平板對接焊縫射線檢測中管電壓對散射比的影響

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(海洋石油工程股份有限公司，青島 266520)

射線檢測時射線與物質(zhì)發(fā)生的相互作用包括康普頓散射、光電效應(yīng)、電子對效應(yīng)以及瑞利散射等[1-2]。透射到膠片中的射線，除未經(jīng)作用的一次透射射線以外，還包含了散射線。但是散射線并不是成像射線，其嚴(yán)重影響射線檢測的影像質(zhì)量，主要表現(xiàn)在降低影像的對比度、增大灰霧度等方面[3-5]。

筆者主要研究平板對接焊縫射線檢測中管電壓對散射比的影響，通過在試驗室選取常見厚度的平板對接焊縫，研究在其他工藝參數(shù)不變時散射比隨管電壓變化的規(guī)律。試驗中采用謬?yán)辗y量散射比(通常所說的加鉛塊法)，通過試驗可以了解管電壓對散射比的影響，為平板對接焊縫射線檢測中管電壓的選取提供參考依據(jù)。

圖1 試驗用平板對接焊縫結(jié)構(gòu)示意

1 試驗材料和方法

圖2 柯達AA400型膠片的特性曲線

1.1 試驗材料

試驗采用200-EG-S2射線機和柯達AA400型膠片，試驗工件為一塊厚度為12.7 mm，焊縫余高為1.5 mm的平板對接焊縫(見圖1)，另外還用到鉛塊和增感屏等。柯達AA400型膠片的特性曲線如圖2所示。

1.2 散射比測定方法

散射比n是指射線透過工件時，由于發(fā)生康普頓散射而從工件內(nèi)任意方向作用到膠片上的散射線強度Is與未散射的一次透射射線強度ID的比值[4]，即n=Is/ID。研究使用謬?yán)辗y定散射比。

謬?yán)辗y散射比原理示意如圖3所示。對某一厚度的工件進行兩次透照，第一次在材料表面放置一個規(guī)格(長×寬×高)為6 mm×10 mm×10 mm的小鉛塊，底片上的中心黑度為D1(此厚度鉛塊可完全吸收一次透射射線，D1可認(rèn)為是散射線形成的)；第二次透照時，透照條件完全相同，但材料表面不放置小鉛塊，得到黑度D2[5-6]。對照試驗用AA400膠片的特性曲線，可以得到與D1，D2相對應(yīng)的曝光量E1，E2。

E1=Ist

(1)

E2=(ID+Is)t

(2)

n=Is/ID

(3)

(4)

式中：t為曝光時間。

圖3 謬?yán)辗y散射比原理示意

即可求得該能量和厚度下的n為

n=(E2/E1-1)-1

(5)

2 試驗過程

管電流為5 mA;曝光時間為3 min;焦距為1 000 mm;分別使用100,130,160,190,220 kV的管電壓對焊縫進行檢測，每一種管電壓按照圖3中的兩種方式各拍一張底片。

將拍好的底片進行暗室處理，具體處理方法如表1所示。

表1 暗室處理方法

鉛塊影像的中心黑度為D1，無鉛塊透照時的中心黑度為D2，根據(jù)膠片特性曲線查出對應(yīng)的曝光量為E1和E2，試驗數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 改變管電壓時的黑度及曝光量

將E1和E2代入式(5)，即可得到每個管電壓對應(yīng)的散射比n，管電壓U與散射比n的關(guān)系如圖4所示。

圖4 管電壓U與散射比n的關(guān)系曲線

3 結(jié)語

通過試驗可知,在管電流、曝光時間和焦距等參

數(shù)相同的條件下，隨著管電壓的增加，散射比呈減小的趨勢。在射線檢測時，影像質(zhì)量的影響因素較多，提高管電壓能降低散射比，但是較高的管電壓也會降低對比度、增大固有不清晰度，使影像質(zhì)量下降。

參考文獻：

[1] 美國無損檢測學(xué)會.美國無損檢測手冊—射線卷[M].上海：世界圖書出版公司,1992.

[2] 全國特種設(shè)備無損檢測人員資格考核統(tǒng)編教材編審委員會.射線檢測[M].北京：中國勞動社會保障出版社,2007.

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[5] 于漫漫,高洪波，李澤，等. TC4和GH4169合金X射線散射比的測定及分析[J].南昌航空大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2013,35(3):93-97.

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