X射線曝光曲線的制作及應用

楊德宏

（山東電力建設第一工程公司 山東 濟南 250000）

0 引言

射線探傷是無損檢測主要常規檢驗方法之一，在電力建設焊接施工檢驗中占有重要地位。而對于射線檢驗中應用最多的X射線檢驗來說，曝光曲線的應用對于檢驗人員正確選擇曝光參數、有效控制透照底片質量有著重要的理論和實踐意義。

當前，在電力建設焊接施工檢驗中，檢驗人員實際透照選擇曝光參數時，一般對受檢部件進行二至三次試拍片以后，才能找出較為合適的曝光數據，這種方法既浪費材料、又降低工效，同時又容易延誤探傷時機。而有了曝光曲線以后，對于不同厚度工件的探傷，檢驗人員可以方便的從曲線中查得所需參數，然后根據現場實際情況稍加修正，就可直接應用于現場操作，方便而又快捷。當前，造成檢驗人員不能應用曝光曲線指導現場施工操作的主要原因，是因為X射線曝光曲線制作過程較為復雜，大多數檢驗人員沒有制作曲線的實踐經歷，對它的實際應用也需要有一個掌握和熟練的過程，所以本文著重介紹曝光曲線的制作方法及其應用。

1 X射線曝光曲線的制作

1.1 定義

X射線曝光曲線是利用作圖法來表示的X射線的穿透厚度、管電壓、曝光量以及膠片之間關系的曲線。

1.2 X射線曝光曲線的基本形式

對同一臺X射線機來說，如果保持透照方式、暗室處理條件、膠片類型、增感方式以及觀片條件等因素不變，只以工件厚度、管電壓和曝光量為可變參數，則不同焦距、不同底片黑度時的曝光曲線的基本形狀是一樣的。

對X射線來說，當前常用的曝光曲線主要形式如圖1（a）所示。

它是在固定透照焦距和底片黑度的前提下，以橫坐標表示穿透厚度、以縱坐標表示管電壓，以曝光量為參數所得出的一組直線線簇。另外，在繪制此種曲線時，還必須繪制如圖1（b）所示的一組預備曲線，此種曲線曝光量取固定值，以穿透厚度為橫坐標，以底片黑度為縱坐標，以管電壓作曝光參數；此種曲線在實際探傷中應用也相當廣泛。

圖1 曝光曲線的基本形狀

1.3 制作原理

射線穿過物質時，強度的衰減主要取決于物質的種類及厚度。對于同一種材料來說，射線穿過材料到達膠片上的照射量主要取決于材料的厚度：試件厚度越大，則到達底片上的照射量越小，底片黑度越小；反之，如試件厚度越小，則底片黑度越大（見圖2），所以制作曝光曲線時，要想得到透照厚度、管電壓、曝光量三者之間相對關系的曲線，必須具備材質相同、厚度不同的一組試件，我們通常采用的是一種厚度成等差數列排列的鋼制階梯試塊，厚度范圍為2-20mm，為得到較大的透照厚度范圍，一般還要配備一塊厚度為20mm的輔助試塊。

圖2 利用階梯試塊制作X射線曝光曲線原理示意圖

1.4 制作方法

1）準備

（1）透照準備

在進行射線透照前，必須做好以下準備工作：

①X光機狀態完好并已經過訓機。

②已裝入暗盒袋的一定數量的膠片，在裝片過程中要注意使所有暗袋中鉛箔增感屏的前后屏厚度（一般前屏厚度為0.03mm，后屏厚度為0.1mm）分別保持一致。

表1 用于記錄底片黑度數值的表格形式

③一至二塊背防護鉛皮；用于區別階梯試塊不同厚度部位的鉛數字號碼；用于區別不同透照參數下的底片標記。

④暗室處理條件完好并達到可使用狀態；同時記錄好洗片前的顯、定影液配方、溫度、時間等主要暗室處理參數。

（2）底片黑度測定及繪制曲線前的準備

透照完的底片經過暗室處理后，在測量黑度和繪制曲線前須做好以下準備：

①經過校驗的標準密度計。

②用于記錄測定數據的表格。其記錄表格一般采用表1形式。

2）透照

選定的透照條件為：X光機機頭向下，水平放置，固定焦距不變；

透照工藝：膠片后襯防護鉛板；階梯試塊垂直于X射線機軸線方向放置，對準器中心與階梯試塊、膠片中心重合；試塊上放置透照參數標記和不同透照厚度部位區別標記。采用一系列不同的透照電壓、每種電壓對應于不同的曝光量對階梯試塊進行透照。

