射线透照工艺（刘怿欢）

1、射线透照工艺天津市特种设备监督检验技术研究院 刘怿欢本章主要内容透照工艺参数的选择射线源、能量、焦距、曝光量透照几何条件的选择透照方式、透照长度（K值、透照次数等计算）散射线的控制来源和控制措施 大厚度比试件 安放式接管管座角焊缝射线透照工艺研究 管子-管板角焊缝 小径管 球罐全景曝光4.1 透照工艺条件的选择 什么是透照工艺？例如：给定如右图的这个容器，要求执行JB/T4730-2005标准对A、B类焊缝进行检测。 应该怎样（参数、方式等）进行射线透照？这就是射线透照工艺。 例如:图中B3缝简单的说工艺就是要确定4个方面：透照方式选择、射线能量选择、焦距选择、曝光量选择。4.1 透照工艺条件

2、的选择 概念 指为达到一定要求(标准)而对射线透照过程规定的方法、程序、技术参数和技术措施等，也泛指详细说明上述方法 、程序、参数和措施的书面文件（工艺文件）。内容 包括设备器材条件、透照几何条件、工艺参数条件和工艺措施条件。一般地说，射线透照工艺规定的核心内容包括下列主要方面：1）射线照相技术选用的射线胶片类型；2）射线照相的透照参数，主要是射线能量、透照焦距、曝光量；3）射线照相的透照布置，主要是透照方式、透照方向、一次透照区；4）射线照相的辅助措施（如增感和各种控制散射线的措施）；5）射线照片影像质量，主要是底片黑度和射线照相灵敏度。 射线照相检验技术规定的基本线索 4.1.1 射线源和

3、能量的选择1.射线源的选择选择原则可以大致概括为：1）保证对被检试件有足够的穿透能力；2）必须考虑仪器特点和差异。1）保证能穿透被检试件（被检工件材质）；对X射线来说，穿透力取决于管电压。管电压越高射线的线质越硬，在试件中的衰减系数越小，能穿透试件的厚度越大（穿透厚度和透照厚度）。对于射线来说，穿透力只取决于射源的种类。对工业射线检测设备来说，穿透能力是衡量其的重要指标。因此，标准对工业射线检测设备的穿透能力有具体要求。P99（由于射线能量不可调节，故同时设置上下限）射线源透照厚度W (AB级)mm射线源透照厚度W (AB级)，mmX射线(300kV)40Co-6040200X射线(420kV

4、)80X射线(1MeV4MeV)30200Se-75 1040X射线(4MeV12MeV)50400Ir-192 20100X射线(12MeV)80AB级的常用厚度范围（与JB/T4730-2005 一致）2) 考虑仪器特点和差异左右射线检测影像质量（灵敏度）的因素：对比度； 不清晰度； 颗粒度。从图中可以看出，透照厚度小于45mm的工件时，用x射线机透照的底片其对比度优于用Ir192透照。大于45mm的时，相差不大。Ir192的Ui值比400Kv的X射线还要大，固有不清晰度也会影响到底片灵敏度。射线能量高,胶片噪声（颗粒度）大,干扰小缺陷的显示。结论：总体来说，射线透照的灵敏度要差于X射线透

5、照，尤其是在被检工件厚度较小时。X 射线机与射线机的特点 X 射线机的特点：体积较大，以便鞋式、移动式、固定式依次增加；基本费用和维修费用均较大；能检查40mm以上的钢厚度的大X射线机成本很高，一般为移动式而非便携式； X射线能量可改变，因此对各种厚度的试件均可使用最适宜的能量； X射线机可用开关切断，故较易实施射线防护； 曝光时间一般为几分钟； 所有X射线机均需电源，有些还需水源。X 射线机与射线机的特点射线设备的特点：射源尺寸小，可用于X射线机头无法接近的现场；不需水源或电源；运行费用低（与同穿透力的X射线机相比）；曝光时间长，通常需几十分钟，甚至多少小时；对薄钢件（如5mm以下）只有合适

6、的放射性同位素（如Se75）才能获得较高的灵敏度。射线源选取原则的小结（教材P100页）对于轻质合金、低密度材料，目前尚无合适的射线源，主要是X射线。厚度小于5mm的钢及其合金，要选用X射线。厚度为5mm50mm钢及其合金，选用X射线总可获得较高的灵敏度， 射线的选用应根据具体厚度和所要求的探伤灵敏度，选择Ir192或Se75，应考滤配合使用的胶片类别。厚度为50mm150mm钢及其合金，选用X射线和射线可得到几乎相同的像质灵敏度（50mm以下 X射线灵敏度比射线明显高），但裂纹检出率还是有差异。厚度大于150mm的钢及其合金，选用兆伏级高能X射线。 对大批量的工件实施射线照相，选用X射线，因

7、为时间短，灵敏度高。 对某些条件困难的现场透照，体积庞大的X射线机使用不方便可能成为主要问题。环焊缝的透照尽量选用圆锥靶周向X射线机作内透中心法垂直全周向曝光，以提高工效和影像质量。对直径较小的锅炉联箱或其他管道焊缝，也可选用小焦点（0.5mm）的棒阳极X射线管或小焦点（0.51.0mm)射线源作360周向曝光。 选用平靶周向X射线机对环焊缝作内透中心法倾斜全周向曝光，必须考虑射线倾斜角度对焊缝中纵向面状缺陷的检出影响 。2 X射线能量的选择相对于射线而言，X射线的一大显著优点是其能量可以通过调节管电压改变。这样，就可以在射线检测中，根据不同的参数条件选择不同的射线能量，从而达到最佳的射线检测

