缝作一次性的周向曝光 图4 9 这种透照布置 透照厚度K 1 横向裂纹检出角 00 一次透照长度为整条环缝长度 2020 2 12 110 4 2透照方式的选择和一次透照长度的计算 2020 2 12 111 4 3曝光曲线的制作及应用 在实际工作中 通常根据工件的材质与厚度来选取射线能量 曝光量以及焦距等工艺参数 上述参数一般是通过查曝光曲线来确定的 曝光曲线是表示工件 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 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 2020 2 12 112 4 3曝光曲线的制作及应用 曝光曲线必须通过试验制作 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 如果不是同一台X射线机 其线质和照射率是不同的 原因有以下几点 2020 2 12 113 4 3曝光曲线的制作及应用 加在x射线管两端的电压波形不同 半波整流 全波整流 倍压整流及直流恒压等 会影响管内电子飞向阳极的速度和数量 x射线管本身的结构 材质不同 会影响射线从窗口出射时的固有吸收 管电压和管电流的测定有误差 2020 2 12 114 4 3曝光曲线的制作及应用 此外 即使是同一台x射线机 随着使用时间的增加 管子的灯丝和靶也可能老化 从而引起射线照射率的变化 因此 每台x射线机都应有曝光曲线 作为日常透照控制线质和照射率 即控制能量和曝光量的依据 并且在实际使用中还要根据具体情况作适当修正 2020 2 12 115 4 3曝光曲线的制作及应用 4 3 1曝光曲线的构成和使用条件1 曝光曲线的构成曝光曲线是在一定条件下绘制的 射线能量 焦距 曝光量 与透照厚度之间的关系曲线 这些条件主要是透照工件 射线源 胶片 暗室处理 增感 射线照相质量要求等 确定透照参数常采用曝光曲线 从曝光曲线给出的关系可方便地确定某种材料 某个厚度的工件 满足规定的质量要求应选用的射线能量 焦距 曝光量等 2020 2 12 116 4 3曝光曲线的制作及应用 对X射线照相检验 常用的曝光曲线有两种类型 第一种类型曝光曲线以透照电压为参数 给出一定焦距下曝光量对数与透照厚度之间的关系 第二种类型曝光曲线以曝光量为参数 给出一定焦距下透照电压与透照厚度之间的关系 图4a是第一种类型 图4b是第二种类型 2020 2 12 117 4 3曝光曲线的制作及应用 图4a以透照电压为参数的曝光曲线 2020 2 12 118 4 3曝光曲线的制作及应用 第一种类型曝光曲线 纵坐标是曝光量 单位是毫安 分 mA min 采用对数刻度尺 横坐标是透照厚度 常用毫米 mm 为单位 采用算术刻度尺 图中的曲线是在相同的焦距下对不同的透照电压画出来的 从图中的曲线可以看到 采用某一透照电压但透照不同厚度时 曝光量相差得很大 由于曝光量既不能很大 也不能很小 所以某个透照电压实际上只适于透照一较小的厚度范围 2020 2 12 119 4 3曝光曲线的制作及应用 图4b以曝光量为参数的曝光曲线 2020 2 12 120 4 3曝光曲线的制作及应用 第二种类型曝光曲线 纵坐标是透照电压 单位名称为千伏 单位符号为kV 采用算术刻度尺 横坐标是透照厚度 单位常用毫米 mm 采用算术刻度尺 图中曲线是在相同的焦距下对不同曝光量画出的 很显然 它不是直线 2020 2 12 121 4 3曝光曲线的制作及应用 射线曝光曲线的一般形式如图4c所示 它是以黑度为参数 对于一个 射线源画出的曝光量与透照厚度的关系曲线 图中纵坐标是曝光量 采用对数刻度尺 横坐标是透照厚度 采用算术刻度尺 另一种曝光曲线是以焦距为参数的曝光量与透照厚度的关系曲线 2020 2 12 122 4 3曝光曲线的制作及应用 a b 图4c 射线曝光曲线 2020 2 12 123 4 3曝光曲线的制作及应用 图下为一种实用的 