船舶不等厚板對(duì)接焊縫X射線(xiàn)檢測(cè)的方法

彭綠高 侯佳保 詹映龍

摘? ? 要：X射線(xiàn)檢測(cè)是檢測(cè)船舶焊縫內(nèi)部缺陷的主要方法之一。由于大型船舶普遍存在母材不等厚的情況，導(dǎo)致X射線(xiàn)檢測(cè)時(shí)透照厚度變化較大，如果參數(shù)選擇不當(dāng)很容易造成部分透照厚度位置對(duì)應(yīng)底片的黑度偏差過(guò)大，嚴(yán)重時(shí)不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求。本文在繪制曝光曲線(xiàn)方法基礎(chǔ)上，利用圖表法制作厚度-電壓-黑度曲線(xiàn)，可以查出X射線(xiàn)機(jī)某一參數(shù)時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的黑度范圍所對(duì)應(yīng)的透照厚度范圍，即厚度寬容度的范圍，提高不等厚板X(qián)射線(xiàn)檢測(cè)的工作效率。

關(guān)鍵詞：焊縫;射線(xiàn)檢測(cè);厚度寬容度;曝光曲線(xiàn)

中圖分類(lèi)號(hào)：U671.8? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： X-ray detection is a method to detect internal defects of ship welds. Because it is very common that the thickness of welds parent metal is not equal on both sides for large ships， the penetration thickness changes greatly during X-ray detection. It is hard to select properly exposure parameters， and it is easy to cause an unbefitting film density far from target density， which cannot meet the standard requirements when it is serious. In this paper， on the basis of drawing the exposure curve， the thickness-voltage-blackness curve is made by using the chart method， and the penetration thickness range corresponding to the blackness range specified by the standard can be found out when a certain exposure parameter of the X-ray machine is obtained， that is， the range of thickness tolerance is defined， and the working efficiency of X-ray detection of unequal thickness plate can be improved by using this method.

Key words： Welds; X-ray detection; Thickness tolerance; Exposure curve

1? ?前言

X射線(xiàn)檢測(cè)是船舶焊縫內(nèi)部質(zhì)量檢測(cè)的主要方法之一。進(jìn)行X射線(xiàn)檢測(cè)時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到不等厚板對(duì)接焊縫的情況，當(dāng)板厚差較大時(shí)，無(wú)法按照普通曝光曲線(xiàn)選取參數(shù)。普通曝光曲線(xiàn)是在某一黑度下不同厚度對(duì)應(yīng)的曝光條件，所以當(dāng)遇到不等厚對(duì)接焊縫時(shí)，需要明確在某一個(gè)參數(shù)條件所對(duì)應(yīng)不同厚度的黑度范圍，以免參數(shù)選擇失誤導(dǎo)致底片黑度超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)要求。

不等厚板對(duì)接焊縫進(jìn)行X射線(xiàn)檢測(cè)時(shí)，一般有幾種方法可以選擇，其各自特點(diǎn)見(jiàn)表1。

在檢測(cè)常規(guī)不等厚板對(duì)接焊縫時(shí)，需綜合考慮檢測(cè)質(zhì)量、工作效率、成本等各個(gè)方面，通常使用第1種檢測(cè)方法;當(dāng)?shù)灼|(zhì)量無(wú)法滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，可采用第2種檢測(cè)方法;如果前兩種方法均不能保證底片質(zhì)量滿(mǎn)足要求時(shí)，可采用第3種檢驗(yàn)方法。

顯然，第1種方法利用厚度寬容度一次透照檢驗(yàn)不等厚板對(duì)接焊縫的方法是效率最高的。所以如果能夠確定某一X射線(xiàn)機(jī)電壓參數(shù)對(duì)應(yīng)的厚度寬容度范圍，將會(huì)有利于提升現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的工作效率。

下面介紹如何通過(guò)制作X射線(xiàn)檢測(cè)曝光曲線(xiàn)的方法，得到X射線(xiàn)機(jī)電壓參數(shù)對(duì)應(yīng)的厚度寬容度范圍，以及繪制出厚度-電壓-黑度曲線(xiàn)，并將其運(yùn)用于不等厚板的X射線(xiàn)檢測(cè)工作中。