8、质量（灵敏度）。能量选择过高过低会有以下结果：选择的射线能量过低，穿透力不够，到达胶片的透射线强度过小，造成底片黑度不足，灰雾增大，曝光时间过份延长，甚至会导致无法操作；随着射线能量的增加，射线的平均波长变短，线质变硬，在物质中的衰减变小，穿透能力增强。对比度D降低，固有不清晰Ui增大，底片颗粒也将增大，其效果是射线照相灵敏度下降。D变化？由于射线能量增大，导致线衰减系数减小，直接导致对比度下降。影响黑度差 最小可见对比度Ui变化？射线源能量大，则Ui大，灵敏度降低影响轮廓的清晰程度颗粒度的变化？随着射线源能量增大，由于得到同样黑度所需的光子数量（即强度、曝光量）减少，颗粒度增大。影响可记录的

9、最小尺寸因此，射线源能量的选取原则是：在保证足够穿透力的前提下，尽量选取能量较低的X射线。选取较低的射线能量可以获得较高的对比度D ，不过较高的D却意味着较小的透照厚度宽容度L。即很小的透照厚度差将产生很大的底片黑度差，使得底片黑度值超出允许范围：或是厚度大的部位底片黑度太小，或是厚度小的部分黑度太大。因此，在有（较大的）透照厚度差的情况下，选择射线能量时还必须考虑能够得到合适的透照厚度宽容度L。在底片黑度不变的前提下，提高射线能量可以缩短曝光时间，从而可以提高工作效率，但其代价是灵敏度降低。为保证透照质量，标准对透照不同厚度允许使用的最高管电压进行限制，并要求有适当的曝光量（15mAmin、

10、20mAmin）。对截面厚度变化大的工件，在保证灵敏度要求的前提下，允许采用超过规定的射线管电压。对钢、铜及铜合金管电压增量不应超过50kV；对钛及钛合金管电压增量不应超过40kV；对铝及铝合金管电压增量不应超过30kV。 射线源透照厚度W (AB级)mm射线源透照厚度W (AB级)，mmX射线(300kV)40Co-6040200X射线(420kV)80X射线(1MeV4MeV)30200Se-75 1040X射线(4MeV12MeV)50400Ir-192 20100X射线(12MeV)80AB级的常用厚度范围（与JB/T4730-2005 一致）4.1.2 焦距的选择在射线检测中，焦距对

11、灵敏度的影响有两方面：几何不清晰度、均匀的透照区大小。因此可以采用的焦距的最小值受到两个方面的限制： 所选择的焦距必须满足射线照相（标准）对几何不清晰度的规定。焦距F越大，Ug值越小，底片上的影像越清晰。焦距对射线照相灵敏度影响主要表现在几何不清晰度Ug上 。(此条实际是确定了焦距的最小值)所选择的焦距应给出射线强度比较均匀的适当大小的透照区。以上两点前者限制了焦距的最小值，后者指导如何确定实际使用的焦距值。焦距的最小值通常由标准中的诺模图查出。焦距对几何不清晰度的影响：计算公式 Ug=df b/F-b从此式可以推导使用焦距最小值的公式 Fmin = b （1+df /Ug）式中 Fmin 焦

12、距最小值； df 射线源焦点尺寸； b 工件至胶片的距离； Ug 几何不清晰度。从式Fmin = b （1+df /Ug）可以看到，在确定焦距时应综合考虑工件至胶片距离、射线源的焦点尺寸和限定的几何不清晰度。 JB/T4730-2005中给出了三者之间的关系。检测技术等级 工件至胶片距离f Ug值A级 f7.5dfb2/3 Ug2/15b1/3AB级 f10dfb2/3 Ug1/10b1/3B级 f15dfb2/3 Ug1/15b1/3 从公式可以看出Ug是一个变量，它随工件透照厚度b的增加而有所增加。求解f仍是一个复杂的计算，为了简便计算而使用工程数学中的三线式诺模图（与级别有关）来解决。诺

13、模图：在实际工作中，一般并不采用最小焦距，实际所用的焦距比最小的焦距要大的多（太小会怎样？）。这是因为透照场的大小与焦距有关，焦距增大后，匀强透照场范围增大，这样可以得到较大的有效透照长度，同时影像清晰度也有进一步得提高（Ug减小）注意：标准要求的是最大可容许的Ug。如直缝透照时，有效透照范围一般为焦距的一半。焦距的选择有时还与试件的几何形状有以及透照方式有关。例如，为获得较大的一次透照场长度和较小的横向裂纹检出角，在采用双壁单影法透照环焊缝时，往往选择较小的焦距，而采用中心内透法时，一般焦距就是筒体的半径。增大焦点至胶片距离，有利于提高射线照相的照相质量。但同时，根据平方反比定律，需要增加曝