射线曝光曲线图 图4 14Se75 射线曝光曲线图 2020 2 12 124 4 3曝光曲线的制作及应用 射线源的放射性活度随时间不断减弱 因此在使用 射线的曝光曲线时 必须知道 射线源使用时的放射性活度 这可以按照放射性衰变规律绘制出适用于任何 射线源的曲线 给出 射线源放射性活度随时间改变的一般关系 制作曝光曲线可以采用不同的方法 通常曝光曲线采用透照阶梯试块的方法制作 2020 2 12 125 4 3曝光曲线的制作及应用 2 曝光曲线的使用条件任何曝光曲线只适用于一组特定的条件 这些条件包括 所使用的x射线机 相关条件 高压发生线路及施加波形 射源焦点尺寸及固有滤波 一定的焦距 常取600mm 800mm 一定的胶片类型 通常T3或T2胶片 一定的增感方式 屏型及前后屏厚度 2020 2 12 126 4 3曝光曲线的制作及应用 所使用的冲洗条件 显影配方 温度 时间 基准黑度 通常取3 0 上述条件必须在曝光曲线图上予以注明 当实际拍片所使用的条件与制作曝光曲线的条件不一致时 必须对曝光量作相应修正 这类曝光曲线一般只适用于透照厚度均匀的平板工件 而对厚度变化较大的工件如形状复杂的铸件等 只能作为参考 2020 2 12 127 4 3曝光曲线的制作及应用 对X射线的曝光曲线可按照下面的步骤制作 1 准备确定制作曝光曲线的条件和准备阶梯试块及补充试块 需确定的制作曝光曲线的条件主要是X射线机型号 透照物体的材料和厚度范围 透照的主要条件 胶片 焦距 增感屏等 射线照相的质量要求 灵敏度 黑度等 2020 2 12 128 4 3曝光曲线的制作及应用 阶梯试块应选用与被透照物体材料相同或相近的材料制做 应具有一定的平面尺寸 例如300 100mm 每个阶梯的厚度差常取为2mm 阶梯应具有适当的宽度 如20mm 为适应透照厚度范围 常还需要制做几块补充试块 补充试块是一平板试块 其尺寸一般取为210 100 5mm 利用阶梯试块和补充试块就可以构成较大的厚度范围 2020 2 12 129 4 3曝光曲线的制作及应用 2 透照在选定的透照条件下 采用一系列不同的透照电压和不同的曝光量对阶梯试块进行射线照相 严格时应在每个阶梯上放置像质计 以判断射线照相灵敏度是否达到要求 3 暗室处理按规定的暗室处理条件进行暗室处理 得到一系列底片 2020 2 12 130 4 3曝光曲线的制作及应用 4 3 2曝光曲线的制作曝光曲线是在机型 胶片 增感屏 焦距等条件一定的前提下进行 通过改变曝光参数 固定 kV 改变 mA min 或固定 mA min 改变 kV 透照 由不同厚度组成的钢阶梯试块 根据给定冲洗条件洗出的底片 2020 2 12 131 4 3曝光曲线的制作及应用 达到的某一基准黑度 如为3 0或2 0 来求得 kV mA min T三者之间关系的曲线 所使用的阶梯块面积不可太小 其最小尺寸应为阶梯厚度的5倍 否则散射线将明显不同于均匀厚度平板中的情况 另外 阶梯块的尺寸应明显大于胶片尺寸 否则要作适当遮边 图4 15 2020 2 12 132 4 3曝光曲线的制作及应用 2020 2 12 133 4 3曝光曲线的制作及应用 4 测定数据对得到的底片测量底片黑度 从测得的数据选出在某个透照电压和某个曝光量下符合黑度要求的透照厚度数据 填入表中 编制成数据表 对某个透照电压 至少应有不少于5个透照厚度的数据 对不同的透照电压 曝光量可以采用不同的值 2020 2 12 134 4 3曝光曲线的制作及应用 5 绘制曝光曲线利用表的数据 采用直接描点方法即可绘制出曝光曲线 直接进行描点时 会出现数据点并不都在同一直线的情况 这时应用过大多数点的直线作出曝光曲线图 也可以采用绘制预备曲线的方法绘制曝光曲线 这时候对不同透照电压应采用两个相差较大的不同曝光量透照阶梯试块 具体方法可参考有关教材 对 射线的曝光曲线可以采取类似于X射线曝光曲线的制作方法进行制作 2020 2 12 135 4 3曝光曲线的制作及应用 