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1、射线检测工艺南京金陵检测工程有限公司,射线检测工艺,x射线能量的选择 选择焦距的另一种规则-考虑总的不清晰度的焦距最小值曝光曲线的制作与应用散射比的影响因素和散射线的控制大厚度比试件的透照技术管子-管板角焊缝的射线照相技术要点专题讲座：针对某一特定的设备或条件，及现有的设备、器材条件如何编制最佳的检测工艺，填写检测原始记录和出具检测报告,射线检测工艺,一.x射线能量的选择,射线检测工艺,一.x射线能量的选择 X射线能量如何选择？根据所检测的对象，我们首先是选择透照方法、再选择设备（或根据现有设备选择透照方法）、再选择射线能量（同时考虑检测效率和检测灵敏度以及胶片类型和增感屏）.,射线检测工艺,
2、一.x射线能量的选择 X射线能量如何选择？射线能量与衰减系数的关系：,射线检测工艺,x射线能量的选择 较低射线能量有利于提高检测对比度；但射线能量过低、曝光时间过长，底片灰雾度增大，检测效率降低。射线能量过高，对比度降低，检测效率提高；因此，射线能量过高或过低都是不可取的，应选择在适当的（可接受的）范围内。,射线检测工艺,x射线能量的选择 何为适当？底片质量满足标准要求即为适当。过多提高要求是浪费。什么是最佳？即在满足标准要求的情况下，以最高效率、最低成本为最佳。,射线检测工艺,x射线能量的选择 最佳值：4730标准给出了推荐值：4.4.1 射线照相，当焦距为700mm时，曝光量的推荐值为：A
3、级和AB级射线检测技术不小于15mAmin；B级射线检测技术不小于20mAmin。当焦距改变时可按平方反比定律对曝光量的推荐值进行换算。射线能量的高低，检测灵敏度是验证的唯一标准。,射线检测工艺,x射线能量的选择 在目前我国标准未取消最高管电压限制的情况下，与标准推荐曝光量值对应的管电压，可以认为是最佳值。依据标准，我们对常用到的焦距按标准推荐的曝光量进行了换算，其结果见下表：,射线检测工艺,从表中这些参数可以看出，这些参数与我们实际工作非常接近。因此说我们在实际工作中的参数其本上是最佳参数。在透照较厚/较簿工件时，曝光时间可能还会长/短些。因此，记录中的参数应放心写、如实记。,射线检测工艺,
4、JB/T4730.22005标准最高管电压规定1-铜及铜合金；2-钢；3-钛及钛合金；4-铝及铝合金图1 不同透照厚度允许的射线最高透照管电压,射线检测工艺,射线能量与曝光时间有一定的互补关系。我国标准有射线能量上限的限制（图1）。这是标准规定，必须执行。编写工艺时要考虑。如果最高管电压超出上述规定，要进行工艺鉴定。要经检测单位技术负责人批准。ASME标准原先也有这个图，后来取消了，取而代之的是用灵敏度来检验射线能量，即只要灵敏度满足要求，对射线能量不进行限制。影响检测灵敏度的因素：射线能量、胶片类型、增感方式、焦距、射源焦点尺寸、增感屏、散射线屏蔽等。这个作法比较科学，只看结果，不计较过程。
5、每个厂产生的射线机能量差别可能会较大。管电压波形、有效值也可能不一样。因此射线能量只是影响检测质量的重要因素之一。对截面厚度变化大的承压设备，在保证灵敏度要求的前提下，允许采用超过图1规定的射线管电压。但对钢、铜及铜合金材料，管电压增量不应超过50kV；对钛及钛合金材料，管电压增量不应超过40kV；对铝及铝合金材料，管电压增量不应超过30kV。,射线检测工艺,二、选择焦距的另一种规则-考虑总的不清晰度的焦距最小值,射线检测工艺,要获得高质量的底片，总的不清晰度要保持较低水平。总的不清晰度是固有不清晰度和几何不清晰度共同贡献的结果。两者差别较大时，其中较大数值者对总不清晰度的贡献大，较小值可以忽
