9Ni鋼濾波法優(yōu)化射線照相

陳洪濤，張 玄

（南京金鑫檢測(cè)工程有限責(zé)任公司，南京 210044）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建設(shè)項(xiàng)目不斷增加，新科技新材料也不斷地被使用于工程項(xiàng)目中，銅合金、鈦合金、鋯合金、鎳合金等有色金屬在石油化工項(xiàng)目中的使用越來越多，結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，隨之檢測(cè)手段也必須提高。

在某項(xiàng)目液化天然氣接收站兩臺(tái)16萬立方低溫儲(chǔ)罐的檢測(cè)中，罐體主要材料為9Ni鋼，其含鎳量為9%；而主要焊接材料為E7018，成型后焊縫中含鎳量接近70%，由于基體金屬與焊縫金屬成分和致密性存在較大差異，經(jīng)過等效對(duì)比，射線照相時(shí)，母材與焊縫間的寬容度較大，普通工藝狀況下，底片上母材部分和焊縫部分黑度不能同時(shí)滿足標(biāo)準(zhǔn)／規(guī)范的要求。筆者經(jīng)過分析和對(duì)比試驗(yàn)，采取濾波法優(yōu)化了射線照相工藝。

1 優(yōu)化思路

9Ni鋼射線透照的主要問題是底片上母材部分和焊縫部分黑度不能同時(shí)滿足標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范的要求，因此，從理論上說，可采用寬容度較大的膠片，或雙膠片技術(shù)，或運(yùn)用短時(shí)間、高電壓增加透照寬容度，或采用濾波法提高有效射線的線質(zhì)，或增加寬容度等方法來解決這一問題。

采用雙膠片法進(jìn)行檢測(cè)，由于常用膠片的寬容度不合適，因此，可采用同速雙膠片法，在兩膠片之間加夾一定厚度的雙膜鉛箔增感屏，調(diào)節(jié)雙膜增感屏厚度，使前片焊縫區(qū)域和后片母材區(qū)域的黑度均達(dá)到2.0～4.0，這是目前在9Ni鋼射線照相中常用的手法。但是，此方法會(huì)使檢測(cè)所需的膠片數(shù)量翻倍，成本大幅提高，同時(shí)暗室處理量增大，底片的一次合格率下降，補(bǔ)片幾率增高，影響檢測(cè)進(jìn)度。

運(yùn)用短時(shí)間、高電壓增加透照寬容度的方法，由于母材區(qū)域與焊縫區(qū)域的透照等效系數(shù)差別較大和現(xiàn)有設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)條件的約束，不能過分提高管電壓（或高能量檢測(cè)設(shè)備）和降低曝光量來。因此，筆者主要考慮采用寬容度較大的膠片和采用濾波法提高有效射線的線質(zhì)，增加寬容度的辦法，并為此進(jìn)行了系列試驗(yàn)，最終得出了較合適的方法。

2 采用不同寬容度膠片的對(duì)比試驗(yàn)

考慮焊縫與母材的成分相差較大，對(duì)材料分別為9Ni，16MnR 的15.8mm 厚的鋼試件，采用不同寬容度膠片進(jìn)行比對(duì)試驗(yàn)：試驗(yàn)設(shè)備為EGS2－250射線機(jī)，膠片型號(hào)分別為AGFA－C7（寬容度較?。┖虯GFA－C4（寬容度較大），檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)為JB／T 4730—2005.2《承壓設(shè)備無損檢測(cè) 射線檢測(cè)》。

2.1 采用較小寬容度膠片的試驗(yàn)

采用較小寬容度的膠片AGFA－C7進(jìn)行試驗(yàn)，增感屏前后屏均為0.03mm 鉛箔，按常規(guī)檢測(cè)方法選用曝光參數(shù)，焦距為600mm，曝光時(shí)間為3min（滿足JB／T 4730—2005.2中AB 級(jí)對(duì)最小曝光量的要求），根據(jù)該設(shè)備的曝光曲線管電壓選用190 kV，顯影溫度20±2℃，顯影時(shí)間6 min，各自底片黑度測(cè)量值如表1所示。

2.2 采用較大寬容度膠片的試驗(yàn)

采用較大寬容度的膠片AGFA－C4進(jìn)行試驗(yàn)，增感屏前后屏均為0.03mm 鉛箔，按常規(guī)檢測(cè)方法選用曝光參數(shù)，焦距為600mm，曝光時(shí)間為3min（滿足JB／T 4730—2005.2中AB 級(jí)對(duì)最小曝光量的要求），根據(jù)該設(shè)備的曝光曲線管電壓選用210 kV，顯影溫度20±2℃，顯影時(shí)間6 min，各自底片黑度測(cè)量值如表2所示。

表1 不同材料試件采用較小寬容度膠片試驗(yàn)的黑度測(cè)量結(jié)果

表2 不同材料試件采用較大寬容度膠片試驗(yàn)的黑度測(cè)量結(jié)果

2.3 結(jié)果分析

由于JB／T 4730—2005.2 規(guī)定，AB 級(jí)黑度允許范圍為2.0～4.0，也就是說，底片上焊縫和母材的黑度差必須小于2.0。那么，用常規(guī)檢測(cè)方法對(duì)9Ni鋼對(duì)接焊縫檢測(cè)時(shí)，采用寬容度較大的AGFAC4膠片可以勉強(qiáng)滿足黑度范圍要求（焊縫和母材的最大黑度差為1.95），而不宜采用與AGFA－C7 膠片寬容度接近或更小的膠片（焊縫和母材的最大黑度差為2.29），可以使用AGFA－D5、FUJI80等寬容度更大的膠片；然而，曝光參數(shù)將提高較大，適合的使用范圍較小，因此，還要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件以及檢測(cè)單位現(xiàn)有設(shè)備的狀況來最終確定實(shí)施的工藝。

