大厚度差焊接接頭的射線檢測

◎ 羅君毅　中國船級社實業(yè)公司廣州分公司

大厚度差焊接接頭的射線檢測

◎ 羅君毅中國船級社實業(yè)公司廣州分公司

大厚度差焊接接頭的射線檢測常用幾種方法的介紹結(jié)合現(xiàn)場產(chǎn)品的實際情況，進(jìn)行試驗，探索大厚度差焊接接頭合適的射線檢測。

射線檢測大厚度差焊接接頭黑度靈敏度

在船舶的焊接質(zhì)量控制中，射線檢測幾乎貫穿了整個建造過程。其中在230000載重噸礦砂船舷頂列板、甲板和82000載重噸散貨船縱骨（球扁鋼）區(qū)域的對接焊縫均存在較大的厚度差，給現(xiàn)場的射線檢測帶來了諸多不便。

1.大厚度差焊接接頭射線檢測技術(shù)

1.1提高透照電壓法

提高透照電壓法，實際就是在一次透照區(qū)的厚度范圍內(nèi)，選擇一個適當(dāng)?shù)暮穸?，作為選擇透照參數(shù)的透照厚度。相比通常我們按一次透照區(qū)小的厚度確定的透照電壓是提高了透照電壓。這樣做的好處就是可以減少厚度大位置的散射比，降低邊蝕效應(yīng)。但必須在保證底片質(zhì)量靈敏度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求。

1.2采用雙膠片法

雙膠片法是在同一底片袋內(nèi)放入兩張感光度不同或是感光度相同膠片同時透照的方法。當(dāng)采用兩張感光度不同的膠片時，其中感光度較大的膠片適用于透照厚度較大部位的觀察評定，感光度較小的膠片適用于透照厚度較小部位的觀察評定。當(dāng)采用感光度相同的膠片時，用單張膠片觀察評定厚度較小部位，用兩張迭加膠片迭加觀察評定厚度較大部位。采用此方法時應(yīng)注意控制底片的黑度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求。

1.3厚度補償法

厚度補償法是采用與被透照工件對射線吸收性質(zhì)相同或相近的材料，填補工件厚度較小部位，使工件的透照厚度差減少或厚度相同。由于增加了部分部位的透照厚度，那么該區(qū)域的缺陷檢驗?zāi)芰σ矔S之降低。采用此方法硬注意補償物體中應(yīng)不含有影響底片評定或可能造成誤判的缺陷。

1.4屏蔽法

屏蔽法是根據(jù)被透照工件具體的厚度差異，設(shè)計制作鉛傾斜面的屏蔽板，將其固定在射線機窗口上，可不同程度的屏蔽射線，使射線穿過不同厚度的被透照的工件后，到達(dá)膠片上的射線能量基本一致，從而獲得符合標(biāo)準(zhǔn)要求的底片質(zhì)量。

2.實驗比較

2.1230000載重噸礦砂船

230000載重噸礦砂船舷頂列板、甲板對接焊縫區(qū)域，其厚度差小于等于12mm。

理論：230000載重噸礦砂船舷頂列板、甲板對接焊縫區(qū)域，由于一次透照區(qū)域的厚度差并不是太大，我們決定選擇提高透照電壓的方法。下面我們先確定下厚度差工件的透照厚度。（如圖1所示）

圖1　

我們設(shè)：

薄板：厚度=T1；到達(dá)膠片的黑度=D1

厚板：厚度=T2；到達(dá)膠片的黑度=D2

合理的透照厚度=Tx（為我們所求）；到達(dá)膠片的黑度=Dx

根據(jù)ASTM E1742-2008標(biāo)準(zhǔn)中一個像質(zhì)計可以保證靈敏度的黑度范圍的規(guī)定，若像質(zhì)計所在位置的底片黑度為Dx，則保證靈敏度的黑度范圍是：D=（Dx-0.15Dx）—（Dx+0.3Dx）

令膠片上的D1=（Dx+0.3Dx）（1）

D2=（Dx-0.15Dx）（2）

而膠片的感光特征曲線函數(shù)關(guān)系：

D=GLgH+Cx（3）

曝光曲線曲線函數(shù)關(guān)系：

LgE=KT+Cy（4）

在（3）和（4）函數(shù)中：

D—黑度，G—膠片的梯度，E—曝光量，K—曝光曲線的斜率，Cx與Cy為常數(shù)

由于H=It=aZV2it/F2=aZV2E/F2，同一透照電壓，則aZV2/F2為常數(shù)。而膠片的感光梯度G在正常的曝光區(qū)黑度改變不大時也為常數(shù)。

