0604X射线探伤“管电压焦距”修正曲线(论文)1

1作者简介：辛永泉，男，1955年出生，河北安新王家寨（乡）村，驻厂室主任，大学本科，高级工程师，主要研究检验与检测。X射线检测曝光曲线的修正辛永泉1,齐文浩1,郑康宁1（1.保定市特种设备监督检验所，保定市，071000）摘要：分析X射线无损检测现状。从理论上分析焦距、工件厚度、曲率变化等各种因素的影响，推导出计算公式。把X射线检测机的性能参数和被探伤工件参数（板厚、射线穿透厚度和使用的探伤焦距）代入计算公式，可得出任意焦距的曝光管电压。通过在实际X射线检测工作的验证，修正曝光参数的准确性。关键词：射线检测；曝光曲线；管电压；穿透厚度；修正曲线中图分类号：TG115.22+2.2文献标志码：A文章编号：ThecorrectionofX-raytotestexposurecurveYongquanXin,WenhaoQi,KangningZheng（ThespecialequipmentsupervisionandinspectionstationofBaodingcity,Baodingcity071000）Abstract:AnalysisofX-raynondestructivetestingstatus.Theoreticallyanalysistheinfluenceofvariousfactorssuchasfocaldistance,workpiecethicknessandcurvaturechange,andgetthecalculationformula.TheperformanceparametersofX-raydetectionmachineandtheparameteroftestingworkpiecegenerationintotheformula,anditcanbeconcludedthatexposuretubevoltageofanyfocallength.ThroughthevalidationinactualX-raydetectionwork,tocorrecttheaccuracyofexposureparameterKeywords:X-raytest，exposurecurve，tubevoltage，Penetrationthickness，correctioncurve1X射线无损检测现状在X射线检测中，X射线底片的质量受许多因素的影响，其中曝光参数是关键。电压、电流、曝光时间、焦距这些参数的变化直接影响底片的黑度。实际探伤过程中经常会遇到被检测设备受曲率变化和场地限制的影响，很难保证X射线检测所需准确参数，也就很难保证底片质量。正确选择曝光参数，是保证底片质量的前提。普通的曝光曲线是在特定的X探伤机型、胶片、显影液、显影时间、管电流、管电压、曝光时间、焦距等特定参数下制作使用的。在实际探伤工作中，这些参数很难逐一保证。在以往Ｘ射线检测中，人们往往使用互易律来修正“管电压—透照厚度”曲线，这只考虑了焦距的变化，没有考虑被检测工件曲率的变化，穿透厚度的增加和焦距的变化对曝光电压的影响。2制作探伤机的“V—W”曝光曲线。每台X射线检测机的曝光曲线不同，要修正的“V—W”曲线也不同。在此，我们选择2一台型号为XXH2005C的X射线检测机，用阶梯试块制作“V—W”曝光曲线。曝光曲线：kV=8.4W+0.4，kV—管电压；W—穿透厚度，如图1。图1(没有图名)3焦距改变管电压的修正值“△V1”X射线管的辐射强度20iZVKI，在给定管电流的条件下：K0、i、Z为常数，则辐射场中任一点处的强度为22F/KVI，由互易率可知，若要保持底片黑度不变，只须满足:2211TITIITE如设定射线场中某一处射线机的管电压为V1，曝光时间为t1，焦距为F1，强度系数为K；在相同的射线场（同一射线机）中另外一处的管电压为V2，曝光时间为t2，焦距为F2，则有2222221211FtKVFtKV，当t1=t2时，则V1/F1=V2/F2，V=V1+△V1，得出：11121V)FFF(V—（1）4环焊缝外透工件曲率改变，其穿透厚度的增加量△W引起的管电压修正值“△V2”由于受照射工件的曲率变化，使底片的黑度不同。其影响因素有：穿透厚度的变化，环焊缝外透底片有效区边缘相对中心焦距的变化等。3图2(没有图名)如图2所示，应用任意三角形余弦定理，可以得出：单壁单影透照，穿透厚度的增加量：TrR2022001cos-cosRW）（，R0—工件外半径（外直径为D0）；r0—工件内半径；T—工件厚度；η—有效半辐射角；θ—影像最大失真角；L3—一次透照长度。底片根据JB/T4730.2-2005《无损检测》标准，在D0T的情况下，)K1(cos1。在双壁单影透照方式下，因为射线穿过两个壁厚，其穿透厚度的增加量应为2△W。环焊缝外透穿透厚度的增加量△W引起管电压的变化△V2为：单壁单影管电压的修正值：]1cos-cosR[aWaV2022002TrR）（—（2）双壁单影管电压的修正值：]1cos-cosR[a2Wa2V22022002TrR）（5工件曲率变化时，底片有效长度边缘处焦距也发生变化，其管电压的修正值“△V3”在单壁单影透照方式下，先计算焦距的变化量，如图2所示，焦距的变化量近似为：cosrrF00β为1/2底片有效评定长度所对应的圆心角，在这里，近似认为：03/L21r。