X射线曝光量的选取

袁少飞,王　茸,葛雅婷

(番禺珠江钢管有限公司， 连云港 222066)



X射线曝光量的选取

袁少飞,王茸,葛雅婷

(番禺珠江钢管有限公司， 连云港 222066)

摘要：在X射线检测中，曝光量的选取对缺陷的检出有着至关重要的作用，合理选取曝光量是射线检验人员必须具备的基本技能。以现场实际应用为例,介绍曝光量的几个选用原则，指导现场检验人员正确的开展检测工作。

关键词：X射线检测;曝光量;高频机

常用的X射线机分为工频、变频、恒频三种类型，不同机型在选取曝光量时会有差异，同时透照的工件壁厚对于选取管电压、曝光时间有着较大影响。笔者通过几种常见X射线机型及大厚度比工件的透照分析，介绍合理选用曝光量的几个原则。

1底片黑度影响因素

1.1曝光量的影响

X射线照相底片黑度取决于胶片系统和曝光量，在工作中对相同规格产品采用相同工艺进行检验时,胶片系统一般不变，因而底片黑度取决于到达底片射线的曝光量[1]。对于常用的X射线检测按照标准NB/T 47013.2-2015《承压设备无损检测 第二部分 射线检测》中AB级要求，曝光量为15 mA·min,曝光量的计算公式为:

(1)

式中:E为曝光量;i为管电流;t为曝光时间。

因此，在检验中可通过调节管电流和透照时间来控制曝光量，大多数的射线机电压是固定值，少数可调，一般对曝光量的调节主要体现在曝光时间上。

1.2暗室处理与管电压的影响

在手工暗室处理时显影液活性会逐渐减弱，会使得相同曝光量和相同暗室处理条件下的底片黑度减小;而工艺确定后曝光量是定值，不允许改变，因此要保证底片黑度只能对X射线机的管电压进行调节，透照时的理论管电压可根据下式[2]计算:

(2)

式中:V为X射线透照电压,kV;T为穿透厚度,mm;A、B为系数，具体数值见表1。

表1　X射线理论管电压选择时

计算得出的理论管电压可在一定范围内调节，钢焊缝电压增量不得高于图1中“钢”曲线对应值50 kV(图1中坐标数值范围较大，故数值未按比例标示)。

图1　不同透照厚度允许的X射线最高透照管电压

2具体机型分析

笔者所在公司使用的定向X射线机有三种不同型号，其主要性能参数如表2所示。由表2分析，三种机型的最大差异在于最小管电压和频率。1，2号机最低管电压分别为170,130 kV，限制了最小可穿透壁厚；由于3号机最小的透照电压为50 kV，因此可透照1、2号机不宜透照的工件(轻金属或较薄的钢工件)；与3号高频机相比，1、2号工频机的焦点尺寸大，相同工艺下得到的底片几何不清晰度稍大，但由于采用的高频所产生的射线波谱单一，散射少，成像清晰,底片对比度高。

在一个曝光周期中(NB/T 47013.2-2015 AB级)，要得到曝光量15 mA·min，传统工频机需工作时间3 min(电流固定为5 mA),而其大于0.707倍峰值的持续时间仅为 1.5 min[3]；在曝光时间相同时，高频机使用3 mA所提供的X射线剂量与工频机使用5 mA提供的剂量相同；标准中所要求的曝光量并未区分工频及高频的不同，因此在调节曝光时间时应充分考虑设备的关键技术性能。

现以相同胶片系统使用曝光曲线用阶梯试块，选择电压为170,240 kV，曝光量均为15 mA·min，按照相同工艺进行拍片及暗室处理，测出其不同厚度对应的黑度值如表3，4所示。表中 “E”表示黑度计显示已超过5；“/”表示超过后未经过黑度测试。由相关数据可看出，在除去射线管老化程度及不同射线机性能差异外，相同工艺下底片黑度基本相当。

表2　常用X射线机型号及参数对比

表3　170 kV阶梯试块黑度值

表4　240 kV阶梯试块黑度值

3大厚度比工件透照

大厚度比指最大透照厚度与最小透照厚度之比大于1.4，对大厚度比工件检测时，首先要保证底片质量合格，即保证焊缝及热影响区黑度均符合标准及工艺要求，如此更需要考虑的是底片的透照宽容度；厚度比的增大主要来自于焊缝余高，同时因为大厚度比工件的公称壁厚较小，极小缺陷的存在也会与焊缝产生较大的透照厚度差，在底片上的影像对比度往往较大，曝光时间的缩短不应考虑为漏检的主要因素，相反因为透照宽容度的增大而使底片的有效评定区得到增大，提高了底片整体质量。

现以笔者所在公司生产的双面埋弧焊钢管为

例，其最小壁厚6.3 mm，内外焊缝余高按5 mm计,则其最大厚度比为(6.3+5) mm/6.3 mm=1.87。对于焊缝余高按照管线钢管规范《API Spec 5L(45th)》中的9.13.2.2要求执行时，管端150 mm外焊缝及100 mm内焊缝余高需进行打磨；射线拍片按照附录E.3.2.2执行，对距管端至少200 mm范围内进行X射线拍片检测时，因管端底片评定区内存在焊缝打磨及未打磨区域，同一张底片内最大透照厚度与最小透照厚度之比大于1.4,故会造成底片黑度超出标准要求的范围，若按部就班为保持15 mA·min曝光量而选择3 min曝光时间的做法是极不可取的，故宜选用高电压短时间的透照方式进行透照，但电压的增量不应超过图1中“钢”曲线对应值50 kV，时间控制在1 min左右较为适宜。

4结语

高频X射线机可选择较低的管电压进行透照，能用于轻金属及薄壁钢管X射线拍片检测；并且由于其电流、电压接近恒直流，对于缩短曝光时间也极为有利；最高管电压也与其他定向机相同，在工作中应综合设备的性能参数和工件的特征，对曝光参数进行合理选用，以提高射线检测的可靠性。

参考文献：

[1]强天鹏.射线检测[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2007:27，129-130.

[2]中国机械工程学会无损检测分会.射线检测[M].北京：机械工业出版社，2004.

[3]黎伟宁.高频X光机与GGF系列高频高压发生器[J].医学影像临床与工程,2002，2(2)：50-51.

Selection of X-ray Exposure

YUAN Shao-fei, WANG Rong, GE Ya-ting

(Panyu Chu Kong Steel Pipe Co., Ltd., Lianyungang 222066, China)

Abstract：In X-radiographic inspection, selection of appropriate exposure is of great significance in defect detection and is the basic requirement for all inspection personnel. This paper introduces several selection principles with practical applications in order to guide the on-site inspection for relevant personnel.

Key words:X-radiographic inspection; Light exposure; High-frequency machine

中图分类号：TG115.28

文献标志码：A

文章编号：1000-6656(2016)04-0031-02

DOI:10.11973/wsjc201604008

作者简介：袁少飞(1987-)，男，助理工程师，长期从事埋弧焊接钢管无损检测工作。通信作者：袁少飞，E-mail: sxxyysf@126.com。

收稿日期：2015-10-12