3）暗室處理

按照顯影—停顯—定影—水洗—干燥順序處理已透照好的膠片，暗室環境溫度一般控制在20℃，顯影時間4-6min，定影時間10-15min。

4）測定底片黑度

將暗室處理好的底片逐張測定不同透照厚度部位的黑度值，并填寫在如表1形式的表格內。

5）電腦繪制曲線

利用Microsoft Office Excel2003制作表格，在工作表中將管電壓數值逐行遞增輸入，將透照工件厚度數值逐列遞增輸入，然后對應于二者將測得的底片黑度值逐一輸入，構成制作曲線的基礎數據域。

打開“插入”菜單下“插入圖表”對話框（或直接點擊“插入圖表”快捷圖標），根據對話框提示逐步選擇以下各項：

（1）選擇圖表形式為折線圖；

（2）選擇構成圖表的基礎數據域為上述輸入各項。

（3）分步輸入“圖表標題”、“分類軸”、“數據軸”各項。

完成上述操作后生成曝光曲線的基本形式，然后可根據頁面效果和實際打印輸出需要來調整圖表框架大小，最后通過雙擊圖表內不同區域，利用彈出的對話框來設置基底及背景墻格式、數據格式及繪圖區格式，最終生成的曝光曲線及其輔助圖的形式如圖3、圖4。

2 應用

由上述制作曲線的過程我們可以看出，對同一臺X射線機來說，影響曲線形狀的因素包括膠片類型、增感方式和增感屏尺寸、底片黑度、暗室處理條件、焦距大小、觀片條件等等，在實際應用中，只有上述各項與制作曲線時的標準條件完全一致時，才可以直接從曲線中查得所需透照參數，才能控制底片透照質量為最好。焦距和底片黑度是透照過程中的常變因素，很難與制作曲線時的標準條件保持一致，所以此處著重介紹這兩個因素改變時，怎樣對從曲線中查得的透照數據進行更改和修正。

2.1 焦距變化

X射線曝光曲線是在某一選定的焦距下制作的，但現場實際透照時，受工件結構、X光機幾何尺寸等因素的影響，實際使用的焦距會與制作曲線所采用的焦距多有不同，這就需要對從曝光曲線上查得的曝光參數進行修正。修正的依據就是射線曝光量計算方法中應用最廣泛的平方反比定律。用公式表示就是：

其中：F0：制作曲線時的焦距；

F1：現場實際透照焦距；

E0：焦距為F0時得到一定黑度底片所需要的曝光量；

E1：焦距為F1時得到同等黑度底片所需要的曝光量；

由上式直接推出的實際需要的曝光量為：

2.2 黑度變化時的修正

表2 底片黑度與管電壓、曝光量及透照厚度三者之間的經驗數據

圖3 曝光曲線輔助圖

圖4 用電腦繪制的丹東X2505 X光機曝光曲線圖

因為制作曝光曲線所采用的輔助曲線是以黑度值為變量，所以如果射線照片采用的黑度不同于曝光曲線給定的黑度，我們可以根據透照厚度值和給定黑度值從輔助曲線中來查得管電壓和曝光量的數值。

根據曝光曲線正確選擇曝光參數的關鍵，是要解決底片有效評定區內黑度的變化與透照厚度、管電壓、曝光量三者之間的關系。從曝光曲線中來選擇曝光參數，采用的是“一點法”，即根據有效透照范圍內的最大或最小厚度（或二者的中間值）來選擇曝光量，如果有效透照范圍內厚度的變化值較大，就需要根據上述三者與底片黑度之間的關系來進行數學推算，來確定根據此“點”選擇的透照參數是否能保證有效評定區內黑度的上、下限值均落在標準規定的范圍內。根據多次試驗和推算，得出底片黑度與三者之間有如下近似關系。

3 結論

熟練掌握應用階梯試塊來制作曝光曲線的方法和過程，能夠豐富射線檢驗人員的專業理論知識、提高現場實踐操作熟練程度、加強專業人員對標準的理解和把握。

熟練掌握曝光曲線的應用方法，對于正確選擇曝光參數、合理控制底片質量、提高工效、節約材料有著十分重要的現實意義。

［1］中國特種設備檢驗協會編寫組.射線檢測[M].中國勞動社會保障出版社.

［2］中華人民共和國行業標準：JB/T4730.2-2005《承壓設備無損檢測》射線檢測[S].

［3］中華人民共和國電力行業標準:DL/T 820-2002鋼制承壓管道對接焊接接頭射線檢驗技術規程[S].