6、略不计，当两者相当时，两者贡献相同，均不可忽略；在工件厚度已知的情况下，射线能量基本确定，Ui基本确定，（一般情况下，Ui ug），此时，只有ug可以调节。焦距增大或焦点尺寸减小，几何不清晰度减小，总的不清晰度减小。当射源选定时，焦尺寸成为定值，只有焦距是可变参数。增大焦距，使其达到Ug=Ui时，再继续增大焦距，对总不清晰度的提高贡献不大，因此，取 Ug=Ui时的焦距为最佳不清晰度时的最短焦距，又称优化焦距，用Fopt表示。,射线检测工艺,教材中表42给出了各种射线能量时的优化焦距上表中的优化焦距是为发现最小裂纹缺陷，如果试件焊接性好，不会产生裂纹，则无需上述过大的焦距。这个焦距比B级照相要求
7、还高。,射线检测工艺,上述焦距可以用在易产生裂纹材料的焊接工艺评定试件的检测。在工程施工中，其焊接工艺是经评定合格的，一般不会产生裂纹。除非不严格执行焊接工艺，或焊材用错。在实际工作中，为提高工作效率，管电压可能选择高一些：如透照25mm的工件，按标准规定，最高管电压不能超过320KV，选择300KV是允许的，此时最优化焦距是：650mm；如透照20mm的工件，按标准规定，最高管电压不能超过280KV，选择250KV是允许的，此时最优化焦距是：620mm。如果焦点尺寸为2.5mm，则焦距为520mm。管电压调整后的焦距与实际工作比较接近。,射线检测工艺,最优化焦距是一个概念，是表明射线检测可以
8、达到的最优清晰度。实际工作中一般不考虑这个参数。,射线检测工艺,曝光曲线的制作与应用,射线检测工艺,曝光曲线是非常有用的，是我们选择透照参数的参考依据。根据工件材质、厚度，查曝光曲线可以选择射线能量、曝光量以及根据现实的焦距差异计算曝光量。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、胶片型号、增感屏、暗室处理条件及底片黑度等）之间相关性的曲线图。通常以工件厚度、管电压、曝光量为可变参数，其它条件相对固定。,射线检测工艺,曝光曲线必须实验制作，每台X射线机会有所差异。产生差异的原因可能是：机型不同，X光管两端电压波形、频率不同；不同厂家生产工艺参数不同、靶材不同、
9、产生X射线的几率不同；管电压、管电流的标定误差；同一台设备也有老化程度不同；因此每台设备均应制作曝光曲线。平时在使用过程中，评片人员发现底片黑度出入较大时，应提醒拍片人员对曝光曲线进行修正。,射线检测工艺,标准规定，使用中的曝光曲线至少每年核查验证一次。长期不使用的设备使用前应进行核查，设备大修后应进行核查或重新制作。这一点很重要，无损检测机构、计量认证和实验室认可评审时都要查。同一个厂生产的同种型号的射线机，工艺参数会比较接近。,射线检测工艺,1.曝光曲线的类型曝光曲线有2种类型：1）横坐标表示工件厚度，纵坐标用对数刻度表示曝光量，管电压为变化参数，所构成的曲线称为曝光量厚度（E-T）曲线；
