射線檢測(cè)中焊縫缺陷檢出率

程中應(yīng)

【摘要】射線檢測(cè)作為無(wú)損檢測(cè)的主要方法之一，能夠有效提高焊縫缺陷的檢出率，提高焊接產(chǎn)品的質(zhì)量，降低安全隱患，降低經(jīng)濟(jì)損失，基于此，筆者重點(diǎn)論述了射線檢測(cè)中焊縫缺陷的檢出率。

【關(guān)鍵詞】射線檢測(cè)；焊縫缺陷；檢出率

1 無(wú)損檢測(cè)中的射線檢測(cè)

無(wú)損檢測(cè)是在現(xiàn)代化科學(xué)基礎(chǔ)上產(chǎn)生和發(fā)展的檢測(cè)技術(shù)，它借助先進(jìn)的技術(shù)和儀器設(shè)備，在不損壞、不改變檢測(cè)對(duì)象理化狀態(tài)的情況下，對(duì)被檢測(cè)對(duì)象的內(nèi)部及表面的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、狀態(tài)進(jìn)行高靈敏度和高可靠性的檢查和測(cè)試，借以評(píng)判它們的連續(xù)性、完整性、安全性以及其他性能指標(biāo)。

2 焊縫缺陷檢出率的主要因素及控制措施

焊縫中常見(jiàn)的缺陷主要有裂紋、未熔合、未焊透、夾渣、氣孔、形狀缺陷等。焊接缺陷對(duì)焊縫安全的影響主要表現(xiàn)在幾方面：由于缺陷的存在，減少了焊縫的承載截面積，削弱了拉伸強(qiáng)度；由于缺陷形成缺口，缺口尖端會(huì)發(fā)生應(yīng)力集中和脆化現(xiàn)象，容易產(chǎn)生裂紋并擴(kuò)展；缺陷可能穿透筒壁，發(fā)生泄漏，影響致密性。

2.1 射線透照角度

焊接接頭內(nèi)部缺陷的無(wú)損檢驗(yàn)方法被廣泛應(yīng)用的有射線透照檢驗(yàn)。像氣孔、夾渣之類(lèi)的具有某種程度條形缺陷，用射線透照檢驗(yàn)?zāi)茌^好地檢查出來(lái)。同時(shí)對(duì)缺陷的種類(lèi)和形狀也容易判別。但是，在坡口面上的未熔合或與射線透照方向呈某種程度傾斜角的裂紋等缺陷有時(shí)是不易檢驗(yàn)出來(lái)的。因此在進(jìn)行透照時(shí)，應(yīng)根據(jù)缺陷種類(lèi)與方向考慮放射線的透照方向。

2.2透照工藝

當(dāng)射線源放在焊縫中心平面時(shí)，缺陷與射線束平行，最容易被檢驗(yàn)出來(lái)。當(dāng)射線束與缺陷平面成一定角度時(shí)，如：源與焊縫中心平面傾斜度從0°到15°，再傾斜到25°，角度逐漸增加，在射線底片上的缺陷影響也從有到無(wú)，從大到小。因此缺陷若沿著徑向變化的時(shí)候很容易被檢出，這類(lèi)缺陷從受力以及安全方面來(lái)考慮都是極為危險(xiǎn)的缺陷類(lèi)型。

2.3增感屏組合

金屬增感屏與工業(yè)射線膠片配合使用最普遍。金屬增感屏上層的硝基纖維素酯保護(hù)層，具有較高的表面電阻和較大的摩擦系數(shù)。膠片與增感屏之間的摩擦，容易磨損增感屏保護(hù)層。因此應(yīng)合理設(shè)置增感屏保護(hù)層，例如添加不定型膠態(tài)V2O5導(dǎo)電材料（濃度1g/L）和促進(jìn)劑MoO3的濃度是0.02g/L，以氣刀流涎涂布方式，將涂布料液涂在紙基金屬增感屏表面，熱風(fēng)干燥。隨著MoO3的濃度的增加，涂層表面電阻顯著下降。

2.4膠片材料種類(lèi)

