鑄鋼件檢測中提高射線照相寬容度的方法

征立剛,魯海洋

(共享鑄鋼有限公司， 銀川 750021)

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鑄鋼件檢測中提高射線照相寬容度的方法

征立剛,魯海洋

(共享鑄鋼有限公司， 銀川 750021)

鑄鋼件形狀復(fù)雜，壁厚尺寸變化大，對其射線照相檢測時，為使透照底片有效范圍內(nèi)的黑度滿足標準要求，通常需對檢驗區(qū)域進行多次分段曝光，但此做法易帶來檢驗成本增加和效率降低的問題。為了在有效透照范圍內(nèi)最大限度地減少透照次數(shù)，從鑄件透照區(qū)域劃分，射線源特性運用，多膠片技術(shù)，厚度補償和屏蔽等方面入手，對提高鑄鋼件射線照相寬容度的操作技巧及其試驗數(shù)據(jù)進行介紹和分析，以為同行提供參考。

射線照相檢測；鑄鋼件；多膠片技術(shù)；屏蔽

鑄鋼件具有結(jié)構(gòu)性強、可靠性高、適應(yīng)范圍廣和設(shè)計靈活等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于機械、能源、壓縮機、造船/海洋石油機械等工業(yè)領(lǐng)域中。

由于鑄鋼件常服役于高溫高壓環(huán)境下，故對其內(nèi)部質(zhì)量的控制至關(guān)重要。鑄鋼件內(nèi)部質(zhì)量檢測最常用的方法有超聲波檢測法和射線檢測法，這兩種檢測方法各有利弊。射線照相檢測法由于采用底片作為記錄介質(zhì)，可得到直觀的缺陷圖像，故常應(yīng)用于鑄鋼件關(guān)鍵部位內(nèi)部質(zhì)量的檢測中。

射線照相寬容度是指膠片有效黑度范圍相對應(yīng)的曝光厚度范圍[1]，提高射線照相寬容度是優(yōu)化射線照相工藝的主要措施之一。文章主要從透照區(qū)域劃分，放射源特性運用，多膠片技術(shù)，厚度補償和屏蔽等方面出發(fā)，總結(jié)了一些提高鑄鋼件射線照相寬容度的實踐技巧和工藝方法，以為優(yōu)化鑄鋼件射線照相工藝提供參考。

1 鑄件透照區(qū)域的劃分

鑄鋼件具有幾何形狀復(fù)雜，截面尺寸變化較大的特點，射線照相檢測依據(jù)寬容度進行透照區(qū)域的劃分，可以優(yōu)化工藝參數(shù)，減少透照次數(shù)。

進行透照區(qū)域劃分時應(yīng)注意以下幾點：在滿足輻射場和一次透照長度的條件下盡可能做到歸一化處理；將厚度相同的區(qū)域劃分到同一張膠片內(nèi)進行一次透照；對于厚度變化區(qū)域，利用膠片寬容度和多膠片技術(shù)進行最大限度增加一次透照長度，減少透照次數(shù)；對于厚度對稱區(qū)域，采用對稱性的劃分一次曝光多張膠片。

2 射線源特性運用

常用射線源主要有χ射線機、γ源和加速器，其適用透照厚度和使用優(yōu)勢各不相同。χ射線機主要用于鑄件薄壁區(qū)域的透照，透照靈敏度優(yōu)于γ射線；γ源則對一些復(fù)雜內(nèi)腔鑄件的內(nèi)透檢測更適合，且可以周向曝光；加速器主要特點是能量大、穿透力強、透照時間短、檢驗效率高、照相厚度寬容度大。表1是常用射線源的透照厚度范圍。

表1 常用射線源的透照厚度范圍

2.1 選用高能射線源

選用高能射線源對鑄件進行射線照相檢測，具有較大的透照厚度寬容度。不同能量高能X射線對鋼的透照厚度偏差如圖1所示[2]。從圖1中可知，高能X射線的能量越高，其透照厚度偏差越大(即寬容度越大)。如采用9 MeV高能X射線對鋼進行透照，底片黑度在1.5～3范圍內(nèi)的透照厚度差在50 mm左右；也就是說透照厚度差在50 mm內(nèi)時，采用合適的曝光量，薄厚位置均可以滿足黑度要求范圍。筆者公司運用DZ-9/3000型駐波直線加速器對鑄鋼件進行射線照相檢測，可有效增大厚度寬容度；又因其焦點小于2 mm，焦距大，照相清晰度高，透照厚度50～380 mm范圍內(nèi)的照相靈敏度優(yōu)于1%。