3 采用濾波法／不濾波的對(duì)比試驗(yàn)

對(duì)材料為9Ni的15.8mm 厚的鋼試件，采用濾波法／不濾波進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)：檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)為JB／T 4730－2005.2，試驗(yàn)設(shè)備為EGS2－250射線機(jī)，膠片型號(hào)分別為AGFA－C4和AGFA－C7。

3.1 采用高電壓大寬容度膠片的不濾波試驗(yàn)

采用膠片AGFA－C4進(jìn)行試驗(yàn)，增感屏前后屏均為0.03 mm 鉛箔，焦距為600 mm，曝光時(shí)間為2.5min（滿足JB／T 473—2005.2中AB級(jí)對(duì)最小曝光量的要求），管電壓選用230kV，顯影溫度20±2℃，顯影時(shí)間6min，各自底片黑度測(cè)量值如表3所示。

表3 9Ni鋼試件采用不濾波法的黑度測(cè)量結(jié)果

3.2 采用濾波法試驗(yàn)

濾波板采用不同厚度的鉛箔屏，采用AGFA－C7膠片，焦距600mm，前后屏均為0.03mm 鉛箔，管電壓220kV（相對(duì)于常規(guī)檢測(cè)方法能量有所提高），對(duì)于不同濾波板厚度，適當(dāng)調(diào)整曝光時(shí)間（0.1mm 厚鉛箔采用2.5min）得到的試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 9Ni鋼試件采用濾波法的黑度測(cè)量結(jié)果

3.3 結(jié)果分析

由上述結(jié)果可以看出，選用寬容度較大的膠片能夠降低母材和焊縫的黑度差（最大為0.97），并且能夠滿足檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)／工藝對(duì)底片黑度的要求，是一種可行的優(yōu)化措施；但是曝光參數(shù)較高，不能滿足施工對(duì)進(jìn)度的要求，且對(duì)設(shè)備的要求也較高；采用300kV 的射線機(jī)，已不能滿足該項(xiàng)目最大板厚（29mm）的被檢工件的正常檢測(cè)（一定的曝光時(shí)間和焦距），故根據(jù)單位的設(shè)備狀況和現(xiàn)場(chǎng)條件限制，此種優(yōu)化方式不適合本項(xiàng)目。AGFA－D5、FUJI80等寬容度界 于AGFA－C7 與AGFA－C4 之間的膠片，由于貨源和時(shí)間的關(guān)系未能及時(shí)做比對(duì)試驗(yàn)，有待進(jìn)一步論證。

由上述結(jié)果可以看出，采用不小于0.1 mm 厚的鉛箔進(jìn)行濾波，可提高射線的有效能量，吸收掉對(duì)母材區(qū)域黑度有較大影響的低能量射線，還可以減少邊蝕散射，使母材區(qū)域與焊縫區(qū)域的黑度差降低到合乎要求的可控范圍內(nèi)（焊縫和母材的最大黑度差為1.55）。另外，由于施工實(shí)際用材料存在厚度上的差異，黑度范圍可能有偏差，因此所使用觀片燈的強(qiáng)度應(yīng)滿足要求。

圖1 射線機(jī)窗口處施加濾板的示意圖

4 濾波板的施加方法

施加濾波板的方式有兩種，一種是在射線機(jī)窗口處加濾板，另一種是在工件與膠片之間加濾板。窗口處加濾板時(shí)，為防止濾波屏的損壞需做一套夾具將其固定在窗口上，并且必須有備用濾板（可以圖1作為參考）。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)投入使用或備用的每臺(tái)設(shè)備在其能量范圍內(nèi)進(jìn)行比對(duì)試驗(yàn)，固定現(xiàn)場(chǎng)使用的工藝參數(shù)，便于現(xiàn)場(chǎng)操作和暗室處理。

5 結(jié)論

（1）對(duì)于特殊材料、特殊結(jié)構(gòu)的工件射線檢測(cè)，需依據(jù)射線照相的原理，結(jié)合檢驗(yàn)對(duì)象使用和制造的特殊性、檢測(cè)的效益、現(xiàn)有設(shè)備能力、實(shí)際操作的可行性等條件，并通過比對(duì)試驗(yàn)，才能夠找到切實(shí)可行的檢測(cè)手段。

（2）對(duì)某液化天然氣接收站兩臺(tái)16萬立方低溫儲(chǔ)罐，首次采用濾波法優(yōu)化射線照相檢測(cè)，該法在現(xiàn)有設(shè)備條件下，且在不增加成本和工作量的情況下，獲得了符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的射線底片，這比目前常用的雙膠片方法，節(jié)約了一半多的膠片成本，也減少了補(bǔ)片量，提高了射線檢測(cè)的效率。

（3）對(duì)于對(duì)鋼透照系數(shù)較大的材料，也可參照使用該優(yōu)化方法。對(duì)于較厚厚度（超過32 mm）的9Ni鋼，此方法不便單獨(dú)使用，而可以采用高能X 射線或能量較高的放射源結(jié)合寬容度較大的射線膠片來使用，筆者對(duì)此未做進(jìn)一步探索。

（4）和普通鋼不同的是，9Ni鋼由于焊縫中各部分含鎳量的差異，射線穿過底片后衰減程度不一，射線底片上有很多類似夾渣的偽顯示，這是正?，F(xiàn)象，評(píng)片時(shí)必須特別注意影象的輪廓和附近區(qū)域的黑度差，必要時(shí)可以采用超聲波復(fù)核的辦法，以便確定到底是不是缺陷。