射线透照工艺

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1、射线透照工艺射线透照工艺射线透照工艺射线透照工艺是指为达到一定要求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、措施的书面文件。射线透照工艺文件有两种，一种称通用工艺规范，依照有关管理法规和技术标准，结合本单位具体情况（涉及的产品范围和现有设备条件）编制而成。其内容除包括从试件准备直至资料归档的射线照相全过程，还包括对人员、设备、材料的要求以及一些基本技术数据，如曝光曲线等图表。另一种称专用工艺，其内容比较简明，主要是与透照有关的技术数据，用于指导给定试件的透照工作。因其通常用卡片形式填写，所以有时称为透照工艺卡。工艺条件工艺条件是指工艺过程中的有

2、关参变量及其组合。射线透照工艺条件包括设备器材条件，透照几何条件，工艺参数条件，工艺措施条件等。本章重点介绍一些主要的工艺条件对照相质量的影响及应用选择原则。4.1 透照设备器材4.1 透照设备器材4.1.1 射线源4.1.1 射线源1、射线源分类X 射线：400KV 以下，可通过调节 KV 选择能量大小，穿透厚度上限达 7090mm 左右。射线：能量不可改变，只能根据工件厚度选择源的种类。常用射线源的特性参数射线源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（钢 mm）40-20015-10010-1005-30价 格高高较低较高高能 X 射线：由加速器产生，能量 130MeV，穿透厚度 100300mm，设备昂贵，适用于厚壁容器制造企业。2、射线能量（射线源种类）的选择考虑因素：穿透力 照相灵敏度 设备特点选择原则：1）对于较薄材料（50mm 以下）的透照，尤其是钢板对接，应优先选择 X射线，可获得较好的照相灵敏度。2）厚度 50 以上的透照，采用 X 射线、射线获得的照相灵敏度相近，根据工件及现场情况选择。3）透照困难的现场，如狭小空间、架空管道等，可考

4、虑采用射线。4）环焊缝 X 射线透照，焦距满足要求的情况下，尽量采用锥靶周向 X 射线机，一来可提高工效，二来可减小缺陷影像的畸变。4.1.2 胶片4.1.2 胶片1、胶片分类按现行承压设备射线检测标准（JB/T 4730.22005）：胶片系统按照 GB/T 19384.1 分为四类，即 T1、T2、T3 和 T4 类。T1 为最高类别，T4 为最低类别。胶片系统按照 GB/T 19384.1 分为四类，即 T1、T2、T3 和 T4 类。T1 为最高类别，T4 为最低类别。胶片系统包括了胶片、增感屏和冲洗条件。2、胶片选择 选择原则：1）A 级和 AB 级射线检测技术应采用 T3 类或更高

5、类别的胶片，B 级射线检测技术应采用 T2 类或更高类别的胶片。胶片的本底灰雾度应不大于 0.3。1）A 级和 AB 级射线检测技术应采用 T3 类或更高类别的胶片，B 级射线检测技术应采用 T2 类或更高类别的胶片。胶片的本底灰雾度应不大于 0.3。2）采用射线对裂纹敏感性大的材料进行射线检测时,应采用 T2 类或更高类别的胶片。2）采用射线对裂纹敏感性大的材料进行射线检测时,应采用 T2 类或更高类别的胶片。采用射线允许采用 T3 类胶片，但灵敏度应满足要求。裂纹敏感材料：屈服强度 450MPa 或抗拉强度 540MPa 以上，低合金高强钢类如 15MnVNR、18MnMoNbR、07Mn

6、CrMoR；低合金耐热钢类如 1.OCr0.5Mo(15CrMo)、1.25Cr0.5Mo(14Cr1Mo)、2.25Cr-1Mo(1Cr2Mo1)；马氏体不锈钢类如 1Cr13、2Cr133）当对公称厚度或透照厚度较薄的工件进行射线照相时应采用高类别的胶片。4）对可焊性差的材料或 Rm540MPa 高强钢，射线照相时应选择 T2 类或更高类别的胶片。4.1.3 像质计4.1.3 像质计1、像质计分类1）通用型像质计JB/T4730 标准引出 HB 76842000 增加了小于 0.100mm 的线径，即 17 号0.080mm、18 号0.063mm、19 号0.050mm，.组成了 4 组

