焊缝射线底片的评定

基础知识

一、胶片的暗室处理

焊缝射线照相法探伤，对被检焊缝进行透照后，需将具有潜相的胶片经暗室处理后得到底片，再对底片分析判断，从而得到焊缝检测结果。胶片的暗室处理包括显影、停止显影、定影、水洗和干燥五个工序，见表4-1所示。

表4-1 手工暗室处理过程的要点

射线底片的评定工作称为评片，由具有二级或二级以上资格的探伤人员在评片室内进行，利用观片灯﹑黑度计等仪器和工具进行。评片工作包括对底片质量的评定﹑缺陷的定性和定量﹑焊缝质量的评级等内容。

二、底片质量的评定

底片质量的好坏直接影响对焊缝质量评价的准确性。因为射线照相法探伤是通过射线底片上缺陷影像来反映焊缝内部质量的。因此，只有合格的底片才能作为评定焊缝质量的依据。

合格的底片应满足以下各项指标的要求：

1.黑度值

射线底片只有达到一定的黑度值，细小缺陷的影像才能在底片上显露出来。黑度是射线底片质量的一个重要指标。它直接关系到射线底片的照相灵敏度。

2.灵敏度

射线照相灵敏度是以底片上像质计影像反映的像质指数来表示的。因此，底片上必须有像质计显示且位置正确，被检测部位必须达到灵敏度要求。

3.标记系

底片上的定位标记和识别标记应齐全，且不掩盖被检焊缝影像。

注意事项：若在较黑背景上出现“B”较淡影像，需重照。

4.表面质量

底片上被检焊缝影像应规整齐全，不能缺边或缺角。底片表面不应存在明显的机械损伤和污染。检验区内无伪缺陷。

经检测质量不合格的底片不能用于焊缝评定，需重照。

任务实施

一、焊缝射线底片的评定

1.底片质量的评定

应符合GB/T 3323–2005的有关规定。

2.焊缝质量的评级

根据缺陷的性质、缺陷的尺寸及数量将焊缝质量分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，质量依次降低。

二、底片上缺陷影像的识别

1.焊接缺陷在射线探伤中的显示

各种焊接缺陷在射线底片上和工业X射线电视屏幕上会展现客观显示。在焊缝射线底片上除具有缺陷影像外，还可能会出现一些伪缺陷影像，应注意区分，避免将其误判成焊接缺陷。

2.焊接缺陷影像的识别

对于射线底片上影像所代表的缺陷性质的识别，通常可从以下三个方面来进行综合分析与判断。

（1）缺陷影像的形状 影像的形状是用来判断缺陷性质的最重要依据。分析缺陷影像几何形状时应注意：a.分析单个或局部影像的基本形状；b.分析多个或整体影像的分布形状；c.分析影像轮廓线的特点。不同性质的缺陷具有不同的几何形状和空间分布特点。

（2）缺陷影像的黑度分布 影像的黑度分布是用来判断影像性质的另一个重要依据。在缺陷具有相同或相近的几何形状时，影像的黑度分布特点往往成为判断影像缺陷性质的主要依据。分析影像黑度特点时，需考虑影像黑度相对于工件本体黑度的高低；考虑影像自身部分黑度的分布。

不同性质的缺陷，其内在性质往往是不同的。一般认为气孔内部不存在物质，夹渣是不同于本体材料的物质等等。不同性质的缺陷对射线的吸收程度也不同，从而形成的缺陷影像的黑度分布也就不同。

（3）缺陷影像的位置 缺陷影像如图4-25～图4-30所示，缺陷影像在底片的位置是缺陷在工件中位置的反映，在射线底片上的位置是判断影像缺陷性质的又一重要依据。缺陷在工件中出现的位置常具有一定规律，某些性质的缺陷只能出现在工件特定位置上。例如，对接焊缝的未焊透缺陷，其影像往往出现在焊缝影像中心线上；而未熔合缺陷的影像会偏离焊缝影像中心。