10、2）若纵坐标表示管电压、横坐标表示厚度、曝光量为变化参数，则曲线称为管电压厚度（KV-T）曲线。,射线检测工艺,1.曝光曲线的类型E-T曲线,射线检测工艺,1.曝光曲线的类型KV-T曲线,射线检测工艺,上述2种曝光曲线都是经常用的.曝光曲线只是工作参考,实际工作中可能许多条件都会产生变化,我们要适时进行修正.如焦距变化要通过计算修正；湿影液温度、活性、显影时间对曝光曲线的影响很大，这些参数可以相互影响、补偿、调整；暗室红灯过亮对底片质量影响也很大。,射线检测工艺,2.曝光曲线制作实例1）制作阶梯试块 阶梯试块级差为2mm，最簿一级的厚度可以为2mm，根据需要可以制作15级，每级宽度20mm，试
11、块宽度100mm，另制作厚度10mm、20mm的垫板与之相配，在选择较高管电压时，用垫板增加阶梯试块的厚度。试块每级宽度不能过小，否则边蚀效应会对阶梯黑度的均匀度产生影响。试块的宽度不能过小，一般等于或大于底片宽度，以减小边蚀效应的影响。,射线检测工艺,2.曝光曲线制作实例2）透照设计X射线曝光曲线制作条件：设备型号/编号：3005EG-S2/RT-300-02焦距：600mm；胶片型号：AGFA-C7；增感屏：0.03/0.03mm；显影配方：韵达 手工槽洗 显影温度：20；显影时间：5分钟；底片黑度：3.0,射线检测工艺,2.曝光曲线制作实例2）透照设计 透照时用专用试件架，采取向上透照方
12、式，以消除散射线的影响；曝光参数设计，管电流5mA（仪器固定值），选择管电压和曝光时间，根据我们日常工作可能选择的参数范围进行设定，见曝光参数表；透照前将厚度值用铅字在阶梯试块上标识，注意增加垫板时要加入垫板的厚度；每个曝光参数应预知其与黑度3.0接近的对应厚度值，以防出现找不到对应点的现象。,射线检测工艺,2.曝光曲线制作实例X射线透照布置：,射线检测工艺,2.曝光曲线制作实例2）透照设计透照布置,射线检测工艺,2.曝光曲线制作实例2）透照参数设计选择常用范围内的参数,射线检测工艺,2.曝光曲线制作实例3）制作实施 严格按透照设计进行实施。显影条件对曝光曲线影响很大，必须保证药液的活性、浓度
13、、温度、显影时间的一致性，因此曝光的胶片必须同时进行显影、停影和定影，确保处理条件完全相同。,射线检测工艺,2.曝光曲线制作实例4）结果测量 将晾干的底片，在观片灯前进行观察，找出每个阶梯黑度均匀的部位，并用铅笔画圈标注（不然测量时不能准确找准位置），用黑度计（用黑度片验证合格的）进行黑度测量，将黑度最接近3.0的结果填入表格。,射线检测工艺,2.曝光曲线制作实例4）结果测量并找出D=3.0的点,射线检测工艺,2.曝光曲线制作实例5）绘制D-T曲线。绘制曝光曲线(E-T曲线)先选择纵坐标为对数的坐标纸,计算曝光量的对数值，按刻度进行标定;,射线检测工艺,2.曝光曲线制作实例5）绘制D-T曲线。
14、,射线检测工艺,一、曝光曲线的制作与应用 射线曝光曲线 对于射线曝光曲线，只与源的种类有关，每种源一个曝光曲线，与设备和源的活度无关。现在这种曲线很少用，用计算器或经验公式计算很方便，拍片人员更是有曝光表，每种规格，多大活度的源，曝光多少时间，一查便知。考试时一般都提供曝光曲线。,射线检测工艺,教材中提供了Se75射线曝光曲线,射线检测工艺,2.曝光曲线制作实例2）透照设计透照布置,射线检测工艺,2.曝光曲线制作实例2）透照设计透照条件焦距：600mm；胶片型号：AGFA-C7；AGFA-C4增感屏：0.1/0.1mm；显影配方：韵达 手工槽洗 显影温度：20；显影时间：5分钟；底片黑度：3.