14、光时间。所以焦距不能无限增大。 对于不同透照方式，焦距的选择也有所不同：直缝透照/环缝单壁外透照/环缝双壁双影的焦距一般按照标准采用值700mm。环缝偏心内透（FR ）的焦距尽量接近环缝的半径； 这时最小焦距可减小20%。环缝中心透照的焦距等于环缝的半径；这时最小焦距可减小50%。环缝双壁单影透照的焦距尽量接近环缝的直径（外径）。具体见JB/T4730-2005标准规定4.1.3 曝光量的选择与修正1 曝光量的推荐值曝光量定义：射线透照时曝光时间（透照时间）与射线强度的乘积。 对于X射线，采用管电流与曝光时间之积表示曝光量，即 E i t式中 i X射线机透照时的管电流，t为曝光时间。对于射线

15、，采用射线源的（即时）放射性活度与曝光时间之积表示曝光量，即 E A t式中 A 射线源的（即时）放射性活度。射线检测中，底片的黑度主要（其他工艺条件固定）取决于胶片感光乳剂吸收的射线量（即曝光量）。若固定各项透照条件（试件尺寸，源、试件、胶片的相对位置，胶片和增感屏，给定的放射源或管电压），则底片黑度与曝光量有很好的对应关系，通过曝光量可以控制底片黑度。E ，则D，反之亦然。 同时曝光量不只是影响底片的黑度，还影响影像的对比度和颗粒度，从而将影响射线照片影像可记录的细节最小尺寸。E，D，0 。所以，为了保证射线照相质量，曝光量应不低于某一最小值。但是，过份要求曝光量会有什么问题？JB/T47

16、30-2005标准规定的曝光量的推荐值：曝光量应不低于某一最小值：对于X射线：当焦距为700mm时，曝光量的推荐值为不小于15mAmin（照相质量等级A、AB级）和20mAmin（照相质量等级B级）。若焦距发生改变，可采用平方反比定律修正。对于射线：总的曝光时间应不小输送源往返所需时间的十倍（涉及运动不清晰度的问题）。2 互易律、平方反比定律和曝光因子（1）互易律：是光化学反应的一个基本定律。它指出，决定光的化学反应产物质量的条件，只与总的曝光量有关。理想状态下，底片黑度即只取决于射线强度和曝光时间的乘积，而与辐射强度和曝光时间的单独大小无关（对于X射线是it，对于射线是At）。即若要保持得到

17、的底片黑度将相同。只需要求总的曝光量相同即可， 即E=It=I1t1=I2t2=而与辐射强度和时间分别作用无关。由于它指出了射线强度和曝光时间这二个因素具有同等的作用，一个变小可由另一个的相应增大来替代，所以被称为互易律。需要注意的是：互易律成立是有条件的。如果存在可见光感光作用，将发生互易律不正确的情况；当采用荧光增感条件（荧光增感屏+增感型胶片），由于存在荧光的照相作用，互易律不再适用。这种情况下，尽管总的曝光量，随着i和t的单独变化，底片黑度也可能会变化，这种现象称为互易律失效。而采用金属增感或无增感的条件时，遵守互易定律。通常工业射线检测即为后述的情况，可根据互易律进行相关计算。（2）

18、平方反比定律平方反比定律：物理光学定律。从一点源发出的辐射，强度I与距离F的平方成反比，即： I1/I2=（F2/F1）2从这个关系式可以看到，如果离开射线源的距离增加一倍，则射线强度不是降低为原强度的1/2，而是降低为原强度的1/4。可见，射线强度随着与射线源距离的增大将很快减小。原理：垂直于照射方向的任意界面，单位时间通过光量子总数不变，而截面积成平方正比关系，则单位面积光量子密度成平方反比关系。（3）曝光因子将平方反比定律和互易律结合在一起，即可得到射线照相中的曝光因子概念。由于X射线强度I仅与管电流有关，则对于X射线，曝光因子可写为： =it/F2=i1t1/F12=i2t2/F22

19、；对射线，由于其射线强度仅与（即时）源活度有关，所以曝光因子可写为： =At/F2=A1t1/F12=A2t2/F22 曝光因子明确了射线强度、曝光时间与焦距之间的关系。从上式中可以方便的确定焦距、曝光时间、管电流（或源活度）中任一个发生改变时，如何修正其他的量来保证底片黑度不变。3 利用曝光因子的曝光量修正计算曝光量修正：实质上就是若底片黑度不变，则曝光因子不变（强度和时间可相互变化）。反之亦然。（例1）采用固定式X射线机透照一铸件，焦距为700mm、管电流为8mA时，曝光时间为3min，现改用1000mm的焦距，管电流为12mA，求此时所需的曝光时间。解：记 i08mA；t03min；F0

20、700mm； i12 mA；F1000 mm 设t为改变透照条件后的曝光时间 按曝光因子概念，则应有代入全部数值得： t8310002/（127002） t4.1（min）于是有：（例2）用192Ir 射线源，透照直径1.8m的环焊缝，曝光时间为30min，若透照直径为2.4m的相同的环焊缝，问曝光时间应是多少?解：A为射线源的放射性活度； R0（1.8/2）m；t030 min；R（2.4/2）m 设透照第二焊缝的曝光时间为t，则有解之有：t53.3（min）4 利用胶片特性曲线的曝光量修正计算：底片黑度改变的曝光量修正根据胶片特性曲线上黑度的变化与曝光量变化对应的关系 lgE=lgE1-l

