实验一曝光曲线的制作

关于实验一曝光曲线的制作第1页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三一、实验目的与任务1．掌握常用曝光曲线的制作方法；2．制作某一型号X射线机的曝光曲线。第2页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三二、实验设备与器材1．X射线机一台2．阶梯试块一套3．密度计一台4．铅箔增感屏和胶片等若干5．普通坐标纸和对数坐标纸各一张第3页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三三、实验原理

选用任意一台X射线机，采用相同的增感屏、胶片、显影液、定影液及显影、定影时间和显影温度的情况下，对同一材料的不同厚度工件的透照时，所用的曝光条件（焦距、管电压、管电流和曝光时间），是不一样的，如果我们固定其中的一些因素，使透照厚度仅随其中某一种因素的变化而改变，那么我们就可以获得一条相关曲线，这条曲线就是曝光曲线。第4页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三三、实验原理

曝光曲线是检测的工具。一台X射线机在不同的工艺和环境条件下其曝光曲线是不同的。因此，已经制成的曝光曲线只适用于与当时特定条件相同的状态，否则应制作新的曝光曲线。常用曝光曲线有两种：1．管电压——厚度曝光曲线：2．曝光量

——厚度曝光曲线：第5页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三三、实验原理

1．管电压——厚度曝光曲线：在X射线机、胶片、增感屏、焦距、暗室处理条件保持不变的情况下，固定曝光量（mA·min）对阶梯试块进行透照。为了使不同厚度部分的黑度值一样，就必须随着厚度的变化而改变曝光强度（管电压KVP），这就是我们在实际生产运用中最常用的基本曲线。第6页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三三、实验原理

根据数学分析可以知道，管电压与透照厚度之间不存在简单的线性关系，因而得到的不是直线而是一条曲线，但从实验中可以看出这条曲线的曲率不大，在某些区域内可以近似的看作直线，在实验中用阶梯试块实现不同厚度d的透照，在同一焦距和曝光量条件下，用不同的管电压进行多张胶片曝光，经暗室处理可得一组底片。第7页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三三、实验原理

通过这组底片可获得多条黑度与厚度的曲线（每张底片即是一条黑度——厚度的曲线），当我们选取某一黑度值时，不同管电压对应的不同厚度即有一对应点，将选取的各点标注于普通坐标纸上便可得一条曝光曲线，这一曝光曲线，就是管电压——厚度曝光曲线。第8页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三三、实验原理第9页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三三、实验原理

2．曝光量——厚度曝光曲线：同制作管电压——厚度曝光曲线一样，在各种条件不变的情况下，固定管电压（KVP）改变曝光量（mA·min），对阶梯试块进行分次曝光。第10页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三三、实验原理

在管电压不变的情况下，d与logIt呈直线关系。在实验中用阶梯试块实现不同厚度d的透照，在同一管电压下用不同的曝光量进行多张胶片曝光，经暗室处理可得一组底片。第11页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三三、实验原理

通过这组底片可获得多条黑度——厚度的关系曲线（每张底片即是一条黑度——厚度的曲线）。我们选取某一黑度值时不同的曝光量对应不同的厚度即有一对应点。将各实验点标注于对数坐标纸上便可得一条曝光曲线，这一曝光曲线就是曝光量——厚度曝光曲线。第12页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三三、实验原理