图4-25  夹渣

图4-26  气孔

图4-27  密集气孔

图4-28  密集气孔、裂纹

图4-29  咬边

图4-30  根部未熔合

三、焊接缺陷的定量测定

在厚壁工件探伤中，为了进一步判断焊缝中缺陷的大小和返修方便，往往需要知道缺陷的确切位置。

射线照相得到的是空间物体在胶片平面上的二维投影图像。缺陷在焊缝中的平面位置及大小可在底片上直接测定，而其埋藏深度却必须采用特殊的透照方法。

1.缺陷埋藏深度的确定

可采用双重曝光法来确定缺陷的埋藏深度，即移动射线源焦点与工件之间的相互位置，对同一张底片进行两次重复曝光。当测定缺陷x时，先在A的位置透照一次，然后工件和暗盒不动，平行移动射线源的焦点至B，再进行一次曝光，这样在底片上就得到缺陷x的两个投影E1和E2，从它们之间的几何关系可以计算出缺陷的埋藏深度，如图4-31所示。

式中 h—缺陷距工件下表面的距离；

S—两次曝光时在底片上所得的两缺陷影像之间距离（mm）；

L—焦距（mm）；

l—工件与胶片的距离（mm）；

a—射线源焦点从A到B的移动距离（mm）。

如果暗盒很薄而且紧贴工件时，则可取l=0而得：

双重曝光法计算公式

h=[s（L－l）－al]/（a＋s）

图4-31  双重曝光法

2.缺陷在射线方向上的尺寸

根据射线照相法原理，底片上缺陷影像的黑度越大，说明照射时透过该部位的射线越强，缺陷在射线方向上的尺寸也就越大。因此，可用黑度计测定缺陷在射线方向上的尺寸大小。通常事先制定出黑度关系曲线，就可以从黑度计上测得缺陷影像黑度值，从而确定缺陷在射线方向上的尺寸大小。

四、焊缝质量的评定

国家标准中根据焊接缺陷的形状﹑大小等不同，将焊缝中的缺陷分成圆形缺陷﹑裂纹﹑条状夹渣﹑未焊透和未熔合等五种。其中圆形缺陷是指长宽比≤3的缺陷，它们可以是圆形﹑椭圆形﹑锥形或带有尾巴（在测定尺寸时应包括尾部）等不规则的形状，包括夹渣﹑气孔和夹钨。条状夹渣是指长宽比＞3的夹渣。

按照焊接缺陷的性质﹑数量和大小将焊缝质量分为Ⅰ﹑Ⅱ﹑Ⅲ﹑Ⅳ共四级，质量等级依次降低。

Ⅰ级焊缝内不允许存在任何裂纹﹑未熔合﹑未焊透以及条状夹渣，允许有一定数量和一定尺寸的圆形缺陷存在。

Ⅱ级焊缝内不允许存在任何裂纹﹑未熔合﹑未焊透等三种缺陷，允许有一定数量﹑一定尺寸的条状夹渣和圆形缺陷存在。

Ⅲ级焊缝内不允许存在任何裂纹﹑未熔合以及双面焊和加垫板的单面焊中的未焊透，允许有一定数量﹑一定尺寸的条状夹渣和圆形缺陷存在。

Ⅳ级焊缝指焊缝缺陷超过Ⅲ级者。

1.圆形缺陷的评定

对圆形缺陷的评定首先需要确定评定区，见表4-2。其次要考虑到不同尺寸的缺陷对焊缝的危害程度不同，因此，对于评定区域内大小不同的圆形缺陷不能同等对待，应将尺寸按表4-3的规定换算成缺陷点数。最后计算出评定区域内缺陷点数的总和，然后按表4-4提供的数量来确定缺陷的等级。

表4-2 评定区

表4-3 缺陷点数换算表

示例：板厚为20 mm的对接焊缝，在10 mm×10 mm评定区内有直径分别为1 mm、3 mm、5 mm的三个圆形缺陷。根据表4-3可查得其对应的缺陷点数分别为1、3、10，评定区内缺陷点数总和为：1+3+10=14，查表4-4可得该焊缝为Ⅲ级焊缝。

表4-4 圆形缺陷分级

2.条状夹渣的评定

条状夹渣的等级评定是根据单个条状夹渣长度﹑条状夹渣总长及相邻两条状夹渣间的距离三个方面来进行综合评定的。

（1）单个条状夹渣的评定 考虑到条状夹渣长度对不同板厚的工件危害程度不同，一般较厚的工件允许较长的条状夹渣存在。因此，国家标准规定，也可以用条状夹渣长度占板厚的比值来进行等级评定。当底片上存在单个条状夹渣时，以夹渣长度确定其等级。

