射線檢測中焊縫缺陷檢出率

程中應(yīng)

【摘要】射線檢測作為無損檢測的主要方法之一，能夠有效提高焊縫缺陷的檢出率，提高焊接產(chǎn)品的質(zhì)量，降低安全隱患，降低經(jīng)濟(jì)損失，基于此，筆者重點論述了射線檢測中焊縫缺陷的檢出率。

【關(guān)鍵詞】射線檢測；焊縫缺陷；檢出率

1 無損檢測中的射線檢測

無損檢測是在現(xiàn)代化科學(xué)基礎(chǔ)上產(chǎn)生和發(fā)展的檢測技術(shù)，它借助先進(jìn)的技術(shù)和儀器設(shè)備，在不損壞、不改變檢測對象理化狀態(tài)的情況下，對被檢測對象的內(nèi)部及表面的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、狀態(tài)進(jìn)行高靈敏度和高可靠性的檢查和測試，借以評判它們的連續(xù)性、完整性、安全性以及其他性能指標(biāo)。

2 焊縫缺陷檢出率的主要因素及控制措施

焊縫中常見的缺陷主要有裂紋、未熔合、未焊透、夾渣、氣孔、形狀缺陷等。焊接缺陷對焊縫安全的影響主要表現(xiàn)在幾方面：由于缺陷的存在，減少了焊縫的承載截面積，削弱了拉伸強(qiáng)度；由于缺陷形成缺口，缺口尖端會發(fā)生應(yīng)力集中和脆化現(xiàn)象，容易產(chǎn)生裂紋并擴(kuò)展；缺陷可能穿透筒壁，發(fā)生泄漏，影響致密性。

2.1 射線透照角度

焊接接頭內(nèi)部缺陷的無損檢驗方法被廣泛應(yīng)用的有射線透照檢驗。像氣孔、夾渣之類的具有某種程度條形缺陷，用射線透照檢驗?zāi)茌^好地檢查出來。同時對缺陷的種類和形狀也容易判別。但是，在坡口面上的未熔合或與射線透照方向呈某種程度傾斜角的裂紋等缺陷有時是不易檢驗出來的。因此在進(jìn)行透照時，應(yīng)根據(jù)缺陷種類與方向考慮放射線的透照方向。

2.2透照工藝

當(dāng)射線源放在焊縫中心平面時，缺陷與射線束平行，最容易被檢驗出來。當(dāng)射線束與缺陷平面成一定角度時，如：源與焊縫中心平面傾斜度從0°到15°，再傾斜到25°，角度逐漸增加，在射線底片上的缺陷影響也從有到無，從大到小。因此缺陷若沿著徑向變化的時候很容易被檢出，這類缺陷從受力以及安全方面來考慮都是極為危險的缺陷類型。

2.3增感屏組合

金屬增感屏與工業(yè)射線膠片配合使用最普遍。金屬增感屏上層的硝基纖維素酯保護(hù)層，具有較高的表面電阻和較大的摩擦系數(shù)。膠片與增感屏之間的摩擦，容易磨損增感屏保護(hù)層。因此應(yīng)合理設(shè)置增感屏保護(hù)層，例如添加不定型膠態(tài)V2O5導(dǎo)電材料（濃度1g/L）和促進(jìn)劑MoO3的濃度是0.02g/L，以氣刀流涎涂布方式，將涂布料液涂在紙基金屬增感屏表面，熱風(fēng)干燥。隨著MoO3的濃度的增加，涂層表面電阻顯著下降。

2.4膠片材料種類

膠片材料也會對焊縫缺陷檢出率產(chǎn)生一定的影響。所選用的膠片應(yīng)符合以下要求：第一，膠片材料應(yīng)避免接受光照、壓力、高溫、高濕、有害煙霧、蒸汽以及穿透性輻射的影響；第二，膠片應(yīng)嚴(yán)格按照生產(chǎn)廠家的要求進(jìn)行貯藏并在安全燈光條件下進(jìn)行處理；第三，必須保持裝片臺、暗盒以及各種增感屏等的清潔，污垢會導(dǎo)致射線膠片在曝光以及處理的過程中產(chǎn)生偽跡。

3 焊縫常見缺陷檢出率影響因素的工程實例分析

射線探傷機(jī)使用XX1505， XX2005， XX3005探傷機(jī)。射線膠片采用I型射線膠片。膠片處理規(guī)范為液溫20℃，顯影5min，定影10min。觀片設(shè)備為LQD- 3型冷光源強(qiáng)光燈。依據(jù)產(chǎn)生缺陷的要求，采用手工電弧焊方法施焊。缺陷設(shè)計類型為裂紋、未焊透、未熔合、氣孔及夾渣。試件厚度為12mm和16mm，坡口為V型和X型，從雙面施焊。

3.1埋弧焊試件

（1）采用埋弧焊方法，獲取粗晶粒焊縫，并使試件具有一定的尺寸效應(yīng)，以獲得較高的殘余應(yīng)力。

（2）試件母材為16MnR，板厚16mm，坡口開成X型。焊絲為HO8Mn，配合焊劑431施焊。采用對接雙面埋弧自動焊。

（3）焊態(tài)試件為焊后直接室溫冷卻。退火狀態(tài)為焊后經(jīng)退火熱處理，其處理規(guī)范為爐內(nèi)加溫至580-600℃，保溫40min，然后出爐空冷。正火狀態(tài)為焊縫經(jīng)正火熱處理后狀態(tài)，其處理規(guī)范為爐內(nèi)加溫至880-890℃，保溫40min，出爐空冷。

