大型搅拌浆叶的射线检测

　　1　工件介绍

　　图1为大型搅拌浆叶的实物照片,图2为浆叶上的一个断面的剖面示意图。从图上可看出,在浆叶体的横向截面上,从中心至端头的厚度是渐变的,且厚度变化非常大,最厚处达到320mm。此外,在浆叶的纵向厚度也是渐变的。根据用户的要求,探测部位为整个浆叶体,检测灵敏度要求不低于JB4730规定的像质指数。对于这一特殊工件进行射线照相,按常规照相工艺是无法满足检测质量要求的,这就需要采用特殊的射线照相工艺。

　　2　宽容度试验

　　在常规射线照相中,宽容度不是重要问题,在标准允许的底片黑度范围内,可以包容足够的工件厚度宽容度。例如对接焊缝射线照相,由于焊缝有余高,母材部分与焊缝部分厚度不一致,这样底片上的母材区域与焊缝区域就存在黑度差,但由于对接焊缝的厚度差不大,只要选择合适的射线能量,底片的黑度值很容易控制在标准规定范围内。但对于大厚度比工件, 单依靠射线能量已无法将底片的黑度值控制在标准规定范围内,必须考虑同时采用其它措施。

　　为确定大厚度差工件在不同射线能量下的底片黑度变化情况,设计了一个厚度宽容度试验试块(见图3)。采用不同能量的射线对斜楔块进行透照,对应于斜楔块厚度Ln处,透过射线强度为In,相应部位底片的黑度为Dn。由此得出在某一射线能量下穿透厚度与底片黑度的关系,以及标准允许的底片黑度范围内包容的工件厚度。从而估算出用不同能量的射线所需的透照次数和拍片数量。

　　因浆叶的厚度变化范围很大,试验分几个厚度段进行,改变透照厚度的方法是斜楔块下加钢板,透照布置如图4所示。[page]

　　3　射线源的选择

　　正确地选择合适的射线源是完成此检测项目的关键。

　　普通X射线的线质软,照相质量好,灵敏度高。但X射线对大厚度差工件照相时,底片上的黑度差大,可观察的有效评定区太小,且X射线机穿透能力不够,即使是420kVX射线机,其最大穿透厚度也不到100mm,因此该大型浆叶的照相不考虑使用X射线机。

　　放射性同位素60Co最大穿透厚度大约为180mm,而浆叶最大厚度为320mm,对大厚度部位照相的穿透能力仍显得不够。此外60Co照相曝光时间长、散射比大,照相灵敏度低,用于该大型浆叶的照相也不理想。

　　直线加速器产生的高能X射线能量高、穿透能力强、焦点小、曝光时间短、散射线少,尤其是它具有很大的检测宽容度的特点,特别适用于大厚度差工件的射线检测,因此,选择4MeV电子直线加速器来进行该大型浆叶的射线检测。4MeV电子直线加速器的宽容度范围见图5,按图中所示,在黑度1.8～4.0范围,允许工件厚度差大致为40mm。

　　4　胶片的选择

　　我厂现用的射线胶片的型号如表1所示。按颗粒度、梯度、梯噪比三项指标区分,可将其分为两类。表中(1)栏所列为颗粒度大、梯度低、梯噪比小的胶片,表中(2)栏所列为颗粒度小、梯度高、梯噪比大的胶片。

　　由于γ射线和高能X射线的能量较高,导致照相底片上的影像对比度较低,颗粒较粗,固有不清晰度较大。如果选择(1)栏中的胶片,虽然因其梯度低可增加照相宽容度,但其高噪声、低梯度、小梯噪比的缺点在高能量射线的照射下将更加明显,底片质量难以令人满意。因此有必要采用(2)栏的胶片,以抵消因射线能量较高而导致的颗粒度增大、对比度减小等对影像质量不利的因素,而梯度较高致使照相宽容度变小的问题将通过其它途径加以解决。

