王 恒，馬延超，張麗麗

在對周向曝光一次完成整條焊縫100%檢測的底片進行評定時（見圖1），常會發(fā)現(xiàn)相鄰兩張底片中，后一張底片上搭接區(qū)域的黑度總是較淡，隨被檢焊縫材質(zhì)的不同，及受射線源的種類和增感屏、濾光板等的限制，二者的黑度差也不同。其中，以鋁合金焊縫和使用了濾光板的大厚度焊縫的γ探傷底片尤為明顯。以鋁合金（5083-O）焊縫為例，后一張底片上搭接區(qū)域的黑度一般會比有效評定區(qū)域內(nèi)的黑度低0.5左右（見圖2）。

若圖中底片滿足ASME-V的要求，且D=2.91～2.96為應(yīng)識別的IQI絲徑附近的黑度，則區(qū)域B處的黑度至少應(yīng)滿足Db≥2.91-2.91×15%=2.47，而現(xiàn)在區(qū)域B的黑度最大為Db=2.40＜2.47，顯然區(qū)域B處的黑度不符合ASME-V的要求。對此通常對前一張底片上的區(qū)域A進行評定，做出區(qū)域B所對應(yīng)焊縫部分合格與否的結(jié)論（見圖3）。

圖1 中心曝光技術(shù)，曝光一次完成100%檢測的底片分布圖

1 黑度未重疊區(qū)及引發(fā)問題

在實際工作中將前后兩張底片搭接在一起時會出現(xiàn)如下兩種現(xiàn)象：

（1）相鄰兩張底片搭接區(qū)域的影像完全重合。

（2）相鄰兩張底片的搭接區(qū)域影像不能完全重合，區(qū)域B中總有約1～5 mm區(qū)域無法被區(qū)域A覆蓋（見圖3、圖4），即“黑度未重疊區(qū)”。

圖2 后一張底片的黑度分布

圖3 底片搭接區(qū)域示圖

對于現(xiàn)象①，若（后一張底片）區(qū)域B的黑度不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，只要對（前一張底片）區(qū)域A進行評定，即可實現(xiàn)100%檢測的要求。

對于現(xiàn)象②，若區(qū)域B的黑度不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，則對區(qū)域A進行評定是否能滿足檢測的要求呢？底片評定人員對此有不同的解釋及處理方法。

2 原因分析及驗證

2.1 原因分析

（1）觀點一認為，“黑度未重疊區(qū)”是否出現(xiàn)及其黑度是否滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求對實際檢測比例均無影響。理由是在布置射線底片時已經(jīng)能夠完全滿足100%透照的要求，沒有必要在底片評定階段再次確認射線底片是否已經(jīng)100%反映了整條焊縫的情況。評定時只需對單一底片中黑度合格部分進行評定即可，黑度不合格部分則不在評定考慮范圍內(nèi)。對于采用周向曝光技術(shù)曝光一次完成100%檢測來說，一次透照長度為整條焊縫的周長，搭接標(biāo)記只是用來確認相鄰兩張底片的連續(xù)性。而“黑度未重疊區(qū)”則是由于透照時相鄰兩張底片在搭接處沒有完全貼緊，以及增感屏、濾光板等的邊緣造成射線折射及散射后的結(jié)果。