曲率变化引起的焦距改变，对管电压的修正：1100113cosrr)(VVFVFF）（—（3）在双壁单影透照方式下，射线底片边缘处的焦距小于底片中部的焦距，因为“V—W”曝光曲线一般按最小黑度制作，考虑的是采用最大焦距、保证底片的最小黑度要求。所以，底片边缘处的焦距变化造成的管电压影响可以忽略。6辐射场中强度不均、散射比增加对底片黑度的影响管电压变化量“△V4”4辐射场中强度不均时X射线机的本身性能。其强度的变化量在底片上显示的黑度差是曝光量的对数，所以强度不均引起的黑度差较小，因此可忽略不计。散射比主要和透照厚度、焊缝高宽比有关。透照厚度可由该探伤机的曝光曲线查得相应探伤参数。焊缝高宽比较大时，可用打磨处理或适当提高管电压处理。具体情况不同，处理方法也不同，在此不再详述。综上所述，焦距的改变是管电压修正的主要因素。曲率改变管电压修正值主要考虑穿透厚度增加引起底片黑度的变化。在曝光精度要求较高时，管电压修正值如下：单壁单影修正值：△V=△V1+△V2+△V3++△V4；双壁单影修正值：△V=△V1+2△V2+△V4单壁单影选择管电压：411112)(Wa)W(baWVVFFbaFFFV选=4100202200112)W(cosrr]1cos-cosR[a)W(baWVbaFTrRbaFFF）（）（—（4）双壁单影选择管电压：4112Wa2)W(baWVbaFFFV选=4202200112]1cos-cosR[a2)W(baWVTrRbaFFF）（—（5）式中：V选—对工件进行曝光的管电压；F1—射线机曝光曲线中所选用的焦距；F2—实际采用的焦距；△F—曲率改变焦距的变化量；a—射线机曝光曲线斜率；W—穿透厚度；b—曝光曲线在纵坐标上移动量；T—工件厚度；△V4—其它因素引起的管电压修正量，如几何形状引起的散射比增大、显影液老化等。7参数的选取：曝光曲线kV=8.4W+0.4；F1=700mm；a—曝光曲线斜率；b—曝光曲线在纵坐标上移动量；T—母材厚度；W—穿透厚度，源在外单壁单影选取W=T+2×(焊缝余高）；双壁单影时选取W=T1+T2+2×(焊缝余高）（T1第一次射线穿透厚度+T2第二次射线穿透厚度+内外焊缝余高）。L3—一次最大透照长度，根据JB/T4730.2-2005选取，当一次最大透照长度大于胶片长度时，按胶片有效长度选取。被检测的工件外径DO和壁厚δ按实际选取。输入不同的焦距就能得到相应的曝光管电压。例如，采用探伤机XXH2005C曝光曲线kV=8.4W+0.4；F1=700mm。我们对外径为325mm、416mm的管箱环焊缝进行X射线检测，封头母材厚度（6mm）、筒体母材厚度（8mm），选取焊缝处厚度为7mm，在采取单壁单影时，透照厚度取10mm；双壁单影透照，透照厚度取5（6+7+2×1.5）mm，见表1。表1给定被检测工件时，有效半辐射角（η）、影像最大失真角（θ）和次透照长度（L3）计算值外直径外半径内半径工件厚度透照厚度sinθcos（θ+η）cosβL3单壁单影325162.5155.57100.55————0.8140双壁单影4162082007160.420.76——260根据公式（4）、（5）计算相对应的管电压。采取未修正前所用的曝光管电压和修正后的曝光管电压对管箱环焊缝进行射线检测，采用单壁单影和双壁单影两种检测方法，用不同的焦距，从“曝光曲线”上查出曝光管电压；把上述公式输入计算机，输入射线机的性能参数（a和b值）、被检测工件参数（D0和T）及底片有效长度L3（根据JB/T4730选取）;输入射线穿透厚度和采用的焦距就得到修正后管电压。并对修正后的底片黑度进行检测。检测结果见表2和表3：表2单壁单影：给定η、θ和L3；修正前管电压、修正后管电压及底片实测黑度表3双壁单影：给定η、θ和L3；修正前管电压、修正后管电压及底片实测黑度8结论通过考虑工件曲率变化和焦距变化因素造成的对管电压的影响，推导出上述修正公式，制定出修正曲线。在实际检测工作中，采用修正后的曝光曲线，其底片的质量符合JB/T4730.2—2005《承压设备无损检测》底片质量要求，并能提高曝光参准确性，并能提高工作效率。对射线检测经验不丰富的人员使用价值较高。参考文献：［1］JB/T4730.2—2005,《承压设备无损检测》［S］.2005［2］强天鹏.射线检测［M］.北京:中国劳动社会保障出版社.2007穿透厚度（mm）W=10焦距（mm）600650700750800修正前管电压（kV）7278849096修正后管电压（kV）879399105111操作管电压（kV）8793100105110底片实测黑度2.1～3.71.9～3.52.2～3.62.2～3.62.1～3.3穿透厚度（mm）W=16焦距（mm）530650800修正前管电压（kV）102125154计算管电压（kV）133156185实测底片黑度2.172.212.13