王 恒，馬延超，張麗麗

在對(duì)周向曝光一次完成整條焊縫100%檢測(cè)的底片進(jìn)行評(píng)定時(shí)（見(jiàn)圖1），常會(huì)發(fā)現(xiàn)相鄰兩張底片中，后一張底片上搭接區(qū)域的黑度總是較淡，隨被檢焊縫材質(zhì)的不同，及受射線源的種類和增感屏、濾光板等的限制，二者的黑度差也不同。其中，以鋁合金焊縫和使用了濾光板的大厚度焊縫的γ探傷底片尤為明顯。以鋁合金（5083-O）焊縫為例，后一張底片上搭接區(qū)域的黑度一般會(huì)比有效評(píng)定區(qū)域內(nèi)的黑度低0.5左右（見(jiàn)圖2）。

若圖中底片滿足ASME-V的要求，且D=2.91～2.96為應(yīng)識(shí)別的IQI絲徑附近的黑度，則區(qū)域B處的黑度至少應(yīng)滿足Db≥2.91-2.91×15%=2.47，而現(xiàn)在區(qū)域B的黑度最大為Db=2.40＜2.47，顯然區(qū)域B處的黑度不符合ASME-V的要求。對(duì)此通常對(duì)前一張底片上的區(qū)域A進(jìn)行評(píng)定，做出區(qū)域B所對(duì)應(yīng)焊縫部分合格與否的結(jié)論（見(jiàn)圖3）。

圖1 中心曝光技術(shù)，曝光一次完成100%檢測(cè)的底片分布圖

1 黑度未重疊區(qū)及引發(fā)問(wèn)題

在實(shí)際工作中將前后兩張底片搭接在一起時(shí)會(huì)出現(xiàn)如下兩種現(xiàn)象：

（1）相鄰兩張底片搭接區(qū)域的影像完全重合。

（2）相鄰兩張底片的搭接區(qū)域影像不能完全重合，區(qū)域B中總有約1～5 mm區(qū)域無(wú)法被區(qū)域A覆蓋（見(jiàn)圖3、圖4），即“黑度未重疊區(qū)”。

圖2 后一張底片的黑度分布

圖3 底片搭接區(qū)域示圖

對(duì)于現(xiàn)象①，若（后一張底片）區(qū)域B的黑度不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，只要對(duì)（前一張底片）區(qū)域A進(jìn)行評(píng)定，即可實(shí)現(xiàn)100%檢測(cè)的要求。

對(duì)于現(xiàn)象②，若區(qū)域B的黑度不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，則對(duì)區(qū)域A進(jìn)行評(píng)定是否能滿足檢測(cè)的要求呢？底片評(píng)定人員對(duì)此有不同的解釋及處理方法。

2 原因分析及驗(yàn)證

2.1 原因分析

（1）觀點(diǎn)一認(rèn)為，“黑度未重疊區(qū)”是否出現(xiàn)及其黑度是否滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)實(shí)際檢測(cè)比例均無(wú)影響。理由是在布置射線底片時(shí)已經(jīng)能夠完全滿足100%透照的要求，沒(méi)有必要在底片評(píng)定階段再次確認(rèn)射線底片是否已經(jīng)100%反映了整條焊縫的情況。評(píng)定時(shí)只需對(duì)單一底片中黑度合格部分進(jìn)行評(píng)定即可，黑度不合格部分則不在評(píng)定考慮范圍內(nèi)。對(duì)于采用周向曝光技術(shù)曝光一次完成100%檢測(cè)來(lái)說(shuō)，一次透照長(zhǎng)度為整條焊縫的周長(zhǎng)，搭接標(biāo)記只是用來(lái)確認(rèn)相鄰兩張底片的連續(xù)性。而“黑度未重疊區(qū)”則是由于透照時(shí)相鄰兩張底片在搭接處沒(méi)有完全貼緊，以及增感屏、濾光板等的邊緣造成射線折射及散射后的結(jié)果。

