1 术语释义和研讨目的

1.1  术语释义

射线照相底片上相邻两个区域的黑度差，称为射线照相对比度。缺陷影像和相邻背景之间的黑度差，常称为反差，记作“ΔD”。

1.2 研讨目的

目前较为公认的理论是，如果底片上的缺陷可识别，在缺陷宽度(垂直于射线方向上的尺寸)W不小于总不清晰度U_t的前提下(即W≥U_t)，应当具备下的条件：

ΔD≥ΔD_min               (3一1)

式中：

ΔD_min一-(人眼)可见最小对比度。

当W＜U_t时，ΔD会被折减；但ΔD的存在仍是前提。由此可见，讨论提高ΔD的方法(途径)，对胶片法射线探伤是至关重要的。

2 影响因素

在第一章我们曾提及：射线照相对比度ΔD，是辐射图像对比度Δlg(I_pˊ/I_p)被胶片梯度(胶片对比度)G的放大，或者说是二者的乘积，并给出了公式(1一50)：

ΔD=0.434.G.μ.ΔT/(1+n)

为了讨论方便起见，我们将公式(1一50)改写为：

ΔD=〔0.434.ΔT.μ/(1+n)〕.G     (3一2)

我们按公式(3一2)等式右边诸大因素顺序，讨论影响大因素的小因素。

2.1 缺陷沿射线方向上的尺寸ΔT

在第一章我们称它为“厚度差”，现在我们称它为“缺陷沿射线方向上的尺寸”。

1)体积状缺陷，沿焊缝长度走向的条孔、条渣，以及近似长方体状的未焊透，可以认为：它们的自身高度h≈ΔT。

2)对于裂纹、未熔合等面状缺陷，ΔT决定于缺陷在焊缝截面上的尺寸h、宽度(开裂面间距)w，以及缺陷平面与射线方向的夹角。这个夹角，称为检验角(又称照射角)，以θ表示。裂纹类缺陷所以被称为面状缺陷，是因为W＜＜h。

研究成果表明：除熔合线裂纹外，绝大多数裂纹平面和焊件表面是垂直的。可以这样认为：对纵向(非熔合线)裂纹，检验角θ≈0⁰，ΔT≈h；对熔合线裂纹(包括未熔合)或透照区域端部的横向裂纹，因为θ≠0⁰，所以ΔT≠h，纯理论的表达公式如下：

ΔT≈W/sinθ＜h             (3一3)

熔合线裂纹的检验角的改变，引起ΔT的改变，见图3一2。一次透照长度端部横向裂纹检验角和ΔT，见图3一3。

                    

 

 

                     图3一2 检验角的改变引起ΔT的改变示意

 

 

 

 

图3一3 一次透照长度端部横向裂纹的检验角和ΔT

公式(3一3)和图3一3表示的理想状态，实际上既使大体上与工件表面垂直的裂纹，沿壁厚方向走向也有锯齿形的曲折，所以ΔT不但决定于裂纹宽度W和照射角(检验角)θ，还决定于深度h。大约在θ≤15⁰的范围内，h越大，ΔT越大，裂纹越容易被检出。

使用周向锥靶X射线机对环焊缝进行中心内照时，焊接接头中大部分裂纹(除熔合线裂纹外)的检验角都近似为零，ΔT≈h。

2.2 线衰减系数μ

1)影响μ的第一个因素是射线能量。由表1一3可知，射线能量ε降低，线衰减系数μ增大，特别是在普通X射线能量范围内，这种变化则更为显著。图3一4是根据表1一3绘制的、钢的普通能量范围内μ一ε曲线。

                  

 

  

                  图3一4 钢的普通X射线μ一ε曲线

在第一章我们讨论过：管电压U和均匀化后的有效能量ε_im，有如下的关系，给出了公式(1一30)：

            ε_im≈0.54U

式中：ε_im单位为KeV，U的单位为KV。

按公式(1一30)计算出常见管电压下的ε_im，然后用插入法从图3一4上求出相应的μ_im，列入表3一1。

表3一1 不同管电压下钢的有效衰减系数μ_im(粗略近似值)

列出本表的目的并不是为了计算使用，只想说明：普通X射线能量变化引起的线衰减系数的变化是很明显的：管电压从300KV降到100KV，μ值增大到将近10倍；而高能射线从2MeV降到1MeV，μ才从.0.334cm^-1升至0.471cm^-1，增大到1.4倍。对普通X射线而言，降低管电压可以显著提高对比度ΔD。

