射線透照工藝

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1、射線透照工藝射線透照工藝射線透照工藝射線透照工藝是指為達到一定要求而對射線透照過程規定的方法、程序、技術參數和技術措施等，也泛指詳細說明上述方法、程序、參數、措施的書面文件。射線透照工藝文件有兩種，一種稱通用工藝規范，依照有關管理法規和技術標準，結合本單位具體情況（涉及的產品范圍和現有設備條件）編制而成。其內容除包括從試件準備直至資料歸檔的射線照相全過程，還包括對人員、設備、材料的要求以及一些基本技術數據，如曝光曲線等圖表。另一種稱專用工藝，其內容比較簡明，主要是與透照有關的技術數據，用于指導給定試件的透照工作。因其通常用卡片形式填寫，所以有時稱為透照工藝卡。工藝條件工藝條件是指工藝過程中的有

2、關參變量及其組合。射線透照工藝條件包括設備器材條件，透照幾何條件，工藝參數條件，工藝措施條件等。本章重點介紹一些主要的工藝條件對照相質量的影響及應用選擇原則。4.1 透照設備器材4.1 透照設備器材4.1.1 射線源4.1.1 射線源1、射線源分類X 射線：400KV 以下，可通過調節 KV 選擇能量大小，穿透厚度上限達 7090mm 左右。射線：能量不可改變，只能根據工件厚度選擇源的種類。常用射線源的特性參數射線源60Co137Cs192Ir75Se主要能量（MeV）1.17、1.330.6620.30、0.31、0.47、0.60.13、0.27、0.281、0.405平均能量（MeV）1

3、.250.6620.3550.226半 衰 期5.3 年33 年75 天120 天透照厚度（鋼 mm）40-20015-10010-1005-30價 格高高較低較高高能 X 射線：由加速器產生，能量 130MeV，穿透厚度 100300mm，設備昂貴，適用于厚壁容器制造企業。2、射線能量（射線源種類）的選擇考慮因素：穿透力 照相靈敏度 設備特點選擇原則：1）對于較薄材料（50mm 以下）的透照，尤其是鋼板對接，應優先選擇 X射線，可獲得較好的照相靈敏度。2）厚度 50 以上的透照，采用 X 射線、射線獲得的照相靈敏度相近，根據工件及現場情況選擇。3）透照困難的現場，如狹小空間、架空管道等，可考

4、慮采用射線。4）環焊縫 X 射線透照，焦距滿足要求的情況下，盡量采用錐靶周向 X 射線機，一來可提高工效，二來可減小缺陷影像的畸變。4.1.2 膠片4.1.2 膠片1、膠片分類按現行承壓設備射線檢測標準（JB/T 4730.22005）：膠片系統按照 GB/T 19384.1 分為四類，即 T1、T2、T3 和 T4 類。T1 為最高類別，T4 為最低類別。膠片系統按照 GB/T 19384.1 分為四類，即 T1、T2、T3 和 T4 類。T1 為最高類別，T4 為最低類別。膠片系統包括了膠片、增感屏和沖洗條件。2、膠片選擇 選擇原則：1）A 級和 AB 級射線檢測技術應采用 T3 類或更高

5、類別的膠片，B 級射線檢測技術應采用 T2 類或更高類別的膠片。膠片的本底灰霧度應不大于 0.3。1）A 級和 AB 級射線檢測技術應采用 T3 類或更高類別的膠片，B 級射線檢測技術應采用 T2 類或更高類別的膠片。膠片的本底灰霧度應不大于 0.3。2）采用射線對裂紋敏感性大的材料進行射線檢測時,應采用 T2 類或更高類別的膠片。2）采用射線對裂紋敏感性大的材料進行射線檢測時,應采用 T2 類或更高類別的膠片。采用射線允許采用 T3 類膠片，但靈敏度應滿足要求。裂紋敏感材料：屈服強度 450MPa 或抗拉強度 540MPa 以上，低合金高強鋼類如 15MnVNR、18MnMoNbR、07Mn