圖4 相鄰兩張底片區(qū)域A與區(qū)域B不完全重疊

（2）觀點(diǎn)二則認(rèn)為，若“黑度未重疊區(qū)”的黑度無(wú)法滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，就不滿足評(píng)定條件，也就無(wú)法對(duì)“黑度未重疊區(qū)”進(jìn)行評(píng)定。為了確保對(duì)整條焊縫實(shí)現(xiàn)100%檢測(cè)的要求，則至少需對(duì)“黑度未重疊區(qū)”重新透照。鑒于該“黑度未重疊區(qū)”是因搭接處前一張膠片的增感屏、濾光板等大于膠片尺寸所致，故在實(shí)際檢測(cè)時(shí)很難避免。一些制造廠遇到此類問(wèn)題時(shí)按照奇數(shù)、偶數(shù)布置底片的方式，直接進(jìn)行兩次曝光（見(jiàn)圖5），以實(shí)現(xiàn)對(duì)焊縫100%檢測(cè)的目的。采用此方法照出的底片黑度均勻，在有效評(píng)定區(qū)域內(nèi)不存在黑度較淡的區(qū)域B，進(jìn)而也避免了“黑度未重疊區(qū)”的出現(xiàn)及其對(duì)底片評(píng)定及實(shí)際檢測(cè)比例的影響，但曝光時(shí)間則需增加一倍。例如，使用?2 mm，活度為70Ci的射線源對(duì)100 mm的碳鋼焊縫進(jìn)行透照，在焦距為450 mm的情況下，曝光一次大概需要3 h；而按奇數(shù)、偶數(shù)布片方式透照兩次則需要大約6 h。

2.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

圖5 底片曝光布置圖

按照觀點(diǎn)一，凡是被射線照射到的物體，例如暗盒、增感屏、濾光板等都會(huì)成為散射源，而這種散射源的作用對(duì)后一張底片來(lái)說(shuō)，會(huì)導(dǎo)致影像邊界模糊，產(chǎn)生低黑度區(qū)域的周邊被侵蝕，面積縮小的所謂“邊蝕散射”現(xiàn)象。但從圖4中可以看出，前一張底片的暗袋、增感屏等的“邊蝕散射”現(xiàn)象在后一張底片上的影像基本可以忽略，其邊界模糊區(qū)用肉眼基本分辨不出，更不可能是“黑度未重疊區(qū)”。另外，在工件和膠片暗盒之間加濾光板通常用于Ir192和Co60射線照相或高能X射線照相中，作用是過(guò)濾工件中產(chǎn)生的低能散射線，提高射線照射質(zhì)量，對(duì)邊蝕散射的減弱及消除效果明顯。

綜上所述，“黑度未重疊區(qū)”并不是透照時(shí)相鄰兩張底片的搭接處沒(méi)有完全貼緊，以及增感屏、濾光板等的邊緣造成射線折射及散射后的結(jié)果。

按照觀點(diǎn)二，由于X射線和γ射線在穿透物質(zhì)過(guò)程中與物質(zhì)相互作用會(huì)產(chǎn)生吸收及散射。因此透照時(shí)搭接處的前一張膠片的暗盒、增感屏、濾光板等吸收了部分的射線能量，從而導(dǎo)致到達(dá)區(qū)域B的射線能量較其它區(qū)域少，所以區(qū)域B的黑度較淡。又因?yàn)樵诖罱犹幍那耙粋€(gè)暗盒內(nèi)增感屏、濾光板等的長(zhǎng)度超出了膠片長(zhǎng)度，因此在后一張底片的搭接區(qū)域就出現(xiàn)了這個(gè)黑度較淡的“黑度未重疊區(qū)”。

為了驗(yàn)證觀點(diǎn)二，本文采用一次透照（周向曝光）三張連續(xù)搭接膠片的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（見(jiàn)表2、圖6～圖9），得到透照后的影像（見(jiàn)圖10～圖14）。

可以看出，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與觀點(diǎn)二相符合。

表2 試驗(yàn)?zāi)z片及增感屏尺寸 （mm）

圖6 試驗(yàn)時(shí)，三張連續(xù)底片的布片情況

圖7 1#片，膠片長(zhǎng)度小于增感屏的長(zhǎng)度

3 黑度未重疊區(qū)產(chǎn)生幾率

以鋁合金焊縫為例，在實(shí)際周向曝光時(shí)一般會(huì)選用尺寸同為360 mm×80 mm的膠片+增感屏+暗袋組合進(jìn)行透照。但由于目前市場(chǎng)上盒裝膠片的最大常規(guī)尺寸為350 mm×430 mm，所以為了節(jié)約膠片，通常裁片人員都將此膠片裁成350 mm×80 mm的規(guī)格，可以裁5張；而按360 mm×80 mm只能裁出4張，比較浪費(fèi)。因此檢測(cè)時(shí)實(shí)際透照組合為：膠片（350 mm×80 mm）+增感屏 （360 mm×80 mm）+暗袋（360 mm×80 mm），膠片尺寸小于增感屏尺寸。即便使用360 mm×80 mm規(guī)格的膠片，由于裁片或裝片人員在暗室工作時(shí)總會(huì)有小的誤差，使膠片與增感屏（濾光板）等不能完全重合，也會(huì)導(dǎo)致暗盒內(nèi)膠片的一端長(zhǎng)度小于增感屏（濾光板）長(zhǎng)度，則透照后將前后兩張底片搭接在一起觀察時(shí)，就必然會(huì)出現(xiàn)“黑度未重疊區(qū)”。說(shuō)明在通常情況下，“黑度未重疊區(qū)”發(fā)生幾率總是大于搭接區(qū)域完全重合的幾率。因此為避免漏檢，按照奇數(shù)、偶數(shù)布置底片，進(jìn)行兩次周向曝光也就成為合理選擇。