2? ?利用圖表確定管電壓對(duì)應(yīng)透照厚度范圍

曝光曲線(xiàn)中的底片黑度D-母材厚度T曲線(xiàn)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)D-T曲線(xiàn)），可以轉(zhuǎn)換為以厚度為橫坐標(biāo)、以電壓為縱坐標(biāo)、黑度一定的曲線(xiàn)，利用這個(gè)曲線(xiàn)可以找出每個(gè)電壓在一定條件、一定黑度所對(duì)應(yīng)的厚度值[1]。

2.1? 制作D-T曲線(xiàn)

使用X射線(xiàn)機(jī)XXG-3005A，增感屏為Pb0.03、焦距700 mm、曝光時(shí)間3 min、膠片類(lèi)型為AGFA-C7、顯影4 min、定影8 min，利用階梯試塊制作D- T曲線(xiàn)（見(jiàn)圖1）。通過(guò)曲線(xiàn)可知不同電壓下某一底片黑度對(duì)應(yīng)的母材厚度值。

2.2 確定極限黑度及其對(duì)應(yīng)的厚度

由于不等厚板焊縫屬于變截面工件，按照CB/T3558-2011船舶鋼焊縫射線(xiàn)檢測(cè)工藝和質(zhì)量分級(jí)中的相關(guān)要求：當(dāng)厚度變化較大時(shí)，B級(jí)最低黑度允許降至1.5，C級(jí)允許降至1.8[2]。考慮到現(xiàn)場(chǎng)影響檢測(cè)參數(shù)的因素較多，按照B級(jí)檢測(cè)的要求選取1.8～3.8這個(gè)黑度區(qū)間做黑度的極限值。按照D-T曲線(xiàn)可以得到，焦距700 mm、曝光時(shí)間3 min、三種管電壓黑度達(dá)到1.8和3.8時(shí)的厚度見(jiàn)圖2。

按照?qǐng)D2的數(shù)據(jù)，建立黑度、厚度、電壓的關(guān)系表（見(jiàn)表2）。

2.3? 建立厚度寬容度曲線(xiàn)

按照表2的數(shù)據(jù)，建立以厚度為橫坐標(biāo)、管電壓為縱坐標(biāo)、黑度為1.8和3.8時(shí)的兩條曲線(xiàn)（見(jiàn)圖3）。

2.4? 厚度-電壓-黑度曲線(xiàn)在不等厚板檢測(cè)中的應(yīng)用

由圖3可以確定每一個(gè)電壓在焦距為700 mm、曝光時(shí)間為3 min、黑度3.8和1.8時(shí)對(duì)應(yīng)的厚度值。如管電壓為240 kV、黑度為1.8和3.8時(shí)，對(duì)應(yīng)的厚度為20.2和31。由此可見(jiàn)，在檢測(cè)不等厚板對(duì)接焊縫時(shí)，可以利用圖3選擇合適的參數(shù)。

例如：H6016船不等厚板對(duì)接焊縫，其厚板厚度為27 mm、薄板厚度為22 mm、焊縫余高雙面4 mm。按照?qǐng)D3選擇參數(shù)：厚度最大處31 mm、最小處20.2 mm。

該焊縫母材最小厚度為22 mm﹥20.2 mm，按照管電壓240 kV、焦距700 mm、曝光時(shí)間3 min，可以滿(mǎn)足透照要求。

由上可知，利用厚度-電壓-黑度曲線(xiàn)可以得到一定參數(shù)條件下管電壓對(duì)應(yīng)的厚度寬容度范圍，也明確了單膠片一次透照不同電壓厚度寬容度的極限值。如果超出這個(gè)范圍，就必須使用其他方法進(jìn)行檢測(cè)，如：利用兩種不同感光速度膠片一次透照;當(dāng)焦距發(fā)生變化時(shí)，也可以利用平方反比定律重新計(jì)算曝光時(shí)間。

