船舶射线检测工艺及设备

10.4.2　船舶射线检测工艺及设备

10.4.2.1　射线检测原理

当强度均匀的射线束透照物体时，如物体存在缺陷或结构存在差异，它将改变物体对射线的衰减，使得不同部位透射射线的强度不同。这样，采用一定的检测器（例如，射线照相中采用胶片）可以获得工件不同部位的透射射线强度，就可以判断物体内部的缺陷和物质的分布等。

工业射线检测包括X射线、γ射线和中子射线检测，船舶射线检测主要采用X射线。

船舶射线检测中采用的检测器主要为工业胶片，也称为射线照相。主要用于检测船体焊缝和船用配件的内部缺陷。

射线检测技术与其他常规无损检测技术比较，主要有以下特点：

（1）检测技术对被检工件的材料、形状、表面状态无特殊要求。

（2）检测结果显示直观，存档容易。

（3）对体积型的三维缺陷检测灵敏度高，而面积型的两维缺陷，检测可靠性与射线的透照方向相关。

在应用中，射线检测技术需要考虑的主要问题是辐射防护，必须按照国家的有关规定，做好现场辐射防护工作，杜绝射线辐照事故。

10.4.2.2　射线检测设备和胶片

1）射线检测设备

用于船舶射线检测的设备有X射线机和γ射线机。以便携式X射线机为主，X射线机由四部分组成，射线发生器（X射线管）、高压发生器、冷却系统、控制系统。X射线机的核心器件是X射线管，当高速运动电子，撞击阳极靶时，将发生能量转换，产生X射线。

γ射线机主要由源容器（主机体）、源组件（密封γ射线源）、驱动机构和输源管构成。源容器是存放源器件的部件。其中，有一定厚度的辐射防护介质（贫化铀等），使射线的泄漏量达到安全防护的规定。在源容器上还设置有安全连锁机构，保证源组件的安全存放和安全使用。γ射线机在船舶检测中主要用于船舶管系的检测。

2）胶片

胶片质量提供了影像可能达到的最高质量水平。其他透照技术都是在这个基础上进行控制，以期望得到满意的影像质量。因为影像的颗粒度是乳剂颗粒尺寸及其分布的随机性、单位面积上乳剂颗粒数量分布的随机性以及乳剂吸收射线光子的随机性造成的，影像的颗粒度限制了检出最小的能力，所以胶片的质量对影像有着最基本影响。船舶射线检测用胶片通常采用具有细粒、中、低感光度、高梯度的T2或T3型工业X射线胶片。

10.4.2.3　船舶射线检测工艺

1）射线照相检测的基本工艺过程

射线检测的成功与否取决于技术的合理和正确性。船舶射线照相检测的基本工艺过程包括：

（1）准备。按船东和船检认可的检测比例和检测部位布置图，在船体上找到相应部位，做出标志，被检表面事先经检查合格，理解被检工件的技术文件，编制射线照相工艺卡。

（2）透照。按照工艺卡的规定完成现场的射线照相，简称为透照。

（3）暗室处理。对已曝光的胶片在暗室中进行显影、定影等处理，使胶片成为具有被透照物体影像的射线照相底片。

（4）评片。观察射线底片，识别、记录射线底片给出的信息，按照有关技术文件和标准对被检工件的质量进行评定。

（5）报告与文件归档。依据评片结果签发检测结论报告，整理有关技术资料，完成归档。

2）射线照相检测的透照布置

（1）透照布置的基本原则。透照布置的基本原则是：透照方向的确定，必须有利于缺陷检出的方向，即射线辐射方向平行于缺陷平面或缺陷尺寸最大的方向。透照厚度最小的方向，可选较低的透照电压（射线能量小），提高缺陷影像对比度。一般采用垂直透照。因为在一般情况下，作业人员不知道是什么缺陷，而最危险的裂纹缺陷一般与检测面垂直。必要时也可从倾斜方向透照。射线透照布置，同时应考虑可能存在的缺陷尽量靠近胶片，射线透照方向应能最大限度发现缺陷，透照布置应能检出标准规定要求的最小缺陷。

透照布置时主要应考虑的是：射线源、工件、胶片的相对位置；射线中心束的方向；有效透照区；散射线的控制。

（2）拍片布置器。拍片布置器放置于工件上，与X射线源在同一侧。布置器上须有产品工程号、焊缝号、定位标记、透度计及底片有效度定位标记等。布置形式如图10.4－11所示。

图10.4－11　布置器形式

图10.4－12　透照方法示意图

图10.4－13　曝光曲线图

3）透照方法和参数

（1）透照方法。按射线源、工件和胶片三者间的相互关系，透照方法（见图10.4－12）可分为五种：纵缝透照法；环缝外透法；环缝内透法；双壁单影法；双壁双影法。

（2）透照参数。射线照相的基本透照参数是：射线能量、焦距、曝光量。它们对射线照相底片的质量有重要的影响。采用低能量射线、较大的焦距、较大的曝光量可以得到更好质量的射线照相底片。射线透照参数可用曝光曲线来确定，应用曝光曲线时要注意使用条件，见图10.4－13。

4）射线检测的灵敏度

射线照相灵敏度是底片影像的综合评定指标，合格底片其射线照相灵敏度必须符合标准要求，一般用绝对灵敏度表示：即在射线透照底片上能够发现的最小的像质计的丝径。在实际检测工作中，工件中可能存在各种性质的缺陷，不同性质缺陷对射线的衰减程度不同，所以对不同性质缺陷的检出灵敏度是不同的。为了对不同透照技术的缺陷检出灵敏度进行一致的评价，船舶检测实际工作中都用像质计来评价灵敏度。这时的灵敏度称为像质计灵敏度。

5）散射线的控制

射线检测中，散射线的防护是十分重要的，散射线会降低射线照检测的对比度，从而降低灵敏度。散射线由工件本身和环境因素造成，通常采用滤波、光阑、遮蔽、屏蔽等办法来减少散射线对检测灵敏度的影响。

6）暗室处理

暗室处理的基本步骤有显影、定影、水洗干燥。

（1）显影。显影时要控制温度一般在18℃～20℃。温度高，显影快，显影温度过高，增大底片灰雾，颗粒度变粗。温度过低时，显影能力大大降低，甚至不能显影，使底片对比度下降。时间控制一般4～6min。时间过短，显影不充分，底片对比度小，且颗粒度增大。时间过长，虽然可以增大黑度和对比度，但同时也会增大颗粒度和灰雾度。

（2）定影。定影时要控制温度，它决定了定影时间的长短。温度过高会使药液分解失效，且易使乳剂药膜膨胀，导致药膜划伤甚至药膜脱落。定影时间取决于药液的活性、浓度和温度。应特别注意“通透时间”。通透时间不足底片易出现白色灰雾，导致影像不清晰。胶片定透后，还有一部分反应生成物残留在胶片的乳剂层内，没有溶解到定影液中，所以定影还应持续一段时间，使反应物溶解转移到定影液中。

（3）水洗。水洗是去除胶片上残留的反应生成物。

（4）干燥。干燥方法有自然干燥和烘箱干燥。自然干燥是将经水洗后的底片在清洁、干燥的室内流动空气中让水分自然蒸发。烘箱干燥时，温度不应超过40℃。

（5）底片的黑度范围。黑度是底片质量的一个重要指标，它直接关系到底片的射线照相灵敏度和底片记录细小缺陷的能力，除有专门规定外，底片的黑度通常应在2.0～17.0之间。当透照小管径焊缝或变截面工件时，其黑度允许最小值为1.5。