平板对接焊缝射线检测中管电压对散射比的影响

，，,,

(海洋石油工程股份有限公司，青岛 266520)

射线检测时射线与物质发生的相互作用包括康普顿散射、光电效应、电子对效应以及瑞利散射等[1-2]。透射到胶片中的射线，除未经作用的一次透射射线以外，还包含了散射线。但是散射线并不是成像射线，其严重影响射线检测的影像质量，主要表现在降低影像的对比度、增大灰雾度等方面[3-5]。

笔者主要研究平板对接焊缝射线检测中管电压对散射比的影响，通过在试验室选取常见厚度的平板对接焊缝，研究在其他工艺参数不变时散射比随管电压变化的规律。试验中采用谬勒法测量散射比(通常所说的加铅块法)，通过试验可以了解管电压对散射比的影响，为平板对接焊缝射线检测中管电压的选取提供参考依据。

图1 试验用平板对接焊缝结构示意

1 试验材料和方法

图2 柯达AA400型胶片的特性曲线

1.1 试验材料

试验采用200-EG-S2射线机和柯达AA400型胶片，试验工件为一块厚度为12.7 mm，焊缝余高为1.5 mm的平板对接焊缝(见图1)，另外还用到铅块和增感屏等。柯达AA400型胶片的特性曲线如图2所示。

1.2 散射比测定方法

散射比n是指射线透过工件时，由于发生康普顿散射而从工件内任意方向作用到胶片上的散射线强度Is与未散射的一次透射射线强度ID的比值[4]，即n=Is/ID。研究使用谬勒法测定散射比。

谬勒法测散射比原理示意如图3所示。对某一厚度的工件进行两次透照，第一次在材料表面放置一个规格(长×宽×高)为6 mm×10 mm×10 mm的小铅块，底片上的中心黑度为D1(此厚度铅块可完全吸收一次透射射线，D1可认为是散射线形成的)；第二次透照时，透照条件完全相同，但材料表面不放置小铅块，得到黑度D2[5-6]。对照试验用AA400胶片的特性曲线，可以得到与D1，D2相对应的曝光量E1，E2。

E1=Ist

(1)

E2=(ID+Is)t

(2)

n=Is/ID

(3)

(4)

式中：t为曝光时间。

图3 谬勒法测散射比原理示意

即可求得该能量和厚度下的n为

n=(E2/E1-1)-1

(5)

2 试验过程

管电流为5 mA;曝光时间为3 min;焦距为1 000 mm;分别使用100,130,160,190,220 kV的管电压对焊缝进行检测，每一种管电压按照图3中的两种方式各拍一张底片。

将拍好的底片进行暗室处理，具体处理方法如表1所示。

表1 暗室处理方法

铅块影像的中心黑度为D1，无铅块透照时的中心黑度为D2，根据胶片特性曲线查出对应的曝光量为E1和E2，试验数据如表2所示。

表2 改变管电压时的黑度及曝光量

将E1和E2代入式(5)，即可得到每个管电压对应的散射比n，管电压U与散射比n的关系如图4所示。

图4 管电压U与散射比n的关系曲线

3 结语

通过试验可知,在管电流、曝光时间和焦距等参

数相同的条件下，随着管电压的增加，散射比呈减小的趋势。在射线检测时，影像质量的影响因素较多，提高管电压能降低散射比，但是较高的管电压也会降低对比度、增大固有不清晰度，使影像质量下降。

参考文献：

[1] 美国无损检测学会.美国无损检测手册—射线卷[M].上海：世界图书出版公司,1992.

[2] 全国特种设备无损检测人员资格考核统编教材编审委员会.射线检测[M].北京：中国劳动社会保障出版社,2007.

[3] 彭光含,蔡新华,乔闹生,等.X射线源透射式工业计算机断层扫描成像技术在复合材料工件检测中的散射修正[J].无损检测,2007,29(4):181-184.

[4] 张小海,邬冠华,敖波.射线检测[M].南昌：机械工业出版社,2012.

[5] 于漫漫,高洪波，李泽，等. TC4和GH4169合金X射线散射比的测定及分析[J].南昌航空大学学报(自然科学版),2013,35(3):93-97.

[6] 兑卫真,杨晓华.金属材料X射线散射比的测定[J].热处理,2001(2):29-31.