耐热钢射线照相的B级检测

席永红

(洛阳欣隆工程检测有限公司，河南洛阳 471012)

耐热钢射线照相的B级检测

席永红

(洛阳欣隆工程检测有限公司，河南洛阳 471012)

阐述表达裂纹形态自身特性的参数，简述了影响裂纹检出的因素，在对易裂材料进行射线检测时对各种因素需综合考虑的同时，还要选择优化参数。

裂纹;能量;焦距;透照方式;散射线

洛阳欣隆工程检测有限公司受委托对2台炼油厂焦化装置的主要设备——焦炭塔的制造过程进行检测。按图纸要求，在制造过程中对钢板刨后坡口，单面焊后背面清根，堆焊中及堆焊后、热处理后、水压试验后的不同阶段实施磁粉、渗透、超声和射线检测。射线照相技术等级为B级，超声检测为C级。采用高灵敏度的检测级别原因是：焦炭塔是采用耐热钢制造的疲劳容器，其介质是易燃易爆的渣油。

在这里，对本次的检测对象所采取的射线照相B级检测需注意的几个方面进行讨论。

焦炭塔的结构由上封头、筒体、下锥段组成。其中上封头和筒体的上四节是材质基层为15CrMoR，复层为410S的复合板，筒体的下四节和下锥段是材质为15CrMoR的钢板。筒体直径Φ6 100 mm，厚度从上到下分别为19 mm到28 mm不等。

在本次检测时，制造方特别提出要采用X射线照相。因为一年前制造的Φ9 000 mm焦炭塔在水压试验后，对复合板部分的焊道堆焊层进行渗透检测，发现大量微裂纹，查看水压试验前的γ射线照相胶片，因固有不清晰度较大，没有发现微裂纹。X射线照相胶片的对比度、清晰度、颗粒度均优于γ射线照相胶片，吸取以往教训，特提出以上要求。

15CrMoR为耐热钢，在焊接过程中受各种因素影响，极易出现热裂纹和冷裂纹。焊道复层的堆焊层焊接时采用小能量多道焊，焊接工艺稍掌握不好易出现微裂纹。

裂纹的检出是本次检测的首要目的。裂纹是一种面积型缺陷，表达裂纹形态自身特性的参数有：裂纹的长度、走向，裂纹离表面的距离，裂纹平面对工件表面法线的倾角，裂纹在试件厚度方向的尺寸，两裂纹面之间的间距。影响裂纹检出的因素有：①透照角度;②裂纹的开口宽度和透照几何条件;③裂纹截面形状;④透照厚度;⑤射线源和胶片种类。对于给定的试件，供选择的因素主要是①、②、⑤。

根据图纸、制造厂和对裂纹检出的要求，射线机采用XXG3005 X射线机和XXH3005锥靶X射线机(平靶周向X射线机对环缝作内透中心法倾斜全周向曝光时，由于射线有倾斜角度，对焊缝中纵向面状缺陷的检出有影响)。AGFA C4胶片(T2类)。前0.03 mm，后0.1 mm铅箔增感屏。显影液及定影液是蓝格套药。

射线照相B级检测技术：f≥15d·b2/3，曝光量不小于20 mA·min，2.3≤D≤4.0，像质计灵敏度的具体要求。

下面具体以19 mm厚度的复合板的A缝和B缝为例说明透照工艺。

1 射线能量的选择

根据JB/T4730.2-2005 4.2.1的规定，X射线透照19 mm的钢时，允许采用的最高电压约为280 kV。管电压越高，线质越硬，能穿透的厚度越大。由射线照相对比度公式ΔD=0.434GμΔT/(1+n)可知，μ越大，对比度ΔD越大。衰减系数μ、散射比n与试件材质厚度和射线能量有关，在试件材质厚度给定的情况下，透照的射线能量越低，线质越软，μ值越大，n越小。因此，为增大对比度，宜选用能量较低的射线。经试验，当F=700 mm，V=280 kV时，曝光时间为4min。V=260kV时，曝光时间为5 min。一般射线机的曝光时间最多都设置为5 min。且需1∶1休息。因此，选用电压260 kV，曝光时间为5 min。此参数符合射线照相B级要求。另外，射线能量的增大，会增大照相胶片的固有不清晰度和颗粒度，使射线照相灵敏度下降，影响细小缺陷的检出。因此，如果检测时间能够保证，在保证穿透力的前提下，应采用更低的电压。影响胶片对比度G的因素有胶片种类，底片黑度和显影条件。在实际应用中采用AGFAC4胶片，黑度控制在2.5～3.5，显影温度20℃，显影时间5～7 min来提高G。

