王曉丹

摘 要：文章主要通過(guò)對(duì)底片黑度和像質(zhì)指數(shù)的觀察來(lái)分析和討論管電壓和曝光時(shí)間對(duì)射線檢測(cè)靈敏度的影響。實(shí)驗(yàn)采用控制單一變量法的原則，即初選定一組管電壓和曝光時(shí)間，射線照相后通過(guò)對(duì)像質(zhì)指數(shù)和底片黑度的觀察，依據(jù)NB/T47013-2015標(biāo)準(zhǔn)來(lái)判斷射線檢測(cè)靈敏度是否合格。并以此為基準(zhǔn)來(lái)改變管電壓和曝光時(shí)間，分析其對(duì)射線檢測(cè)靈敏度的影響。

關(guān)鍵詞：射線檢測(cè)；靈敏度；黑度；像質(zhì)指數(shù)

1 射線檢測(cè)靈敏度的定義

所謂的射線照相靈敏度，從定量方面來(lái)說(shuō)，是指在射線底片上可以觀察到的最小缺陷尺寸或最小細(xì)節(jié)尺寸，從定性方面來(lái)說(shuō)，是指發(fā)現(xiàn)和識(shí)別細(xì)小影像的難易程度。為便于定量評(píng)價(jià)射線照相靈敏度，常采用與被檢工件或焊縫的厚度有一定百分比關(guān)系的人工結(jié)構(gòu)，如金屬絲、孔、槽等組成所謂透度計(jì)，又稱(chēng)為像質(zhì)計(jì)。像質(zhì)計(jì)靈敏度提高，表示底片像質(zhì)水平也相應(yīng)提高，能間接地反映出射線照相對(duì)最小自然缺陷檢出能力的提高。

2 射線檢測(cè)靈敏度的影響因素

2.1 射線照相對(duì)比度

在射線檢測(cè)中，對(duì)比度定義為射線檢測(cè)影像兩個(gè)區(qū)域的黑度差。依據(jù)射線照相對(duì)比度公式：△D=0.434Gμ△T/（1+n），由公式可知，射線底片的對(duì)比度△D是主因?qū)Ρ榷圈獭鱐/（1+n）和膠片對(duì)比度G共同作用的結(jié)果。

2.1.1 影響主因?qū)Ρ榷鹊囊蛩赜泻穸炔睢鱐、衰減系數(shù)μ和散射比n

（1）△T與缺陷尺寸有關(guān)，某些情況下還與透照方向有關(guān)。（2）衰減系數(shù)μ與試件材質(zhì)和射線能量有關(guān)。透照的射線能量越低，線質(zhì)越軟，μ值越大。（3）減小散射比n可以提高對(duì)比度。

2.1.2 影響膠片對(duì)比度的因素有膠片的種類(lèi)、底片黑度和顯影條件

（1）不同類(lèi)型的膠片具有不同的梯度。通常，非增感膠片的梯度比增感膠片的梯度大。（2）膠片梯度隨黑度的增加而增大。（3）顯影條件的變化可以顯著改變膠片特性曲線的形狀和膠片的梯度。

2.2 射線照相清晰度

在實(shí)際工業(yè)射線照相中，由于射源有一定尺寸而引起的幾何不清晰度以及由于電子在膠片乳劑中散射而引起的固有不清晰度。幾何不清晰度與焦點(diǎn)尺寸和工件厚度成正比，而與焦點(diǎn)至工件表面的距離成反比。固有不清晰度主要取決于射線的能量，射線能量越大，固有不清晰度越大。

2.3 射線照相顆粒度

顆粒度限制了影像能夠記錄的細(xì)節(jié)最小尺寸。顆粒度與膠片本身性質(zhì)、射線的能量和曝光量有關(guān)。

3 針對(duì)實(shí)驗(yàn)工件制定檢測(cè)工藝并分析在不同的檢測(cè)工藝下其靈敏度的變化

3.1 檢測(cè)工藝的制定

實(shí)驗(yàn)工件為焊縫長(zhǎng)度為320mm、高度為10mm的平板對(duì)接焊縫。依據(jù)現(xiàn)有設(shè)備選擇XXQ2505型X射線機(jī)，管電流5mA，焦距600mm。依據(jù)XXQ2505型X射線機(jī)曝光曲線和焊縫板厚為10mm，故初步選定實(shí)驗(yàn)基準(zhǔn)管電壓160KV、曝光時(shí)間1.2min。實(shí)驗(yàn)管電壓和曝光時(shí)間分別為：160KV、1.2min；160KV、1.7min；170KV、1.2min。

實(shí)驗(yàn)具體透照布置為圖1：

3.1.1透照

透照布置完成后，關(guān)閉鉛門(mén)，按選定好的數(shù)據(jù)調(diào)整X射線機(jī)控制面板上管電壓和曝光時(shí)間。連按兩下“高壓”通開(kāi)關(guān)，即開(kāi)始透照。透照完成后打開(kāi)鉛門(mén)取出暗袋。