21、gE2 ;胶片类型改变的曝光量调整 ，利用这两种胶片特性曲线按达到同一黑度时的曝光量变化lgE=lgEA-lgEB来调整。例题见P106页4.2 透照方式的选择和一次透照长度的计算4.2.1 透照方式的选择1）常用的透照方式直缝透照：单壁、双壁；环缝单壁透照：外透、中心透照、偏心内透（FR ）；环缝双壁透照：双壁单影（倾斜、垂直）、双壁双影（倾斜、垂直）（环缝透照只有中心法是周向透照，为什么？）2）选择透照方式时应考虑的因素 a. 透照灵敏度(单臂好于双臂) b. 缺陷检出特点（源在外还是在内） c. 透照厚度差和横向裂纹检出角（环缝，内好于外） d. 一次透照长度（效率与检出的平衡） e.

22、操作方便性（一般在外较好） f. 试件及探伤设备具体情况（现场情况）3）透照方式的一般性选择原则：依据工件的结构和技术条件的要求，优先选用单壁透照方法；在单壁透照方法不能实施时才允许采用双壁透照方法；（为何？）双壁双影法一般只用于直径在100mm以下的小径管的环焊缝透照。对于环焊缝的各种透照方式中，源在内中心透照周向曝光法效果最佳。该方法透照厚度均匀（K=0），横向裂纹检出角为0，底片黑度和灵敏度俱佳，检出率高，且一次可透照整条焊缝，工作效率极高，应尽可能选用。4.2.2 一次透照长度的计算一次透照长度，即焊缝射线照相的有效检验长度（一般指源侧的长度）。为提高检测工作的效率，我们要求一次透照长

23、度不应过小，但若一次透照长度又存在以下限制：一个是射线的有效照射场的范围，一次透照长度不可能大于有效照射场的尺寸；另一个是透照厚度比（标准规定）限制了一次透照长度的大小。一次透照长度以透照厚度比K值进行控制。透照厚度比K定义为，有效透照范围内最大透照厚度与最小透照厚度之比。透照厚度比K可以表示为 KT / T 式中 T 中心射线束的透照厚度； T 边缘射线束的透照厚度。 射线照相的基本透照布置示意1射线源 2中心束 3工件 4胶片 5像质计T为何要对透照厚度比K加以限制？透照厚度比过大，会导致底片上不同区域的黑度差过大，容易超出宽容度。透照厚度比过大，会导致射线透照强度变化过大 大（即黑度不均

24、匀，灵敏度不均匀）；透照厚度比过大,同时意味着横向裂纹检出角角过大，严重影响横向裂纹检出率。实践证明：=15时横向裂纹检出率为50% =10时检出率为70%纵向焊接接头：A级,AB级：K 1.03 ；=13.9 B级： K 1.01 ；=8.07JB/T4730-2005标准对K值的规定1）射线检测技术级别A级和AB级纵向焊接接头K 1.03环向焊接接头K 1.12）射线检测技术级别B级纵向焊接接头K 1.01环向焊接接头K 1.06对100mmDo400mm的环向对接焊接接头（包括曲率相同的曲面焊接接头）, A级、AB级允许采K1.2。一次透照长度对照相质量和工作效率同时产生影响。（双壁双影

25、的一次透照长度一般不需要进行计算，一次透照有效检出范围由其他因素决定，如宽容度。）除此以外的各种透照方式均需计算。几个参数：搭接长度：一张底片与相邻底片重叠部分的长度,L表示。有效评定长度：一次透照检验长度在底片上的投影长度，Leff表示。1 直缝透照布置透照布置就是确定射源、工件和胶片之间的相对位置，以得到合格的底片。直缝透照布置的主要内容是：确定射线源至工件表面的距离f、一次透照长度L3、和有效评定长度Leff。（1）射线源至工件表面的距离f的确定 确定方法：公式计算和查图。（2）一次透照长度L3的确定一次透照长度L3指焊缝射线照相的有效检验长度，即在分段透照时射线源表面分段透照长度。主要

26、取决于透照厚度比K。TL3LefffTb KT / T=1/cos =cos-1(1/K) L3=2ftan对A级、AB级： K1.03，则13.6,L30.5f对B级： K1.01，则8.07,L30.3f实际透照时，如果搭接标记放在射源侧，则底片上搭接标记之间长度即为有效评定长度Leff。如搭接标记放在胶片侧（双臂单影透照纵焊缝），则底片上搭接标记以外还附加L长度才是有效评定范围（如纵缝双壁透照时）。即：a.单壁透照：有效评定长度Leff=L3+L。 搭接长度L= 2 b (L3/2)/f= b L3/f 一次透照长度L3=2ftanb.双臂单影透照纵焊缝为避免漏检，应在底片上搭接标记两端

27、各加上L/2作为有效评定长度Leff （整个加上L）。有效评定长度Leff = L/2+L3+L/2L3为胶片侧焊缝的等分长度直缝双壁透照2 查表确定环缝透照次数：环缝的透照方法分为内透法(图a)和外透法(图b,c,d)内透法是指射线源位于圆管内，胶片位于圆管外，对圆管透照的方法。它又分为中心透照法和偏心透照法。外透法是指射源位于圆管之外，胶片置于圆管之内的透照方法。对于Do100mm环焊缝100%透照，最简易的办法是通过查图标的方法确定最少透照次数，然后计算出一次透照长度L3以及相关参数。（1）透照次数曲线图：通过查图表只可查出最少透照次数，一次透照长度等其他参数仍需计算确定。由于最少透照次