2 焦距的选择

焦距对射线照相灵敏度的影响主要表现在几何不清晰度上。由Ug=dfL2/(F-L2)可知，当固定df后，焦距F越大，Ug越小，底片上的影像越清晰，当L1的变化引起到达胶片的射线在裂纹张口最宽处的截距大于裂纹张口宽度时，即W'/W＞1，对比度会急剧下降。实践证明，当F＜600 mm时，即属于W'/W＞1，检出灵敏度也急剧下降。根据 JB/ T4730.2-2005 4.3.1的规定，采用B级射线检测时，射线源至工件表面的距离应满足f≥15d·b2/3。当d=3 mm，b=19 mm时，应有f≥321 mm。考虑到透照场的大小，实际焦距要大于321 mm。焦距的增大，按照强度平方反比定律，就需要增加曝光时间。理论分析和透照试验的结果均表明：对窄裂纹之类的平面型小缺陷进行透照，当射源—胶片距离增大时，检出率会明显提高。当焦距引起的几何不清晰度Ug减小到与所使用的射源能量下的固有不清晰度Ui数值相同时，此时的焦距称为优化焦距。实际应用时常以优化焦距的70%作为实用的焦距。实用焦距兼顾了几何不清晰度与工作效率。由资料可得射线能量为250 kV时，实用的优化焦距为650 mm。

3 透照方式的选择和一次透照长度

3.1 纵缝的基层透照

纵缝采用内单V坡口自动焊，基层焊满后外面清根自动焊盖面。内部焊接时，外面用电加热片加热保温，温度控制较稳定，焊接条件较好。外部焊接时，由于受条件限制，内部采用火焰加热，受热均匀性相对较差，产生缺陷的机率相对较高。因此，透照时采用源在内的单壁透照方式，以减小焊缝中近外表面缺陷的几何不清晰度。

3.2 纵缝的复层透照

复层的不锈钢堆焊层采用小电流多道焊焊接工艺，过渡层焊后渗透检测合格开始表层堆焊，表层渗透检测合格后射线照相。为使堆焊层内缺陷的几何不清晰度最小，选用源在外的单壁透照方式。

透照时，由于裂纹是一种面积型缺陷，射线从不同方向透照穿过裂纹的行程不一样。当射线方向与裂纹方向一致时，底片上裂纹的对比度最大，检出率最高。因此要求主射线束与工件表面垂直。

一次透照长度。根据JB/T4730.2-2005 B级检测的规定，K≤1.01即L3≤0.3L1，常用胶片长为300 mm，按有效长度260 mm算，F=260/0.3+19= 886 mm。由前边能量的选择可知，F=700 mm，V= 260kV时，t=5min;当F=886mm，V=260kV时，t=8 min。工作效率降低许多。因此选用长240 mm胶片，有效长度200 mm，选用F=700 mm，V=260 kV时，t=5 min。此参数符合射线照相B级检测要求。

3.3 环缝的透照

为达到最小的横裂检出角，环缝采用内透中心法。筒体外半径3 069 mm即为焦距，由于焦距较远，可选用适当的允许高电压，经试验T=19mm，F=3069mm，V=260kV时，t=35min，显影时间7 min，底片黑度3.0，可识别像质丝号为13，完全符合B级检测要求。因K=1，所以胶片可选用长300 mm或360 mm规格。

4 散射线的控制

在对纵缝及环缝透照时，焊缝两边厚度相等，焊缝余高磨平，散射比可明显减小，获得更好的照相质量。铅箔增感屏具有吸收低能散射线的作用，使用合适厚度的增感屏是减小散射线最方便、最经济的方法。但背散射线不容忽视，当暗盒背后近距离内有导致强烈散射的物体时，要在暗盒后面加铅板以屏蔽背散射线。使用铅罩和铅光阑可以减小照射场范围，从而在一定程度上减小散射线。

5 结论

对耐热钢的B级射线照相，为了能得到清晰度较好的底片，最大程度检出细小裂纹，射线照相时对能量、焦距、透照方式的选择都要采用最优化数值。

TQ050.7

B

1003-3467(2010)12-0030-02

2010-04-21