6、CrMoR；低合金耐熱鋼類如 1.OCr0.5Mo(15CrMo)、1.25Cr0.5Mo(14Cr1Mo)、2.25Cr-1Mo(1Cr2Mo1)；馬氏體不銹鋼類如 1Cr13、2Cr133）當對公稱厚度或透照厚度較薄的工件進行射線照相時應采用高類別的膠片。4）對可焊性差的材料或 Rm540MPa 高強鋼，射線照相時應選擇 T2 類或更高類別的膠片。4.1.3 像質計4.1.3 像質計1、像質計分類1）通用型像質計JB/T4730 標準引出 HB 76842000 增加了小于 0.100mm 的線徑，即 17 號0.080mm、18 號0.063mm、19 號0.050mm，.組成了 4 組

7、像質計：17、612、1016、1319。2）專用像質計（附錄 F）一般由 5 根等徑金屬絲組成，有特殊要求時也可為 3 根。適用于小徑管的透照。2、選用原則1）像質計材料種類應與被檢工件材料相適應（對射線的吸收特性相似）。特殊情況下，采用與工件材料種類不同的像質計時，以低原子序數材料制作的像質計可以用于高原子序數材料制成的工件照相。即鐵（Fe）像質計可以用于鎳（Ni）、銅（Cu）材料的照相，但不能用于鈦（Ti）、鋁（AI）材料的照相。2）應根據檢測技術級別、透照方式和像質計擺放的位置及公稱厚度（T）/透照厚度（W）確定像質計靈敏度，從而選用不同組別的像質計。3）小徑管的透照，可選用通用型像質

8、計，也可選用專用像質計。4.2 透照方法（方式）4.2 透照方法（方式）4.2.1 透照方法（方式）的分類4.2.1 透照方法（方式）的分類按照檢測對象、射線源、被檢工件焊縫和膠片之間的位置關系，對接焊縫透照方法可分五大類：縱縫單壁透照、環縫單壁外照、環縫單壁內照、雙壁單影、雙壁雙影細分又可劃分如下：外照法 中心法 F=R 單壁透照 內照法 偏心法 FR 環逢透照 偏心法 FR 雙壁單影 直透法 雙壁透照 斜透法 雙壁雙影 直透法 斜透法縱縫透照 單壁透照 雙壁透照4.2.2 透照方法（方式）的選擇4.2.2 透照方法（方式）的選擇1、選擇透照方式時考慮的因素：1）照相靈敏度靈敏度有明顯差異的

9、情況下，應選擇靈敏度較高的透照方式。如單壁透照靈敏度明顯高于雙壁透照，在兩種方式均可采用時，應選前者。2）缺陷檢出特點根據檢出缺陷的要求選擇。如單壁外照法對容器內表面裂紋檢出較為有利，雙壁雙影直透法對小徑管根部未焊透較為有利。3）透照厚度差和橫向裂紋檢出角較小的透照厚度差和橫向裂紋檢出角有利于提高底片質量和裂紋檢出率。焦距和一次透照長度相同的情況下，單壁內照比單壁外照具有更小的透照厚度差和橫向裂紋檢出角。4）一次透照長度各種透照方式的一次透照長度不同，選擇選擇一次透照長度較大的透照方式可有效提高檢測速度。5）操作方便性采用 X 射線，透照小型容器，外照更為方便，透照球罐，上半球外照方便，下半球

10、內照方便。6）試件和探傷設備具體情況容器（管道）直徑過小時，內照可能導致 Ug 不滿足要求，只能采用外照；移動式探傷設備只能采用外照；周向射線機或源透照，內照更能發揮設備優勢。2、透照方式選擇原則：（JB/T4730.22005）應根據工件特點和技術條件的要求選擇適宜的透照方式。在可以實施的情況下應選用單壁透照方式，在單壁透照不能實施時才允許采用雙壁透照方式。應根據工件特點和技術條件的要求選擇適宜的透照方式。在可以實施的情況下應選用單壁透照方式，在單壁透照不能實施時才允許采用雙壁透照方式。透照時射線束中心一般應垂直指向透照區中心，需要時也可選用有利于發現缺陷的方向透照。透照時射線束中心一般應垂

11、直指向透照區中心，需要時也可選用有利于發現缺陷的方向透照。4.3 透照工藝參數條件4.3 透照工藝參數條件4.3.1 射線能量4.3.1 射線能量1、射線能量對照相質量的影響選擇射線能量的首要因素是對被檢工件具有足夠的穿透力。從保證射線照相靈敏度方面考慮，射線能量增高，衰減系數減小，底片對比度 降低，固有不清晰度 增大，底片顆粒度 也增大，其結果射線照相靈敏度（三要素）下降。但是，如果射線能量過低，穿透力不夠,到達膠片的透照射線強度過小，造成底片黑度不足，灰霧度增大。2、射線能量的選擇 對于 x 射線源，能量選擇即選擇 KV，JB/T 47302005.2 中對不同透照厚度允許采用的最高管電壓