示例：板厚为10 mm的对接焊缝，在底片上发现4 mm长的单个条状夹渣，按条渣长度占板厚比值的规定，该条渣大于1/3板厚，小于2/3板厚，应评为Ⅲ级。但标准规定，Ⅱ级焊缝条渣最小允许长度为4 mm，因此，该焊缝应评为Ⅱ级。

（2）断续条状夹渣的评定 如果在底片上不是单个条状夹渣，而是由几段相隔一定距离的条状夹渣组成，此时的等级评定应从单个夹渣长度﹑夹渣间距以及夹渣总长三方面进行评定。

首先按单个条状夹渣，对每一条夹渣进行评定，一般情况下也可只评定其中最长者，然后从其相邻两夹渣间距来判别夹渣组成情况，最后评定夹渣总长。

3.未焊透缺陷的评定

Ⅰ级焊缝﹑Ⅱ级焊缝内不允许存在未焊透缺陷。

Ⅲ级焊缝内不允许存在双面焊和加垫板的单面焊中的未焊透。不加垫板的单面焊中的未焊透允许长度按条状夹渣长度的Ⅲ级评定。

4.焊缝质量的综合评级

事实上，焊缝中产生的缺陷往往不是单一的，因而反映到底片上可能同时有几种缺陷。对于几种缺陷同时存在的等级评定，应先各自评级，然后综合评级。如有两种缺陷，可将其级别之和减1作为缺陷综合评级后的焊缝质量级别。如有三种缺陷，可将其级别之和减2作为缺陷综合评级后的焊缝质量等级。

当焊缝的质量级别不符合设计要求时，焊缝评为不合格。不合格焊缝必须进行返修。返修后，经再探伤合格，该焊缝才算合格。一般来说，根据产品要求，每种产品在设计中都规定了探伤的合格级别，评定时应当遵循设计规定。

五、探伤记录和报告

1.射线照相法的一般程序

图4-32所示为射线照相法的一般程序。

图4-32  射线照相法的一般程序

2.探伤记录和报告

射线照相检验后，应对检验结果及有关事项进行详细记录并写出检验报告。其主要内容包括：产品名称﹑检测部位﹑检测方法﹑透照规范﹑缺陷名称﹑评定等级﹑返修情况和透照日期等。底片及有关人员签字的原始记录、检验报告必须妥善保存，一般保存五年以上。

六、射线探伤中的安全防护

1.电离辐射的生物效应

射线照射生物体时，会与生物体细胞、组织、体液等物质相互作用，引起物质的原子或分子电离，直接破坏其内部某些大分子结构。例如，使蛋白分子链断裂；破坏一些对生物代谢有重要意义的酶等，甚至可直接损伤细胞。另外，射线还能电离机体内的水分子，从而导致新陈代谢紊乱，机能失调，损伤严重时则导致机体死亡，射线对动物和植物同等造成伤害，也会造成环境的污染，因此，需进行有效防护。

2.保健物理和卫生保健的监督

在探伤过程中，操作人员必须使用各种防护用品，以免遭受损伤，禁止在进行探伤的场所进食、吸烟和储存食品。工作完毕应彻底洗手，做好个人卫生保健。同时，射线探伤最好是在无人或人少的地方进行，如果在工作人员较多的工地上或车间内进行透照，必须在危险区域边缘设置明显警示牌或警告性标示，防止外人误入，并做好监督。

3.安全防护

（1）屏蔽防护 屏蔽防护是最重要的防护手段。它是利用在射线源和操作人员间加上屏蔽物来屏蔽射线的方法，可采用原子序数大的物质，如利用铅制作成铅房、铅屏、铅罩等，根据实际情况选取。

（2）距离防护 在野外或流动探伤时，利用距离防护射线是极为经济而有效的防护方法，在实际探伤中，可用剂量计测量究竟多远才是安全的。

（3）时间防护 在可能的情况下，尽量减少接触射线的时间也是防护方法之一。因为人体所接受的射线总剂量与接触的时间成正比，即接触时间越多，接受总量越多。

实际探伤操作时，三种防护手段可以结合使用。

拓展提高

探伤实例分析

已知：图4-33为常规压力容器，板厚=12 mm，根据结构图进行分析，按照压力容器相关安全规程进行射线探伤过程。

图4-33  超声波探伤

根据产品结构、尺寸选择X射线探伤。探伤过程如下：确定射线探伤位置；选取每个探伤区段；选择透照方式；安置标记带和像质计；选取曝光规范参数；进行暗室处理；填写透照检验记录；评定探伤底片。