CR技術(shù)與膠片射線照相技術(shù)檢測能力的對比

馬海全，李　蓓，何有都，米　剛，王洪勛，史亦韋

(1. 北京航空材料研究院， 北京 100095; 2. 航空材料檢測與評價北京市重點實驗室， 北京 100095)

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CR技術(shù)與膠片射線照相技術(shù)檢測能力的對比

馬海全1,2，李蓓1,2，何有都1,2，米剛1,2，王洪勛1,2，史亦韋1,2

(1. 北京航空材料研究院， 北京 100095; 2. 航空材料檢測與評價北京市重點實驗室， 北京 100095)

對CR技術(shù)和膠片射線照相技術(shù)的記錄介質(zhì)結(jié)構(gòu)、對比靈敏度以及缺陷檢測能力進行了對比。結(jié)果表明，CR技術(shù)在對比靈敏度和缺陷檢出能力方面,與膠片射線照相技術(shù)基本達到同等技術(shù)水平;CR技術(shù)具有比膠片射線照相技術(shù)寬容度大、曝光量小的優(yōu)點，可大大提高工作效率，但CR技術(shù)對散射線較為敏感，在使用過程中應(yīng)注意散射線的防護。

CR技術(shù)；膠片射線照相技術(shù)；IP板

CR技術(shù)(Computed Radiography，CR)是數(shù)字射線檢測技術(shù)中一種新的非膠片射線照相檢驗技術(shù)[1]。CR系統(tǒng)是由X射線機、存儲熒光成像板、相應(yīng)的讀取裝置(掃描器或讀取器)和軟件等組成的一個完整系統(tǒng)。其基本工作流程為:工件經(jīng)X射線透照后，將信息記錄在成像板上，經(jīng)掃描裝置讀取，再由計算機生成數(shù)字化圖像，見圖1。IP的作用類似膠片，是記錄透過工件的X射線信息的載體。

由于CR技術(shù)具有曝光時間短，不需顯影、定影、烘干等特點，且具有的高動態(tài)范圍可大大降低重拍率，檢測時間遠遠短于使用膠片的傳統(tǒng)照相技術(shù)，故在石油天然氣、航空航天、汽車、安檢等行業(yè)的無損檢測中得到了廣泛的應(yīng)用[2]。

圖1　CR基本工作流程示意

1　技術(shù)對比

1.1IP板與膠片結(jié)構(gòu)對比

IP板是一種涂有特殊熒光體物質(zhì)的柔性板，主要由保護層、熒光層、膠粘層、支持層和背襯層構(gòu)成,如圖2(a)所示。IP板使用后可使用激光進行擦除，因此，IP板可重復(fù)使用。

圖2　IP板與射線膠片的結(jié)構(gòu)

射線膠片是一種雙面涂有感光乳劑層的柔性板，主要由保護層、感光乳劑層、結(jié)合層和片基構(gòu)成[3]，如圖2(b)所示。曝光后的膠片經(jīng)暗室處理過后，潛在的影像可成為固定下來的可見圖像，因此，射線膠片不可重復(fù)使用。

通過圖2可看出，IP板是單面涂有熒光體物質(zhì)，而射線膠片是雙面涂有感光乳劑層，因此，在使用IP板時需注意IP板的正反面，需將涂有熒光體物質(zhì)面朝向源側(cè)，而射線膠片無此問題。

1.2對比靈敏度對比

由于航空檢測零部件厚度大部分集中在10 mm左右，因此，試驗以鈦合金階梯試塊為對象，分別利用IP板(10 μm最小分辨率)和膠片(MX125、AA400)作為記錄介質(zhì)，對12 mm厚階梯試塊進行透照并分析對比靈敏度。

CR技術(shù)和射線照相參數(shù)見表1，選用不同的曝光量對階梯試塊進行檢測，分析不同曝光量下對比靈敏度的變化，結(jié)果見圖3。

表1　CR技術(shù)和射線照相參數(shù)

