低碳鋼薄板焊縫射線檢測靈敏度的影響因素

王曉丹

摘 要：文章主要通過對底片黑度和像質指數的觀察來分析和討論管電壓和曝光時間對射線檢測靈敏度的影響。實驗采用控制單一變量法的原則，即初選定一組管電壓和曝光時間，射線照相后通過對像質指數和底片黑度的觀察，依據NB/T47013-2015標準來判斷射線檢測靈敏度是否合格。并以此為基準來改變管電壓和曝光時間，分析其對射線檢測靈敏度的影響。

關鍵詞：射線檢測；靈敏度；黑度；像質指數

1 射線檢測靈敏度的定義

所謂的射線照相靈敏度，從定量方面來說，是指在射線底片上可以觀察到的最小缺陷尺寸或最小細節尺寸，從定性方面來說，是指發現和識別細小影像的難易程度。為便于定量評價射線照相靈敏度，常采用與被檢工件或焊縫的厚度有一定百分比關系的人工結構，如金屬絲、孔、槽等組成所謂透度計，又稱為像質計。像質計靈敏度提高，表示底片像質水平也相應提高，能間接地反映出射線照相對最小自然缺陷檢出能力的提高。

2 射線檢測靈敏度的影響因素

2.1 射線照相對比度

在射線檢測中，對比度定義為射線檢測影像兩個區域的黑度差。依據射線照相對比度公式：△D=0.434Gμ△T/（1+n），由公式可知，射線底片的對比度△D是主因對比度μ△T/（1+n）和膠片對比度G共同作用的結果。

2.1.1 影響主因對比度的因素有厚度差△T、衰減系數μ和散射比n

（1）△T與缺陷尺寸有關，某些情況下還與透照方向有關。（2）衰減系數μ與試件材質和射線能量有關。透照的射線能量越低，線質越軟，μ值越大。（3）減小散射比n可以提高對比度。

2.1.2 影響膠片對比度的因素有膠片的種類、底片黑度和顯影條件

（1）不同類型的膠片具有不同的梯度。通常，非增感膠片的梯度比增感膠片的梯度大。（2）膠片梯度隨黑度的增加而增大。（3）顯影條件的變化可以顯著改變膠片特性曲線的形狀和膠片的梯度。

2.2 射線照相清晰度

在實際工業射線照相中，由于射源有一定尺寸而引起的幾何不清晰度以及由于電子在膠片乳劑中散射而引起的固有不清晰度。幾何不清晰度與焦點尺寸和工件厚度成正比，而與焦點至工件表面的距離成反比。固有不清晰度主要取決于射線的能量，射線能量越大，固有不清晰度越大。

2.3 射線照相顆粒度

顆粒度限制了影像能夠記錄的細節最小尺寸。顆粒度與膠片本身性質、射線的能量和曝光量有關。

3 針對實驗工件制定檢測工藝并分析在不同的檢測工藝下其靈敏度的變化

3.1 檢測工藝的制定

實驗工件為焊縫長度為320mm、高度為10mm的平板對接焊縫。依據現有設備選擇XXQ2505型X射線機，管電流5mA，焦距600mm。依據XXQ2505型X射線機曝光曲線和焊縫板厚為10mm，故初步選定實驗基準管電壓160KV、曝光時間1.2min。實驗管電壓和曝光時間分別為：160KV、1.2min；160KV、1.7min；170KV、1.2min。

實驗具體透照布置為圖1：

3.1.1透照

透照布置完成后，關閉鉛門，按選定好的數據調整X射線機控制面板上管電壓和曝光時間。連按兩下“高壓”通開關，即開始透照。透照完成后打開鉛門取出暗袋。

透照過程中的一些注意事項：（1）X射線機寬度的中心距工件距離600mm。（2）像質計應放在被檢焊縫射線源側且位于焊縫四分之三處，并使金屬線橫貫焊縫并與焊縫方向垂直，像質計上直徑小的金屬線應在被檢區外側。（3）暗袋放置于焊縫后面，并緊貼工件和鉛板。（4）透照布置時盡可能使主射線束與焊縫垂直。

3.1.2 暗室處理

（1）顯影：20℃左右，4-6min，適當攪動。（2）停影：20℃左右，約30s，充分攪動。（3）定影：20℃左右，5-15min，適當攪動。（4）水洗：30-60min，流動水漂洗。（5）干燥：≤40℃，去除表面水滴后干燥。

有關說明如下：（1）由于暗室溫度過低，所以需要先用電熱水壺把自來水加熱到100℃，然后灌入預先準備好的兩個塑料瓶中，分別把他們放入顯影液和定影液中，不斷攪拌，并用溫度計測量顯影液和定影液的溫度，使之達到20℃左右。（2）顯影時正確的攪拌方法：在最初的30s內不斷攪動，以后每隔30s攪動一次。（3）停影階段應不間斷的充分攪動。（4）水洗時水溫應適當控制，水溫高時雖然效率會提高，但藥膜也會被破壞。

3.2 分析底片黑度和像質指數

在底片上取5點測量底片黑度。A點為焊縫中心的上部，B點為焊縫左側靠近焊縫邊緣，C點為焊道中間的中心位置，D點為焊縫右側靠近焊縫邊緣，E點為焊縫中心的下部。實驗數據測試匯總與表1。

由上表可以看出，在管電壓不變的情況下，當曝光時間增加0.5min時，黑度分別增加了0.5和0.71，像質指數由13提高到15；在曝光時間不變的情況下，當管電壓增加了10KV時，黑度分別增加了0.17和0.31，像質指數由13提高到14。因此可以得到當曝光量增大時，黑度也隨之增加，從而使對比度增加，像質指數提高。

為了增加實驗的準確性，又補充了一組實驗，管電壓和曝光時間分別為：150KV、1min；150KV、2min；160KV、1min。所得實驗結論與上述相同，故不再贅述。

4 結束語

由于實驗室條件有限，所以本課題主要是研究管電壓和曝光時間對射線檢測靈敏度的影響。通過本課題的研究得到以下結論：（1）在相同的檢測條件下，適當提高管電壓和曝光時間均可以是底片黑度增加，提高對比度，同時也使像質指數提高，底片靈敏度提高。（2）在相同的檢測條件且曝光時間不變的情況下，適當提高管電壓，可以使黑度值上升，對比度也隨之增加，底片像質指數和靈敏度有所提高，但增幅不明顯。（3）在相同的檢測條件且管電壓不變的情況下，曝光時間的增加，使曝光量增大，黑度明顯升高，對比度和像質指數的提高也很明顯。這也是實際工作中通常采用的辦法，即在保證X射線穿透力的情況下，盡量選取低的管電壓，延長曝光時間來提高射線檢測靈敏度。

參考文獻

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