則：Dx=GLgEx+Cx

D1=GLgE1+Cx=（Dx+0.3Dx）

D2=GLgE2+Cx=（Dx-0.15Dx）

根據(jù)（4）式有：

LgEx=KTx+Cy

LgE1=KT1+Cy

LgE2=KT2+Cy

因此就得到：

（D1-Dx）/（D2-Dx）=（T1-Tx）/（T2-Tx）

所以得出：

Tx=（T1+2T2）/3（5）

根據(jù)（5）式確定的透照參數(shù)，理論上會保證底片上的黑度處于某個范圍內(nèi)且一次透照區(qū)的靈敏度可以達(dá)到Tx處的靈敏度。

由于CB/T3558-2011規(guī)定了不同透照厚度允許的最高透照管電壓，這也就規(guī)定了可采用此方法的最大板厚差。

實踐過程：

設(shè)備：日本理學(xué)RF300EGM2，愛克發(fā)膠片工業(yè)T3膠片，0.03mm鉛增感屏（前后屏）。根據(jù)產(chǎn)品實際情況制作的試塊：

試塊1（18mm/30mm）對接焊縫

試塊2（14mm/24mm）對接焊縫

黑度計

焦距：600mm

曝光量：5mA×3min

地點：龍穴造船探傷室曝光室

暗室處理：顯影溫度為20℃，顯影時間5min，定影時間15min

根據(jù)（5）式，確定透照厚度：

試塊1（18mm/30mm）的Tx=26mm

試塊2（14mm/24mm）的Tx=20.6mm≈21mm

根據(jù)日本理學(xué)RF300EGM2的曝光曲線查的：

試塊1（18mm/30mm）的透照電壓240kv

試塊2（14mm/24mm）的透照電壓210kv

通過暗室處理后的底片黑度和靈敏度分別為：

試塊1底片：黑度范圍：1.64～3.34

靈敏度：識別像質(zhì)計絲徑：0.32mm，像質(zhì)計絲號11

試塊2底片：黑度范圍：1.85～3.07

靈敏度：識別像質(zhì)計絲徑：0.25mm，像質(zhì)計絲號12；

通過上述實驗，所得的底片質(zhì)量滿足CB/T3558-2011標(biāo)準(zhǔn)要求，可以把提高透照電壓法運用到產(chǎn)品船的射線檢驗中替代雙膠片技術(shù)，節(jié)約了射線檢測成本。

2.282000載重噸散貨船

82000載重噸散貨船縱骨（球扁鋼）對接焊縫區(qū)域，其厚度差在38-48mm之間。

理論：82000載重噸散貨船縱骨（球扁鋼）對接焊縫區(qū)域，我們也決定先使用提高透照電壓法看看能否解決實際問題。82000載重噸散貨船縱骨（球扁鋼）對接焊縫區(qū)域：T1=12mm；T2=50-60mm。

首先確定合適的透照電壓，確定其透照厚度：Tx=37-44mm之間。

透照厚度Tx=37-44mm曝光曲線查找相應(yīng)的透照電壓大于T1=12mm時CB/T3558-2011標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的最高透照電壓，故不能采用提高透照電壓法。

而采用雙膠片技術(shù)由于要求每張底片的最低黑度為1.3，通過實驗也不能滿足要求，因為當(dāng)T2=50-60mm的黑度控制在1.3時，T1=12mm的黑度以遠(yuǎn)大于4.0。

針對這種情況我們決定采用厚度補償法。

圖3　

首先根據(jù)實際情況，用鋼板制作相應(yīng)的補償工件。（如圖3所示）

實踐過程：

設(shè)備：日本理學(xué)RF300EGM2，愛克發(fā)膠片工業(yè)T3膠片，0.03mm鉛增感屏（前后屏）。根據(jù)產(chǎn)品實際情況制作的試塊：試塊1球扁鋼對接焊縫（12mm/50mm），試塊2補償工件（38mm）

黑度計

焦距：600mm

曝光量：5mA×10min

地點：龍穴造船探傷室曝光室

暗室處理：顯影溫度為20℃，顯影時間5min，定影時間15min；

根據(jù)日本理學(xué)RF300EGM2的曝光曲線查的：

T=50mm的透照電壓300kv

通過暗室處理后的底片黑度和靈敏度為：

試塊1+試塊2補償工件后底片：

黑度范圍：1.84～1.89

靈敏度：識別像質(zhì)計絲徑：0.63mm，像質(zhì)計絲號8；

通過上述實驗，所得的底片質(zhì)量滿足CB/T3558-2011標(biāo)準(zhǔn)要求，但考慮到現(xiàn)場實際情況和補償工件本身的重量，我們決定把提高透照電壓法、厚度補償法技術(shù)結(jié)合，從而減輕補償工件重量。

3.結(jié)論

在船舶建造中需射線檢測的焊縫，一般利用提高透照電壓法都能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的底片質(zhì)量，此方法的關(guān)鍵在于選擇合理的透照電壓，增加寬容度，要比雙膠片法和厚度補償法方便、省時、省力、節(jié)約成本。而對于形狀特殊、厚度差很大的工件現(xiàn)階段用厚度補償法是最有效的方法，而此方法關(guān)鍵要補償試塊本身無缺陷。