曝光量——厚度曝光曲线在对数坐标纸上是一条直线，这是因为：

I=Iot－μd

（1-1）

通过推论可得：

log

（1-2）第13页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三三、实验原理

第14页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三四、实验方法与步骤1．阶梯试块的准备加工阶梯试块，其材质与被检工件相同或相似。形状、尺寸如图1-1所示。阶梯厚度梯按极差为2mm的等差数列变化，从2mm～20mm，另外再制备厚度为10mm和20mm的平板试块各一块，如加在阶梯试块下面，可扩大制作曲线的厚度范围。第15页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三四、实验方法与步骤第16页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三四、实验方法与步骤2．制作管电压——厚度曝光曲线（钢铁材料）管电压——材料厚度曝光曲线是常用的一种曲线，实验时要求：（1）按阶梯试块大小切好四张胶片（300×80mm），胶片用0.03毫米的铅箔增感，放入暗袋中；第17页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三四、实验方法与步骤（2）按表1-1所给定的条件逐张分别进行曝光，曝光时应固定焦距，曝光量及暗室处理条件，放置识别标记等；（3）将曝光后的胶片进行暗室处理；（4）暗室处理后的底片用黑度计测量每一厚度对应的黑度值，并填入表1-1中；第18页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三四、实验方法与步骤（5）根据表1-1的数据，在普通坐标纸上作出不同管电压时，材料厚度——黑度的关系曲线，纵坐标为黑度D，横坐标为材料厚度d(mm)；（6）选黑度D=2.5时，作横坐标的平行线，与每根D——d曲线相交，并读取交点处的管电压和厚度值并填入表1-2；（7）根据表1-2的数据，在普通坐标纸上绘制管电压——材料厚度的曝光曲线，纵坐标为KVP，横坐标为d(mm)。第19页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三五、数据处理1．从表1-4得到一组离散数据，由于d与Log之间存在线性关系，这是因为：（1-1）（1-2）第20页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三五、数据处理因此，这些点可以连成一条直线，但是在实验过程中由于各种因素的影响而产生误差，这些点都可能偏离直线，利用实验所取得的数据求出直线方程，就是数据处理的主要任务，求解直线方程的方法很多，在此我们采用一元回归方程：

y=bx+a

（1-3）通过一元回归方程，求出（1-3）式中系数a和b。回归直线方程也就得到了。第21页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三五、数据处理设有一组实验数据，自变量为x，应变量为y，在求回归方程时，首先按表1-5，将xi和yi值填入，并计算出xiyi，xi2以及它们的和，然后按下式计算系数b和d。

（1-4）（1-5）第22页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三五、数据处理根据求得的b和a值即可得一条直线，这条直线称为y对x的回归直线，（1-3）式y对

x的回归方程，b

为回归系数，a为一常数。这个回归方程所代表的直线，是平面XOY上一切直线中与已知观测值最靠近的一条直线。曝光量——厚度曝光曲线的Logit与d之间已从数学表达式（1-2）知道具有线性关系，因此可用一元回归法求此直线方程。第23页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三六、实验讨论与分析

1．简述两种曝光曲线的作用；2．列出实验数据，画好曝光曲线，并作简要分析。

第24页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三六、实验讨论与分析

表1-1-3机型透照规范焦距：mm，曝光量：mA·t管电压（KVP）底片黑度测量值dDdDdDdD第25页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三六、实验讨论与分析

2.5时厚度d(mm)管电压（KVP）表1-2（D=2.5时）第26页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三六、实验讨论与分析

厚度d(mm)mA·tLogit表1-4第27页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三四、实验方法与步骤注：1．机型和透照规范实验前由现场提供；2．实验结束后将本页剪下附于实验报告内。第28页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三实验二焊缝的射线探伤检测

一、实验目的：掌握利用X射线机对金属结构焊缝进行无损检测的方法。第29页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三实验二焊缝的射线探伤检测

二、实验器材：1．X射线机一台2．焊缝试板一件3．R16系列像质计一套4．胶片、铅箔增感屏、暗袋和铅字若干5．密度计一台6．观片灯一个7．《JB/T4730-2005》标准一本第30页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三实验二焊缝的射线探伤检测

三、实验原理：1．X射线和射线具有穿透物质的特性，在穿透物质过程中，会被物质所吸收，使透过的射线强度减弱，我们称其为衰减作用，这种物质对射线的衰减作用具有一定的衰减规律，其衰减规律可用下列公式表示：第31页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三实验二焊缝的射线探伤检测

式中：I——通过物体后的射线强度；

Io——通过物体前的射线强度；

μ——物质的衰减系数；

d——物体的厚度。第32页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三实验二焊缝的射线探伤检测

不同的物质对射线的吸收和衰减系数是不一样的，测量其变化就可以探测物体内部有无缺陷，如图所示：

第33页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三实验二焊缝的射线探伤检测透照布置

1基本透照布置射线照相的基本透照布置如图所示，考虑透照布置的基本原则是使透照区的透照厚度小，从而使射线照相能更有效地对缺陷进行检验。在具体进行透照布置时主要应考虑的方面有：图射线照相的基本透照布置

1—射线源2—中心束

3—工件4—胶片5—像质计第34页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三实验二焊缝的射线探伤检测