7、像质计：17、612、1016、1319。2）专用像质计（附录 F）一般由 5 根等径金属丝组成，有特殊要求时也可为 3 根。适用于小径管的透照。2、选用原则1）像质计材料种类应与被检工件材料相适应（对射线的吸收特性相似）。特殊情况下，采用与工件材料种类不同的像质计时，以低原子序数材料制作的像质计可以用于高原子序数材料制成的工件照相。即铁（Fe）像质计可以用于镍（Ni）、铜（Cu）材料的照相，但不能用于钛（Ti）、铝（AI）材料的照相。2）应根据检测技术级别、透照方式和像质计摆放的位置及公称厚度（T）/透照厚度（W）确定像质计灵敏度，从而选用不同组别的像质计。3）小径管的透照，可选用通用型像质

8、计，也可选用专用像质计。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）的分类4.2.1 透照方法（方式）的分类按照检测对象、射线源、被检工件焊缝和胶片之间的位置关系，对接焊缝透照方法可分五大类：纵缝单壁透照、环缝单壁外照、环缝单壁内照、双壁单影、双壁双影细分又可划分如下：外照法 中心法 F=R 单壁透照 内照法 偏心法 FR 环逢透照 偏心法 FR 双壁单影 直透法 双壁透照 斜透法 双壁双影 直透法 斜透法纵缝透照 单壁透照 双壁透照4.2.2 透照方法（方式）的选择4.2.2 透照方法（方式）的选择1、选择透照方式时考虑的因素：1）照相灵敏度灵敏度有明显差异的

9、情况下，应选择灵敏度较高的透照方式。如单壁透照灵敏度明显高于双壁透照，在两种方式均可采用时，应选前者。2）缺陷检出特点根据检出缺陷的要求选择。如单壁外照法对容器内表面裂纹检出较为有利，双壁双影直透法对小径管根部未焊透较为有利。3）透照厚度差和横向裂纹检出角较小的透照厚度差和横向裂纹检出角有利于提高底片质量和裂纹检出率。焦距和一次透照长度相同的情况下，单壁内照比单壁外照具有更小的透照厚度差和横向裂纹检出角。4）一次透照长度各种透照方式的一次透照长度不同，选择选择一次透照长度较大的透照方式可有效提高检测速度。5）操作方便性采用 X 射线，透照小型容器，外照更为方便，透照球罐，上半球外照方便，下半球

10、内照方便。6）试件和探伤设备具体情况容器（管道）直径过小时，内照可能导致 Ug 不满足要求，只能采用外照；移动式探伤设备只能采用外照；周向射线机或源透照，内照更能发挥设备优势。2、透照方式选择原则：（JB/T4730.22005）应根据工件特点和技术条件的要求选择适宜的透照方式。在可以实施的情况下应选用单壁透照方式，在单壁透照不能实施时才允许采用双壁透照方式。应根据工件特点和技术条件的要求选择适宜的透照方式。在可以实施的情况下应选用单壁透照方式，在单壁透照不能实施时才允许采用双壁透照方式。透照时射线束中心一般应垂直指向透照区中心，需要时也可选用有利于发现缺陷的方向透照。透照时射线束中心一般应垂

11、直指向透照区中心，需要时也可选用有利于发现缺陷的方向透照。4.3 透照工艺参数条件4.3 透照工艺参数条件4.3.1 射线能量4.3.1 射线能量1、射线能量对照相质量的影响选择射线能量的首要因素是对被检工件具有足够的穿透力。从保证射线照相灵敏度方面考虑，射线能量增高，衰减系数减小，底片对比度 降低，固有不清晰度 增大，底片颗粒度 也增大，其结果射线照相灵敏度（三要素）下降。但是，如果射线能量过低，穿透力不够,到达胶片的透照射线强度过小，造成底片黑度不足，灰雾度增大。2、射线能量的选择 对于 x 射线源，能量选择即选择 KV，JB/T 47302005.2 中对不同透照厚度允许采用的最高管电压

