X射線曝光量的選取

袁少飛,王　茸,葛雅婷

(番禺珠江鋼管有限公司， 連云港 222066)

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X射線曝光量的選取

袁少飛,王茸,葛雅婷

(番禺珠江鋼管有限公司， 連云港 222066)

摘要：在X射線檢測中，曝光量的選取對缺陷的檢出有著至關重要的作用，合理選取曝光量是射線檢驗人員必須具備的基本技能。以現場實際應用為例,介紹曝光量的幾個選用原則，指導現場檢驗人員正確的開展檢測工作。

關鍵詞：X射線檢測;曝光量;高頻機

常用的X射線機分為工頻、變頻、恒頻三種類型，不同機型在選取曝光量時會有差異，同時透照的工件壁厚對于選取管電壓、曝光時間有著較大影響。筆者通過幾種常見X射線機型及大厚度比工件的透照分析，介紹合理選用曝光量的幾個原則。

1底片黑度影響因素

1.1曝光量的影響

X射線照相底片黑度取決于膠片系統和曝光量，在工作中對相同規格產品采用相同工藝進行檢驗時,膠片系統一般不變，因而底片黑度取決于到達底片射線的曝光量[1]。對于常用的X射線檢測按照標準NB/T 47013.2-2015《承壓設備無損檢測 第二部分 射線檢測》中AB級要求，曝光量為15 mA·min,曝光量的計算公式為:

(1)

式中:E為曝光量;i為管電流;t為曝光時間。

因此，在檢驗中可通過調節管電流和透照時間來控制曝光量，大多數的射線機電壓是固定值，少數可調，一般對曝光量的調節主要體現在曝光時間上。

1.2暗室處理與管電壓的影響

在手工暗室處理時顯影液活性會逐漸減弱，會使得相同曝光量和相同暗室處理條件下的底片黑度減小;而工藝確定后曝光量是定值，不允許改變，因此要保證底片黑度只能對X射線機的管電壓進行調節，透照時的理論管電壓可根據下式[2]計算:

(2)

式中:V為X射線透照電壓,kV;T為穿透厚度,mm;A、B為系數，具體數值見表1。

表1　X射線理論管電壓選擇時

計算得出的理論管電壓可在一定范圍內調節，鋼焊縫電壓增量不得高于圖1中“鋼”曲線對應值50 kV(圖1中坐標數值范圍較大，故數值未按比例標示)。

圖1　不同透照厚度允許的X射線最高透照管電壓

2具體機型分析

筆者所在公司使用的定向X射線機有三種不同型號，其主要性能參數如表2所示。由表2分析，三種機型的最大差異在于最小管電壓和頻率。1，2號機最低管電壓分別為170,130 kV，限制了最小可穿透壁厚；由于3號機最小的透照電壓為50 kV，因此可透照1、2號機不宜透照的工件(輕金屬或較薄的鋼工件)；與3號高頻機相比，1、2號工頻機的焦點尺寸大，相同工藝下得到的底片幾何不清晰度稍大，但由于采用的高頻所產生的射線波譜單一，散射少，成像清晰,底片對比度高。

在一個曝光周期中(NB/T 47013.2-2015 AB級)，要得到曝光量15 mA·min，傳統工頻機需工作時間3 min(電流固定為5 mA),而其大于0.707倍峰值的持續時間僅為 1.5 min[3]；在曝光時間相同時，高頻機使用3 mA所提供的X射線劑量與工頻機使用5 mA提供的劑量相同；標準中所要求的曝光量并未區分工頻及高頻的不同，因此在調節曝光時間時應充分考慮設備的關鍵技術性能。

現以相同膠片系統使用曝光曲線用階梯試塊，選擇電壓為170,240 kV，曝光量均為15 mA·min，按照相同工藝進行拍片及暗室處理，測出其不同厚度對應的黑度值如表3，4所示。表中 “E”表示黑度計顯示已超過5；“/”表示超過后未經過黑度測試。由相關數據可看出，在除去射線管老化程度及不同射線機性能差異外，相同工藝下底片黑度基本相當。

表2　常用X射線機型號及參數對比

表3　170 kV階梯試塊黑度值

表4　240 kV階梯試塊黑度值

3大厚度比工件透照

大厚度比指最大透照厚度與最小透照厚度之比大于1.4，對大厚度比工件檢測時，首先要保證底片質量合格，即保證焊縫及熱影響區黑度均符合標準及工藝要求，如此更需要考慮的是底片的透照寬容度；厚度比的增大主要來自于焊縫余高，同時因為大厚度比工件的公稱壁厚較小，極小缺陷的存在也會與焊縫產生較大的透照厚度差，在底片上的影像對比度往往較大，曝光時間的縮短不應考慮為漏檢的主要因素，相反因為透照寬容度的增大而使底片的有效評定區得到增大，提高了底片整體質量。

現以筆者所在公司生產的雙面埋弧焊鋼管為

例，其最小壁厚6.3 mm，內外焊縫余高按5 mm計,則其最大厚度比為(6.3+5) mm/6.3 mm=1.87。對于焊縫余高按照管線鋼管規范《API Spec 5L(45th)》中的9.13.2.2要求執行時，管端150 mm外焊縫及100 mm內焊縫余高需進行打磨；射線拍片按照附錄E.3.2.2執行，對距管端至少200 mm范圍內進行X射線拍片檢測時，因管端底片評定區內存在焊縫打磨及未打磨區域，同一張底片內最大透照厚度與最小透照厚度之比大于1.4,故會造成底片黑度超出標準要求的范圍，若按部就班為保持15 mA·min曝光量而選擇3 min曝光時間的做法是極不可取的，故宜選用高電壓短時間的透照方式進行透照，但電壓的增量不應超過圖1中“鋼”曲線對應值50 kV，時間控制在1 min左右較為適宜。

4結語

高頻X射線機可選擇較低的管電壓進行透照，能用于輕金屬及薄壁鋼管X射線拍片檢測；并且由于其電流、電壓接近恒直流，對于縮短曝光時間也極為有利；最高管電壓也與其他定向機相同，在工作中應綜合設備的性能參數和工件的特征，對曝光參數進行合理選用，以提高射線檢測的可靠性。

參考文獻：

[1]強天鵬.射線檢測[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2007:27，129-130.

[2]中國機械工程學會無損檢測分會.射線檢測[M].北京：機械工業出版社，2004.

[3]黎偉寧.高頻X光機與GGF系列高頻高壓發生器[J].醫學影像臨床與工程,2002，2(2)：50-51.

Selection of X-ray Exposure

YUAN Shao-fei, WANG Rong, GE Ya-ting

(Panyu Chu Kong Steel Pipe Co., Ltd., Lianyungang 222066, China)

Abstract：In X-radiographic inspection, selection of appropriate exposure is of great significance in defect detection and is the basic requirement for all inspection personnel. This paper introduces several selection principles with practical applications in order to guide the on-site inspection for relevant personnel.

Key words:X-radiographic inspection; Light exposure; High-frequency machine

中圖分類號：TG115.28

文獻標志碼：A

文章編號：1000-6656(2016)04-0031-02

DOI:10.11973/wsjc201604008

作者簡介：袁少飛(1987-)，男，助理工程師，長期從事埋弧焊接鋼管無損檢測工作。通信作者：袁少飛，E-mail: sxxyysf@126.com。

收稿日期：2015-10-12