X射線曝光量的選取

袁少飛,王　茸,葛雅婷

(番禺珠江鋼管有限公司， 連云港 222066)

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X射線曝光量的選取

袁少飛,王茸,葛雅婷

(番禺珠江鋼管有限公司， 連云港 222066)

摘要：在X射線檢測(cè)中，曝光量的選取對(duì)缺陷的檢出有著至關(guān)重要的作用，合理選取曝光量是射線檢驗(yàn)人員必須具備的基本技能。以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用為例,介紹曝光量的幾個(gè)選用原則，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)人員正確的開展檢測(cè)工作。

關(guān)鍵詞：X射線檢測(cè);曝光量;高頻機(jī)

常用的X射線機(jī)分為工頻、變頻、恒頻三種類型，不同機(jī)型在選取曝光量時(shí)會(huì)有差異，同時(shí)透照的工件壁厚對(duì)于選取管電壓、曝光時(shí)間有著較大影響。筆者通過(guò)幾種常見X射線機(jī)型及大厚度比工件的透照分析，介紹合理選用曝光量的幾個(gè)原則。

1底片黑度影響因素

1.1曝光量的影響

X射線照相底片黑度取決于膠片系統(tǒng)和曝光量，在工作中對(duì)相同規(guī)格產(chǎn)品采用相同工藝進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí),膠片系統(tǒng)一般不變，因而底片黑度取決于到達(dá)底片射線的曝光量[1]。對(duì)于常用的X射線檢測(cè)按照標(biāo)準(zhǔn)NB/T 47013.2-2015《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè) 第二部分 射線檢測(cè)》中AB級(jí)要求，曝光量為15 mA·min,曝光量的計(jì)算公式為:

(1)

式中:E為曝光量;i為管電流;t為曝光時(shí)間。

因此，在檢驗(yàn)中可通過(guò)調(diào)節(jié)管電流和透照時(shí)間來(lái)控制曝光量，大多數(shù)的射線機(jī)電壓是固定值，少數(shù)可調(diào)，一般對(duì)曝光量的調(diào)節(jié)主要體現(xiàn)在曝光時(shí)間上。

1.2暗室處理與管電壓的影響

在手工暗室處理時(shí)顯影液活性會(huì)逐漸減弱，會(huì)使得相同曝光量和相同暗室處理?xiàng)l件下的底片黑度減小;而工藝確定后曝光量是定值，不允許改變，因此要保證底片黑度只能對(duì)X射線機(jī)的管電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，透照時(shí)的理論管電壓可根據(jù)下式[2]計(jì)算:

(2)

式中:V為X射線透照電壓,kV;T為穿透厚度,mm;A、B為系數(shù)，具體數(shù)值見表1。

表1　X射線理論管電壓選擇時(shí)

計(jì)算得出的理論管電壓可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，鋼焊縫電壓增量不得高于圖1中“鋼”曲線對(duì)應(yīng)值50 kV(圖1中坐標(biāo)數(shù)值范圍較大，故數(shù)值未按比例標(biāo)示)。

圖1　不同透照厚度允許的X射線最高透照管電壓

2具體機(jī)型分析

筆者所在公司使用的定向X射線機(jī)有三種不同型號(hào)，其主要性能參數(shù)如表2所示。由表2分析，三種機(jī)型的最大差異在于最小管電壓和頻率。1，2號(hào)機(jī)最低管電壓分別為170,130 kV，限制了最小可穿透壁厚；由于3號(hào)機(jī)最小的透照電壓為50 kV，因此可透照1、2號(hào)機(jī)不宜透照的工件(輕金屬或較薄的鋼工件)；與3號(hào)高頻機(jī)相比，1、2號(hào)工頻機(jī)的焦點(diǎn)尺寸大，相同工藝下得到的底片幾何不清晰度稍大，但由于采用的高頻所產(chǎn)生的射線波譜單一，散射少，成像清晰,底片對(duì)比度高。

在一個(gè)曝光周期中(NB/T 47013.2-2015 AB級(jí))，要得到曝光量15 mA·min，傳統(tǒng)工頻機(jī)需工作時(shí)間3 min(電流固定為5 mA),而其大于0.707倍峰值的持續(xù)時(shí)間僅為 1.5 min[3]；在曝光時(shí)間相同時(shí)，高頻機(jī)使用3 mA所提供的X射線劑量與工頻機(jī)使用5 mA提供的劑量相同；標(biāo)準(zhǔn)中所要求的曝光量并未區(qū)分工頻及高頻的不同，因此在調(diào)節(jié)曝光時(shí)間時(shí)應(yīng)充分考慮設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)性能。