12、上限作出了限定。对截面厚度变化大的承压设备，在保证灵敏度要求的前提下，允许采用超对截面厚度变化大的承压设备，在保证灵敏度要求的前提下，允许采用超过图 1 规定的射线管电压。过图 1 规定的射线管电压。对钢、铜及铜合金材料，管电压增量不应超过 50kV；对钢、铜及铜合金材料，管电压增量不应超过 50kV；对钛及钛合金材料，管电压增量不应超过 40kV；对钛及钛合金材料，管电压增量不应超过 40kV；对铝及铝合金材料，管电压增量不应超过 30kV。对铝及铝合金材料，管电压增量不应超过 30kV。理解：不同材料、不同透照厚度允许采用的最高射线管电压与检测技术级别无关。控制射线管电压的主要目的是保证底

13、片的对比度，避免影响小缺陷的检出率。截面厚度变化大:以 AB 级 T3 类胶片为基准，如较厚部位黑度为 2.0，而较薄部位的黑度大于 4.0。对于射线源，穿透力取决于射线源的种类。由于射线源发出的射线能量不可改变，而用高能射线透照薄工件时，会出现灵敏度下降的现象。因此，标准对于源的选择不仅规定了透照厚度的上限，且也规定了透照厚度的下限。采用源在内中心透照方式，在保证像质计灵敏度达到 4.11.3 要求的前提下，允许射线最小透照厚度取表 4 下限值的二分之一。采用源在内中心透照方式，在保证像质计灵敏度达到 4.11.3 要求的前提下，允许射线最小透照厚度取表 4 下限值的二分之一。采用其他透照方

14、式，在采取有效补偿措施并保证像质计灵敏度达到 4.11.3要求的前提下，经合同各方同意，A 级、AB 级技术的 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，在采取有效补偿措施并保证像质计灵敏度达到 4.11.3要求的前提下，经合同各方同意，A 级、AB 级技术的 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。关于 Se-75 源：主要由四种线谱（能量）组成，0.13/0.27/0.281/0.405，平均能量 0.226，半衰期 120 天，价格较 Ir-192 源贵，主要适

15、用于压力管道的安装和在用检测（X射线难于满足工期及全位置检测的要求，Ir-192 源最小透照厚度难于满足要求）。通常情况下，射线能量的选择原则：在保证穿透的前提下，选择能量较低的射线，以保证射线照相灵敏度。选择能量较低的射线可以获得较高的对比度，却意味着较低的透照厚度宽容度。对于透照厚度差较大的工件将产生很大的底片黑度差，底片黑度值超出允许范围。因此，在透照厚度差较大的工件时，选择射线能量还必须考虑得到合适的透照厚度宽容度，即适当选择较高一点射线能量。4.3.2 焦距4.3.2 焦距1、焦距对射线照相质量的影响焦距（F、f）对照相灵敏度的影响主要表现在几何不清晰度上。由几何不清晰度定义(定义式

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、焦距的选择为保证射线照相的清晰度（控制几何不清晰度在允许范围），标准对透照距离的最小值作出了限制。JB/T 4730.2-2005 规定透照距离 f 与焦点 d 和工件表面 b 应满足以下关系：JB/T 4730.2-2005 规定透照距离 f 与焦点 d 和工件表面 b 应满足以下关系：检测技术等级 透照距离 L 检测技术等级 透照距离 L1 1 几何不清晰度 U 几何不清晰度 Ug g值值 A 级 f7.5 db A 级 f7.5 db 2/32/3 U Ug g2/15 b2/15 b1/3