3.2不同黑度下人工缺陷檢出效果

人工缺陷與焊接缺陷具有方向性、尺寸效應(yīng)不一致的特點，但均可與像質(zhì)計顯示的像質(zhì)數(shù)相對比，以便評價人工缺陷與焊接缺陷的檢出效果。

試驗研究表明，底片黑度過小或過大都會導(dǎo)致檢出率下降。由于像質(zhì)計（透度計）與工件內(nèi)部缺陷在透照成像過程中所受到的影響因素（幾何形狀、尺寸效應(yīng)、材質(zhì)特性、空間位置）不盡相同，在顯像效果上有所差異，所以造成底片黑度越大，其靈敏度越高，但缺陷檢出率卻下降的現(xiàn)象。

3.3不同黑度條件下缺陷檢出效果

對手工焊縫試件進(jìn)行的試驗結(jié)果如表3所示。結(jié)果表明：焊接缺陷最佳檢出率所對應(yīng)的最佳黑度為2.0-2.5，與人工缺陷所提供的最佳黑度范圍基本一致，且變化規(guī)律也極為相似。

通過對焊接缺陷射線照像的底片分析，底片適宜的黑度值應(yīng)以焊接缺陷的顯像效果作為評價依據(jù)之一，而不是單純用底片靈敏度的大小作為評價。試驗充分表明，底片黑度在標(biāo)準(zhǔn)允許范圍之內(nèi)變化導(dǎo)致缺陷檢出率上的差別，從而可導(dǎo)致焊縫質(zhì)量評級上的差別。以最佳檢出率確定的最佳底片黑度是極為重要的參數(shù)。

3.4底片黑度對檢出率影響的分析

（1）工件內(nèi)部產(chǎn)生的散射線的作用。在應(yīng)用寬射線束對工件照像時，由工件內(nèi)部引起散射射線強(qiáng)度隨黑度位的增大而提高，且作用在膠片上方向各異，而又無法消除。所以，散射射線對缺陷處成像干擾極大，使其反差變壞，故對檢出效果不利，最后使檢出率出現(xiàn)下降現(xiàn)象。

（2）焊接缺陷性質(zhì)及方位的作用。對于具有波動性的射線來講，缺陷性質(zhì)及方位對透照過程的射線可以產(chǎn)生反射及折射作用，這對焊接缺陷在底片上的成像產(chǎn)生干擾，并且隨底片黑度值的加大其影響也越大。

（3）膠片特性曲線的反差作用影響。在特性曲線的直線段部分，對應(yīng)其黑度范圍約在1.5-3.5之間，反差比較突出，缺陷成像應(yīng)較好，檢出率在此段應(yīng)較高。但由于其它因素的影響，使檢出率最佳的黑度值為2.0-2.5。

3.5焊接缺陷性質(zhì)對檢出率的影響

由于各種缺陷對射線有不同的吸收率和散射效果，在底片上呈現(xiàn)的黑度、方位亦有差別，因此不但焊接缺陷性質(zhì)對缺陷檢出效果會產(chǎn)生影響，而且焊接缺陷分布、方位及尺寸效應(yīng)等因素，對檢出效果具有更大的影響。

3.6焊接缺陷性質(zhì)對檢出率的影響

（1）氣孔作為非平面缺陷，在底片上易于識別，一般認(rèn)為不易發(fā)生漏檢情況，但經(jīng)試驗發(fā)現(xiàn)，底片黑度偏大或偏小，盡管其值在標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍內(nèi)，仍會使氣孔缺陷出現(xiàn)漏檢。合理的底片黑度值，是提高檢出效果的重要參數(shù)之一。

（2）點狀夾渣是焊接過程中易出現(xiàn)的體積型缺陷，盡管點狀夾渣與氣孔的缺陷性質(zhì)不同，但在顯像效果上較為接近，它們有相近的漏檢率，均在20%左右。標(biāo)準(zhǔn)中雖然允許有一定數(shù)量的點狀氣孔與點狀夾渣存在，但應(yīng)以不發(fā)生漏檢為宜。試驗結(jié)果表明，最佳檢出率所對應(yīng)的黑度以2.0-2.5為最好。

（3）未焊透由于有一定深度，因而在底片上的顯像效果較為理想。當(dāng)?shù)灼诙茸兓瘯r，其最低檢出率為96%。

（4）裂紋是平面型的焊接缺陷。裂紋存在對焊縫質(zhì)量危害最大。在黑度變化時，其最低檢出率為88%多。故應(yīng)考慮黑度的選取。

4 結(jié)論

焊接作為一種熱加工方法，被廣泛應(yīng)用于石油化工、礦山機(jī)械、壓力容器、航空航天、車輛、船舶以及國防等行業(yè)，在現(xiàn)代工業(yè)中具有十分重要的地位。焊接質(zhì)量的優(yōu)劣很大程度上決定著這些設(shè)備的安全性。由于焊接過程中，工業(yè)參數(shù)的選擇不當(dāng)及一些外界條件的影響，產(chǎn)品焊后難免會產(chǎn)生裂紋、夾渣、氣孔、未焊透、未熔合等缺陷的發(fā)生。所以利用無損檢測中的射線檢測方法，能切實有效提高焊縫缺陷檢出率。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張曉光，高頂.射線檢測焊接缺陷的提取和自動識別[M].北京：國防工業(yè)出版社，2004

[2]強(qiáng)天鵬.射線檢測[M].第2版.北京：中國勞動社會保障出版社，2007