15、0,射线检测工艺,Ir192射线曝光曲线制作透照结果,射线检测工艺,Ir192射线曝光曲线,射线检测工艺,Ir192射线曝光曲线通过曝光曲线可以看出：1)在相同底片黑度时，C4胶片的曝光量是C7胶片的2.88倍；2)可以通过曝光曲线计算出射线源的半价层厚度。,射线检测工艺,关于底片黑度与曝光量的关系 本人进行过多次试验，并撰写了胶片感光速度对底片对比度的影响发表在无损探伤2013.4。该文通过理论分析，得出，各种胶片的对比度是相同的，产生不同灵敏度的原因是胶片颗粒度/噪声不同。同时该文总结了以往的大量实验，明确底片黑度与曝光量的正比线性关系。,射线检测工艺,关于底片黑度与曝光量的关系 底片黑度
16、与曝光量的关系曲线,射线检测工艺,这个曲线的结论对实际应用非常有帮助.例如:透照任一工件,如果底片黑度为1.0,则增加1倍曝光量,底片黑度达到2.0,增加2倍曝光量底片黑度达到3.0,射线检测工艺,3曝光曲线的应用,射线检测工艺,1）根据透照厚度选择曝光参数首先看清曝光曲线的条件，再根据所透照的工件厚度及余高，选择曝光参数。从曝光曲线的横坐标找出工件厚度，向上引垂线，与多条管电压相交，考虑材质的裂纹敏感性和兼顾检测效率，选择管电压。如图（下页）透照20mm厚材质Q345R的工件，在图中引垂线，与240KV相交，logE=0.74,取反对数得曝光量为5.5mAmin，即240KV、1.1分钟。如
17、果焦距改为500mm，则曝光时间为0.76分,射线检测工艺,D-T曲线。,射线检测工艺,如果是其它可焊性较差的材质，可考虑选择较低管电压，从图中选择190KV，2分钟。曝光时间不可太短，一般不少于0.5分钟。曝光时间太短，底片质量不太好控制，现场焦距出现微调会对结果影响很大。,射线检测工艺,3曝光曲线的应用曝光曲线可以粗略估计半价层。从Ir192曝光曲线图中可以查得，log20.3，可查得半价层约为12.5mm；同理可查X射线不同管电压时的半价层。C7片与C4片在相同厚度时曝光量相差约2.88倍（logE=0.46）取反对数得2.88,射线检测工艺,3曝光曲线的应用2）考虑厚度宽容度时曝光参数
18、的选择 这个方法是理论上的，在实际工作中一般不这样做。但考试有可能会出这样的计算题。因此这种题必须会做。题意：本次考试如果出题建议按以下方法进行计算。透照具有一定厚度差的工件，在曝光曲线的横坐标找到T1和T2，（设T1小于T2），在T1和T2处分别向上引垂线，与KV1线交于E1和E2点，直接对比E1和E2，设E1时底片黑度为3.0，取E2不大于1.33倍E1的KV值，则可保证底片黑度在2.03.0之间。解题方法见下图。,射线检测工艺,3曝光曲线的应用2）考虑厚度宽容度时曝光参数的选择,射线检测工艺,3曝光曲线的应用2）考虑厚度宽容度时曝光参数的选择 书中例1，如图计算当焊缝余高黑度为2.0时，
19、母材黑度是否会超过3.5？,射线检测工艺,3曝光曲线的应用2）考虑厚度宽容度时曝光参数的选择 书中例1用本方法计算：从图A看出，D=2.0时，8mm与12mm的曝光量之比为2.5，根据胶片曝光量与黑度的正比关系曲线，有母材部位的黑度约为5.0，即超过3.5的黑度。,射线检测工艺,3曝光曲线的应用3）材质改变时曝光参数的换算JB4730-94中,射线检测工艺,3曝光曲线的应用3）材质改变时曝光参数的换算材质改变时，以钢的等效系数为1.0，其它材质与钢相比，不同射线能量时等效系数不同。要查等效系数表。例如：管电压为100KV，透照20mm的铝工件，求需要多厚钢的曝光量？查表，100KV时铝的等效系
