第4章 射线透照工艺

焦距的选择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，采用双壁单影 法透照环缝时，往往选择较小的焦距；JB/T4730.2-2005标准规定， 对环缝采用源在内中心透照法和源在内单壁透照法时，在保证底片 黑度和像质计灵敏度符合要求的前提下，f值可分别减小规定值的
Ir-192
≥20～100
≥20～90
Co-60
≥40～200
≥60～150
X 射线（1MeV～ 4MeV）
≥30～200
≥50～180
X 射线（＞ 4MeV～12MeV）
≥50
≥80
X 射线（＞ 12MeV）
≥80
≥100
300kV、350kVX 射线 Ui 值的 3.4 倍、1.8 倍、1.4 倍、1.3 倍。此 外，还有颗粒性，即噪声问题：由于 Ir192 有效能量较高，由此引 起的底片噪声也会明显增大，从而干扰射线照相底片上小缺陷，尤 其小裂纹的影像显示。因此，如果比较γ射线与 X 射线的小缺陷检 出灵敏度，则两者的差距更明显。
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④ 对厚度大于 150mm 的钢，即使用 Co-60γ射线源，透照厚 度最大只有 200mm，且曝光时间也很长，如工作批量大，或工件照 相灵敏度要求较高时，宜用兆伏级高能 X 射线。
⑤ 受现场透照条件（透照部位空间狭小）的限制、野外作业 （无水无电），宜采用γ射线探伤机，体积较大的 X 射线探伤机使 用不方便
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变 F或 f的大小。焦距 F越大， Ug值越小，底片上的影像越清晰。 为保证射线照相的清晰度，在 JB/T4730.2-2005标准中，规定了 f
与 d和 b应满足以下关系：
射线检测技 术等级 A 级： AB 级： B 级：
透照距离 f
f≥7.5d b2/3 f≥10d b2/3 f≥15d b2/3
线连接这两个点，直线与 f的交点即为透照距离 f的最小值，而焦
距最小值即为 Fmin=f+b。
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【例】采用 AB级技术照相，焦点尺寸 d=2mm，工件至胶片距离 b=30mm，则由图 4-2中可查得 f=193mm，故 Fmin=193+30=223mm。
一般实际透照采用的焦距应大于或等于最小焦距值，这是因为 透照场的大小与焦距相关。焦距增大后，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。
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敏感性大的材料进行检测时,应采用 T2类或更高类别的胶片。常用 国内外胶片对应的类别如表 4-2。
表 4-2
常用国内胶片和进口胶片的类别
类 常见胶片牌号
别
T1 Kodak(柯 达 )R, SR; Agfa（ 阿 克 发 ） D2, D3;
类 Dupout(杜邦)NDT35,NDT45;Fuji1X(富士)25.
Kodak(柯 达 )M, T; Agfa（ 阿 克 发 ） D4, D5; T2
Dupout(杜 邦 )NDT55, NDT65;Fuji(富 士 )50, 80; 类
天津Ⅴ型;上海 GX-A5.
Kodak(柯 达 )AA, B; Agfa(阿 克 发 )D7, D8; T3
Dupout(杜邦)NDT70,NDT75;Fuji(富士)100;天津 类
选择能量较低的 X 射线可以获得较高的对比度，但较高的对比 度却意味着较小的底片宽容度，这就是说有小的透照厚度差将产生 大的底片黑度差，使得底片黑度值超出允许范围，即焊缝部位底片 黑度太小，中心热影响区的部位底片黑度太大。因此，按 JB/T4730.2 –2005规定，适当提高射线能量：对截面厚度差较大的钢、铜及铜 合金允许管电压增量超过规定值 50KV；对钛及钛合金允许管电压 增量超过规定值 40KV；对铝及铝合金允许管电压增量超过规定值 30KV.，以兼顾底片宽容度。
1．曝光量的概念及推荐值 曝光量可定义为射线源发出的射线强度与照射时间的乘积。对 于 X射线来说，曝光量是指管电流 i与透照时间 t的乘积（E=it）； 对于γ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）。 曝光量是射线检测工艺中的一项重要参数。射线照相底片影像 的黑度与胶片感光乳剂吸收的射线量有直接的关系。在透照时，如 果固定射线源、试件厚度、焦距、胶片系统和给定的放射源或管电 压，那么底片黑度与曝光量有很好的对应关系，因此可以通过改变 曝光量来控制底片黑度。我们知道，X射线的总强度与管电压的平 方成正比，采用较高的管电压进行透照，需要的曝光量必然较小。 而管电压的提高直接影响影像的对比度、颗粒度，降低底片灵敏度， 因此为了保证 X射线照相质量，防止采用高电压短时间的曝光参数， JB/T4730.2-2005标准推荐的曝光量值为：X射线照相，当焦距为 700mm时，A级和 AB射线检测技术不小于 15mA min；B级射线检测 技术不小于 20mA min。当焦距改变时可按平方反比定律进行换算。