　　实际拍片结果证明,加速器照相使用第(2)栏中的胶片,所拍出来的底片,从对比度、清晰度、灰雾度以及灵敏度和细节识别等各个方面,都明显高出第

　　(1)栏的胶片。据此,本次大型浆叶的射线检测选择AGFAD4胶片。

　　因浆叶体形状特别,胶片的尺寸需根据不同的部位确定,并应尽量采用较大的规格尺寸,以增大观片区域,减少搭接重叠区域。

　　5　双片技术的应用

　　一个暗袋中装两张胶片(插在三张增感屏中,其中中间一张增感屏是双面增感)作一次曝光的照相技术称为双片技术。将感光速度快慢不同的胶片装在一个暗袋中,以感光速度快的底片评定厚区,以感光速度慢的底片评定薄区是所谓异速双片法;将感光速度相同的胶片装在一个暗袋中,底片上高黑度部位用单片观察评定,低黑度部位用双片观察评定,是所谓同速双片法。按美国ASME规范,当采用双片观察评定时,单片黑度的下限可降为1.3。应用双片技术的目的是增大宽容度,减少透照次数。此外,当被检工件的厚度超过检测设备的能力时,应用双片技术可以节省一些曝光时间。例如,若要使底片达到黑度D=3,使用双片技术,两张单片的黑度分别达到D=1.5即可,在双片观察评定时,就可以实现D=3。而要达到D=1.5所使用的曝光量比达到D=3所用的曝光量要低很多。本次大型浆叶的射线检测选择同速双片技术。

　　双片技术和电子直线加速器配合使用进一步增大了射线照相宽容度,如图6所示,在黑度1.3～4.0范围,允许工件厚度差可达55mm。

　　6　宽容度试验数据

　　理论分析和资料给出的宽容度数据需要通过试验验证。用4MeV电子直线加速器,采用双片技术,底片的黑度范围控制在1.3～4.0,所做的宽容度试验数据见表2。

　　由表中可见:试验编号1由于黑度上限偏低,厚度宽容大约为30mm;试验编号2的厚度宽容度大约为40mm;试验编号3的厚度宽容度大约为55mm。直接在浆叶体上进行试验拍片,试验数据见表3。[page]

　　表3与表2的情况大致吻合,由表中可见:试验编号A厚度宽容度大约为30mm;试验编号B的厚度宽容度大约为50mm;试验编号3的厚度宽容度大约为70mm。

　　像质指标其它参数也能满足有关规定。像质计灵敏度可达到1～1.5%。

　　7　实际透照过程

　　(1)透照参数

　　射源:美国LINATRON公司电子直线加速器;

　　焦点:1mm;

　　透照焦距:2000mm;照射能量:4MeV;

　　剂量:160～9000rad;曝光时间:20s～23min(不同厚度分段透照,选用不同曝光时间);

　　胶片:AGFA　D4胶片;

　　增感屏:铅屏(前0.16、中0.03、后0.50);暗室处理:手工、温度20℃、显影6min、定影10min

　　(2)透照布置

　　由于浆叶的体积较大,透照时需将其分成若干段,分段进行曝光。根据前述的宽容度结果,将浆叶按厚度差50mm分段,画线布片,胶片尺寸为360×150(mm)和360×240(mm)两种规格。

　　(3)标记与像质计放置

　　使用订制的长、宽、高为20×10×3mm的大铅字,将所有识别标记置于搭接标记(有效区)之外,以免影响评定。

　　选用Ⅰ号和Ⅱ号像质计,依据每张片的不同厚度范围,在两端最厚处及最薄处分别放置相应的像质计,以确保整张底片的灵敏度满足要求。

　　(4)散射线的屏蔽工作。

　　散射线的屏蔽也是一个很重要的环节,由于浆叶的厚度差大,且形状呈三维空间立体分布,比一般焊缝类平面型工件的屏蔽难度大。工件侧面的屏蔽在保证照相检测区域不被遮蔽的前提下,用厚铅板沿工件边缘屏蔽,以防产生边蚀散射。工件背面的屏蔽,首先要保证胶片和浆叶体紧密贴合,然后贴上与工件形状一致的屏蔽铅板,以减少背面的散射。

　　(5)底片评定

　　经暗室处理后得到质量符合要求的底片,按用户提供的标准要求进行评定。

　　8　结论

　　大型浆叶体可以采用射线照相法进行检测。通过选用合适的射源,高梯噪比的胶片,应用双片技术,在宽容度试验的基础上制定正确的照相工艺,可以获得高质量的底片和可靠的检测结果。

　　参考文献

　　1　美国ASME规范　Sec.V

　　2　强天鹏.射线检测(无损检测Ⅲ、Ⅱ级培训教材)云南.科技出版社