3 利用圖表確定不同感光速度膠片的檢驗(yàn)厚度范圍

當(dāng)不等厚板厚度差過(guò)大超過(guò)單一膠片厚度寬容度的極限時(shí)，需考慮使用兩種不同感光速度膠片一次透照的方法進(jìn)行檢測(cè)[3]。使用這種方法需要明確不同感光速度膠片各自對(duì)應(yīng)的厚度寬容度范圍，然后將兩種膠片的厚度-電壓-黑度曲線(xiàn)結(jié)合到一起，就可以確定兩種不同感光速度膠片一次透照所能適用的厚度范圍。

我們選擇AGFA C4和AGFA C7兩種膠片，采用相同的曝光參數(shù)，繪制步驟與上面敘述的內(nèi)容相同。例如：AGFA C4膠片的D-T曲線(xiàn)及黑度1.8和黑度3.8在不同電壓時(shí)的厚度見(jiàn)圖4。

按照?qǐng)D4的數(shù)據(jù)，可以建立C4膠片的黑度、厚度、電壓的關(guān)系表（見(jiàn)表3）。

按照表3的數(shù)據(jù)，可建立C4膠片以厚度為橫坐標(biāo)、管電壓為縱坐標(biāo)、黑度為1.8和3.8時(shí)的兩條曲線(xiàn)（見(jiàn)圖5）。

采用同樣步驟，可建立C7膠片以厚度為橫坐標(biāo)、管電壓為縱坐標(biāo)、黑度為1.8和3.8時(shí)的兩條曲線(xiàn)（略）。

將兩條曲線(xiàn)結(jié)合在一起，即可確定兩種膠片所能覆蓋的厚度范圍（見(jiàn)圖6）。

由圖6可以看出，使用兩種感光速度不同的膠片時(shí)，能夠覆蓋的厚度范圍大幅增加。例如：當(dāng)選擇管電壓240 kV、曝光時(shí)間3 min、焦距700 mm進(jìn)行透照，C7膠片在黑度1.8和3.8時(shí)對(duì)應(yīng)的厚度為20.2 mm和31 mm;C4膠片在黑度1.8和3.8時(shí)對(duì)應(yīng)的厚度為13.8 mm和22.1 mm，即可以使厚度為13.8～31 mm范圍內(nèi)的透照均能滿(mǎn)足底片黑度的要求。同時(shí)，也可以明確每個(gè)參數(shù)使用此種檢測(cè)方法的厚度寬容度范圍，超出這個(gè)范圍則應(yīng)考慮其他的檢測(cè)方法，如進(jìn)行2次透照或增加補(bǔ)償塊的方法。

從圖6也可以看出，當(dāng)曝光量等參數(shù)一定時(shí)，管電壓增大可以增加厚度寬容度的范圍。但由于管電壓增大、衰減系數(shù)減少，導(dǎo)致對(duì)比度下降，降低了射線(xiàn)檢測(cè)的靈敏度，所以當(dāng)為了增加厚度寬容度增加管電壓時(shí)，必須保證底片靈敏度能夠滿(mǎn)足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求[3]。

4? ?結(jié)束語(yǔ)

按照厚度-電壓-黑度曲線(xiàn)的方法，可以快速的明確在曝光量、焦距等參數(shù)一定時(shí)，不同電壓對(duì)應(yīng)的厚度寬容度范圍。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)時(shí)遇到不等厚板焊縫對(duì)接的情況，可以快速的選擇檢測(cè)方法及透照參數(shù)，達(dá)到在保證檢測(cè)質(zhì)量的前提下，提高檢測(cè)工作效率的目的。

厚度-電壓-黑度曲線(xiàn)黑度限值可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)曝光量改變、焦距不變時(shí)，厚度-電壓-黑度曲線(xiàn)需要重新進(jìn)行繪制。為此，可以提前繪制多幅不同曝光量、相同焦距的厚度-電壓-黑度曲線(xiàn)，以便現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)時(shí)參數(shù)選擇更加靈活。

參考文獻(xiàn)

[1]邵澤波等主編，無(wú)損探傷工[M]. 化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[2]中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部船舶鋼焊縫射線(xiàn)檢測(cè)工藝和質(zhì)量分?級(jí)CB/T3559-2011[S].

[3]強(qiáng)天鵬主編. 射線(xiàn)檢測(cè)[M]. 中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社， 2007.