現(xiàn)以相同膠片系統(tǒng)使用曝光曲線用階梯試塊，選擇電壓為170,240 kV，曝光量均為15 mA·min，按照相同工藝進(jìn)行拍片及暗室處理，測(cè)出其不同厚度對(duì)應(yīng)的黑度值如表3，4所示。表中 “E”表示黑度計(jì)顯示已超過(guò)5；“/”表示超過(guò)后未經(jīng)過(guò)黑度測(cè)試。由相關(guān)數(shù)據(jù)可看出，在除去射線管老化程度及不同射線機(jī)性能差異外，相同工藝下底片黑度基本相當(dāng)。

表2　常用X射線機(jī)型號(hào)及參數(shù)對(duì)比

表3　170 kV階梯試塊黑度值

表4　240 kV階梯試塊黑度值

3大厚度比工件透照

大厚度比指最大透照厚度與最小透照厚度之比大于1.4，對(duì)大厚度比工件檢測(cè)時(shí)，首先要保證底片質(zhì)量合格，即保證焊縫及熱影響區(qū)黑度均符合標(biāo)準(zhǔn)及工藝要求，如此更需要考慮的是底片的透照寬容度；厚度比的增大主要來(lái)自于焊縫余高，同時(shí)因?yàn)榇蠛穸缺裙ぜ墓Q壁厚較小，極小缺陷的存在也會(huì)與焊縫產(chǎn)生較大的透照厚度差，在底片上的影像對(duì)比度往往較大，曝光時(shí)間的縮短不應(yīng)考慮為漏檢的主要因素，相反因?yàn)橥刚諏捜荻鹊脑龃蠖沟灼挠行гu(píng)定區(qū)得到增大，提高了底片整體質(zhì)量。

現(xiàn)以筆者所在公司生產(chǎn)的雙面埋弧焊鋼管為

例，其最小壁厚6.3 mm，內(nèi)外焊縫余高按5 mm計(jì),則其最大厚度比為(6.3+5) mm/6.3 mm=1.87。對(duì)于焊縫余高按照管線鋼管規(guī)范《API Spec 5L(45th)》中的9.13.2.2要求執(zhí)行時(shí)，管端150 mm外焊縫及100 mm內(nèi)焊縫余高需進(jìn)行打磨；射線拍片按照附錄E.3.2.2執(zhí)行，對(duì)距管端至少200 mm范圍內(nèi)進(jìn)行X射線拍片檢測(cè)時(shí)，因管端底片評(píng)定區(qū)內(nèi)存在焊縫打磨及未打磨區(qū)域，同一張底片內(nèi)最大透照厚度與最小透照厚度之比大于1.4,故會(huì)造成底片黑度超出標(biāo)準(zhǔn)要求的范圍，若按部就班為保持15 mA·min曝光量而選擇3 min曝光時(shí)間的做法是極不可取的，故宜選用高電壓短時(shí)間的透照方式進(jìn)行透照，但電壓的增量不應(yīng)超過(guò)圖1中“鋼”曲線對(duì)應(yīng)值50 kV，時(shí)間控制在1 min左右較為適宜。

4結(jié)語(yǔ)

高頻X射線機(jī)可選擇較低的管電壓進(jìn)行透照，能用于輕金屬及薄壁鋼管X射線拍片檢測(cè)；并且由于其電流、電壓接近恒直流，對(duì)于縮短曝光時(shí)間也極為有利；最高管電壓也與其他定向機(jī)相同，在工作中應(yīng)綜合設(shè)備的性能參數(shù)和工件的特征，對(duì)曝光參數(shù)進(jìn)行合理選用，以提高射線檢測(cè)的可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1]強(qiáng)天鵬.射線檢測(cè)[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2007:27，129-130.

[2]中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)無(wú)損檢測(cè)分會(huì).射線檢測(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[3]黎偉寧.高頻X光機(jī)與GGF系列高頻高壓發(fā)生器[J].醫(yī)學(xué)影像臨床與工程,2002，2(2)：50-51.

Selection of X-ray Exposure

YUAN Shao-fei, WANG Rong, GE Ya-ting

(Panyu Chu Kong Steel Pipe Co., Ltd., Lianyungang 222066, China)

Abstract：In X-radiographic inspection, selection of appropriate exposure is of great significance in defect detection and is the basic requirement for all inspection personnel. This paper introduces several selection principles with practical applications in order to guide the on-site inspection for relevant personnel.

Key words:X-radiographic inspection; Light exposure; High-frequency machine

中圖分類號(hào)：TG115.28

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1000-6656(2016)04-0031-02

DOI:10.11973/wsjc201604008

作者簡(jiǎn)介：袁少飛(1987-)，男，助理工程師，長(zhǎng)期從事埋弧焊接鋼管無(wú)損檢測(cè)工作。通信作者：袁少飛，E-mail: sxxyysf@126.com。

收稿日期：2015-10-12