球罐射线检测底片质量控制浅析

球罐射线检测底片质量控制浅析

穆琦

穆琦

沈阳三洋球罐有限公司沈阳110122

摘要：本文介绍了球罐全景曝光射线检测中底片质量的影响因素和控制方法，主要从最基本的灵敏度的三个方面：对比度、不清晰度、颗粒度进行分析，最后结合实际分析影响底片质量的因素和原因，找到提高底片质量的方法和措施。

关键词：全景曝光；颗粒度；Ir192

射线检测（radiographictesting简称RT）目前是无损检测中比较常用的检测方法之一，主要是是针对材料或焊缝的内部缺陷进行检测，射线检测以底片做为记录介质，可以比较直观、真实的反应缺陷的实际情况，对夹渣和气孔之类的体积型缺陷有很高的检出率，对薄工件的检出比较容易，对厚工件检测主要是受检测设备的透照能力的影响，此外射线检测也不受材质的影响，适合各种材料的检测，适用性广。不足在于该检测属于放射性检测，无论是对人和环境都有一定影响，为避免照射，操作时对周围环境要求较高，需要控制检测时的安全范围，此外相对超声检测等方法，射线检测对裂纹的检测率受透照角度影响，对垂直于透照方向的薄层缺陷不易检出。

射线检测使用的一般分为X射线和γ射线。X射线是高速电子轰击阳极靶产生的，其光谱谱线，分为连续谱和标识谱，连续谱是一个波长连续变化的谱线，这与外加电压有关，而标识谱可能出现也可能不出现这与被轰击的阳极靶本身材质有关；γ射线是原子核内部能级间的跃迁产生的，主要是原子由不稳定态变为稳定态的过程，同时放出射线，是一个自发的过程，γ射线根据衰变的元素不同放出不同波长的能量，其能谱为线状谱，其强度衰减有自己固有的时间周期。由于射线的产生方式和性质的不同，X射线和γ射线在实际应用中也有所区别。对于γ射线来说与普通射线机相比穿透力比较强，能检测更厚的工件；不需要水电等资源跟适合野外作业；而且γ源属于点源可以进行全景曝光，效率高；但不足在于γ射线强度不可控，半衰期是取决于放射源的种类，活度较大时衰减比较快；固有不清晰度要大于X射线，灵敏度偏低；此外γ射线的辐射一直存在，对安全防护上要求更高、更为严格。

根据X射线和γ射线的性质特点综合考虑，目前采用较多的球罐检测方法就是采用γ源全景曝光的方法对球罐焊缝进行整体检测。但是这样也存在着许多值得注意和考虑的问题，比如曝光时间、检测时危险区域和安全区域的划分等，但是最重要的也是直接影响检测结果的可靠性的就是，焊缝的底片质量，由于采用γ源其本身检测灵敏度不及X射线检测，因此如何保证检测时的底片的质量更是尤为重要。

