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X射线曝光量选取宝典
发布:kittyll   时间:2016/5/3 10:23:28   阅读:1901 
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图片来源:网络
 
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。而在实际工作中,能够合理准确地选取曝光量是作为一名射线检验人员应具备的基本要求。
 
那么,这项基本要求你具备了吗?还差那么一点点?没关系,有“速成宝典”来帮你!
 

图片来源:网络
 
1 基础篇——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。
 
在实际检验中可以通过调节管电流和透照时间对曝光量进行控制,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;在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,钢焊缝电压增量不得高于图1所示曲线2(钢)对应值以上50kV。
 

1-铜及铜合金;2-钢;3-钛及钛合金;4-铝及铝合金
图1 不同透照厚度允许的X射线最高透照管电压
 
2 提高篇——具体机型分析
 
以三种不同型号的定向X射线机为例,其主要性能参数如表1所示。三种机型的最大差异在于最小管电压和频率,1号机和2号机的最低管电压170kV、130kV限制了最小可穿透壁厚,由于3号机最小的透照电压为50kV,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);由于3号机比1、2号机的焦点尺寸大,相同工艺下得到的底片几何不清晰度稍大,但因其采用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。
 
表1 常用X射线机型号及参数对比
序号 型号 厂家 电压/kV 电流/mA 焦点尺寸/mm 频率/Hz
1 XXG3005 丹东华日理学 170-300 5 (固定) 2.5 50
2 RF-300EGM2 日本理学 130-300 5 (固定) 2.5 60
3 HuaRi-300HP 德国依科视朗 50-300 0.5-3.0 3.0 100000

在一个曝光周期中(NB/T 47013.2-2015 AB级),得到曝光量15mA·min,传统工频机需工作时间3分钟(电流固定为5mA),而其大于0.707倍峰值的持续时间仅为 1.5分钟;在曝光时间相同时,高频机使用3mA所提供的X射线剂量与工频机使用5mA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。
 
以相同胶片系统使用曝光曲线用阶梯试块,选择电压为170kV、240kV,曝光量均为15mA·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2、表3所示,由相关数据可以看出:在除去射线管老化程度及不同射线机差异外,相同工艺下底片黑度基本相当。
 
表2 170kV阶梯试块黑度值
阶梯厚度(mm)
机型
4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
XXG3005 - - - - E 4.69 3.80 3.04 2.39 1.85
RF-300EGM2 - - - - E 4.89 4.05 3.32 2.68 2.14
HuaRi-300HP - - - - E 4.56 3.70 2.94 2.28 1.71
注:“E”表示黑度计显示已超过5.00;“-”表示超过后未经过黑度测试。
 
表3 240kV阶梯试块黑度值
阶梯厚度(mm)
机型
24 26 28 30 32 34 36 38 40 42
XXG3005 3.52 3.20 2.87 2.48 2.08 1.78 1.48 1.25 1.02 0.78
RF-300EGM2 3.58 3.24 2.90 2.54 2.18 1.84 1.50 1.28 1.07 0.85
HuaRi-300HP 3.66 3.29 2.92 2.53 2.13 1.83 1.52 1.31 1.11 0.87
 
3 应用篇——大透照厚度比工件透照
 
大厚度比是指最大透照厚度与最小透照厚度之比大于1.4。对于大厚度比工件,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,如此就更加需要考虑底片的透照宽容度。
 
厚度比的增大主要来自于焊缝余高,同时因为大厚度比的工件其公称壁厚较小,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增大,提高了底片整体质量。
 
以双面埋弧焊钢管(最小壁厚6.3mm)为例,内外焊缝余高按5mm计,则其最大厚度比为(6.3+5)mm/6.3mm=1.87,对于焊缝余高按照《API Spec 5L(45th)》中的9.13.2.2要求执行时,管端150mm外焊缝及100mm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200mm范围内进行X射线拍片检验时,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15mA·min曝光量而选择3分钟曝光时间的做法是极不可取的,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中曲线2(钢)对应值以上50kV,时间控制在1分钟左右较为适宜。


节选自《无损检测》2016年第38卷第4期
 
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本文作者:袁少飞,番禺珠江钢管有限公司助理工程师,长期从事埋弧焊接钢管无损检测工作。
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