28、数与透照厚度比K有关，所以根据标准要求，只需按照每个透照厚度比各制作一张透照次数曲线图即可，一共六张。即：源在外单臂，K=1.06、1.1、1.2偏心内投和双臂单影，K=1.06、1.1、1.2使用方法：首先计算出T/D0，D0/f，在横坐标找到T/D0值对应的点，过此点画垂直于横坐标的直线，在纵坐标上找到D0/f所对应的点，过此点画以垂直于纵坐标的直线，两直线交点所在的区域即可确定所需的最少透照次数N；当处于分界线上时，应取较大数值。（2）其他参数计算：根据最少透照次数，可对一次透照长度等其他参数进行计算。外等分长度L3= D0/f；内等分长度L3 = Di/fLeff：源在外： Leff=

29、L3+L；源在内： Leff=L3+LL：源在外： L最大 源在内： FR 时，可不考虑 FR时，可精确计算，也可近似取源在 外透照的数值源在外，根据公式L =2Ttan计算其中=cos-1(1/K)3 计算法确定环缝单壁外透法各项参数最少曝光次数N的计算 L3=D0/N ，其中 N=180/， =-， = sin-1 DOsin/（DO+2L1）。 = cos-11+（K2-1）T/DO/K(据OAC) 与AB/2对应的圆心角； 有效最大失真角； 有效半辐射角； K透照厚度比； T工件厚度； D0容器外径。其中:一次透照长度L3=D0/N胶片侧焊缝的等分长度L3=Di/N有效评定长度Leff

30、=L3+L环缝外透法中的几何参数变化特点： 当透照距离L1减小时，若透照长度L3不变，则K值、角增大；若K值、角不变，则一次透照长度L3缩短，最少透照次数增加。当透照距离L1增大时，情况相反，当L1趋向无穷大时，透照弧长所对应的圆心角即与壁厚度无关(?)，其极限等于影像最大失真角的2倍(而与T总是有关的)。若当Do T时，cos-1K-1 ；当K=1.1时，=24.62，则环缝至少应摄片8张，用数式表示即： N=180/= 180/ =180/24.62=7.31。 4 内透中心法这种透照布置透照厚度K=1，横向裂纹检出角0,一次透照长度L3=整条环缝长度。最少曝光次数为1次(要求片子之间有重

31、叠,避免漏检)。一般为周向X射线机对环缝周向曝光或者对环缝周向曝光和球罐全景曝光5 计算内透偏心法（）各项参数环缝偏心内透照（FR）L3的计算（最少曝光次数） ： L3=Di/N ，其中 N=180/，最少曝光次数； = - ， = sin-1 Disin/（DO-2F）。 = cos-11 -（ K2-1）T/D i/K， 与AB/2对应的圆心角； 有效最大失真角； 有效半辐射角； K透照厚度比； T工件厚度； Di容器内径; Do容器外径。其中:一次透照长度L3=D0/N胶片侧焊缝的等分长度L3=Di/N有效评定长度Leff=L3+L环缝偏心内透照（FR）L3的计算（最少曝光次数） ： L

32、3=Di/N ，其中 N=180/，最少曝光次数； = + ， = sin-1 Disin/（2L1-Di）。 = cos-11 -（ K2-1）T/D i/K， 与AB/2对应的圆心角； 有效最大失真角； 有效半辐射角； K透照厚度比； T工件厚度； Di容器内径; Do容器外径。其中:一次透照长度L3=D0/N胶片侧焊缝的等分长度L3=Di/N有效评定长度Leff=L3+L环缝偏心内透照（FR）几何参数变化特点： 当透照焦距减小时（即向圆心靠拢），若透照长度L3不变，则K值、角减小；若K值、角不变，则一次透照长度L3增大，当焦距趋向圆心时，透照弧长所对应的圆心角即与壁厚度无关，其极限透照厚

33、度比K=1，横向裂纹检出角0o,一次透照长度L3=整条环缝长度。最少曝光次数为1次。 当透照焦距增加时，若透照长度L3不变，则K值、角增大；若K值、角不变，则一次透照长度L3减小，当焦距趋向直径时， 此时 = 2；若当DoT时，cos-1K-1 ；当K=1.1时，=24.62，则环缝至少应摄片4张，用数式表示即： N=180/= 180/ 2=180/（224.62）=3.66。环缝内透照特别说明：不管是FR、F=R或FR的偏心法，如果使用普通的定向机照射，一次可检范围往往取决于X射线机的有效照射范场围。偏心法中由计算求出的角，必须服从于实际最大可用半辐射角的限制。7 双壁单影法双壁单投影法是

34、指射源与胶片均位于圆管之外，射线穿透双层壁厚，因为焦距较小（甚至X射线管紧贴管壁），上焊缝成像模糊，仅使胶片侧工件成像在底片上的透照方法。双壁单投影一般用于透照直径大于89mm的圆管。双壁单投影法透照厚度大，射线能量高，散射影响大，因此，底片的清晰度、对比度和灵敏度都降低。F T T 环焊缝源在外双壁单影透照示意图 双臂单影L3的计算（最少曝光次数） ： L3=D0/N ，其中 N=180/，最少曝光次数； = + ， = sin-1 D0sin/（2F-D0）。 = cos-11 +（ K2-1）T/D 0/K， 与AB/2对应的圆心角； 有效最大失真角； 有效半辐射角； K透照厚度比； T

