焊缝射线检测中一次透照长度的确定

焊缝射线检测中一次透照长度的确定

1次透照长度的确定在确定焊接材料时，通常需要计算透射长度及其相关参数。对于所选的透色度旅行的透色参数，包括透色度k的透色厚度和护件表面的透色参数。在实际工作中,对于选定的透照方式,一次透照长度的选择受两方面因素的影响,一个是射线源的有效辐射场的范围,一次透照长度不能大于有效辐射场的尺寸,偏心法中由计算求出的η角,必须服从于实际最大可用半辐射角的限制,如果计算出的一次透照长度超出了射线源的有效辐射场的范围,应减小一次透照长度,以适应射线源的有效辐射场的范围;另一个是射线检测标准的有关透照厚度比K值的规定,间接限制了一次透照长度的大小,限制K值的原因是:使横向裂纹的检出能力在有效透照范围内变化不致太大,同时也是为了控制射线在穿透工件时的透照厚度比的变化不致太大,使底片的黑度控制在一定范围内,以获得所需要的缺陷检出能力。由公式计算出的一次透照长度应同时考虑上述两方面因素的影响。确定一次透照长度可采用两种方式:1、公式计算法;2、图表法。过去在编制焊缝射线检测工艺卡时,常采用按不同透照方式推导出的计算公式,靠人工套用公式计算工艺参数,其计算过程较烦琐,且容易出现计算错误。标准JB/T4730.2-2005附录D给出了环向对接焊接接头透照次数曲线图,可按图表计算查出最少透照次数。但不管是采用上述哪种方法,均存在人工计算误差和查图表取值误差。鉴于微软Excel(电子表格处理软件)在计算数据、管理数据以及分析和预测数据方面的强大功能,本文采用Excel作为计算分析工具,建立一套自动化的计算表格,可大大提高检测工艺参数的计算效率和精度,也为射线检测工艺卡的编制提供了一个快捷的计算工具。本文在公式计算过程中采用的相关技术要求,参照了JB/T4730.2-2005标准的相关技术要求。2采用通用透射法和最小透射距离计算表2.1一般透视方法的分类常用透照方法分类如图1所示。2.2e4单元格的显示所选用的最小透照焦距FL在Excel电子表格中建立工作表,如表1所示。表中A4、B4单元格中的数据属于基本透照几何参数,需要人工输入数据。表中C4:E4单元格需要输入公式,其显示的数据是根据A4、B4单元格中的数据自动计算的结果。分别在C4:E4单元格中输入公式(1)~公式(3),其形式如下:在C4单元格中输入:在D4单元格中输入:在E4单元格中输入:此时可在A4、B4单元格中输入基本透照几何参数,则C4、E4单元格会自动计算出不同检测技术级别的最小透照焦距F注:实际检测时,不同检测技术级别的焦距选择应大于等于表1中的Fmin计算值。3通常的透射模式计算了一次透射长度和相关参数的计算3.1直接缝合线检验方法3.1.1ll—直缝单壁透照(图2)的计算公式式中Lθ—影像最大失真角;T—工件厚度;L△L—搭接长度。注:实际透照时,如果搭接标记放在射源测,则底片上搭接标记之间的长度即为有效评定长度L3.1.2单元格的显示在Excel电子表格中建立工作表,如表2所示。表中A8:C8单元格中的数据属于基本透照几何参数,需要人工输入数据。表中A11、E11单元格需要输入公式,其显示的数据是根据A8、C8单元格中的数据自动计算的结果。分别在A11、E11单元格中输入公式(4)~公式(8),其形式如下:在A11单元格中输入:在B11单元格中输入:在C11单元格中输入:在D11单元格中输入:在E11单元格中输入:此时可在A8、C8单元格中输入基本透照几何参数,则A11、E11单元格会自动计算出直缝单壁透照法一次透照长度及其相关参数。3.2单壁环境法3.2.1计算单环缝自壁的外透法图3的计算公式式中α—与AD/2弧长所对应的圆心角;η—有效半辐射角;DD△L—搭接长度(2BC)。注:上述公式中,L3.2.2s18、s10、s10单元格的自动计算在Excel电子表格中建立工作表,如表3所示。表中A15:D15单元格中的数据属于基本透照几何参数,需要人工输入数据。表中A18:E18、A20:E20单元格需要输入公式,其显示的数据是根据A15:D15单元格中的数据自动计算的结果。分别在A18:E18、A20:E20单元格中输入公式(9)~公式(18),其形式如下:此时可在A15:D15单元格中输入基本透照几何参数,则A18:E18、A20:E20单元格会自动计算出环缝单壁外透法一次透照长度及其相关参数。