圖3　CR技術(shù)和膠片射線照相技術(shù)的靈敏度變化

從結(jié)果可看出:采用CR技術(shù)檢測時,對比靈敏度不隨著曝光量的增加而變化;而膠片射線照相技術(shù)檢測時,對比靈敏度隨著曝光量的增加而增加。兩者的對比靈敏度均達到了GJB 1187A-2001 《射線檢驗》和HB/Z 60-96 《X射線照相檢驗》標(biāo)準(zhǔn)中B級像質(zhì)靈敏度要求， CR技術(shù)的對比靈敏度低于膠片射線照相技術(shù)對比靈敏度，但從檢測效率來看，CR技術(shù)的檢測時間僅為膠片射線照相技術(shù)的1/3～1/2，遠遠高于膠片射線照相技術(shù)。但在試驗過程中發(fā)現(xiàn)，金屬增感屏在CR技術(shù)中的增感作用很小，其主要作用是過濾散射線，且CR技術(shù)對散射線較為敏感，在使用過程中須注意散射線的防護。

1.3缺陷檢測能力對比

為了進一步驗證CR技術(shù)的缺陷檢測能力，以鈦合金鑄件、鋁合金鑄件、釬焊焊縫、氬弧焊焊縫以及復(fù)合材料制件進行了檢測試驗，并與膠片射線照相技術(shù)進行對比。

圖4　CR技術(shù)與膠片射線照相技術(shù)對鈦合金鑄件缺陷的檢測對比結(jié)果

1.3.1鈦合金鑄件

以某鈦合金鑄件為例，選取某一部位(厚度為10 mm)進行CR技術(shù)檢測，并與射線照相底片進行對比，對比結(jié)果見圖4。從圖4可看出，CR膠片射線照相技術(shù)與膠片射線照相技術(shù)均檢測出了鑄件內(nèi)部的氣孔(φ2 mm和φ2.5 mm)和縮孔(φ6 mm)缺陷。

1.3.2鋁合金鑄件

選取鋁合金鑄件某一部位(厚度為8 mm)，分別進行CR技術(shù)和膠片射線照相技術(shù)檢測，并對檢測結(jié)果進行對比，對比結(jié)果見圖5。從圖5可看出,兩種檢測技術(shù)均能檢測出鑄件內(nèi)部的裂紋(長度12 mm)缺陷及鑄件表面的凹坑和多余物。

圖5　CR技術(shù)與膠片射線照相技術(shù)對鈦合金鑄件缺陷的檢測結(jié)果對比

1.3.3釬焊焊縫

圖6　CR技術(shù)與膠片射線照相技術(shù)對釬焊焊縫缺陷的檢測結(jié)果對比

分別對釬焊焊縫(直徑φ16 mm，雙壁厚8 mm)進行CR技術(shù)和膠片射線照相技術(shù)檢測，并對檢測結(jié)果進行對比，對比結(jié)果見圖6。從圖6可看出,兩種檢測技術(shù)均能檢測出焊縫內(nèi)部的氣孔(最小尺寸為φ0.6 mm)和焊料填充不足(尺寸為4.8 mm×2.4 mm)的缺陷。

1.3.4氬弧焊焊縫

以平板氬弧焊焊縫(母材厚度2.5 mm，焊縫余高1 mm)為例，分別進行CR技術(shù)和膠片射線照相技術(shù)檢測，并對檢測結(jié)果進行對比，對比結(jié)果見圖7。從圖7可看出,兩種檢測技術(shù)均能檢測出焊縫內(nèi)部的單個氣孔(最小尺寸φ0.5 mm)、密集型氣孔(尺寸為φ8 mm)和裂紋(長度為3 mm)缺陷。