35、工件厚度； Do容器外径。其中:一次透照长度L3=D0/N双壁单影透照几何参数变化特点： 为使透照范围尽可能大，可是焦距等于管外径。当焦距等于管子外径而T/Do甚小的情况，则最大透照长度L3所对应的圆心角2与壁厚度无关，等于影象失真角的4倍，即（2）max=4；若当Do T时，cos-1K-1 ；当K=1.1时，=24.62，因N=180/ = 180/ 2=180/（224.62）=3.66。 则环缝至少应摄片4张。当焦距无限大时，最小透照有效长度L3所对应的圆心角2就与管子形状无关，等于失真角的2倍，即2max=2；若当Do T时，cos-1K-1 ；当K=1.1时，=24.62，则环缝至

36、少应摄片8张，用数式表示即： N=180/= 180/ =180/24.62=7.31。 8 双壁双影法计算相关参数双壁双影法一般只用于直径在100mm以下的小径管的环焊缝透照。 L3=Do/N ，其中N由相应的探伤标准确定，无须计算。但理论计算完全能计算出来。JB4730-2005规定： 倾斜透照椭圆成像T/Do 0.12,最少曝光次数N=2; 倾斜透照椭圆成像T/Do 0.12或垂直透照重叠成像时，最少曝光次数N=3。 结构原因不能进行多次透照时，可采用椭圆成像或重叠成像方式透照一次，由于透照一次不能100%检测焊缝全长，此时应采取有效措施扩大缺陷可检出范围，并保证底片评定范围内黑度和灵敏

37、度满足要求。实际工作中按下面顺序确定有效透照长度、照射角和焦距：1）依据T/D、K计算出横向裂纹检验角-；2）按产品特点选定F或f（L1），用得出的值计算 出照射角 ；3）用、之值，计算出透照次数N； 4）根据透照次数N计算出有效透照长度L3 。例题1、2：P131例题3 双壁单影透照4003mm的液化气钢瓶环焊缝，采用AB级检测技术。加强高为2mm，焦点尺寸为33mm，K1.1 ，求透照焦距F、最少曝光次数N和一次透照长度L3。解：由已知得：D=400mm，T=3mm，h =2mm， b=T+h=5mm, d=3mm, K1.1 。（1）求透照焦距F AB级射线检测技术： f 10db 2/

38、3=10352/3=88mm 考虑到D=400mm，这里取f =550mm（一般X 射线机 焦点至窗口的距离为150mm左右），则： F= f +b=550+5=555mm（2）求最少曝光次数N(3) 一次透照长度L34.3 曝光曲线的制作及应用曝光曲线表示工件（材质、厚度）与工艺规范（管电压、管电流、曝光时间、焦距、暗室处理条件等）之间相关性的曲线图示。但通常只选择工件厚度、管电压和曝光量作为可变参数，其他条件必须相对固定。曝光曲线必须通过实验制作，且每台X射线机的曝光曲线各不相同，不能通用，因为即使管电压、管电流相同，如果不是一台X射线机，其线质和照射率是不同的。曝光曲线可帮助检测人员迅速

39、查找出不同厚度工件所需采用的管电压和曝光量，得到合格的照片。为了保证足够的透照灵敏度，取焦距为700mm时，一般曝光量原则上不低于15mA.min（平方反比定律）。4.3.1 曝光曲线的构成和使用条件第一种类型曝光曲线，纵坐标是曝光量，单位是毫安 分（mA min），采用对数刻度尺，横坐标是透照厚度，常用毫米（mm）为单位，采用算术刻度尺。（E-T）第二种类型曝光曲线，纵坐标是透照电压，单位名称为千伏，单位符号为kV，采用算术刻度尺；横坐标是透照厚度，单位常用毫米（mm），采用算术刻度尺。(KV-T)以曝光量为参数的（E-T）X射线曝光曲线（固定黑度） 以透照电压为参数（Kv-T）的X射线曝光

40、曲线（固定D） 使用曝光曲线时必须固定的参数：a. X射线机( 型号）b. 焦距（常取600800mm)c. 胶片类型 d. 增感方式（增感屏的类型和前后屏的厚度）e. 冲洗条件（显影配方、显影温度和时间）f. 基准黑度（一般取2.0或2.5）且上述参数条件均应在曝光曲线上注明。实际工况与其不一致时，必须进行修正4.3.2 曝光曲线的制作步骤: 1 制作阶梯试块阶梯试块应选用与被透照物体材料相同或相近的材料制做，应具有一定的平面尺寸，例如300100mm，每个阶梯的厚度差常取为2mm，阶梯应具有适当的宽度，如20mm。为适应透照厚度范围，常还需要制做几块补充试块，补充试块是一平板试块，其尺寸一