1）射线源、工件、胶片的相对位置；2）射线中心束的方向；3）有效透照区（一次透照区）。此外，还包括防散射措施、像质计和标记系的使用等方面的内容。第35页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三实验二焊缝的射线探伤检测

设：为射线透过无缺陷部位强度，则：

I1=Ioe－μd

（2-2）设：为射线透过有缺陷部位强度，则：

I2=Ioe－μ（d－x）（2-3）如果缺陷部位含有杂质或夹有其它物质，则：胶片I2=Ioe－μ（d－x）－μ′x=Ioe－μd＋（μ－μ′）x

（2-4）

第36页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三实验二焊缝的射线探伤检测

透过有缺陷部位和无缺陷部位后的射线强度比为：

I2

/I1=Ioe－μ（d－x）－μ′x/Ioe－μd

=Ioe－μd＋（μ－μ′）x/Ioe－μd

=e（μ－μ′）x(2-5)第37页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三实验二焊缝的射线探伤检测

由2-5式可知，被透照物质吸收系数与缺陷部位吸收系数差越大，则透过有缺陷部位与无缺陷部位的射线强度差越大，从而反映在底片上的黑度差越大。这样就可以通过X或射线透照，来判断缺陷的种类，数量和大小。第38页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三实验二焊缝的射线探伤检测

2．X或射线对某些物质可以产生光化学作用，利用光化学作用，可以采用荧光显示摄像或感光胶片摄像，将上述过程进行显示和记录，即我们通常所说的X或射线适时成像和X或射线照像技术。第39页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三实验二焊缝的射线探伤检测

四、实验步骤：1．根据焊缝试块厚度及形状，制定工艺卡，选择适当的工艺规范。2．将胶片置于试块下面，在试块上放好中心标记、搭接标记、试件编号、检验日期、检验者代号等标记，垂直于焊缝，距焊缝边缘5mm以上。在胶片三分之一处外侧放置与工件厚度相应的像质计，像质计的金属丝与焊缝垂直相交跨越放置，细丝朝外。如图2-2。

第40页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三实验二焊缝的射线探伤检测

搭接标记中心标记搭接标记

焊缝母材像质计铅字铅字

图2-2识别标记摆放示意图第41页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三实验二焊缝的射线探伤检测

3．按照选择的工艺规范进行曝光。4．暗室处理及水洗和干燥

第42页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三实验二焊缝的射线探伤检测

五、实验结果分析与讨论：1．如何提高射线探伤灵敏度。第43页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三实验二小径管的透照工艺一、实验目的：外径Do≤100mm的管子称为小径管，一般采用双壁双影法透照其对接环缝。使被检焊缝在底片上的影像特征，分椭圆成像和重叠成像两种方法。第44页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三小径管的透照工艺同时满足下列两条件，即T（壁厚）≤8mm；g（焊缝宽度）≤Do／4时，采用倾斜透照方式椭圆成像。不满足上述条件，或椭圆成像有困难，或为适应特殊需要（如特意要检出焊缝根部的面状缺陷）时，可采用垂直透照方式重叠成像。第45页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三实验二焊缝的射线探伤检测

二、实验器材：1．X射线机一台2．焊缝试件一件3．像质计一套4．胶片、铅箔增感屏、暗袋和铅字若干5．密度计一台6．观片灯一个7．《JB/T4730-2005》标准一本第46页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三小径管的透照工艺2．透照布置对小直径管对接接头，其透照布置主要是椭圆成像透照布置和垂直透照布置，透照布置的示意图。椭圆成像透照布置是源在外双壁透照的方式，但这时候射线穿过焊缝后在胶片上将形成整个环焊缝的影像，所得到的影像应呈现为椭圆形状，故称为椭圆成像透照，也称为双壁双影透照布置。采用椭圆成像透照的条件是：D0≤100mm；W（焊缝宽度）≤D0/4；T＜8mm。第47页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三小径管的透照工艺椭圆成像透照布置的基本要求是射线源布置在偏离焊缝中心面适当距离的位置；中心射线束一般指向环焊缝的中心。射线源偏移的距离应保证源侧焊缝和胶片侧焊缝的影像不互相重叠，并应具有适当的间距，以保证热影响区的射线照相影像不被干扰。两侧焊缝影像的间距（椭圆影像的短轴方向距离）常称为（椭圆影像）开口宽度，一般规定其值为1倍焊缝宽度。第48页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三小径管的透照工艺开口宽度不能过大，否则将影响对周向裂纹性缺陷的检验，如根部未焊透。在不干扰热影响区影像的条件下应尽量取较小的值。依据开口宽度值可以计算射线源应偏移的距离。第49页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三焦距的选择1．选择焦距的一般规则焦距是射线源与胶片之间的距离，通常以F记号表示。焦距是射线照相另一个基本透照参数，确定焦距时必须考虑的是：

