提高小径管环向对接接头射线透照灵敏度扩大缺陷检出率的探讨

提高小径管环向对接接头射线透照灵敏度扩大缺陷检出率的探讨

高德华杨利川

海南核电有限公司海南572733；中国核工业第二二建设有限公司

摘要：本文以Φ60×8小径管对接接头为例，采用椭圆成像技术。通过选用高电压短时间的方法提高底片因透照厚度差而影响的宽容度，以此保证了底片评定范围内的黑度符合要求。由于选用高电压短时间后会影响底片的灵敏度，以致影响缺陷的检出率。我们利用废旧铅箔增感屏作为滤波材料，适当增加滤波板厚度的方法，有效地去除了高电压带来的软X射线对胶片的影响，优化了射线的质，提高了射线透照灵敏度，从而扩大了缺陷检出率。由于废旧增感屏在每个开展射线探伤的单位都容易找到，操作起来又十分方便。这样就不需要购买专门的滤波材料制作滤波板，既废物利用，又提高了影像质量。

关键词：X射线、小径管射线透照、滤波板（0.1mm废旧铅箔）、灵敏度sensitivity、影像质量imagequality

Investigationaboutimprovingtheradiographicsensitivityanddefectdetectionrateforthesmalldiametertubebuttjoint

Gaodehua

Yanglichuan

HainanNuclearPowerCorporation，EquipmentProcurementDepartment.

Abstract：thispapertakesthejointofΦ60×8tubeasanexample，usingtheellipticalimagingtechnology.Choosingthemethodofhigh-voltageandshort-timetoimprovethefilmtolerancelevelinfluencedbytransluminationthicknessdifference，forensuringtheblackdensityoffilmmeettherequirement.Usingthemethodofhigh-voltageandshort-timewouldaffectthesensitivityofthefilmandthedefectdetectionrate，soweusethewasteleadfoilintensifyingscreenasthefilteringmaterial.Byincreasingthefilterthickness，weeffectivelyremovetheeffectofsoftX-rayashigh-voltage，optimizetherayqualityandthetransluminationsensitivityandimprovethedefectdetectionrate.Asthewasteleadfoilintensifyingscreeniseasytoobtainandthiswayiseasytooperate，it’sunnecessarytobuysomespecialfiltermaterialtomakethefilterplate.Thenweusethewastetoimprovethequalityofimage.

1.前言：

2012年以后，随着工程的进展，海南核电工程将进入常规岛设备安装阶段，有4000-5000个小径管（φ≤89mm）焊口将采用对接焊缝椭圆一次成像技术进行X射线探伤。依据JB/T4730.2-2005标准规定：因其透照厚度差较大缘故，需采用“高电压、短时间”的透照模式，在获得底片黑度要求的前提下使得焊口的检出范围由65%左右提高至80%，从而保证最大厚度透照区域内缺陷的检出率，防止透照“盲区”缺陷对设备运行后的影响。因为采用“高电压、短时间”方式，虽然增加了焊口缺陷的检出率，但因为不能满足15mA/min的曝光量要求，所以是在降低底片灵敏度的基础上保证检出率的，因此对于某些细微的缺陷相对漏检几率也就随之有增加的可能，如何尽量弥补这部分不足是作为无损检测人员该思考的问题。从目前现场按正常拍摄的Φ60×8mm/1Gr18Nn9Ti小径管试验结果数据分析，底片像质指数能看到11#金属丝，正好满足JB/T4730.2-2005标准8mm壁厚管道椭圆一次成像透照要求。

中华人民共和国电力行业标准《钢制承压管道对接焊接接头射线检验技术规程》（DL/821-2002）中规定：“小径管射线透照时，由于结构等因素，不能进行多次透照时，可采用椭圆成像或重叠成像透照一次，鉴于透照一次不能实现焊缝全长的100%检测，此时应采取有效措施扩大缺陷可检出范围，并保证底片评定范围内黑底和灵敏度满足要求”。本文就如何优化射线的质，提高其透照灵敏度，扩大缺陷可检出范围，并保证底片评定范围内黑度和灵敏度满足要求进行探讨。

2.提高射线检验灵敏度的理论依据

影响射线照相灵敏度是相对对比度、几何不清晰度、颗粒度综合结果。在几何不清晰度、颗粒度一定的情况下，要提高其灵敏度，只能考虑改变相对对比度的影响条件。其中在影响条件中，在缺陷厚度差、胶片类型、黑度值、散射比、显影条件一定的情况下，变数则取决于射线的质，这里我们针对如何改变射线的质提高灵敏度做一些论证。

3.试验条件

3.1设备

300KV便携式X射线探伤机，工业用恒温洗片机，全自动干片机，透射式黑白密度计，强光观片灯。

3.2材料

3.2.1选用规格为Φ60×8，材质为1Gr18Nn9Ti的小径管对接焊缝作为试验件。

3.2.2胶片：工业X光胶片，牌号为Kodak-T200。

3.2.3增感屏：前屏和后屏均为0.1mm的铅箔增感屏。

3.2.4像质计：JB/T7902-2006，管道射线检验专用像质计，型号10FEJB.