圖4 相鄰兩張底片區(qū)域A與區(qū)域B不完全重疊

（2）觀點二則認為，若“黑度未重疊區(qū)”的黑度無法滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，就不滿足評定條件，也就無法對“黑度未重疊區(qū)”進行評定。為了確保對整條焊縫實現(xiàn)100%檢測的要求，則至少需對“黑度未重疊區(qū)”重新透照。鑒于該“黑度未重疊區(qū)”是因搭接處前一張膠片的增感屏、濾光板等大于膠片尺寸所致，故在實際檢測時很難避免。一些制造廠遇到此類問題時按照奇數(shù)、偶數(shù)布置底片的方式，直接進行兩次曝光（見圖5），以實現(xiàn)對焊縫100%檢測的目的。采用此方法照出的底片黑度均勻，在有效評定區(qū)域內(nèi)不存在黑度較淡的區(qū)域B，進而也避免了“黑度未重疊區(qū)”的出現(xiàn)及其對底片評定及實際檢測比例的影響，但曝光時間則需增加一倍。例如，使用?2 mm，活度為70Ci的射線源對100 mm的碳鋼焊縫進行透照，在焦距為450 mm的情況下，曝光一次大概需要3 h；而按奇數(shù)、偶數(shù)布片方式透照兩次則需要大約6 h。

2.2 實驗驗證

圖5 底片曝光布置圖

按照觀點一，凡是被射線照射到的物體，例如暗盒、增感屏、濾光板等都會成為散射源，而這種散射源的作用對后一張底片來說，會導(dǎo)致影像邊界模糊，產(chǎn)生低黑度區(qū)域的周邊被侵蝕，面積縮小的所謂“邊蝕散射”現(xiàn)象。但從圖4中可以看出，前一張底片的暗袋、增感屏等的“邊蝕散射”現(xiàn)象在后一張底片上的影像基本可以忽略，其邊界模糊區(qū)用肉眼基本分辨不出，更不可能是“黑度未重疊區(qū)”。另外，在工件和膠片暗盒之間加濾光板通常用于Ir192和Co60射線照相或高能X射線照相中，作用是過濾工件中產(chǎn)生的低能散射線，提高射線照射質(zhì)量，對邊蝕散射的減弱及消除效果明顯。

綜上所述，“黑度未重疊區(qū)”并不是透照時相鄰兩張底片的搭接處沒有完全貼緊，以及增感屏、濾光板等的邊緣造成射線折射及散射后的結(jié)果。

按照觀點二，由于X射線和γ射線在穿透物質(zhì)過程中與物質(zhì)相互作用會產(chǎn)生吸收及散射。因此透照時搭接處的前一張膠片的暗盒、增感屏、濾光板等吸收了部分的射線能量，從而導(dǎo)致到達區(qū)域B的射線能量較其它區(qū)域少，所以區(qū)域B的黑度較淡。又因為在搭接處的前一個暗盒內(nèi)增感屏、濾光板等的長度超出了膠片長度，因此在后一張底片的搭接區(qū)域就出現(xiàn)了這個黑度較淡的“黑度未重疊區(qū)”。

為了驗證觀點二，本文采用一次透照（周向曝光）三張連續(xù)搭接膠片的方法進行實驗（見表2、圖6～圖9），得到透照后的影像（見圖10～圖14）。

可以看出，實驗結(jié)果與觀點二相符合。

表2 試驗?zāi)z片及增感屏尺寸 （mm）

圖6 試驗時，三張連續(xù)底片的布片情況

圖7 1#片，膠片長度小于增感屏的長度

3 黑度未重疊區(qū)產(chǎn)生幾率

以鋁合金焊縫為例，在實際周向曝光時一般會選用尺寸同為360 mm×80 mm的膠片+增感屏+暗袋組合進行透照。但由于目前市場上盒裝膠片的最大常規(guī)尺寸為350 mm×430 mm，所以為了節(jié)約膠片，通常裁片人員都將此膠片裁成350 mm×80 mm的規(guī)格，可以裁5張；而按360 mm×80 mm只能裁出4張，比較浪費。因此檢測時實際透照組合為：膠片（350 mm×80 mm）+增感屏 （360 mm×80 mm）+暗袋（360 mm×80 mm），膠片尺寸小于增感屏尺寸。即便使用360 mm×80 mm規(guī)格的膠片，由于裁片或裝片人員在暗室工作時總會有小的誤差，使膠片與增感屏（濾光板）等不能完全重合，也會導(dǎo)致暗盒內(nèi)膠片的一端長度小于增感屏（濾光板）長度，則透照后將前后兩張底片搭接在一起觀察時，就必然會出現(xiàn)“黑度未重疊區(qū)”。說明在通常情況下，“黑度未重疊區(qū)”發(fā)生幾率總是大于搭接區(qū)域完全重合的幾率。因此為避免漏檢，按照奇數(shù)、偶數(shù)布置底片，進行兩次周向曝光也就成為合理選擇。