按有关透照结果绘制E T曝光曲线的过程如下 1 绘制D T曲线采用较小曝光量 不同管电压拍摄阶梯试块 获得第一组底片 再采用较大曝光量 不同管电压拍摄阶梯试块 获得第二组底片 用黑度计测定获得透照厚度与对应黑度的两组数据 绘制出D T曲线图 图4 16 2020 2 12 136 4 3曝光曲线的制作及应用 图4 16制作曝光曲线的D T曲线 2020 2 12 137 4 3曝光曲线的制作及应用 2 绘制E T曲线选定一基准黑度值 从两张D T曲线图中分别查出某一管电压下对应于该黑度的透照厚度值 在E T图上标出这两点 并以直线连接即得该管电压的曝光曲线 图 17 2020 2 12 138 4 3曝光曲线的制作及应用 2020 2 12 139 4 3曝光曲线的制作及应用 4 3 3曝光曲线的使用1 曝光曲线的一般使用方法从E T曝光曲线上求取透照给定厚度所需要的曝光量 一般都采用所谓 一点法 即按射线透照厚度确定与某一 kV 相对应的E 但对有余高的焊焊接接头照相 射线穿透厚度有两个值 2020 2 12 140 4 3曝光曲线的制作及应用 例如 透照母材厚度12mm的双面焊焊接接头 母材部位穿透厚度为12mm 焊缝部位穿透厚度为16mm 应该用哪个数值去查表呢 这时需要注意标准允许黑度范围与曝光曲线基准黑度的关系 JB T4730标准规定AB级允许黑度范围2 0 4 0 如果曝光曲线基准黑度为3 0或更高 2020 2 12 141 4 3曝光曲线的制作及应用 以母材部位12mm为透照厚度查表为宜 这样能保证焊缝部位黑度不致太低 如果曝光曲线基准黑度为2 5或更低 则以焊缝部位16mm为透照厚度查表为宜 这样能保证母材部位黑度不致太高 2020 2 12 142 4 3曝光曲线的制作及应用 如果射线照相检验的条件与制作曝光曲线的条件完全一致 则可以简单地从曝光曲线直接查出所需要的透照参数 这时 首先确定透照厚度 然后按透照厚度选择适当的透照电压或 射线源 进一步再确定曝光量 对于厚度均匀的工件 一般取工件的公称厚度为透照厚度 2020 2 12 143 4 3曝光曲线的制作及应用 对变截面工件或在透照区中透照厚度变化较大的工件 则需作进一步的考虑 实际射线照相检验的条件有时不同于制作曝光曲线的条件 这时候不能简单地直接从曝光曲线确定透照参数 而必须对从曝光曲线得到的透照参数进行修正 2020 2 12 144 4 4散射线的控制 4 4 1散射线的来源和分类在第1章中曾经提及 射线在穿透物质过程中与物质相互作用会产生吸收和散射 其中散射主要是由康普顿效应造成的 与一次射线相比 散射线的能量减小 波长变长 运动方向改变 散射比n定义为散射线强度I 与一次射线强度Ip之比 即n Is Ip 2020 2 12 145 4 4散射线的控制 射线入射到物体后 由于射线量子与物质发生相互作用 一部分被吸收 一部分被散射 一部分沿直线穿透物体 因此 在透照射线中总包括下列的成分 从射线源发出沿直线穿透物体透射的一次射线 射线与物体相互作用中产生的次级射线 即散射线 2020 2 12 146 4 4散射线的控制 散射线的能量低于一次射线 方向一般都不同于一次射线 有时也称它为二次射线 在常规的射线照相检验中 散射线是有害的射线 应采取各种措施进行控制 减少它对底片影像质量的影响 产生散射线的物体称作散射源 2020 2 12 147 4 4散射线的控制 散射线产生于射线照射的任何物体 包括被透照的工件 放置工件的台面或支架 胶片与胶片暗袋 工件周围的各种物体 如地面 墙壁 其他物体 空气也是一种散射源 对于实际的射线照相检验工作 到达胶片的散射线 最主要的是来自被透照的工件本身 2020 2 12 148 4 4散射线的控制 从 图4 20 中可见 对胶片来说 散射线可来自前方 后方 侧面等各个方向 来自后方和侧面的散射线常被称为 背散射线 它们可从暗盒的背面入射到胶片 产生曝光作用 图4 20散射线产生示意图1 射线源2 工