12、上限作出了限定。對截面厚度變化大的承壓設備，在保證靈敏度要求的前提下，允許采用超對截面厚度變化大的承壓設備，在保證靈敏度要求的前提下，允許采用超過圖 1 規定的射線管電壓。過圖 1 規定的射線管電壓。對鋼、銅及銅合金材料，管電壓增量不應超過 50kV；對鋼、銅及銅合金材料，管電壓增量不應超過 50kV；對鈦及鈦合金材料，管電壓增量不應超過 40kV；對鈦及鈦合金材料，管電壓增量不應超過 40kV；對鋁及鋁合金材料，管電壓增量不應超過 30kV。對鋁及鋁合金材料，管電壓增量不應超過 30kV。理解：不同材料、不同透照厚度允許采用的最高射線管電壓與檢測技術級別無關?？刂粕渚€管電壓的主要目的是保證底

13、片的對比度，避免影響小缺陷的檢出率。截面厚度變化大:以 AB 級 T3 類膠片為基準，如較厚部位黑度為 2.0，而較薄部位的黑度大于 4.0。對于射線源，穿透力取決于射線源的種類。由于射線源發出的射線能量不可改變，而用高能射線透照薄工件時，會出現靈敏度下降的現象。因此，標準對于源的選擇不僅規定了透照厚度的上限，且也規定了透照厚度的下限。采用源在內中心透照方式，在保證像質計靈敏度達到 4.11.3 要求的前提下，允許射線最小透照厚度取表 4 下限值的二分之一。采用源在內中心透照方式，在保證像質計靈敏度達到 4.11.3 要求的前提下，允許射線最小透照厚度取表 4 下限值的二分之一。采用其他透照方

14、式，在采取有效補償措施并保證像質計靈敏度達到 4.11.3要求的前提下，經合同各方同意，A 級、AB 級技術的 Ir-192 源的最小透照厚度可降至 10 mm，Se-75 源的最小透照厚度可降至 5 mm。采用其他透照方式，在采取有效補償措施并保證像質計靈敏度達到 4.11.3要求的前提下，經合同各方同意，A 級、AB 級技術的 Ir-192 源的最小透照厚度可降至 10 mm，Se-75 源的最小透照厚度可降至 5 mm。關于 Se-75 源：主要由四種線譜（能量）組成，0.13/0.27/0.281/0.405，平均能量 0.226，半衰期 120 天，價格較 Ir-192 源貴，主要適

15、用于壓力管道的安裝和在用檢測（X射線難于滿足工期及全位置檢測的要求，Ir-192 源最小透照厚度難于滿足要求）。通常情況下，射線能量的選擇原則：在保證穿透的前提下，選擇能量較低的射線，以保證射線照相靈敏度。選擇能量較低的射線可以獲得較高的對比度，卻意味著較低的透照厚度寬容度。對于透照厚度差較大的工件將產生很大的底片黑度差，底片黑度值超出允許范圍。因此，在透照厚度差較大的工件時，選擇射線能量還必須考慮得到合適的透照厚度寬容度，即適當選擇較高一點射線能量。4.3.2 焦距4.3.2 焦距1、焦距對射線照相質量的影響焦距（F、f）對照相靈敏度的影響主要表現在幾何不清晰度上。由幾何不清晰度定義(定義式

16、：Ug=)(bFbd（或 Ug=fbd)可知，焦距 F 越大，Ug值越小，底片上的影象越清晰。2、焦距的選擇為保證射線照相的清晰度（控制幾何不清晰度在允許范圍），標準對透照距離的最小值作出了限制。JB/T 4730.2-2005 規定透照距離 f 與焦點 d 和工件表面 b 應滿足以下關系：JB/T 4730.2-2005 規定透照距離 f 與焦點 d 和工件表面 b 應滿足以下關系：檢測技術等級 透照距離 L 檢測技術等級 透照距離 L1 1 幾何不清晰度 U 幾何不清晰度 Ug g值值 A 級 f7.5 db A 級 f7.5 db 2/32/3 U Ug g2/15 b2/15 b1/3