20、数为0.08，T=0.08*20=1.6mm。答：管电压为100KV时，透照20mm厚的铝，选择相当于1.6mm钢的曝光量。低温冷箱常用铝合金管道，其根部为了防止焊接时氧化和保证焊透，采用1.5mm厚的不锈钢板作为垫板，此时就发生上述情况。透照时，1.5mm不锈钢相当于，18.75mm的铝，因此选择像质计和选择射线能量时要注意。特别是发生根部返修时，磨光机会打磨到垫板，如果垫板被打磨0.5mm的深度，焊满后，此处相当于厚度减簿：0.5/0.080.55.75mm即在此会形成黑色影像，如果没有经验，易判为未焊透。要多注意。,射线检测工艺,3曝光曲线的应用3）材质改变时曝光参数的换算,不锈钢垫板厚
21、1.5mm,设母材厚度为10mm，1.5mm不锈钢相当于，18.75mm的铝，则总厚度为28.75mm，垫板打磨0.5mm，则总厚度为10.5+1.0/0.08=10.5+12.523mm；相当于厚度减簿5.75mm，因此其在底片上的影像呈黑色。,射线检测工艺,3曝光曲线的应用3）材质改变时曝光参数的换算目前经常遇到的材质有：铝及合金、锆材、镍材。铝衰减系数小，锆、镍衰减系数大。,射线检测工艺,四.散射比的影响因素和散射线的控制1.散射线的来源和分类2.散射比的影响因素3.散射线的控制措施,射线检测工艺,1.散射线的来源和分类 射线与物质相互作用，产生吸收和散射，其中散射主要是康普顿效应造成的
22、。散射比n散射线强度Is/一次射线强度Ip 产生散射线的物体称为散射源，在透照时透照场内的所有物体都是散射源，如：试件、暗盒、地面、墙壁、空气等，最大的散射线源是工件本身。散射线的分类：来自暗盒正面的散射线称为“前散射”，来自暗盒背面的散射线称为“背散射”；来自不等厚试件交界处的散射称“边蚀散射”；“边蚀散射”是较簿部位的射线向较厚部位散射，边蚀现象使边界模糊。,射线检测工艺,散射线测试试验管件平放在地面上透照图片及底片。暗盒背面衬铅板和不衬铅板的情况对比,射线检测工艺,散射线测试试验暗盒背面不衬铅板的情况,射线检测工艺,散射线测试试验暗盒背面衬铅板的情况,射线检测工艺,散射线测试试验平板垂直
23、于地面透照图片及底片；暗盒背面衬铅板和不衬铅板的情况对比,射线检测工艺,散射线测试试验背散射线标记“B”,射线检测工艺,散射线测试试验暗盒背面衬不衬铅板影响不大，只是靠近地面部分有边蚀效应。,射线检测工艺,四.散射比的影响因素和散射线的控制2.散射比的影响因素,射线检测工艺,2.散射比的影响因素,射线检测工艺,2.散射比的影响因素,射线检测工艺,2.散射比的影响因素从上述4张图中看出：焦距对散射比没有影响；透照场较小时，散射比随透照场的增大而增大，当透照场直径超过50mm后，透照场再增大，散射比也不会增大；射线能量增加，散射比减小；在同样能量的情况下，散射比随钢厚度的增加而增大；有余高的焊缝，
24、余高部位的散射比大于平板部位的散射比，随着射线能量的增大，散射比降低。,射线检测工艺,3.散射线的控制措施 散射线降低底片的对比度。因此要尽可能的消除散射线。透照场内所有物质都是散射源，被透工件是最大的散射源。所以，散射线是无法彻底消除的，只能尽可能的减少其影响。,射线检测工艺,3.散射线的控制措施控制措施：1）厚度差大的工件，增加射线能量，可以减少散射；如小管透照、不等厚工件透照等；2）使用铅箔增感屏；铅箔增感屏即能增感，又能吸收部分低能散射线；标准对不同能量下，增感屏的厚度进行了规定，增感屏越厚，散射线吸收效果越好。但同时也吸收有用射线，因此增感屏不能太厚。3）背衬铅板，用背衬12mm铅板
25、屏蔽背散射线；这是目前最有效的方法。高空透照时，背散射线影响很小，可以不用。4）限制透照场，X射线机常在窗口部位加铅罩，限制透照范围。这在厚壁管透照时效果明显。还有加滤板、厚度补偿、屏蔽物、修磨等措施。,射线检测工艺,3.散射线的控制措施控制措施：X光机窗口铅罩厚度5mm。,射线检测工艺,五.大厚度比试件的透照技术,射线检测工艺,五.大厚度比试件的透照技术什么是大厚度比？没有标准明确规定。一般认为，最大厚度与最小厚度之比K大于等于1.4时，可以认为是大厚度比试件。如有余高的簿板对接焊缝，3mm厚工件，余高高度2mm，厚度比为5/31.7 小径管试件，角焊缝试件，以及一些形状较复杂的零件，都是大