透照過(guò)程中的一些注意事項(xiàng)：（1）X射線機(jī)寬度的中心距工件距離600mm。（2）像質(zhì)計(jì)應(yīng)放在被檢焊縫射線源側(cè)且位于焊縫四分之三處，并使金屬線橫貫焊縫并與焊縫方向垂直，像質(zhì)計(jì)上直徑小的金屬線應(yīng)在被檢區(qū)外側(cè)。（3）暗袋放置于焊縫后面，并緊貼工件和鉛板。（4）透照布置時(shí)盡可能使主射線束與焊縫垂直。

3.1.2 暗室處理

（1）顯影：20℃左右，4-6min，適當(dāng)攪動(dòng)。（2）停影：20℃左右，約30s，充分?jǐn)噭?dòng)。（3）定影：20℃左右，5-15min，適當(dāng)攪動(dòng)。（4）水洗：30-60min，流動(dòng)水漂洗。（5）干燥：≤40℃，去除表面水滴后干燥。

有關(guān)說(shuō)明如下：（1）由于暗室溫度過(guò)低，所以需要先用電熱水壺把自來(lái)水加熱到100℃，然后灌入預(yù)先準(zhǔn)備好的兩個(gè)塑料瓶中，分別把他們放入顯影液和定影液中，不斷攪拌，并用溫度計(jì)測(cè)量顯影液和定影液的溫度，使之達(dá)到20℃左右。（2）顯影時(shí)正確的攪拌方法：在最初的30s內(nèi)不斷攪動(dòng)，以后每隔30s攪動(dòng)一次。（3）停影階段應(yīng)不間斷的充分?jǐn)噭?dòng)。（4）水洗時(shí)水溫應(yīng)適當(dāng)控制，水溫高時(shí)雖然效率會(huì)提高，但藥膜也會(huì)被破壞。

3.2 分析底片黑度和像質(zhì)指數(shù)

在底片上取5點(diǎn)測(cè)量底片黑度。A點(diǎn)為焊縫中心的上部，B點(diǎn)為焊縫左側(cè)靠近焊縫邊緣，C點(diǎn)為焊道中間的中心位置，D點(diǎn)為焊縫右側(cè)靠近焊縫邊緣，E點(diǎn)為焊縫中心的下部。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)試匯總與表1。

由上表可以看出，在管電壓不變的情況下，當(dāng)曝光時(shí)間增加0.5min時(shí)，黑度分別增加了0.5和0.71，像質(zhì)指數(shù)由13提高到15；在曝光時(shí)間不變的情況下，當(dāng)管電壓增加了10KV時(shí)，黑度分別增加了0.17和0.31，像質(zhì)指數(shù)由13提高到14。因此可以得到當(dāng)曝光量增大時(shí)，黑度也隨之增加，從而使對(duì)比度增加，像質(zhì)指數(shù)提高。

為了增加實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，又補(bǔ)充了一組實(shí)驗(yàn)，管電壓和曝光時(shí)間分別為：150KV、1min；150KV、2min；160KV、1min。所得實(shí)驗(yàn)結(jié)論與上述相同，故不再贅述。

4 結(jié)束語(yǔ)

由于實(shí)驗(yàn)室條件有限，所以本課題主要是研究管電壓和曝光時(shí)間對(duì)射線檢測(cè)靈敏度的影響。通過(guò)本課題的研究得到以下結(jié)論：（1）在相同的檢測(cè)條件下，適當(dāng)提高管電壓和曝光時(shí)間均可以是底片黑度增加，提高對(duì)比度，同時(shí)也使像質(zhì)指數(shù)提高，底片靈敏度提高。（2）在相同的檢測(cè)條件且曝光時(shí)間不變的情況下，適當(dāng)提高管電壓，可以使黑度值上升，對(duì)比度也隨之增加，底片像質(zhì)指數(shù)和靈敏度有所提高，但增幅不明顯。（3）在相同的檢測(cè)條件且管電壓不變的情況下，曝光時(shí)間的增加，使曝光量增大，黑度明顯升高，對(duì)比度和像質(zhì)指數(shù)的提高也很明顯。這也是實(shí)際工作中通常采用的辦法，即在保證X射線穿透力的情況下，盡量選取低的管電壓，延長(zhǎng)曝光時(shí)間來(lái)提高射線檢測(cè)靈敏度。

參考文獻(xiàn)

[1]劉勇.射線檢測(cè)缺陷檢出靈敏度研究與實(shí)際應(yīng)用[J].無(wú)損檢測(cè)， 2004，28（2）：11-12.

[2]李樹(shù)軒，萬(wàn)詩(shī)敏.射線照相法的缺陷檢出靈敏度[J].無(wú)損檢測(cè)，2009，29（3）：329-332.

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

[4]中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)無(wú)損檢測(cè)分會(huì).射線檢測(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[5]宋天民.射線檢測(cè)[M].北京：中國(guó)石化出版社，2011.

[6]張俊哲.無(wú)損檢測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，2010.