1）所选取的焦距必须满足射线照相对几何不清晰度的规定；

2）所选取的焦距应给出射线强度比较均匀的适当大小的透照区。第50页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三焦距的选择

前者限定了焦距的最小值，后者指导如何确定实际使用的焦距值。在实际的射线照相检验中所使用的射线源，总是具有一定的尺寸，因而必然要产生一定的几何不清晰度。在讨论影像质量时曾给出几何不清晰度的计算公式

第51页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三焦距的选择从此式可以得到计算焦距最小值的公式；式中

Fmin——焦距最小值；

d——射线源焦点尺寸；

T——物体的透照厚度；

Ug——几何不清晰度。第52页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三焦距的选择焦距直接关系到射线照相的几何不清晰度，并影响其他透照参数的确定，对射线照相得到的影像质量，也就是对射线照相灵敏度具有重要影响。从此式可以看到，在确定焦距时应同时考虑物体的透照厚度、射线源的焦点尺寸、限定的几何不清晰度。近年来我国和国外的许多标准，对钢铁材料焊缝射线照相关于焦距选取，都直接规定焦距最小值与射线源焦点尺寸和透照厚度之间关系，主要的规定如下：第53页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三焦距的选择

为保证射线照相的清晰度，标准对透照距离的最小值有限制。在我国现行标准中，规定透照距离f(L1)与焦点尺寸df和透照厚度b(L2)应满足以下关系：象质等级透照距离L1Ug值

2/31/3A级L1≥7.5dfL2

；Ug≤1/15L22/31/3AB级L1≥10dfL2

；Ug≤1/10L22/31/3B级L1≥15dfL2

；Ug≤1/15L2

第54页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三焦距的选择

由于焦距F=f+b(或Ll+L2)，所以上述关系式也就限制了F的最小值。在实际工作中，焦距的最小值通常由诺模图查出。现行JB\T4730-2005标准的诺模图见附录I。诺模图的使用方法如下：在df线和b(L2)线上分别找到焦点尺寸和透照厚度对应的点，用直线连接这两个点，直线与f(L1)的交点即为透照距离f(L1)的最小值，而焦距最小值即为Fmin=f+b(L1+L2)。第55页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三焦距的选择可见，这些规定还是限定几何不清晰度，但是它对几何不清晰度的具体限定是随着透照厚度连续改变的，而不是一固定值，也不是按照透照厚度分段规定，这是明显的改进。在实际的射线照相检验工作中，确定焦距最小值常采用诺模图。诺模图是一种计算用的列线图，确定焦距最小值的三线诺模图是把计算焦距最小值的一些关系，利用梯形上底与下底之和等于2倍中线的几何关系，画出的三线计算图。第56页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三焦距的选择从下图确定焦距最小值的方法如下（诺模图）：1）在d和T线上分别找到所使用射线源的焦点尺寸和透照厚度对应的点；2）用直线（直尺）连接这两个点；3）直线与f线相交的点对应的值，就是应选用的射线源与透照物体源侧表面的最小距离f值。这样，焦距最小值则为第57页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三

第58页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三焦距的选择【例】采用AB级技术照相，焦点尺寸df=2mm，透照厚度b(L2)=57mm，则由附录I图I．2中可查得Ll=300mm，故Fmin=300+57=357mm。实际透照时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。这是因为透照场的大小与焦距相关。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，同时影像清晰度也进一步提高。第59页，讲稿共66页，2023年5月2日，星期三小径管的透照工艺胶片暗袋平放，射源焦点偏离焊缝中心平面一定距离（称为偏心距Lo），以射线束的中心部分或边缘部分透照被检焊缝(