圖7　CR技術(shù)與膠片射線照相技術(shù)對氬弧焊焊縫缺陷的檢測結(jié)果對比

圖8　CR技術(shù)與膠片射線照相技術(shù)對蜂窩中積水的檢測結(jié)果對比

從以上結(jié)果可看出，對于所選取的鈦合金鑄件、鋁合金鑄件、釬焊焊縫、氬弧焊焊縫以及復(fù)合材料制件，通過對比CR技術(shù)和膠片射線照相技術(shù)的缺陷檢測情況可得出結(jié)論:現(xiàn)有的CR技術(shù)與X膠片射線照相技術(shù)在缺陷檢出能力上,基本達到同等技術(shù)水平;CR技術(shù)與X膠片射線照相技術(shù)相比,具有寬容度大、曝光量小等優(yōu)點，可大大提高工作效率。但對于允許打磨補焊的零部件的檢測，采用CR技術(shù)較采用膠片射線照相技術(shù)復(fù)雜，原因為CR技術(shù)得到的是數(shù)字影像，無法直接利用底片并通過定位標(biāo)記進行缺陷定位，而需將CR圖像打印后進行缺陷定位。

2　結(jié)論

(1) CR技術(shù)和膠片射線照相技術(shù)的對比靈敏度均達到了GJB1187A-2001和HB/Z60-96中B級像質(zhì)靈敏度要求;從檢測效率來看，CR技術(shù)是膠片射線照相技術(shù)的2～3倍。金屬增感屏在CR技術(shù)中的增感作用很小，其主要作用為過濾散射線，且CR技術(shù)對散射線較為敏感，在使用過程中應(yīng)注意散射線的防護。

(2) CR技術(shù)與X膠片射線照相技術(shù)在缺陷檢出能力上基本達到同等水平;CR技術(shù)與X膠片射線照相技術(shù)相比,具有寬容度大、曝光量小等優(yōu)點，可大大提高工作效率。但對于允許打磨補焊的零部件，采用CR技術(shù)進行檢測較采用膠片射線照相技術(shù)復(fù)雜。

[1]鄭世才.CR技術(shù)介紹[J].無損探傷，2008,32(5)：1-10.

[2]陸先海.CR技術(shù)在無損檢測領(lǐng)域的有效應(yīng)用[J].航空制造技術(shù)，2006(11)：54-56.

[3]鄭世才，趙起良.射線檢測[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004:41-42.

1.3.5復(fù)合材料制件

人工制作蜂窩積水試樣，在三排蜂窩內(nèi)分別裝入0.2,0.4,0.6 mL的水，分別進行CR技術(shù)和膠片射線照相技術(shù)檢測，并對檢測結(jié)果進行對比，對比結(jié)果見圖8。從圖8可看出,兩種檢測技術(shù)均能檢測出蜂窩孔格中的積水;由于CR技術(shù)的寬容度較大，在CR技術(shù)的照片中可分辨出含水量的多少。

Comparisons of Inspection Capability between CR Technology and Film Radiographic

MA Hai-quan1,2, LI Bei1,2, HE You-du1,2, MI Gang1,2, WANG Hong-xun1,2, SHI Yi-wei1,2

(1. Beijing Institute of Aeronautical Materials, Beijing 100095, China;2. Beijing Key Laboratory for Aeronautical Materials Testing and Evaluation, Beijing 100095, China)

In this paper, the recording media, contrast sensitivity and defect detection conditions of CR technology and film radiographic inspection were compared. The result shows that the contrast sensitivity and defect detections of CR technology and film radiographic inspection reached the same level of technology, and at the same time CR technology has the latitude and less exposure compared with the radiographic inspection. The CR can improve efficiency greatly, but scattered rays should be protected because CR technology is very sensitive to them.

CR technology; Film radiographic inspection; Image plate

2015-04-12

馬海全(1986-)，男，碩士，工程師，主要從事無損檢測技術(shù)方面的研究。

10.11973/wsjc201512009

TG115.28

A

1000-6656(2015)12-0038-03