膠片材料也會(huì)對(duì)焊縫缺陷檢出率產(chǎn)生一定的影響。所選用的膠片應(yīng)符合以下要求：第一，膠片材料應(yīng)避免接受光照、壓力、高溫、高濕、有害煙霧、蒸汽以及穿透性輻射的影響；第二，膠片應(yīng)嚴(yán)格按照生產(chǎn)廠家的要求進(jìn)行貯藏并在安全燈光條件下進(jìn)行處理；第三，必須保持裝片臺(tái)、暗盒以及各種增感屏等的清潔，污垢會(huì)導(dǎo)致射線膠片在曝光以及處理的過(guò)程中產(chǎn)生偽跡。

3 焊縫常見(jiàn)缺陷檢出率影響因素的工程實(shí)例分析

射線探傷機(jī)使用XX1505， XX2005， XX3005探傷機(jī)。射線膠片采用I型射線膠片。膠片處理規(guī)范為液溫20℃，顯影5min，定影10min。觀片設(shè)備為L(zhǎng)QD- 3型冷光源強(qiáng)光燈。依據(jù)產(chǎn)生缺陷的要求，采用手工電弧焊方法施焊。缺陷設(shè)計(jì)類(lèi)型為裂紋、未焊透、未熔合、氣孔及夾渣。試件厚度為12mm和16mm，坡口為V型和X型，從雙面施焊。

3.1埋弧焊試件

（1）采用埋弧焊方法，獲取粗晶粒焊縫，并使試件具有一定的尺寸效應(yīng)，以獲得較高的殘余應(yīng)力。

（2）試件母材為16MnR，板厚16mm，坡口開(kāi)成X型。焊絲為HO8Mn，配合焊劑431施焊。采用對(duì)接雙面埋弧自動(dòng)焊。

（3）焊態(tài)試件為焊后直接室溫冷卻。退火狀態(tài)為焊后經(jīng)退火熱處理，其處理規(guī)范為爐內(nèi)加溫至580-600℃，保溫40min，然后出爐空冷。正火狀態(tài)為焊縫經(jīng)正火熱處理后狀態(tài)，其處理規(guī)范為爐內(nèi)加溫至880-890℃，保溫40min，出爐空冷。

3.2不同黑度下人工缺陷檢出效果

人工缺陷與焊接缺陷具有方向性、尺寸效應(yīng)不一致的特點(diǎn)，但均可與像質(zhì)計(jì)顯示的像質(zhì)數(shù)相對(duì)比，以便評(píng)價(jià)人工缺陷與焊接缺陷的檢出效果。

試驗(yàn)研究表明，底片黑度過(guò)小或過(guò)大都會(huì)導(dǎo)致檢出率下降。由于像質(zhì)計(jì)（透度計(jì)）與工件內(nèi)部缺陷在透照成像過(guò)程中所受到的影響因素（幾何形狀、尺寸效應(yīng)、材質(zhì)特性、空間位置）不盡相同，在顯像效果上有所差異，所以造成底片黑度越大，其靈敏度越高，但缺陷檢出率卻下降的現(xiàn)象。

3.3不同黑度條件下缺陷檢出效果

對(duì)手工焊縫試件進(jìn)行的試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。結(jié)果表明：焊接缺陷最佳檢出率所對(duì)應(yīng)的最佳黑度為2.0-2.5，與人工缺陷所提供的最佳黑度范圍基本一致，且變化規(guī)律也極為相似。

通過(guò)對(duì)焊接缺陷射線照像的底片分析，底片適宜的黑度值應(yīng)以焊接缺陷的顯像效果作為評(píng)價(jià)依據(jù)之一，而不是單純用底片靈敏度的大小作為評(píng)價(jià)。試驗(yàn)充分表明，底片黑度在標(biāo)準(zhǔn)允許范圍之內(nèi)變化導(dǎo)致缺陷檢出率上的差別，從而可導(dǎo)致焊縫質(zhì)量評(píng)級(jí)上的差別。以最佳檢出率確定的最佳底片黑度是極為重要的參數(shù)。