3.3内部环境透视涂层f.r3.3.1计算公共缝合带f.r的公式图4式中α—与BD/2弧长所对应的圆心角;β—与弧长BC或△L/2所对应的圆心角。注:上述公式中,L3.3.2s13:s19:s19单元格的显示在Excel电子表格中建立工作表,如表4所示。表中A24:D24单元格中的数据属于基本透照几何参数,需要人工输入数据。表中A27:E27、A29:E29单元格需要输入公式,其显示的数据是根据A24:D24单元格中的数据自动计算的结果。分别在A27:E27、A29:E29单元格中输入公式(19)~公式(28),其形式如下:此时可在A24:D24单元格中输入基本透照几何参数,则A27:E27、A29:E29单元格会自动计算出环缝内透照法(F<R)一次透照长度及其相关参数。3.4内部环境透视涂层f.r3.4.1计算公共缝合带f.r的公式图5式中L"注:上述公式中,L3.4.2关键函数的显示在Excel电子表格中建立工作表,如表5所示。表中A33:D33单元格中的数据属于基本透照几何参数,需要人工输入数据。表中A36:F36、A38:E38单元格需要输入公式,其显示的数据是根据A33:D33单元格中的数据自动计算的结果。分别在A36:F36、A38:E38单元格中输入公式(29)~公式(39),其形式如下:此时可在A33:D33单元格中输入基本透照几何参数,则A36:F36、A38:E38单元格会自动计算出环缝内透照法(F>R)一次透照长度及其相关参数。3.5次透照长度射源或焦点位于容器或管道中心,胶片可整条或逐张搭接环绕焊缝一周,对焊缝做一次性的周向曝光。采用这种透照布置时,透照厚度比K=1,一次透照长度为整条焊缝。采用此法时,主要考虑L3.6单壁投影法3.6.1单壁投影法的计算公式图6注:上述公式中,L'3.6.2算法4:e45单元格需要输入在Excel电子表格中建立工作表,如表6所示。表中A42:D42单元格中的数据属于基本透照几何参数,需要人工输入数据。表中A45:E45单元格需要输入公式,其显示的数据是根据A42:D42单元格中的数据自动计算的结果。分别在A45:E45单元格中输入公式(40)~公式(44),其形式如下:此时可在A42:D42单元格中输入基本透照几何参数,则A45:E45单元格会自动计算出环缝双壁单影法一次透照长度及其相关参数。3.7径管透视图3.7.1透照方式设计及注意事项对小径管对接接头,其透照布置主要是采用椭圆成像透照和垂直透照。小径管环向对接焊接接头100%检测时,如果采用椭圆透照时,应满足下列条件:不能满足上述条件或椭圆成像有困难时可采用垂直透照方式重叠成像,垂直透照重叠成像时,一般应相隔120°或60°透照3次。在设计小径管透照自动计算表时,应考虑上述问题,并在计算公式中加以限制。椭圆成像时,应控制影像的开口宽度(上下焊缝投影最大间距)在1倍焊缝宽度左右。3.7.2直径管的透射距离不同的射线检测标准对小径管透照焦距F的选择有不同的规定,为保证成像质量,控制小径管透照的最小焦距F3.7.3双壁双影法椭圆透照的平方差计算公式为式中LLd—椭圆开口间隙;△h—焊缝余高。3.7.4环缝双壁双影法自动分析计算表2在Excel电子表格中建立工作表,如表7所示。表中A49:G49单元格中的数据属于基本透照几何参数,需要人工输入数据。表中A53:F53单元格需要输入公式,其显示的数据是根据A49:G49单元格中的数据自动计算的结果。分别在A53:E53单元格中输入公式(1)~公式(3)和公式(45)~公式(46),其形式如下:在A53单元格中输入:在B53单元格中输入:在C53单元格中输入:在D53单元格中输入:在E53单元格中输入:=IF(G49="","",IF(D53="","",IF(E49="","",IF(F49="","",IF(F53="垂直透照,相隔120°或60°透照3次","垂直透照,不需平移",(G49-D53)/D53*(E49+F49))))))为了在环缝双壁双影法相关工艺参数计算表中自动识别计算本文3.7.1条的限制条件,在F53单元格中需要输入透照方式和透照次数的识别计算公式,可根据A49:G49单元格中的数据,自动分析计算小径管焊缝透照时,应选择的透照方式和透照次数。