焊缝射线探伤中透照方法的优选问题

摘要

本文提出了焊缝射线照相探伤中透照方法的优选问题，并通过实例介绍了他的运用。

锅炉、压力容器制造中，大量的焊接接头，尤其是受压元件的焊接对接接头，都要求采用射线照相法进行无损探伤。

射线照相法作为一种常用的无损探伤方法，已较成熟，并以其发现的缺陷形象直观，结果容易判定，并能长期留档备查等独特优点，常被优先选用。射线照相法在具体运用中，根据谁西安源、试件和胶片的相对位置不同，可以总结归纳为下述若干种透照方法：

A纵缝单壁透照法；B纵缝双壁透照法；C环缝单壁外透照法；D环缝单壁内透照中心法（F=R）；E环缝单壁内透照大片心法（F>R）；F环缝双壁单影倾斜透照法；H环缝双壁单影垂直透照法；I环缝双壁双影倾斜透照法；J环缝双壁双影垂直透照法等。

对于一个具体试件的对接焊缝，不是每种透照方法都可行，常常只有其中的几种方法可行。在这几种可行方法中，究竟最终采用哪一种，这就是透照方法的优选问题。这个问题，对编制具体试件的探伤工艺，对探伤结果的可靠性评价以及整个探伤过程的经济效益考核，十分重要，很值得认真研究和探讨，下面我们举一实例说明。

今年，试生产220t/h电站锅炉。这一锅炉部件中有几只集箱，材质为20g规格为φ426×50mm钢管与无手孔端盖对接组焊而成，这个对接环焊缝，根据设计要求，须按GB3323-82《钢焊缝射线照相及底片等级分类法》标准乙级方法进行100%射线照相探伤。

根据我们的现实条件，分析认定只有使用Ir-192γ射线源，且只有上述透照方法中的D法、E法等方法是可行的，其具体布置分别如图1、图2、图3所示。

究竟采用哪种透照方法详述如下：

一、可靠性探讨

探伤的可靠性表现为能否发现缺陷和能够发现微细缺陷的程度，这就是探伤林敏度的基本概念。能够发现缺陷，并且能够发现更细小的缺陷，就表现为探伤灵敏度高，可靠性好，反之则探伤灵敏度低，可靠性差。

我们知道，对于射线照相探伤，缺陷能否被发现，主要取决于缺陷在底片上的影像衬度。在理论上，缺陷的底片影像衬度用下式描述：

式中：μ—是被探伤材料对所使用的射线的线吸收系数。由被探伤材料的性质和所使用的射线源特性所决定；

γ—是X光胶片的衬度系数。由所使用的胶片的特性决定；

б—是几何修正系数。取决于透照时射线源、被探伤试件和胶片的相对位置及几何投影特性；

△T—是缺陷在射线穿透方向上的几何尺寸；

n —称为散射比。n=Is/I，就是透照过程中作用于胶片的散乱射线强度Is和主射线强度I之比。

△D—就是缺陷的影像衬度。它是缺陷影像和其相邻的无缺陷影像的黑度差。

一般说，观察条件和观察者（的视力）确定之后，就存在一个确定的最小的可以识别的衬度（即黑度差）△Dmin，或称之为识别界限衬度。显然，只有当

|△D|≥|△Dmin|时，缺陷才能被识别，也就是被探查出来。

我们针对前述D、E、G三种透照方法，探讨其探伤可靠性，也即是发现细小缺陷的能力。显然，在这里我们应该认定|△D|的最小值|△Dmin|为定值。所使用的X光胶片的衬度系数γ与透照方法无关，也是定值。于是，公式（1）可改写为：

式中：K为常数。

接下来就是讨论μ、б、n的变化可能引起的△T的改变。

从图1、图2、图3可知，射线穿透的材料厚度有变化，或为50mm（D法和E法），或为100mm（G法）；射线源焦点至试件成像壁近表面距离L1有变化，或为163,mm（D法）；或为316mm（E法）；或为426mm（G法）。

首先，从图4可见，Ir-192射线透照钢板时，钢板厚度从50mm改变到100mm，线吸收系数μ的变化几乎观察不出来。也即是说，μ对D、E、G三种透照方法的探伤可靠性无大影响。因此，公式（2）又可以改写成：

其次，从图5可见，Ir-192射线穿透钢板，钢板厚度从50mm到100mm时，散射比n= Is/I从4.38变化到11.6，变化较大，可见，散射比n是会严重地影响透照方法的探伤可靠性的，应引起重视。

第三、图6是导出几何修正系数б的简明示图。因为射线源都有一定的几何尺寸f，以象质计钢丝作为“缺陷”，假定其直径为d，钢丝中心至射线源焦点的距离为L1，钢丝中心至胶片的距离为L2.从底片上的钢丝影像中心P点观察射线源焦点，其在钢丝中心位置的显示尺寸为d’。显然当d比较大时，d’是小于d的，但当d相对于f变小到一定程度后d’就大于d了。几何修正系数б，就是考虑了d’与d的比值变化，所引起的缺陷影像衬度△D的变化。

б与d’/d的关系如图7所示。

从图6很容易知道