3.4底片黑度對(duì)檢出率影響的分析

（1）工件內(nèi)部產(chǎn)生的散射線的作用。在應(yīng)用寬射線束對(duì)工件照像時(shí)，由工件內(nèi)部引起散射射線強(qiáng)度隨黑度位的增大而提高，且作用在膠片上方向各異，而又無(wú)法消除。所以，散射射線對(duì)缺陷處成像干擾極大，使其反差變壞，故對(duì)檢出效果不利，最后使檢出率出現(xiàn)下降現(xiàn)象。

（2）焊接缺陷性質(zhì)及方位的作用。對(duì)于具有波動(dòng)性的射線來(lái)講，缺陷性質(zhì)及方位對(duì)透照過(guò)程的射線可以產(chǎn)生反射及折射作用，這對(duì)焊接缺陷在底片上的成像產(chǎn)生干擾，并且隨底片黑度值的加大其影響也越大。

（3）膠片特性曲線的反差作用影響。在特性曲線的直線段部分，對(duì)應(yīng)其黑度范圍約在1.5-3.5之間，反差比較突出，缺陷成像應(yīng)較好，檢出率在此段應(yīng)較高。但由于其它因素的影響，使檢出率最佳的黑度值為2.0-2.5。

3.5焊接缺陷性質(zhì)對(duì)檢出率的影響

由于各種缺陷對(duì)射線有不同的吸收率和散射效果，在底片上呈現(xiàn)的黑度、方位亦有差別，因此不但焊接缺陷性質(zhì)對(duì)缺陷檢出效果會(huì)產(chǎn)生影響，而且焊接缺陷分布、方位及尺寸效應(yīng)等因素，對(duì)檢出效果具有更大的影響。

3.6焊接缺陷性質(zhì)對(duì)檢出率的影響

（1）氣孔作為非平面缺陷，在底片上易于識(shí)別，一般認(rèn)為不易發(fā)生漏檢情況，但經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，底片黑度偏大或偏小，盡管其值在標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍內(nèi)，仍會(huì)使氣孔缺陷出現(xiàn)漏檢。合理的底片黑度值，是提高檢出效果的重要參數(shù)之一。

（2）點(diǎn)狀?yuàn)A渣是焊接過(guò)程中易出現(xiàn)的體積型缺陷，盡管點(diǎn)狀?yuàn)A渣與氣孔的缺陷性質(zhì)不同，但在顯像效果上較為接近，它們有相近的漏檢率，均在20%左右。標(biāo)準(zhǔn)中雖然允許有一定數(shù)量的點(diǎn)狀氣孔與點(diǎn)狀?yuàn)A渣存在，但應(yīng)以不發(fā)生漏檢為宜。試驗(yàn)結(jié)果表明，最佳檢出率所對(duì)應(yīng)的黑度以2.0-2.5為最好。

（3）未焊透由于有一定深度，因而在底片上的顯像效果較為理想。當(dāng)?shù)灼诙茸兓瘯r(shí)，其最低檢出率為96%。

（4）裂紋是平面型的焊接缺陷。裂紋存在對(duì)焊縫質(zhì)量危害最大。在黑度變化時(shí)，其最低檢出率為88%多。故應(yīng)考慮黑度的選取。

4 結(jié)論

焊接作為一種熱加工方法，被廣泛應(yīng)用于石油化工、礦山機(jī)械、壓力容器、航空航天、車(chē)輛、船舶以及國(guó)防等行業(yè)，在現(xiàn)代工業(yè)中具有十分重要的地位。焊接質(zhì)量的優(yōu)劣很大程度上決定著這些設(shè)備的安全性。由于焊接過(guò)程中，工業(yè)參數(shù)的選擇不當(dāng)及一些外界條件的影響，產(chǎn)品焊后難免會(huì)產(chǎn)生裂紋、夾渣、氣孔、未焊透、未熔合等缺陷的發(fā)生。所以利用無(wú)損檢測(cè)中的射線檢測(cè)方法，能切實(shí)有效提高焊縫缺陷檢出率。

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