41、般取为2101005mm。利用阶梯试块和补充试块就可以构成较大的厚度范围。2 曝光试验固定管电压，按下表改变曝光时间，逐次曝光，得到一组管电压一定曝光量不同的曝光胶片。绘制曝光曲线数据表 透照厚度 （单位：mm）管电压/kV1001201401605mAmin10mAmin15mAmin20mAmin25mAmin射线机型号和编号： 胶片： 焦距： 增感屏： 暗室处理条件：底片黑度：3 绘制曝光曲线纵坐标表示管电压，横坐标表示工件厚度，根据上表的数据描点绘出T-Kv曝光曲线。并在图中注明固定的条件，如：X 射线机的型号、胶片、增感屏、焦距、黑度、显影温度和显影时间。4.3.3 曝光曲线的使用一

42、般从E-T曝光曲线上求取给定厚度所需的曝光量（D一定），一般采用“一点法”，即按射线束中心穿透厚度确定与某一KV值相对应的E。若有余高，如何处理？此处需考虑射线检测的宽容度问题若曝光曲线基准黑度D3.0，则以母材为透照厚度查表更合适，以保证焊缝部位黑度不至于过低；若曝光曲线基准黑度D 2.5，则以焊缝部分（母材+余高）为透照厚度查表更合适，以保证母材部分黑度不至于过高。4.4 散射线的控制4.4.1 散射线的来源和分类射线入射到物体后，由于射线量子与物质发生相互作用，一部分被吸收，一部分被散射（康普顿效应等），一部分沿直线穿透物体。因此，在透射射线中总包括下列的成分：从射线源发出沿直线穿透物体

43、透射的一次射线；射线与物体相互作用中产生的次级射线，即散射线；散射线的能量通常低于一次射线，方向一般都不同于一次射线，有时也称它为二次射线。产生散射线的物体称作散射源，在射线透照时，凡是被射线照射到的物体，例如试件、暗盒、桌面、墙壁、地面，甚至空气都会成为散射源。其中最大的散射源往往是试件本身。按散射的方向分类：前散射：来自暗盒正面的散射。背散射：来自暗盒背面的散射。边蚀散射：指试件周围的射线向试件背后的胶片的散射，或试件中的较薄部位的射线向较厚部位散射。危害：底片清晰度、对比度、灵敏度下降。严重时完全淹没缺陷影像，使底片一团漆黑。4.4.2 散射比的影响因素散射比：散射线强度Is与一次射线强

44、度Ip（直接穿透工件的射线强度），即n=Is/Ip。影响因素：照射场大小对散射比的影响；焦距对散射比的影响；射线能量和板厚对散射比的影响；焊缝余高高度和宽度对散射比的影响；背散射强度与射线能量对散射比的影响。结论：照射场大小对散射比几乎没有影响。除非是用极小的照射场透照，散射比随照射场的增大而增大，当照射场的直径超过 50mm 后，既使照射场继续增大，散射比也基本保持不变。照射场大小对散射比的影响；焦距对散射比的影响结论：在实际使用的焦距范围内，焦距得变化对散射比几乎没有影响。线质和试件厚度的影响（仅限平板试件透照）结论1:在工业射线照相应用范围内，散射比随射线能量增大而变小（散射强度随射线能

45、量的增大而增大）。结论2:在相同射线能量下，散射比随被检工件厚度增大而增大。焊缝余高对散射比的影响结论1：散射比随焊缝余高宽度的增大而减小。此外，余高形状不同，散射比也不同。结论2：焊缝中心散射比高于同厚度平板中的散射比，随着能量的增大，两者数量逐渐接近。散射比随焊缝余高高度的增加而增大。4.4.3 散射线的控制措施散射线会使射线底片的灰雾黑度增大，影象对比度降低，对射线相质量是有害的。但由于受射线照射的一切物体都是散射源，所以实际上散射线是无法消除的，只能尽量设法减少。散射线的控制措施包括：（1）选择合适的射线能量：对厚度差较大的工件,例如余高较高的焊缝或小径管透照时,散射比随射线能量的增大

46、而减小,因此可以通过提高射线能量的方法来减少散射线。但射线能量值只能适当提高,以免对主因对比度和固有不清晰度产生明显不利的影响。（2）使用铅箔增感屏：铅箔增感屏除了具有增感作用外,还具有吸收低能散射线的作用,使用增感屏是减少散射线最方便、最经济,也是最常用的方法。选择较厚的铅箔减少散射线的效果较好,但会使增感效率降低,因此铅箔厚度也不能过大。实际使用的铅箔厚度与射线能量有关,且后屏的厚度一般大于前屏。专门的控制措施：（1）背防护铅板：当暗盒背后近距离内如有金属或非金属材料物体,例如钢平台、木头桌面、水泥地面等。（2）铅罩与光阑：使用铅罩和铅光阑可以减小照射场范围,从而在一定程度上减少散射线。（

47、3）厚度补偿物：在对厚度差较大的工件透照时,可采用厚度补偿措施来减少散射线。焊缝照相可使用厚度补偿块。（4）滤板：在对厚度差较大的工件透照时,可以在射线窗口处加一金属薄板,称为滤板,滤板可将X射线束中波长较长的软射线吸收掉,使透过射线波长均匀化,有效能量提高,从而减少边蚀散射。滤板可用黄铜、铅或钢制作。 （5）遮蔽物：当被透照的试件小于胶片时,应使用遮蔽物对直接处于射线照射的那部分胶片进行遮蔽,以减少边蚀散射。 （6）修磨试件：通过修整,打磨的方法减小工件厚度差也可以视为减少散射线的一项措施。例如,检查重要的焊缝时,将焊缝余高磨平后透照,可明显减小散射比,获得更佳的照相质量。另外，对散射线的控