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50%和 20%。这是因为源在内单壁透照比源在外单壁透照有更小的横 向裂纹检出角和更大的一次透照长度，底片上的黑度也更均匀，这 对照相灵敏度和缺陷检出是有利的。又因为单壁透照比双壁透照灵 敏度高得多，其灵敏度增量足以弥补因 f值减小使几何不清晰度增 大造成的灵敏度损失。
4.1.3曝光量的选择与修正
⑥ 在焦距满足几何不清晰度的要求的前提下，容器环形焊缝 的透照应尽量选用圆锥靶周向 X 射线探伤机作中心法周向曝光，以 提高工效和影像质量。对直径较小的锅炉联箱管或其它管道环焊缝， 也可选用小焦点（0.5mm）的棒阳极 X 射线管或小焦点（0.5-1mm） γ射线源作 360°周向曝光。
⑦ 选用平靶周向 X 射线探伤机对环焊缝作中心法周向曝光 时，应尽量减小倾斜角度，确保焊缝中纵向面状缺陷的检出。
（2）按照相灵敏度选择射线源和能量：照相灵敏度是选择射线 源和能量需考虑的重要因素。
①X射线的选用：选择过高的管电压，随着管电压的升高，衰 减系数μ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 量较低的管电压。图 4-1为 JB/T4730.2-2005规定的一些材料的透 照厚度所对应的允许使用的最高管电压。
4.1射线检测工艺条件的选择 射线检测工艺条件是指工艺中的有关参变量及其组合。它包括
设备器材条件、透照几何条件、工艺参数条件和工艺措施条件等。 本节主要讨论这些工艺条件的选择。
4.1.1射线源、能量和胶片系统的选择 1．射线源及能量的选择 选择哪种射线源和多大能量进行透照，一般应考虑的因素包括
射线穿透能力和照相灵敏度。同时还应结合不同种类射线源设备的 特点、检测环境条件等因素进行综合考虑，合理选择。
2.胶片系统的选择 胶片系统是指射线胶片、增感屏(材质和厚度)、和冲洗条件（方 式、配方、时间、温度）的组合。评价胶片的特性指标不仅与胶片 有关，还受增感屏和冲洗条件影响。相对来说，冲洗条件的影响更 大一些。冲洗应按胶片制造厂推荐的冲洗药品说明书进行。选择胶 片系统，一方面要考虑射线检测要达到的灵敏度要求，另一方面, 当采用γ射线源对裂纹敏感性大的材料进行检测时，要考虑裂纹的 检出率。JB/T4730.2-2005标准规定，A级和 AB级射线检测技术应 采用 T3类或更高类别的胶片，B级射线检测技术应采用 T2类或更 高类别的胶片。胶片本底灰雾度应不大于 0.3。采用γ射线对裂纹
②由于γ射线能量较高，每一种放射性同位素源有其适用的透 照厚度范围，在低于该范围下限的较薄工件上使用时，其灵敏度将 急剧下降。因此，为了保证γ射线照相灵敏度，需要对其透照厚度
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下限进行控制。换句话说，通过对透照厚度下限的控制来限制对γ 射线源种类的选择。JB/T4730.2-2005规定了γ射线源或高能（1MeV 以上）X射线适用的透照厚度范围见表 4-1。
第四章 射线检测工艺
射线检测工艺是指为达到预期的检测目的，对检测活动的方 法、程序、技术参数和技术措施等作出的书面规定，或称书面文件， 包括通用工艺和专用工艺。由于不同企业的检测对象、检测环境、 设备能力以及操作人员的素质等因素不同，对于相同的检测对象， 不同的企业编制的检测工艺可能不同。虽然如此，编制检测工艺必 须遵循一定的原则：按现行射线检测标准编制，适用于本单位检测 对象，满足相关的法规和标准的要求；技术上的先进和经济上的合 理。
选择射线源时，还必须注意 X 射线和γ射线的照相灵敏度差异。 实验表明，在 40mm 以下的钢厚度，用 Ir192 透照所得射线底片的 对比度不如 X 射线底片。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 Ir192γ射线透照所得像质计灵敏度不如 X 射线透照所 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。
④ X射线探伤机可用开关切断高压，比较容易实施射线防护； ⑤ X射线探伤机需电源，有些还需用水源。 γ射线探伤机的特点 ① 体积较小，便于搬运； ② 曝光头尺寸小，便于调整和固定，可用于 X射线探伤机管头 无法接近的透照部位； ③γ射线源辐射不可控，且还需考虑大量的安全和防护事项； ④ 不需电源或水源，很方便应用于野外作业； ⑤ 对于像球罐等大直径的特种设备对接焊接接头的射线透照， 可实现全景曝光，工作效率高。 综上所述，选择射线源的一般原则可归纳为： ① 对轻质合金、低密度材料以及照厚度小于 5mm 的钢材料， 最常选用 100KV 以下 X 射线。 ② 对厚度为 5mm～50mm 的钢，用 100KV～420KV X 射线， 可以获得较高的灵敏度；选择γ射线源 Se75 或 Ir192，应注意透照 厚度下限和满足照相灵敏度要求，同时应考虑配合适当的胶片类别。 ③ 对厚度为 50mm～150mm 的钢，如果使用正确的方法，用 X 射线或高能 X 射线和γ射线可以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。