3.2.5滤波板：0.1mm废旧铅箔。

3.3透照参数

管电压：235KV；管电流5mA；曝光时间108s。

4.方法简介

4.1滤波是在X射线管窗口附近设置滤波板，吸收长波的X射线。可以采用的最大滤波板厚度如图1。

图1滤波板最大厚度［注1］

A—钢（铜滤波），B—铝（铜滤波），C—钢（铅滤波）

4.2从图1可以看出，滤波板的厚度随着透照物体厚度的增加而增加，一般X射线探伤机都会在窗口处设置滤波板，但该滤波板是固定不变的，不会随透照厚度的增加而变化。而且探伤机生产厂家为了保证其探伤机的穿透力，一般会选择原子序数较低的材料（如铍、铝等）作为探伤机的滤波板。我们可以这样理解，当透照厚度较小的工件时，射线强度较低，探伤机窗口滤波板的滤波效果较好。随着透照厚度的增加，射线强度也随之增强，固定在X射线探伤机上的滤波板的滤波效果将越来越差。鉴于此，从理论上来讲，我们在拍摄较大厚度的工件时，特别是选用高电压短时间的透照方法时，适当增加滤波板的厚度，是可以提高透照灵敏度的。

4.3.在小径管的双壁双影椭圆成像透照中，透照中心位置的厚度与透照焊缝两端位置的厚度相差较大，理论最大值为假定射线束与内圆相切时的射线行程。下面我们分别计算最小透照厚度和最大透照厚度：

图2

4.5透照

4.5.1不加滤波板透照

底片黑度控制在2.5左右，从曝光曲线上查得曝光参数：透照厚度为18mm时，管电压为160KV，曝光时间5分钟。为增加底片宽容度，使底片有效评定范围的黑度符合要求，必须提高管电压。选择管电压235KV，查曝光曲线得知曝光时间为108秒。焦距700mm，偏心距185mm。底片编号为A。

4.5.2加滤波板透照

选用0.1mm厚铅箔增感屏作为滤波板，将增感屏覆盖在X射线机窗口上，用透明胶带将其固定。增感屏应平整、无皱折。

选择与前面不加滤波板透照时相同的曝光参数再次对管件进行透照。底片编号为B。

4.6暗室处理

以相同的暗室处理条件对A片和B片进行暗室处理：

显影：4分钟——停显：20秒——定影：10分钟——水洗：30分钟——自动干片机烘干。

5.底片评定

5.1黑度

用透射式黑白密度计测得A片的黑度为2.23～2.88，B片的黑度为2.04～2.58。

5.2像质计指数

在冷光源强光观片灯下观察像质指数，A片能看到12#金属丝，B片能看到13#金属丝。从JB/T4730.2-2005表6可以看出，如果选择AB级检验，12#金属丝（直径0.25mm），对应的公称厚度为11～15mm，而13#金属丝（直径0.20mm）对应的公称厚度为7～11mm。从DL/821-2002表2，因最大透照厚度达到41mm，选择AB级检验，8#金属丝（直径0.63mm），因本试验中，加滤波板的B片能看见直径为0.20mm的13#金属丝，比不加滤波板的A片提高了一个等级，即B片的像质计灵敏度高于A片。

5.3其他

将两张底片对比观察，B片的对比度、清晰度以及颗粒度均好于A片。

图片3：底片对比图

6.结论

在选用高管电压透照时，随着射线强度的增大，散射线及软X射线也随之增加。从以上透照试验底片评定结果可以看出，在X射线探伤机射线窗口覆盖一层0.1mm厚的铅箔，可以有效吸收射线束中波长较长的软X射线，从而提高射线照相灵敏度扩大缺陷检出率。

参考文献：

［1］李家伟陈积懋.《无损检测手册》

［2］强天鹏李衍等.《射线检测》

［3］强天鹏等.JB/T4730-2005《承压设备无损检测第二部分.射线检测》

［4］中华人民共和国电力行业标准《钢制承压管道对接焊接接头射线检验技术规程》（DL/821-2002）

注[1]：李家伟等编，《无损检测手册》第3篇：射线检测。中国机械工业出版社，2006.6。