17、1/3 AB 级 f10 db AB 级 f10 db 2/32/3 U Ug g1/10 b1/10 b1/31/3 B 级 f15 db B 级 f15 db 2/32/3 U Ug g1/15 b1/15 b21/3 21/3 由于焦距 F=f+b，所以上述关系式也就限制了 F 的最小值。f 可通过上列关系式计算（有效焦点尺寸 d 随机提供，b 已知），也可利用标准中的诺模图查出。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象清晰度也进一步提高。但是焦距也不能太大，因为

18、焦距增大后，按原来的曝光参数透照得到的底片其黑度将变小。若保持底片黑度不变，就必须在增大焦距的同时增加曝光量或提高管电压，而前者降低了工作效率，后者将对灵敏度产生不利的影响。影响焦距选择的因素：检测技术级别、焦点尺寸、工件厚度（透照方式）焦距的选择有时也与试件的几何形状以及透照方式有关。例如，为得到较大一次透照长度和较小的横裂检出角，在双壁单影法透照环缝时，往往选择较小的焦距，极限情况下，焦距就是筒体的外径。采用源在内中心透照方式周向曝光时，只要得到的底片质量符合 4.11.2（黑度）和 4.11.3（像质计灵敏度）的要求，f 值可以减小，但减小值不应超过规定值的 50%。采用源在内中心透照方

19、式周向曝光时，只要得到的底片质量符合 4.11.2（黑度）和 4.11.3（像质计灵敏度）的要求，f 值可以减小，但减小值不应超过规定值的 50%。采用源在内单壁透照方式时，只要得到的底片质量符合 4.11.2 和 4.11.3的要求，f 值可以减小，但减小值不应超过规定值的 20%。采用源在内单壁透照方式时，只要得到的底片质量符合 4.11.2 和 4.11.3的要求，f 值可以减小，但减小值不应超过规定值的 20%。在几何布置中，除考虑焦距F的最小要求外，同时也要考虑到分段曝光时一次透照长度，即焊逢的透照厚度比KK=TT/，K值与横向裂纹检出角关系=Cos-1（1/K）环焊逢的A级和AB级

20、的K值不大于1.1，B级的K值不大于1.06；纵焊逢的A级和AB级的K值不大于1.03，B级的K值不大于1.01。例：透照一纵焊逢，透照厚度为26mm，一次透照长度为300mm，选择射线源焦点尺寸为3mm，检测技术等级为AB级，求焦距最小应为多少？已知：T=26mm L3=300mm d=3mm K=1.03 求：F=f+b 解：满足Ug要求 f 10d b2/3=263mm 满足AB级要求 K=T/T=1/Cos f=L30.4936 f 608mm Ff+b=608+26=634mm 答：焦距最小应为634mm。4.3.3 曝光量4.3.3 曝光量 1、概述曝光量可定义为射线源发出的射线强

21、度与照射时间的乘积（E=It）。对于X 射线来说，曝光量是指管电流 i 与照射时间 t 的乘积（E=it）；对于射线来说，曝光量是指放射源活度 A 与照射时间 t 的乘积（E=At）。曝光量是射线透照工艺中的一项重要参数。射线照相影象的黑度取决于胶片感光乳剂吸收的射线量，在透照时，如果固定试件尺寸，源、试件、胶片的相对位置，给定胶片、增感屏、放射源种类或管电压，则底片黑度与曝光量有很好的对应关系，因此可以通过改变曝光量来控制底片黑度。2、曝光量的选择 曝光量不只影响影象底片的黑度，也影响影象的对比度和颗粒度以及信噪比。从而影响底片上可记录的最小细节尺寸，即影响射线照相灵敏度。为保证照相质量，曝

22、光量应不低某一个最小值，以防止用短焦距和高电压所引起不良影响。射线照相，当焦距为 700mm 时，曝光量的推荐值为：A 级和 AB 级射线检测技术不小于 15mAmin；B 级射线检测技术不小于 20mAmin。当焦距改变时可按平方反比定律对曝光量的推荐值进行换算。射线照相，当焦距为 700mm 时，曝光量的推荐值为：A 级和 AB 级射线检测技术不小于 15mAmin；B 级射线检测技术不小于 20mAmin。当焦距改变时可按平方反比定律对曝光量的推荐值进行换算。采用射线源透照时，总的曝光时间应不少于输送源往返所需时间的 10 倍。采用射线源透照时，总的曝光时间应不少于输送源往返所需时间的