17、1/3 AB 級 f10 db AB 級 f10 db 2/32/3 U Ug g1/10 b1/10 b1/31/3 B 級 f15 db B 級 f15 db 2/32/3 U Ug g1/15 b1/15 b21/3 21/3 由于焦距 F=f+b，所以上述關系式也就限制了 F 的最小值。f 可通過上列關系式計算（有效焦點尺寸 d 隨機提供，b 已知），也可利用標準中的諾模圖查出。實際透照時一般并不采用最小焦距值，所用的焦距比最小焦距要大得多。這是因為透照場的大小與焦距相關。焦距增大后，勻強透照場范圍增大，這樣可以得到較大的有效透照長度同時影象清晰度也進一步提高。但是焦距也不能太大，因為

18、焦距增大后，按原來的曝光參數透照得到的底片其黑度將變小。若保持底片黑度不變，就必須在增大焦距的同時增加曝光量或提高管電壓，而前者降低了工作效率，后者將對靈敏度產生不利的影響。影響焦距選擇的因素：檢測技術級別、焦點尺寸、工件厚度（透照方式）焦距的選擇有時也與試件的幾何形狀以及透照方式有關。例如，為得到較大一次透照長度和較小的橫裂檢出角，在雙壁單影法透照環縫時，往往選擇較小的焦距，極限情況下，焦距就是筒體的外徑。采用源在內中心透照方式周向曝光時，只要得到的底片質量符合 4.11.2（黑度）和 4.11.3（像質計靈敏度）的要求，f 值可以減小，但減小值不應超過規定值的 50%。采用源在內中心透照方

19、式周向曝光時，只要得到的底片質量符合 4.11.2（黑度）和 4.11.3（像質計靈敏度）的要求，f 值可以減小，但減小值不應超過規定值的 50%。采用源在內單壁透照方式時，只要得到的底片質量符合 4.11.2 和 4.11.3的要求，f 值可以減小，但減小值不應超過規定值的 20%。采用源在內單壁透照方式時，只要得到的底片質量符合 4.11.2 和 4.11.3的要求，f 值可以減小，但減小值不應超過規定值的 20%。在幾何布置中，除考慮焦距F的最小要求外，同時也要考慮到分段曝光時一次透照長度，即焊逢的透照厚度比KK=TT/，K值與橫向裂紋檢出角關系=Cos-1（1/K）環焊逢的A級和AB級

20、的K值不大于1.1，B級的K值不大于1.06；縱焊逢的A級和AB級的K值不大于1.03，B級的K值不大于1.01。例：透照一縱焊逢，透照厚度為26mm，一次透照長度為300mm，選擇射線源焦點尺寸為3mm，檢測技術等級為AB級，求焦距最小應為多少？已知：T=26mm L3=300mm d=3mm K=1.03 求：F=f+b 解：滿足Ug要求 f 10d b2/3=263mm 滿足AB級要求 K=T/T=1/Cos f=L30.4936 f 608mm Ff+b=608+26=634mm 答：焦距最小應為634mm。4.3.3 曝光量4.3.3 曝光量 1、概述曝光量可定義為射線源發出的射線強

21、度與照射時間的乘積（E=It）。對于X 射線來說，曝光量是指管電流 i 與照射時間 t 的乘積（E=it）；對于射線來說，曝光量是指放射源活度 A 與照射時間 t 的乘積（E=At）。曝光量是射線透照工藝中的一項重要參數。射線照相影象的黑度取決于膠片感光乳劑吸收的射線量，在透照時，如果固定試件尺寸，源、試件、膠片的相對位置，給定膠片、增感屏、放射源種類或管電壓，則底片黑度與曝光量有很好的對應關系，因此可以通過改變曝光量來控制底片黑度。2、曝光量的選擇 曝光量不只影響影象底片的黑度，也影響影象的對比度和顆粒度以及信噪比。從而影響底片上可記錄的最小細節尺寸，即影響射線照相靈敏度。為保證照相質量，曝

22、光量應不低某一個最小值，以防止用短焦距和高電壓所引起不良影響。射線照相，當焦距為 700mm 時，曝光量的推薦值為：A 級和 AB 級射線檢測技術不小于 15mAmin；B 級射線檢測技術不小于 20mAmin。當焦距改變時可按平方反比定律對曝光量的推薦值進行換算。射線照相，當焦距為 700mm 時，曝光量的推薦值為：A 級和 AB 級射線檢測技術不小于 15mAmin；B 級射線檢測技術不小于 20mAmin。當焦距改變時可按平方反比定律對曝光量的推薦值進行換算。采用射線源透照時，總的曝光時間應不少于輸送源往返所需時間的 10 倍。采用射線源透照時，總的曝光時間應不少于輸送源往返所需時間的