圖8 2#片，膠片長度等于增感屏的長度

圖9 3#片，膠片長度大于增感屏的長度

圖10 1#片曝光后的影像（膠片長度小于增感屏的長度）

圖13 將1#和2#搭接后的影像

圖14 將2#和3#搭接后的影像

另外，被檢測材料的吸收系數(shù)對后一張底片搭接區(qū)域的黑度也有影響。

在選用X射線進行透照時（包括對鋁合金（5083-O）焊縫和中薄板的碳鋼、低合金鋼及奧氏體不銹鋼對接焊縫），一般都會使用厚度均為0.03 mm的鉛增感屏做前屏和后屏。由 [1]中第120頁表4-4可知，在100 kV時，鋁合金的射線透照等效系數(shù)Ψ1=0.1，鉛的等效系數(shù)Ψ2=14.0，則對鋁合金焊縫透照后，后一張底片上區(qū)域B處所接收的射線能量比非搭接區(qū)域所接收到的少約8.4 mm鋁合金所能吸收的射線能量；而在220 kV時，鐵／鋼的射線透照等效系數(shù)Ψ3=1.0，鉛的等效系數(shù)Ψ4=12.0，則對碳鋼、低合金鋼、奧氏體不銹鋼等中薄板焊縫透照后，后一張底片上區(qū)域B所接收的射線能量比非搭接區(qū)域少約0.72 mm被檢焊縫材質(zhì)所能吸收的射線能量。顯然8.4 mm遠大于0.72 mm，所以在實際周向曝光射線照相底片上，會出現(xiàn)鋁合金（5083-O）焊縫搭接處的黑度較淡區(qū)域的黑度與底片上其它區(qū)域的黑度的差值通常會超出相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于黑度差值的最低要求的情況。因此在此類底片評定時，不僅要關(guān)注有效評定區(qū)內(nèi)黑度的最低值，還要關(guān)注有效評定區(qū)內(nèi)的黑度差值是否也滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。而碳鋼，低合金鋼及奧氏體不銹鋼中薄板對接焊縫周向曝光射線照相底片上，因搭接處黑度較淡區(qū)域的黑度與底片上其它區(qū)域的黑度差值一般不會超出相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于黑度差值的最低要求，評定時只要關(guān)注搭接區(qū)域的黑度是否滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的最低要求即可。而對于使用濾光板的γ射線周向曝光底片，以使用2 mm的鉛濾光板為例（由 [1]中第120頁表4-4可知，Co60的射線透照等效系數(shù)Ψ3=2.3），則后一張底片上區(qū)域B所接收到的射線能量比非搭接區(qū)域少約9.7 mm被透焊縫所能吸收的射線能量，因此其區(qū)域B的黑度也會超出相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

4 結(jié)語

當(dāng)不能確定“黑度未重疊區(qū)”的黑度能否滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求時，在透照時所選用的膠片長度要大于或等于增感屏（濾光板）等的長度，且裝片時要保證膠片能完全覆蓋增感屏及濾光板等。即使由于某種原因不能做到以上要求，那么至少要保證裝片時暗盒內(nèi)膠片的一端能完全覆蓋增感屏及濾光板等，且在透照時，應(yīng)確保此端能直接緊貼焊縫，以使另一端處于相鄰暗盒的后面。這樣，也可避免“黑度未重疊區(qū)”的出現(xiàn)，實現(xiàn)射線源中心周向曝光一次即可完成100%檢測比例的要求。

[1]中國特種設(shè)備檢驗協(xié)會組織編寫強天鵬射線檢測第2版中國勞工社會保障出版社，2007.