23、10 倍。曝光量通常是通过曝光曲线查得。3、曝光量的修正 （1）互易律互易律（是光化学反应的一条基本定律）：决定光化学反应产物质量的条件，只与总的曝光量相关，即取决于辐射强度和时间的乘积，而与这两个因素的单独作用无关。互易律可引伸为底片的黑度只与总的曝光量相关，而与辐射强度和时间分别作用无关。在射线照相中，采用铅箔或无增感的条件时，遵守互易定律。而当采用荧光增感条件时，互易定律失效。互易律表达式：E=It=I1t1=I2t2 =（4.1）（2）平方反比定律平方反比定律（是物理学的一条基本定律）：从一点源发出的辐射，强度 I与距离 F 的平方成反比，即存在以下关系I1 /I2 =F22 /F12

24、其原理为：在源的照射方向上任意立体角内取任意垂直截面，单位时间通过的光量子总数是不变的，但由于截面积与到点源的距离平方成正比，所以单位面积的光量子密度，即辐射强度与距离平方成反比。（示意图）（3）曝光因子互易律给出了在底片黑度不变前提下，射线强度与曝光时间相互变化的关系；平方反比定律给出了射线强度与距离之间的关系，将以上两个定律结合起来：X 射线管辐射强度 I=K i Z V I=（KZV）i I=k i 据平方反比定律，辐射场任一点强度 I=ki/F2据互易律 E=It可以得到曝光因子的表达式 X 射线：x=ItFI tFI tF21 1122 222=(4.2)射线：=AtFA tFA t

25、F21 1122 222=(4.3)（4）曝光量的修正应用 1)利用曝光因子焦距改变时例：用某 Ir192r 射线源透照直径 2 米的环焊缝，曝光时间为 30min 得到的底片黑度恰好满足要求，一月后仍用该源透照同样厚度的直径为 3 米的环焊逢，问曝光时间应为多少？已知：t1=30min F1=1000mm F2=1500mm Ir192的半衰期取 75 天，一个月后源放射强度之比：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：曝光时间应为 89.1min

26、。2)利用胶片特性曲线A 胶片类型改变时 当使用不同类型的胶片进行透照而需要达到一样的黑度时，可利用这两种胶片的特性曲线按达到同一黑度时曝光量之比来修正原曝光量。表示式为：EEEEABAB/(4.4)式中 EAEB实际透照时 A 型和 B 型胶片达到黑度 Dm时的曝光量；EA、EB特性曲线上 A 型和 B 型胶片达到黑度 Dm时的曝光量。例：透照某工件，原用天津型胶片，曝光量 20mAmin，所得底片黑度为 2.0。现改用天津型胶片，求获得相同黑度时所需要的曝光量。解：由胶片特性曲线知 D=2.0 时，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：获得相同黑度时型胶片的曝光量应为 100mAmin。B 底片黑度改变 在其他条件不变的情况下，需改变底片黑度，可根据胶片特性曲线上黑度的变化与曝光量的对应关系，对原曝光量进行修正。表示式为；EEEE2121/(4.5)式中 E1、E2实际透照时与黑度 D1、D2相应的曝光量。E1、E2特性曲线上与黑度 D1、D2相应的曝光量。例：原用 15mAmin 曝光量，所得底片黑度为 2.0（D1）。现将黑度提高到3.0（D2）。问曝光量应为多少 mAmin？解：D1=2.0 时，lgE1=4.4 D2=3.0 时，lgE2=4.8 lgE2-lgE1=4.8-4.4=0.4 E2/E1=2.5 E2=E1E2/E1=152.5=37.5mAmin 答：曝光量应为 37.5mAmin。