圖1 不同能量高能X射線對鋼的透照厚度偏差

2.2 利用高能射線照射場強度的分布特點

不同能量加速器照射場強度分布及底片黑度變化趨勢見圖2[3]。利用加速器照射場強度成“錐形”分布的特點，讓主射線束分布在厚度較大的位置，次射線束分布在厚度較小的位置，這樣穿透工件到達膠片的射線強度較為均勻，使得不同厚度區(qū)域的透照底片黑度差值較小，可有效提高射線照相的寬容度。以DZ-9/3000型駐波直線加速器為例，在偏離X射線中心軸線7.5°處的最小劑量率為中心軸線上強度的55%；也就是射線束邊緣與中心強度之比為0.55∶1，則可應(yīng)用此比例關(guān)系對厚度變化區(qū)域進行曝光量的選擇；具體射線源布置實例如圖3所示。

圖3 利用照射場強度錐形分布特點的透照示意

3 采用多膠片技術(shù)

多膠片技術(shù)是指在暗袋中同時放入兩張或多張感光速度相同或不同的膠片進行透照的檢測技術(shù)。當(dāng)暗袋中放入感光速度不同的膠片進行透照后，透照厚度大的部位用感光速度快的膠片進行觀察評定，透照厚度小的部位用感光速度慢的膠片進行觀察評定；當(dāng)暗袋中放入感光速度相同的兩張膠片進行透照后，厚度大的部位可將兩張底片疊加進行觀察評定，厚度小的部位用單片觀察評定。多膠片技術(shù)的特點是：一次曝光被透照區(qū)域內(nèi)不同厚度部位的底片黑度都能夠滿足標準要求，并有很好的黑度連貫性。

應(yīng)用實例：筆者公司在實際檢驗中用不同型號的膠片制作了曝光曲線。圖4所示為柯達AA400和M125型膠片用DZ-9/3000駐波直線加速器在2 000 mm處曝光(自動沖洗)，黑度為1.5和3.5的曝光曲線(為方便表述，圖中縱坐標數(shù)值未完全按比例標示)；這兩種膠片組合采用多膠片技術(shù)，從曝光曲線上可以看出透照劑量為180 rad時，透照厚度在70～170 mm范圍，最大和最小厚度處的底片黑度均在1.5～3.5范圍內(nèi)，大大提高了透照厚度寬容度；而且在同一位置使用兩種不同型號底片、不同黑度進行影像觀察，更容易獲得缺陷的最佳觀測黑度和對比度。

圖4 AA400和M125型膠片黑度為1.5和3.5曝光曲線

4 厚度補償和屏蔽

很多鑄鋼件形狀復(fù)雜、透照厚度差大，采用高能X射線加速器透照往往能夠滿足透照能力，同時也增大了底片灰霧度，會出現(xiàn)“邊蝕”現(xiàn)象；根據(jù)檢測的具體部位制作配套的補償塊和進行必要的屏蔽措施，可減小底片黑度差和“邊蝕”影響，增大底片寬容度，提高底片清晰度。

5 結(jié)語

鑄鋼件因使用和設(shè)計要求不同，形狀結(jié)構(gòu)變化多樣，截面尺寸變化較大。只有結(jié)合鑄鋼件實際情況，選用合適的透照工藝和技術(shù)措施，才能保證射線照相檢測方法的有效實施和質(zhì)量控制。主要從透照區(qū)域劃分，放射源特性運用，多膠片技術(shù)，厚度補償，屏蔽等方面對提高鑄鋼件射線照相寬容度的實踐應(yīng)用進行了介紹。介紹的方法在實際操作中工藝效果明顯，可以有效提高射線照相寬容度，保證射線照相底片對比度和靈敏度，獲得滿意的檢測效果。

[1] 強天鵬.射線檢測第二版[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2007：58.

[2] 劉耀紅.Varian Linatron高能X射線的應(yīng)用[D].北京：北京機械自動化研究所，2000：11-32.

[3] 美國無損檢測學(xué)會. 美國無損檢測手冊(射線卷)第一版[M].上海：世界圖書出版公司，1992：318-342.

Application of Latitude Improvement in Casting Radiographic Inspection

ZHENG Li-gang, LU Hai-yang

(Kocel Steel Foundry Co., Ltd., Yinchuan 750021, China)

During casting radiographic inspection, the inspection area is normally divided into several sections when the shape and dimension change sharply, so that one can obtain standard transmitted film density in valid area. With this method, on the other hand, one may get a poor efficiency and an increment in the cost. In order to reduce exposure times at the maximum extent and improve radiographic inspection latitude, a systematic discussion was made on the exposure area division, source application, multiple films technique, thickness compensation and screening etc in this paper. Also, some experimental information was investigated and the effective operation technique was analyzed in order to improve radiographic inspection latitude.

Radiographic inspection; Casting; Multiple films technique; Screening

2016-07-19

征立剛(1977-)，男，助理工程師，主要從事無損檢測及研究工作。

征立剛，E-mail: zhenglg751203@163.com。

10.11973/wsjc201612018

TG115.28

B

1000-6656(2016)12-0074-02