在F53单元格中输入:=IF(A49="","",IF(B49="","",IF(AND(B49<=8,F49<=A49/4,B49/A49<=0.12),"椭圆透照,相隔90°透照2次",IF(AND(B49<=8,F49<=A49/4,B49/A49>0.12),"椭圆透照,相隔120°或60°透照3次",IF(OR(B49>8,F49>A49/4),"垂直透照,相隔120°或60°透照3次","")))))此时可在A49:G49单元格中输入基本透照几何参数,则A53:F53单元格会自动计算出与小径管焊缝透照相关的工艺参数及透照方式和透照次数的识别参数。4搭接长度l的取值问题对于直缝透照来讲,只要基本透照几何参数确定以后,最少透照次数N和搭接长度△L的取值计算也就确定了,但是对于环缝透照来讲,则不然,其原因是:为了满足标准规定的K值要求,在计算最少透照次数N时,经常会出现小数,但是实际透照时采用的最少透照次数N不能为小数,所以我们往往采取向上圆整只入不舍的方法来确定最少透照次数N,即:当N=2.31时,取N=3。Excel电子表格中的“CEILING(number,significance)”函数可以达到这一目的,但却会造成搭接长度△L的取值计算错误(偏大),其主要原因是:最少透照次数N经过向上圆整以后,会造成K值向小的方向变化,导致计算△L时所利用的θ、η、α角的角度值发生了变化。针对这一问题,可充分利用Excel电子表格的自动计算功能,将基本透照参数中的K值向下逐渐变化,直到最少透照次数N向上圆整到整数值为止,此时自动计算表中所对应的θ、η、α角才是计算搭接长度△L的实际使用值。另外:如果因为K值的取值问题造成一次透照长度太大,而检测现场又没有满足一次透照长度的胶片、暗袋和增感屏,在自动计算表中仍然可以采用将K值向下逐渐变化的方法,得到所需要的一次透照长度和搭接长度,但是切记:不可将K值向上变化,必须符合标准规定的最低限度。本文对搭接长度△L和β角(弧长BC或△L/2所对应的圆心角)等相关参数的计算公式进行了精确推导,限于篇幅问题,文中没有对公式的推导过程作以详细叙述,如有需要其推导过程者,可与笔者联系。在环缝双壁单影法一次透照长度及其相关参数计算表中没有对搭接长度△L的取值进行计算,这是考虑到:当容器或管道的内径较小时,才采用双壁单影法透照,搭接标记一般都放置在胶片侧,没有必要计算搭接长度△L,实际上环缝内透照法(F>R)一次透照长度及其相关参数的计算公式与环缝双壁单影法一次透照长度及其相关参数的计算公式是相同的,实际上在检测应用中,两个计算表可以合成一个计算表,只是为了适应过去延续下来的习惯才设成了两个计算表。5关于环缝内透射法f-r和f-r的距离值5.1透照厚度比k应根据JB/T4730.2-2005标准表3的要求,选择相应的射线检测技术级别和透照厚度比K。下面以射线检测技术级别选择AB级,透照厚度比选择K≤1.1为例进行说明:在本文表4环缝内透照法(F<R)一次透照长度及其相关参数计算表中,我们对N的取值作了一定的限制(见A29单元格中输入的计算公式),当D5.2最优解选取条件在本文表5环缝内透照法(F>R)一次透照长度及其相关参数计算表中,我们对最少透照次数的取值作了一定的限制(见A38单元格中输入的计算公式),当5.3内透偏心法透照次数由5.1条和5.2条可以看出,当:在上述焦距范围内,如果采用γ源或周向射线机透照时,应首选内透中心法周向曝光。如果因条件限制或其他因素影响,必须采用内透偏心法透照时,虽然可以选择最少透照次数N=1,但是应考虑偏心法透照时的辐射场不均匀性和焦距的变化对底片黑度和灵敏度的影响,应根据现场条件增加透照次数,但此时增加的透照次数与透照厚度比(K值)的限制无关。在上述焦距范围内,如果采用定向X射线机作内透偏心法透照,应考虑X射线机的有效辐射场的范围,一次透照长度不能大于有效辐射场的尺寸,根据现场条件增加透照次数,但此时增加的透照次数与透照厚度比(K值)的限制无关。6公式的单元格保护对于不同的透照方式,利用Excel电子表格分别建立了相应的自动计算表,在自动计算参数一栏下面的单元格中套用了很多函数计算公式,为了防止单元格中的函数计算公式被他人修改或删除