低碳钢薄板焊缝射线检测灵敏度的影响因素

王晓丹

摘 要：文章主要通过对底片黑度和像质指数的观察来分析和讨论管电压和曝光时间对射线检测灵敏度的影响。实验采用控制单一变量法的原则，即初选定一组管电压和曝光时间，射线照相后通过对像质指数和底片黑度的观察，依据NB/T47013-2015标准来判断射线检测灵敏度是否合格。并以此为基准来改变管电压和曝光时间，分析其对射线检测灵敏度的影响。

关键词：射线检测；灵敏度；黑度；像质指数

1 射线检测灵敏度的定义

所谓的射线照相灵敏度，从定量方面来说，是指在射线底片上可以观察到的最小缺陷尺寸或最小细节尺寸，从定性方面来说，是指发现和识别细小影像的难易程度。为便于定量评价射线照相灵敏度，常采用与被检工件或焊缝的厚度有一定百分比关系的人工结构，如金属丝、孔、槽等组成所谓透度计，又称为像质计。像质计灵敏度提高，表示底片像质水平也相应提高，能间接地反映出射线照相对最小自然缺陷检出能力的提高。

2 射线检测灵敏度的影响因素

2.1 射线照相对比度

在射线检测中，对比度定义为射线检测影像两个区域的黑度差。依据射线照相对比度公式：△D=0.434Gμ△T/（1+n），由公式可知，射线底片的对比度△D是主因对比度μ△T/（1+n）和胶片对比度G共同作用的结果。

2.1.1 影响主因对比度的因素有厚度差△T、衰减系数μ和散射比n

（1）△T与缺陷尺寸有关，某些情况下还与透照方向有关。（2）衰减系数μ与试件材质和射线能量有关。透照的射线能量越低，线质越软，μ值越大。（3）减小散射比n可以提高对比度。

2.1.2 影响胶片对比度的因素有胶片的种类、底片黑度和显影条件

（1）不同类型的胶片具有不同的梯度。通常，非增感胶片的梯度比增感胶片的梯度大。（2）胶片梯度随黑度的增加而增大。（3）显影条件的变化可以显著改变胶片特性曲线的形状和胶片的梯度。

2.2 射线照相清晰度

在实际工业射线照相中，由于射源有一定尺寸而引起的几何不清晰度以及由于电子在胶片乳剂中散射而引起的固有不清晰度。几何不清晰度与焦点尺寸和工件厚度成正比，而与焦点至工件表面的距离成反比。固有不清晰度主要取决于射线的能量，射线能量越大，固有不清晰度越大。

2.3 射线照相颗粒度

颗粒度限制了影像能够记录的细节最小尺寸。颗粒度与胶片本身性质、射线的能量和曝光量有关。

3 针对实验工件制定检测工艺并分析在不同的检测工艺下其灵敏度的变化

3.1 检测工艺的制定

实验工件为焊缝长度为320mm、高度为10mm的平板对接焊缝。依据现有设备选择XXQ2505型X射线机，管电流5mA，焦距600mm。依据XXQ2505型X射线机曝光曲线和焊缝板厚为10mm，故初步选定实验基准管电压160KV、曝光时间1.2min。实验管电压和曝光时间分别为：160KV、1.2min；160KV、1.7min；170KV、1.2min。

实验具体透照布置为图1：

3.1.1透照

透照布置完成后，关闭铅门，按选定好的数据调整X射线机控制面板上管电压和曝光时间。连按两下“高压”通开关，即开始透照。透照完成后打开铅门取出暗袋。

透照过程中的一些注意事项：（1）X射线机宽度的中心距工件距离600mm。（2）像质计应放在被检焊缝射线源侧且位于焊缝四分之三处，并使金属线横贯焊缝并与焊缝方向垂直，像质计上直径小的金属线应在被检区外侧。（3）暗袋放置于焊缝后面，并紧贴工件和铅板。（4）透照布置时尽可能使主射线束与焊缝垂直。

3.1.2 暗室处理

（1）显影：20℃左右，4-6min，适当搅动。（2）停影：20℃左右，约30s，充分搅动。（3）定影：20℃左右，5-15min，适当搅动。（4）水洗：30-60min，流动水漂洗。（5）干燥：≤40℃，去除表面水滴后干燥。

有关说明如下：（1）由于暗室温度过低，所以需要先用电热水壶把自来水加热到100℃，然后灌入预先准备好的两个塑料瓶中，分别把他们放入显影液和定影液中，不断搅拌，并用温度计测量显影液和定影液的温度，使之达到20℃左右。（2）显影时正确的搅拌方法：在最初的30s内不断搅动，以后每隔30s搅动一次。（3）停影阶段应不间断的充分搅动。（4）水洗时水温应适当控制，水温高时虽然效率会提高，但药膜也会被破坏。

3.2 分析底片黑度和像质指数

在底片上取5点测量底片黑度。A点为焊缝中心的上部，B点为焊缝左侧靠近焊缝边缘，C点为焊道中间的中心位置，D点为焊缝右侧靠近焊缝边缘，E点为焊缝中心的下部。实验数据测试汇总与表1。

由上表可以看出，在管电压不变的情况下，当曝光时间增加0.5min时，黑度分别增加了0.5和0.71，像质指数由13提高到15；在曝光时间不变的情况下，当管电压增加了10KV时，黑度分别增加了0.17和0.31，像质指数由13提高到14。因此可以得到当曝光量增大时，黑度也随之增加，从而使对比度增加，像质指数提高。

为了增加实验的准确性，又补充了一组实验，管电压和曝光时间分别为：150KV、1min；150KV、2min；160KV、1min。所得实验结论与上述相同，故不再赘述。

4 结束语

由于实验室条件有限，所以本课题主要是研究管电压和曝光时间对射线检测灵敏度的影响。通过本课题的研究得到以下结论：（1）在相同的检测条件下，适当提高管电压和曝光时间均可以是底片黑度增加，提高对比度，同时也使像质指数提高，底片灵敏度提高。（2）在相同的检测条件且曝光时间不变的情况下，适当提高管电压，可以使黑度值上升，对比度也随之增加，底片像质指数和灵敏度有所提高，但增幅不明显。（3）在相同的检测条件且管电压不变的情况下，曝光时间的增加，使曝光量增大，黑度明显升高，对比度和像质指数的提高也很明显。这也是实际工作中通常采用的办法，即在保证X射线穿透力的情况下，尽量选取低的管电压，延长曝光时间来提高射线检测灵敏度。

参考文献

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