射线探伤方法与应用及工艺的编制与优化(XXXX年特种设备高级培训教材)

3.2 选择射线R能T量探的具伤体方方法：法与应用
①对于轻质合金、低密度材料，目前尚无适宜的γ射线源， 主要是X射线。 ②厚度小于5mm的钢及其合金，要选用X射线。 ③厚度为5mm∽50mm钢及其合金，选用X射线总可获得 较高的灵敏度， γ射线的选用应根据具体厚度和所要求的 探伤灵敏度，选择Ir192或Se75，应考滤配合使用的胶片 类别。
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环缝偏心内透照〔F<R〕几何参数变化特点： ① 当透照焦距减小时，假设透照长度L3不变， 那么K值、θ角增大；假设K值、θ角不变，那 么一次透照长度L3缩短，最少曝光次数增加。 ②当透照焦距增大时，情况相反，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θ≈0o,一次透照长度L3=整条环缝长度。 最少曝光次数为1次。
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2.5 环缝偏心内透照〔F>R〕L3的计算〔最少 曝光次数〕 ：
L3=πDi/N ，其中 N=180/α，最少曝光次数； α= η+θ ， η= sin-1 [DOsinθ/〔 2F - DO 〕]。 θ= cos-1{[1+〔K2-1〕T/DO]/K}， α——与AB/2对应的圆心角； θ——有效最大失真角； η——有效半辐射角； 17
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3 射线能量的选择

3.1 射线能量的选择原那么：
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γ射线 来说，穿透力取决于放射源种类 。
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。
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④厚度为50mm∽150mm钢及其合金，选用X射线和γ射线 可得到几乎相同的像质灵敏度〔50mm以下 X射线灵敏度 比γ射线明显高〕，但裂纹检出率还是有差异。 ⑤厚度大于150mm的钢及其合金，选用兆伏级高能X28射线。 ⑥对大批量的工件实施射线照相，选用X射线，因为时间
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⑦对某些条件困难的现场透照，体积庞大的X射线机使用不方便可 能成为主要问题。
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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=πDo/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： ①倾斜透照椭圆成像T/Do≤ 0.12,最少曝光次数N=2; 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。 ③ 结构原因不能进行屡次透照时，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。
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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θ ≈0o,一次透照长度 L3=整条环缝长度。 最少曝光次数为1次。
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2.4 环缝偏心内透照〔F<R〕L3的计算〔最少 曝光次数〕 ：
L3=πDi/N ，其中 N=180/α，最少曝光次数； α= η - θ ， η= sin-1 [Disinθ/〔DO-2F〕]。 θ= cos-1{[1 -〔 K2-1〕T/D i]/K}， α——与AB/2对应的圆心角； θ——有效最大失真角； η——有效半辐射角； 14
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❖ 环缝内透照特别说明：不管是F＜R、F=R或
F＞R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η角，必须服从 于实际最大可用半辐射角的限制。
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2.6 双壁单影透照L3的计算〔最少曝光次数〕 ：
双壁单影透照几何参数变化特点： ① 当焦距等于管子 外径而T/Do甚小的情况，那么最大透照长度L3所对 应的圆心角2α与壁厚度无关，等于影象失真角θ的4 倍，即〔2α〕max=4θ；假设当Do >> T时，θ≈cos1K-1 ；当K=1.1时，θ=24.62°，因N=180/α = 180/ 2θ=180/〔2×24.62〕=3.66。 那么环缝至少应摄片4 张。②当焦距无限大时，最小透照有效长度L3所对 应的圆心角2α就与管子形状无关，等于失真角θ的2 倍，即2αmax=2θ；假设当Do >> T时，θ≈cos-1K-1 ； 当K=1.1时，θ=24.62°，那么环缝至少应摄片8张， 用数式表示即： N=180/α= 180/ θ=180/24.62=7.31。
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3.4 最高射线能量的选择
对截面厚度变化大的工件，在保证灵敏度要求的前提下，允许采用超过规定
的Ｘ射线管电压。对钢、铜及铜合金管电压增量不应超过50kV；对钛及钛合金管
电压增量不应超过40kV；对铝及铝合金管电压增量不应超过30kV。
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3.4 最高射线能量的选择
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射线源 X射线(300kV) X射线(420kV)
内透〔F<R，F >R 〕； 环缝双壁透照：双壁单影〔倾斜、垂
直〕、双壁双影〔倾斜、垂直〕。
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2 一次透照长度的计算〔最少透照次数 计算〕 2.1 几个概念：
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5
效评定范围〔如纵缝双壁透照时〕(上述说法不包括环
缝偏心F>R)。
❖ 三者关系：Leff=L3+△L。
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2.2 直缝透照L3的计算： L3=2L1tanθ， 其中θ=cos-1(1/K)， L1—射源到工件外表的距离。