2)影响μ的第二个因素是源的种类，在标准允许的同样照透厚度上，使用X射线总比使用γ射线获得的μ值大、对比度ΔD高。这是因为连续x射线含有容易被工件吸收的软射线，要比γ源的线状谱多得多，Se75、Ir192虽是多条线状谱，但其平均能量依然很高。Se75的平均能为206KeV，Ir192平均能为355KeV。

选用较低射线能量有利于μ的提高；然而射线能量的降低，又涉及射线穿透能力的降低，随着工件厚度T(或透照厚度W)的增大，射线能量必须增高。这又是标准做出规定的问题了。射探工作者应该掌握的一条原则是：在保证射线穿透的前提下，尽量使用较低的射线能量，尤其是对普通X射线。当然，对于大厚度工件，必须使用高能射线，由此造成的μ值低，只能靠选用梯度G大的胶片来弥补。

2.3 散射比n

1)n和射线能量、钢件厚度的关系，见图3一5。

 

 

 

 

图3一5 散射比（n）与射线能量、钢件厚度的关系

由该图可以得出如下结论：第一，在大的能量范围看，射线能量升高，散射比n减少。原因是射线能量升高，μ减小，散射线由被衰减掉的一部分一次射线产生。第二，射线能量一定时，n大约和板厚T成正比。对U≤300KV的X射线而言，我们曾给出公式(1一34)：

n≈0.1T

式中T以mm计。

2)焦距变化对n几乎无影响，见图3一6。

                 

 

 

 

                   

                   图3一6 散射比与焦距的关系

3)辐射场大小对散射比的影响，见图3一7。日本《射线探伤B》认为：当辐射场大于Φ 50mm后，n是个稳定值。笔者认为：一般承压设备焊接接头辐射场宽度均应大于50mm，因为除包括焊缝宽度外，还要包括距焊缝边缘5mm的各种标志。因此当工件大于暗合时，再要求限制辐射场(指Φ已经大于50mm的情况)，似无什么意义。

 

    

 

 

 

     图3一7辐射场大小对散射比的影响

4)焊缝余高、有效能量对n的影响，见图3一8。图中余高为2和4的两条曲线，可视为单面焊和双面焊情况。图中实线下方的虚线表示穿透厚度与焊缝厚度相同的平板

                 

 

 

 

 

                  图3一8 散射比与焊缝余高、有效能量的关系

5)拉大胶片(暗合)和工件间距，可以减少散射比，日本《射线探伤B》甚至认为：胶片和工件距离1m时，胶片几乎接受不到散射线了；但此法不适用于一般照相法，因为这会增大几何不清晰度。

6)当工件可以遮蔽胶片(暗合)时，最可靠方便减少散射比的方法，就是使用前后铅屏滤波，暗合背面放铅衬板，屏蔽(吸收)背散射。当工件等于或小于暗合，要在工件四周用铅板防护(也可开铅窗)，或限制照射场范围。

2.4 胶片梯度G

由表2一7可见，G的影响因素有两个：第一胶片类别；第二底片黑度。T₂类胶片D=4时，G=6.8；而T₃类胶片D=2时，G=3.8。选择T₂或T₁类胶片、要求高黑度，是提高G的途径。然而，优质胶片卤化银颗粒小，再要求高黑度，曝光时间会很长，或要求管电压较高，这里也有二者兼顾、标准规定的问题。

3 对比度计的价值

我们在第二章曾提到特殊用途的一种像质计，叫对比度计，并给出了其结构，如图2一45。透照时，它距焊缝边缘5mm、平行于焊缝放置，单面焊接头选Ⅰ型，双面焊接头选Ⅱ型。拍照冲洗后，测量与焊缝厚度相近的相邻两台阶影像的黑度差，得出ΔT=1mm时的ΔD，记作ΔD_d。它的物理意义是

ΔD/ΔT=ΔD_d=〔0.434.μ./(1+n)〕.G             (3一5)

公式(3一4)等式最右边的诸因素是难以确定的、不具体的，而ΔD_d却是具体的，是可以针对每次透照测量的。日本富士100号胶片，双面0.03mm铅屏增感，钢件厚度T=18mm，管电压182KV，ΔD_d=0.17/mm，它是μ、n、G诸变量的综合结果。如果缺陷面积较大，可出测量其黑度，找出它与背景的黑度差ΔD，则ΔT可求：

ΔT=ΔD/ΔD_d                                 (3一6)

笔者注:1)本文的许多图，未弄过来，很抱歉。2)文中提到的章节表格，读者也看不到，对不起。