26、厚度比试件。,射线检测工艺,五.大厚度比试件的透照技术对大厚度比试件透照的措施包括：1）适当提高管电压；2）双胶片技术；3）补偿技术。小径管透照采用适当提高管电压技术。,射线检测工艺,五.大厚度比试件的透照技术1）适当提高管电压；小径管透照采用适当提高管电压技术；角焊缝、不等厚工件透照采用提高管电压技术；提高管电压可以增大宽容度，减小反差。,射线检测工艺,五.大厚度比试件的透照技术2）双胶片技术双胶片在暗盒中的布置：,射线检测工艺,2）双胶片技术双胶片技术包括：等速双胶片技术、不等速双胶片技术；感光速度快的胶片，观察工件较厚的部位；感光速度慢的胶片观察工件较簿部位；特厚部位用双胶片叠加观察。检
27、测LNG储罐，其焊缝的Ni含量达68%左右，焊缝吸收系数与母材差异大，一般采用等速双胶片技术透照。由于增感屏的原因，前后底片黑度有所差异，前面胶片较黑，后面胶片较淡，前面胶片观察焊缝部位，后面胶片观察熔合线及热影响区部位。,射线检测工艺,五.大厚度比试件的透照技术3）补偿技术厚度差大的复杂工件采用补偿技术。如采用补偿块、补偿液等。管板角焊缝拍片采用厚度补偿技术。复杂工件采用液体补偿，如采用醋酸铅溶液等；就特种设备检测而言，一般要求厚度不能突变，因而较少采用补偿技术。,射线检测工艺,六.管子-管板角接焊缝的射线照相技术要点管子-管板角焊缝的射线照相主要用于对热交换器角焊缝的焊接质量检测。,射线检
28、测工艺,六.管子-管板角接焊缝的射线照相技术要点管子-管板角接焊缝的射线照相的特点：管径小、焦距短、透照厚度差大，散射严重，如不采取特殊措施，照相底片的质量极差。因此，需要采用特殊的小焦点源、厚度补偿及屏蔽技术，以及配套工艺措施。,射线检测工艺,六.管子-管板角接焊缝的射线照相技术要点具体工艺要点如下：从射线穿透能力和照相宽容度方面考虑，放射源一般选择Ir192同位素；也有棒状阳极X射线机，焦点0.5mm。为减小几何不清晰度，必须采用特制的微小焦点放射源，典型的射源尺寸是0.5*1.0mm;源活度34Ci从操作方便性和对焦准确性考虑,一般选择“向后透照”的透照布置，向前透照技术仅适用于向后透照
29、技术不能实施的情况（向前透照：即射源从管子的另一端送入，射线方向与送源方向同向）。为保证照相灵敏度，应使用T2类胶片或更细颗粒胶片；焦点胶片距离应根据管子内径Di选择，选择时应考虑减小投影畸变因素，同时兼顾照相灵敏度因素；为提高信噪比，减少源移动过程中造成的不清晰度和散射线影响，曝光时间一般不少于30秒；（一般23分钟）为防止边蚀散射，同时使被检区域曝光均匀，应使用补偿块；可同时采用滤板进一步减少散射；,射线检测工艺,管子-管板角接焊缝的射线照相布置图,射线检测工艺,棒状阳极X射线机,射线检测工艺,管子-管板角接焊缝的射线照相技术这是一种新工艺，使用前应经工艺鉴定。工艺鉴定在专用的管子管板试块
30、上进行，试块上打有0.5mm的小孔，以能检出为合格。实际操作应严格执行鉴定合格的工艺，在现场透照可不放置像质计。对底片的质量要求：底片不能有边蚀散射现象，管口部位显示的黑度应与被评定的焊缝区域一样均匀；底片整个焊缝影像的变形程度不影响缺陷的识别；底片评定区（焊缝和焊缝相连的区域）的黑度D范围为2.53.5,射线检测工艺,六.管子-管板角接焊缝的射线照相技术要点根据图示，我们可以计算其几何不清晰度：设源距胶片距离为40mm，焊缝厚度为5mm，焦点尺寸取0.5mm，则几何不清晰度为：0.5/35=ug/5 ug=0.07mm。这就是微焦点的效果。,射线检测工艺,六.管子-管板角接焊缝的射线照相技术要点这是管板焊缝照片和剖面,射线检测工艺,六.管子-管板角接焊缝的射线照相技术要点这是管板焊缝的底片,射线检测工艺,六.管子-管板角接焊缝的射线照相技术要点这是管板焊缝的结构图,射线检测工艺,六.管子-管板角接焊缝的射线照相技术要点适用范围：管子内径1460mm，管子厚度28mm。,