θ—横向裂纹检出角。 K—透照厚度比，T’/T。
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3.3 选择射线能量时设备特点的考虑 3.3.1 X射线机特点 ①体积较大，以便鞋式、移动式、固定式依次增加；
②根本费用和维修费用均较大；
③能检查40mm以上的钢厚度的大X射线机本钱很高，一般为移动
式而非便携式；
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④ 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； ⑤ X射线机可用开关切断，故较易实施射线防护； ⑥曝光时间一般为几分钟； ⑦ 所有X射线机均需电源，有些还需水源。 3.3.2 γ射线设备的特点： ①射源尺寸小，可用于X射线机头无法接近的现场； ②不需水源或电源； ③费用低； ④曝光时间长，通常需几十分钟，甚至多少小时； ⑤对薄钢件〔如5mm以下〕只有适宜的放射性同位素〔如Se75〕才 能获得较高的灵敏度。
⑧环焊缝的透照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—1.0mm)γ射线源作360⁰周向曝光。 ⑨ 选用平靶周向X射线机对环焊缝作内透中心法倾斜全周向曝光， 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 。
L3=πDo/N ，其中
N=180/α，最少曝光次数；
α= η+θ ，
η= sin-1 [DOsinθ/〔 2F - DO 〕]。
θ= cos-1{[1+〔K2-1〕T/DO]/K}，
α——与AB/2对应的圆心角；
θ——有效最大失真角；
η——有效半辐射角；
K——透照厚度比；
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现有某个储罐，如图。 材质为16MnR，规格为: φ2000mm×12mm, 要求对
壳体A、B类焊接接头和 B8 (Φ530×14 )接管对 接缝透照 。
(涉及到透照方式选择、透照次数 计算、射线能量选择、焦距选择、 曝光量选择、透照时机确定、散 射线控制等射线检测工艺参数确 定，这些即射线工艺，其中最重 要的是透照方式选择，为射线检 测工艺的灵魂)
Se-75 Ir-192
AB级的常用厚度范围
透照厚度W (AB 级)，
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环缝偏心内透照〔F>R〕几何参数变化特点： ① 当透 照焦距减小时〔即向圆心靠拢〕，假设透照长度L3 不变，那么K值、θ角减小；假设K值、θ角不变，那 么一次透照长度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θ≈0o,一次透照长度 L3=整条环缝长度。最少曝光次数为1次。 ②当透照 焦距增加时，假设透照长度L3不变，那么K值、θ角 增大；假设K值、θ角不变，那么一次透照长度L3减 小，当焦距趋向直径时， 此时α = 2θ；假设当 Do>>T时，θ≈cos-1K-1 ；当K=1.1时，θ=24.62°， 那么环缝至少应摄片4张，用数式表示即： N=180/α= 180/ 2θ=180/〔2×24.62〕=3.66。 19
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❖ 搭接长度——一张底片与相邻底片重叠局部的长度,ΔL
表示。
❖ 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。
❖ 实际透照时，如果搭接标记放在射源侧，那么底片上搭
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，那么底片上搭接标记以外还附加△L长度才是有
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1 透照方式的选择 1.1 透照方式的选择原那么： 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； 在单壁透照方法不能实施时才允许采用双 壁透照方法； 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。
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1.2透照方式的分类： 直缝透照：单壁、双壁； 环缝单壁透照：外透、中心透照、偏心
2.2 环缝单壁外透L3的计算〔最少曝光次数〕： L3=πDO/N ，其中
N=180/α，最少曝光次数； α=θ-η， η= sin-1 [DOsinθ/〔DO+2L1〕]。 θ= cos-1{[1+〔K2-1〕T/DO]/K}(据ΔOAC),(偏心内透F>R与同),
α——与AB/2对应的圆心角； θ——有效最大失真角； η——有效半辐射角； K——透照厚度比； T——工件厚度； Do——容器外径。
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. Di=1800,T=30,K =1.1,F=600。 (mm) T/Do=30/1860=0. 016;Do/f=Do/(600 -30)=3.26; N=19次。
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❖ 环缝外透法中的几何参数变化特点： ①当透照距离L1 减小时，假设透照长度L3不变，那么K值、θ角增大； 假设K值、θ角不变，那么一次透照长度L3缩短，最少 透照次数增加。②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θ的2倍(而θ 与T总是有关的)。假设当Do >> T时，θ≈cos-1K-1 ；当 K=1.1时，θ=24.62°，那么环缝至少应摄片8张，用数 式表示即： N=180/α= 180/ θ=180/24.62=7.31。
随着射线能量的增加，射线的平均波长变短，线质变硬，在物 质中的衰减变小，穿透能力增强。比照度ΔD降低，固有不清晰Ui 增大，底片颗粒也将增大，其效果是射线照相灵敏度下降。
选择的射线能量过低，穿透力不够，到达胶片的透射线强度过
小，造成底片黑度缺乏，灰雾增大，曝光时间过份延长；但可以获 得较高的比照度ΔD ，不过较高的ΔD却意味着较低的透照厚度宽容 度L。(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 局部黑度太大。) 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 到适宜的透照厚度宽容度L。在底片黑度不变的前提下，提高射线 能量可以缩短曝光时间，从而可以提高工作效率，但其代价是灵敏 度降低。为保证透照质量，标准对透照不同厚度允许使用的最27 高管 电压进行限制，并要求有适当的曝光量。