环焊缝单壁外透法射线检测几何不清晰度分析

第 34卷第 5期 2010年 10月 无 损 探 伤 N � D � T V ol. 34N o. 5 October. 2010 环焊缝单壁外透法射线检测 几何不清晰度分析 赵加冠 � 杨恒亮 � 王 � 聪 (国核电站运行服务技术公司,上海 � 200233 ) 摘 � 要:分析了传统射线检测中几何不清晰度的计算方法, 并通过环焊缝几何不清晰度 U g 与焦距 F、射 线源焦点尺寸 d 0等之间的计算分析,找出了传统的几何不清晰度计算方法对于环焊缝射线检测的不适用 性,并提出了可行性建议。 关键词:环焊缝;单壁外透;几何不清晰度 中图分类号: TG115. 28 � 文献标志码:A � 文章编号: 1671-4423( 2010) 05-40-02 � � 某管道焊缝规格为 �350 � 75mm ,牌号为 A312 T P347H , 采用窄间隙自动焊接方式完成, 要 求对焊缝及热影响区 100%射线检测,根据检测规 程确定相关检测工艺参数如表 1。 表 1� 相关检测工艺参数 焦点尺寸 d 0 几何不清晰度 U g 源至工件 表面距离 f 透照次数 N � 3� 3 0. 29 800 12 � � 检测完成后在底片评定的过程中, 发现搭接标 记铅字影像已经变形并放大, 虽不影响对底片的评 定,但已造成检测信息的缺失。然而焦距选择与 U g 值都满足标准及规程要求, 此种情况下考虑是否因 工件形状造成几何不清晰度计算中的误差, 进而影 响到焦距的选择,本文根据几何不清晰度的定义对 环焊缝 Ug 值进行分析计算。 1 � 几何不清晰度计算方法 由于 X射线管焦点或 �射线源都有一定尺寸, 所以射线透照工件时, 工件表面轮廓或内部缺陷在 底片上的影像的边缘会产生一定宽度的半影, 这个 半影的宽度就是几何不清晰度 Ug , 射线检测过程中 几何不清晰度直接影响不清晰度, 进而影响射线检 测灵敏度。各国标准都对几何不清晰度有明确规定 及要求,其计算方法基本一致,区别仅在于对不同射 线源及不同类型工件的 U g 值要求不同。因此在实 际射线检测中, 焦距的选择必须要满足几何不清晰 度的要求。 图 1 平板工件的几何不清晰度示意图 � � 射线检测几何不清晰度 Ug 值计算如下,由图 1 可得: U g = d0L 2 F - L 2 = d0L 2 L 1 (1) 式中 � L 2 � 工件表面到胶片间的距离; L 1 � 射线源至工件表面的距离; d 0 � 焦点尺寸。 由式( 1)可知,焦距 F 越大, U g 值越小, 底片上 的影像越清晰。从公式中还可以看出, 为了减小 U g 值,选择较小的射线源尺寸d0 ,可得到与增大焦距F 相同的效果,因此在实际透照中选择焦距时,焦点尺 寸是同时考虑的相关因素。 2 � 环焊缝单壁外透法几何不清晰度分析 公式�对平板焊缝的射线检测必然有较好的适 用性,但是正如事例中给出的某管道环焊缝在单壁 外透技术条件下影像失真,而不得不对该几何不清 晰度进行重新分析。 图 2为透照布置图, 图 3 为几何不清晰度示意 图。如图 3所示,根据几何不清晰度定义,源在外单 壁透照时几何不清晰度为: 图 2 � 透照布置图 图 3 � 几何不清晰度示意图 Ug = �r� 180 = �r 180 (�1 - �2) = �r 180 � � ( cos- 1 R2 + r2 - t 2 2 2Rr - cos- 1 R 2 + r 2 - t1 2 2Rr ) ( 2) 式中: t2 = Rcos�1 - R2 cos�1 2 - (R2 - r2) �1 = �+ tan- 1 d0 2( f + R ) + � tan- 1 Rsin(�+ �) ( f + R) 2 + ( d0 / 2) 2 - Rcos( �+ �) t1 = R cos�2 - R2cos2�2 - ( R2 - r 2) �2 = �- �+ � tan- 1 Rsin(�- �) ( f + R) 2 + ( d0 / 2) 2 - Rcos( �- �) �= tan- 1 d0 2( f + R) 显然, 由以上各式可以看出, 环焊缝射线检测 时的几何不清晰度不仅与源尺寸 d0、源至工件表面 的距离 f 和透照厚度( R - r ) 有关,而且与半有效角 度 �有关,即源至工件表面的距离 f 越大, U g 值越 小,另外选择较小放射源尺寸 d0、较小的半有效角 度 �也同样能得到降低 Ug 值的效果。 3 � 结果分析 作为验证,现按照上述分析结论公式 � 计算事 例中环焊缝单壁外透时的几何不清晰度, 计算结果 如表 2。 表 2 � 环焊缝几何不清晰度计算结果 � �2 �1 t 2 t 1 U g 0. 1� 18. 681� 18. 930� 83. 213 82. 867 0. 436 � � 由此可见根据公式 �计算出的 U g 值已远远超 出了检测规程及标准中的要求, 因此造成底片影像 变形放大而失真。此种情况下如要满足规程中 Ug 值 要求以得到质量较好的底片,必须对焦距或一次透 照长度进行修正。这个例子也说明了对于环焊缝单 壁外透法射线检测, 传统的几何不清晰度计算已不 能较好地满足检测需求,进而降低了检测灵敏度,甚 至造成漏检,另外,此种情况也同样出现于厚壁小径 管射线检测中。 4 � 结束语 在射线检测中, 环焊缝与平板焊缝的几何不清 晰度有一定的差别, 环焊缝的几何不清晰度受多方 面因素的影响,然而在实际工作中根据焦距的优化 控制以及一次透照长度的调整, 都能有效地解决此 类问题。尽管公式 � 的计算过程较为繁琐,但能反 映出传统的几何不清晰度计算方法的局限性,这也 从另外的角度说明了几何不清晰度的控制在射线检 测中的重要作用。 参考文献: [ 1] JB/ T 4730. 2- 2005 承压设备无损检测第 2 部分射线检 测[ S] . [ 2]全国锅炉压力容器无损检测人员资格鉴定考核委员会. 射线检测(试用本) [ M ] . [ 3]张小海. 一种基于检测技术级别的射线参数优化方法 [ J] . 无损检测, 2008, 30( 6) : 329-331. 41第 5期 赵加冠等:环焊缝单壁外透法射线检测几何不清晰度分析