射线检测照相的质量的重要指标就是照相的灵敏度，在定量方面理解就是能发现最小缺陷或细节的尺寸，定性方面就是分辨细小影像的难易程度。对于灵敏度这主要考虑到对比度、不清晰度、颗粒度三个方面。对比度就是黑度D在不同厚度时的黑度差、不清晰度主要是有厚度变化的位置边缘的轮廓宽度、颗粒度是固定厚度上黑度的不均匀程度。首先是射线检测对比度△D，这主要从两个方面考虑一是主因对比度，另外是胶片对比度。主因对比度主要是指工件中实际缺陷和工件本身在透照方向上的厚度差而产生在底片上的黑度变化，起主导作用，这也是射线检测的基本原理。对于主因对比度主要考虑因素就是散射线的影响和射线本身的能量。散射线在某种程度上对对比度产生了中和的作用，这就大大降低了底片的对比效果。散射线受很多因素的影响，是不可避免，对于球罐检测来说一般都是对焊缝的余高加以控制、选择合适的增感屏来控制散射线；还有就是射线本身的性质有关，一般采用Ir192放射源进行球罐整体检测，其能量是是固定的，相对X射线来说在工件里具有较低的衰减能力，这也灵敏度不及X射线的检测原因之一。胶片对比度主要由胶片本身特性所决定的，是将对主因对比度放大后显示在底片上，一般放大程度取决于胶片的种类和操作时选择显、定影的时间和温度等条件，此外由于底片特性曲线并非线性曲线，提高底片黑度也可以提高了胶片对比度。其次是射线检测的不清晰度U，这也是由两个因素的影响一个是几何不清晰度，另一个是固有不清晰度。对于几何不清晰度主要产生的原因放射源的自身存在大小，而缺陷和底片、缺陷和放射源之间存在距离，这样就使底片对实际缺陷在投影周围存在了半影区，这就使检测中的厚度边缘变化对比度下降，从而降低了检测灵敏度。但是对于球罐来说由于实际焦距都是远远大于工件厚度的、点源的大小相对焦距来说相差很多，所以对球罐检测底片质量的影响不大。固有不清晰度是由照射到底片上的射线在乳化层或者增感屏上激发出的电子的散射所产生的，为此增感屏的种类和紧贴程度都会成为关键的影响因素，选择合适的增感屏虽然能得到很好地增感和吸收作用，但也要考虑固有不清晰度的影响。另外射线的能量也对固有不清晰度产生影响，能量大作用在乳化层上产生的电子动能也相对较大，运动的距离也是相对较长，散射更为严重。Ir192射线源的强度比一般的X射线机要大得多所以固有不清晰度也是大的多。对于球罐来说在清晰度方面主要考虑对固有不清晰度的控制，但对于多源同时曝光时要合理安排放射源的位置尽量减少焦点尺寸，控制好几何不清晰度的影响。还有射线照相的颗粒度，即均匀曝光时影像分布不均的视觉印象，这是黑度变化的起伏度，就是是底片的噪声。颗粒度是有一定数量银盐感光后的随机分布和发出光量子数共同作用的结果。为此要考虑两方面：一是胶片的本底噪声，主要是银盐的颗粒和感光速度；二是量子噪声，放射源发出的光子的数量和质量，主要是射线能量、曝光量和黑度。对于球罐检测来说，若想降低颗粒度的影响，提高底片质量，对于胶片选择颗粒较小的底片使银盐的分布更加均匀，同时感光速度相对较慢。对于设备的选择方面由于能量是固定的，只有控制合理选择曝光量，提高黑度，在条件允许的情况选择活度较大的放射源，在黑度可以识别的范围内，提高曝光时间，这样达到降低颗粒度影响的目的，从而提高底片质量。

上文对射线检测中影响底片质量的各个因素进行了简单的分析，结合实际，针对球罐全景曝光的底片质量控制进行综合考虑：为保证检测效率一般球罐采用γ射线全景曝光的方法对球罐上的主体焊缝进行内部检测，γ射线源采用Ir192，但由于Ir192射线的强度是固定的主要能量集中在0.346MeV，检测时对主因对比度、固有不清晰度和颗粒度都有一定不良的影响，使之照相底片的质量效果不佳，为提高质量就必须控制和改善其他条件达到提高底片质量的目的。首先可以选择适合增感屏，达到缩短感光时间的作用，一般对于Ir192放射源标准要求选择铅箔增感屏厚度在0.1～0.2mm；也助于吸收散射线，提高主因对比度；但应保证与胶片贴紧，更好的控制固有不清晰度；其次控制焊缝余高，保证余高高度和与母材的圆滑过度，降低散射线，提高主因对比度；第三选择合适的曝光量，即选择较大活度的放射源、适当提高放射时间，在黑度可以识别的范围内提高黑度，这有利于提高胶片对比度并且降低颗粒度；第四在有严格检测质量要求情况下，选择高灵敏度胶片，标准上规定应采用T2类或更高类别的胶片，以提高胶片对比度和降低底片噪声的影响；还有就是做好底片冲洗过程的质量控制，提高胶片对比度。总之射线检测过程是个整体系统，并不能一味追求某一方面的要求要综合考虑。

以上是我对球罐射线检测底片质量上的一点看法和分析，在以后工作中还要不断的摸索研究寻找更接近实际，有利于提高质量的改进方法和措施，不断的充实自己，完善自己，服务社会。服务于人民。

参考文献：

[1]强天鹏，李伟，袁榕，郑世才等.承压设备无损检测第2部分：射线检测JB/T4730-2005.

[2]强天鹏.《射线检测》中国特种设备检验协会2008-3.

[3]强天鹏.《承压设备无损检测》学习指导全国锅炉压力容器标准化委员会2005-12.