圖8 2#片，膠片長(zhǎng)度等于增感屏的長(zhǎng)度

圖9 3#片，膠片長(zhǎng)度大于增感屏的長(zhǎng)度

圖10 1#片曝光后的影像（膠片長(zhǎng)度小于增感屏的長(zhǎng)度）

圖13 將1#和2#搭接后的影像

圖14 將2#和3#搭接后的影像

另外，被檢測(cè)材料的吸收系數(shù)對(duì)后一張底片搭接區(qū)域的黑度也有影響。

在選用X射線進(jìn)行透照時(shí)（包括對(duì)鋁合金（5083-O）焊縫和中薄板的碳鋼、低合金鋼及奧氏體不銹鋼對(duì)接焊縫），一般都會(huì)使用厚度均為0.03 mm的鉛增感屏做前屏和后屏。由 [1]中第120頁(yè)表4-4可知，在100 kV時(shí)，鋁合金的射線透照等效系數(shù)Ψ1=0.1，鉛的等效系數(shù)Ψ2=14.0，則對(duì)鋁合金焊縫透照后，后一張底片上區(qū)域B處所接收的射線能量比非搭接區(qū)域所接收到的少約8.4 mm鋁合金所能吸收的射線能量；而在220 kV時(shí)，鐵／鋼的射線透照等效系數(shù)Ψ3=1.0，鉛的等效系數(shù)Ψ4=12.0，則對(duì)碳鋼、低合金鋼、奧氏體不銹鋼等中薄板焊縫透照后，后一張底片上區(qū)域B所接收的射線能量比非搭接區(qū)域少約0.72 mm被檢焊縫材質(zhì)所能吸收的射線能量。顯然8.4 mm遠(yuǎn)大于0.72 mm，所以在實(shí)際周向曝光射線照相底片上，會(huì)出現(xiàn)鋁合金（5083-O）焊縫搭接處的黑度較淡區(qū)域的黑度與底片上其它區(qū)域的黑度的差值通常會(huì)超出相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于黑度差值的最低要求的情況。因此在此類底片評(píng)定時(shí)，不僅要關(guān)注有效評(píng)定區(qū)內(nèi)黑度的最低值，還要關(guān)注有效評(píng)定區(qū)內(nèi)的黑度差值是否也滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。而碳鋼，低合金鋼及奧氏體不銹鋼中薄板對(duì)接焊縫周向曝光射線照相底片上，因搭接處黑度較淡區(qū)域的黑度與底片上其它區(qū)域的黑度差值一般不會(huì)超出相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于黑度差值的最低要求，評(píng)定時(shí)只要關(guān)注搭接區(qū)域的黑度是否滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的最低要求即可。而對(duì)于使用濾光板的γ射線周向曝光底片，以使用2 mm的鉛濾光板為例（由 [1]中第120頁(yè)表4-4可知，Co60的射線透照等效系數(shù)Ψ3=2.3），則后一張底片上區(qū)域B所接收到的射線能量比非搭接區(qū)域少約9.7 mm被透焊縫所能吸收的射線能量，因此其區(qū)域B的黑度也會(huì)超出相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

4 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)不能確定“黑度未重疊區(qū)”的黑度能否滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，在透照時(shí)所選用的膠片長(zhǎng)度要大于或等于增感屏（濾光板）等的長(zhǎng)度，且裝片時(shí)要保證膠片能完全覆蓋增感屏及濾光板等。即使由于某種原因不能做到以上要求，那么至少要保證裝片時(shí)暗盒內(nèi)膠片的一端能完全覆蓋增感屏及濾光板等，且在透照時(shí)，應(yīng)確保此端能直接緊貼焊縫，以使另一端處于相鄰暗盒的后面。這樣，也可避免“黑度未重疊區(qū)”的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)射線源中心周向曝光一次即可完成100%檢測(cè)比例的要求。

[1]中國(guó)特種設(shè)備檢驗(yàn)協(xié)會(huì)組織編寫(xiě)強(qiáng)天鵬射線檢測(cè)第2版中國(guó)勞工社會(huì)保障出版社，2007.