48、制应进行背散射防护检查，在暗盒背面贴附“B”铅字标记。（怎样合格？）4.5 焊缝透照常规工艺4.5.1 概述4.5.2 透照工艺的分类和内容通用工艺规程专用工艺卡1 通用工艺规程通用工艺规程是根据本单位所有应检产品的结构特点和射线检测器材的现有条件，按法规、标准要求指定的技术规程或通则。通用工艺规程应有一定的覆盖性、通用性和可选择性。主要内容应包括：（1）适用范围（2）引用标准（3）人员要求（4）外观质量要求（5）设备、器材选择原则：机型、焦点尺寸、胶片、增感屏、像质计、观片灯、黑度计等。（6）透照布置及选择原则（7）画线、编号方法（8）像质计摆放规定、标记、标识的规定（9）工艺基础数据：一次

49、透照长度、最少透照次数的数据表（10）防止散射线的措施（11）暗室处理的有关规定（12）底片像质的要求：不允许的伪缺陷、像质计灵敏度、黑度范围（13）记录、报告及存档的规定（14）编制、审核、批准及资格的规定2 射线探伤工艺卡射线探伤工艺卡是针对某一具体产品或产品上的某一部件某一部位，依据通用工艺规程和图样要求，所特意制定的有关透照技术的细节和具体参数条件，此卡应包括以下四方面内容：（1）必须要交代的内容（A）工件情况，包括产品名称、材质、规格、壁厚、焊接种类、坡口型式、检查比例、执行标准、技术等级、合格级别等（B）透照条件、参数，应包括机型、焦点尺寸df、透照方式、焦距F、一次透照长度L3、

50、环缝分段透照次数 n 管电压、管电流、胶片种类、规格、增感屏种类、厚度、像质要求（黑度范围、像质计型号、应显示的最小钢丝线径、像质计位置）等。（C）注意点或辅助措施（如消除“边蚀”、防背散射、补厚、滤波、双胶片技术）。（2）必须绘出的示意图（A）布片位置图（B）特殊的透照布置，透照方向示意图（如 T 形接头、封头拼缝等）（3）探伤时机（4）必须签署的人员：工艺卡编制人员及资格，审核人员及资格、日期。一般纵缝、环缝的RT工艺编制要点选定正确的透照方式；当确定透照方式后，焦距较小时关注是否满足最小焦距要求； 正确计算透照壁厚；所选用的射线设备曝光曲线的正确使用（设备可承受的电压最大值、双壁单影的电

51、压确定 ）；焦距变化时的曝光时间的确定；像质计指数的确定；根据胶片规格正确计算划线分段数量；计算一次透照长度;总的摄片张数。4.6 射线透照技术和工艺研究4.6.1 大厚度比试件的透照技术由于被检工件厚度存在一定的差异，造成底片上显示黑度也有差异。在底片上所能显示的符合标准规定的黑度上下限值范围的厚度，称为射线照相厚度宽容度。若工件厚度差过大，会导致黑度超出范围，甚至失效。当变截面的厚度比大于1.4时,可以为属于大厚度比试件。实际工作中的大厚度比试件包括余高较高的薄板对接焊缝试件、小口径管试件、角焊缝试件,以及不等厚板对接。大厚度比试件对射线照相不利的方面有二：（1）底片黑度差过大。某部位的黑

52、度过高或过低都影响灵敏度。（2）时间厚度变化剧烈，导致散射比增大，边蚀效应明显。可采取以下措施：（1）适当提高管电压技术 。尤其是厚度变化比较小,且连续变化的对接焊缝。n减小，边蚀效应减弱。小径管，提高灵敏度同时可扩大一次透照范围对余高高的焊缝，可使是中心部分n大幅减小但是：电压提高，D（）下降,Ui增加。2.采用双胶片技术（异速、同速叠加）。异速双片:暗盒中放置两张感光速度不同的胶片。感光度大的用于厚度大的部分评定，感光度小的用于厚度小的部分评定。为什么？同速双片：暗盒中放置两张两张感光速度相同的胶片。对黑度较小的地方，将双片叠加观察评定；在黑度较大的地方，用单片观察评定。选用异速双片时，应

53、注意在有效黑度范围内，两片的曝光量应有足够的重叠。3.补偿技术。补偿技术是指用补偿块、补偿粉、补偿泥、补偿液等填补工作较薄部分 。4.6.3 小径薄壁管的透照技术与工艺JB/T4730-2005标准规定：外直径小于或等于100mm的管子称为小径管。小径管的透照方式分为：倾斜椭圆成像法和垂直重叠成像法。倾斜椭圆成像法：胶片暗袋平放，射线源焦点偏离焊缝中心平面一定距离（偏心距），以射线束中心部分或边缘部分透照被检焊缝。偏心距应适当，可计算。垂直重叠成像法：胶片暗袋弯曲贴合焊缝表面，以尽可能减少缺陷到胶片的距离，提高检测灵敏度。射线源焦点在焊缝中心平面对其垂直照射。可重点检测根部未焊透和根部裂纹等。缺点是