23、10 倍。曝光量通常是通過曝光曲線查得。3、曝光量的修正 （1）互易律互易律（是光化學反應的一條基本定律）：決定光化學反應產物質量的條件，只與總的曝光量相關，即取決于輻射強度和時間的乘積，而與這兩個因素的單獨作用無關?；ヒ茁煽梢鞛榈灼暮诙戎慌c總的曝光量相關，而與輻射強度和時間分別作用無關。在射線照相中，采用鉛箔或無增感的條件時，遵守互易定律。而當采用熒光增感條件時，互易定律失效。互易律表達式：E=It=I1t1=I2t2 =（4.1）（2）平方反比定律平方反比定律（是物理學的一條基本定律）：從一點源發出的輻射，強度 I與距離 F 的平方成反比，即存在以下關系I1 /I2 =F22 /F12

24、其原理為：在源的照射方向上任意立體角內取任意垂直截面，單位時間通過的光量子總數是不變的，但由于截面積與到點源的距離平方成正比，所以單位面積的光量子密度，即輻射強度與距離平方成反比。（示意圖）（3）曝光因子互易律給出了在底片黑度不變前提下，射線強度與曝光時間相互變化的關系；平方反比定律給出了射線強度與距離之間的關系，將以上兩個定律結合起來：X 射線管輻射強度 I=K i Z V I=（KZV）i I=k i 據平方反比定律，輻射場任一點強度 I=ki/F2據互易律 E=It可以得到曝光因子的表達式 X 射線：x=ItFI tFI tF21 1122 222=(4.2)射線：=AtFA tFA t

25、F21 1122 222=(4.3)（4）曝光量的修正應用 1)利用曝光因子焦距改變時例：用某 Ir192r 射線源透照直徑 2 米的環焊縫，曝光時間為 30min 得到的底片黑度恰好滿足要求，一月后仍用該源透照同樣厚度的直徑為 3 米的環焊逢，問曝光時間應為多少？已知：t1=30min F1=1000mm F2=1500mm Ir192的半衰期取 75 天，一個月后源放射強度之比：A2/A1=（1/2）n，n=30/75=0.4 A2/A1=（1/2）0.4=0.758 解：由 A1t1/F12=A2t2/F22得 t2=212221FFAA=89.1min 答：曝光時間應為 89.1min

26、。2)利用膠片特性曲線A 膠片類型改變時 當使用不同類型的膠片進行透照而需要達到一樣的黑度時，可利用這兩種膠片的特性曲線按達到同一黑度時曝光量之比來修正原曝光量。表示式為：EEEEABAB/(4.4)式中 EAEB實際透照時 A 型和 B 型膠片達到黑度 Dm時的曝光量；EA、EB特性曲線上 A 型和 B 型膠片達到黑度 Dm時的曝光量。例：透照某工件，原用天津型膠片，曝光量 20mAmin，所得底片黑度為 2.0?，F改用天津型膠片，求獲得相同黑度時所需要的曝光量。解：由膠片特性曲線知 D=2.0 時，lgE=3.8，lgE=4.5 l gE-lgE=4.5-3.8=0.7 E/E=5 E=E

27、E/E=205=100mAmin 答：獲得相同黑度時型膠片的曝光量應為 100mAmin。B 底片黑度改變 在其他條件不變的情況下，需改變底片黑度，可根據膠片特性曲線上黑度的變化與曝光量的對應關系，對原曝光量進行修正。表示式為；EEEE2121/(4.5)式中 E1、E2實際透照時與黑度 D1、D2相應的曝光量。E1、E2特性曲線上與黑度 D1、D2相應的曝光量。例：原用 15mAmin 曝光量，所得底片黑度為 2.0（D1）?，F將黑度提高到3.0（D2）。問曝光量應為多少 mAmin？解：D1=2.0 時，lgE1=4.4 D2=3.0 時，lgE2=4.8 lgE2-lgE1=4.8-4.4=0.4 E2/E1=2.5 E2=E1E2/E1=152.5=37.5mAmin 答：曝光量應為 37.5mAmin。