王先鵬

摘 要：X射線檢測技術(shù)由于其突出的優(yōu)點廣泛應(yīng)用于諸多行業(yè)，文章介紹X射線照相檢測的基本原理，X射線檢測在船舶焊縫拍片中的要點和原則，最后分析了底片中典型缺陷的影像特征。

關(guān)鍵詞：X射線；船舶焊縫；檢測

中圖分類號：U671.84 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）31-0150-02

造船焊接過程中，焊縫中常會出現(xiàn)氣孔、夾渣等缺陷，它們嚴重影響著船體的強度和密性。為了了解和評估船舶焊縫的質(zhì)量，常采用無損檢測技術(shù)進行檢測，并據(jù)此采取修補措施。本文介紹射線照相檢測在船舶焊縫質(zhì)量檢測中的應(yīng)用。

1 X射線照相檢測技術(shù)的基本原理

X射線是一種波長很短的電磁波，能透過很多對可見光不透明的物體。射線檢測技術(shù)的基本原理是：當一束強度為IO的射線穿過厚度為T的物體時，由于射線與物體的相互作用，部分射線被吸收，部分射線發(fā)生散射，導(dǎo)致射線強度會有不同程度的降低。不同物質(zhì)（缺陷）對射線的吸收和散射不同，因此穿過檢測物體后射線的出射強度不同，分別為I和I1。所以，檢測出射射線強度的變化情況，就可獲得被檢測物體存在的缺陷、厚度等情況。I和I1之間的關(guān)系如下：

射線還有一個重要特性是可以使膠片感光，當射線照射膠片時，能使膠片乳劑層中的鹵化銀產(chǎn)生潛像中心，經(jīng)過顯影和定影后開始黑化，接收射線越多的部位黑化程度越高。

由上式可知，μ值越大，ΔT越大，I1和I的比值越大，反映在底片上，缺陷處的黑度與無缺陷處的黑度的差值就越大，缺陷就越容易檢測。

2 X射線檢測的基本要求

2.1 拍片焊縫的選擇。拍片的位置應(yīng)將船體外板和強力甲板作為重點區(qū)域，特別是船舯0.6L范圍內(nèi)的外板和強力甲板焊縫，船舯0.6L范圍以外的區(qū)域也應(yīng)適當拍片。船體的內(nèi)結(jié)構(gòu)焊縫可以有選擇地對液艙艙壁、雙層底和由結(jié)構(gòu)強度計算或疲勞強度評估確定的關(guān)鍵部位等的焊縫進行拍片。

2.2 拍片數(shù)量的計算。對于在船舯0.6L范圍內(nèi)的船體強力甲板和外板，無損檢測點的數(shù)量n可以參考按下式計算的結(jié)果[2]：

n=0.16k（i+0.1WT）+0.04WL

式中：k-船舯0.6L內(nèi)板列的平均寬度，m；i-船舯0.6L內(nèi)的縱、橫向?qū)雍缚p交叉處的總數(shù)；WT-船舯0.6L內(nèi)的橫向?qū)雍缚p的總長，m；WL-船舯0.6L內(nèi)的分段合攏的縱向?qū)雍缚p的總長，m；L-沿夏季載重線水線，由艏柱前緣量至舵柱后緣的長度，m。

在船舯0.6L以外船體強力甲板和外板，拍片數(shù)量約為上述計算數(shù)量的10%～20%，并可以采取一定數(shù)量的超聲波（UT）探傷檢測方法。此外，重要部位的船舶焊縫檢測方法和要求還要符合相關(guān)規(guī)范和標準的規(guī)定。對于散裝運輸危險化學(xué)品船的液貨艙艙壁板上所有的焊縫十字交叉處都要進行拍片。X射線檢測的位置和結(jié)果都應(yīng)記入報告，并應(yīng)提交檢驗人員認可。

2.3 X射線照相檢測的主要原則。（1）開展X射線檢測前，應(yīng)首先對待檢焊縫進行外觀檢查，焊縫表面成型均勻，無過大余高，不能有未熔合、裂紋或單面焊根部未焊透等缺陷存在。表面氣孔和咬邊等應(yīng)在允許范圍內(nèi)。（2）X射線照相檢測的布片密度應(yīng)按船體結(jié)構(gòu)的重要性和受力大小從高到低依次遞減，且在對接焊縫交叉點布片時，底片方向應(yīng)平行于橫向?qū)雍缚p。關(guān)鍵區(qū)域的檢測密度應(yīng)大于其他區(qū)域。（3）嚴格按照事先編制的檢測工藝文件，選擇相關(guān)的參數(shù)，指導(dǎo)X射線照相檢測的正確實施，有效控制工藝文件對射線照相質(zhì)量的影響，以達到符合要求的檢測。（4）底片評定應(yīng)分為兩個步驟，先進行底片質(zhì)量的評定，再進行產(chǎn)品質(zhì)量的評定。只有底片質(zhì)量合格后，才能對底片上顯示的產(chǎn)品質(zhì)量進行評定。

3 焊縫外觀及內(nèi)部典型缺陷的影像識別

3.1 焊縫外觀缺陷及影像特征。（1）咬邊：沿焊縫邊緣斷續(xù)或連續(xù)的黑線。（2）未填滿：沿焊縫邊緣斷續(xù)或連續(xù)且有一定寬度的黑線，外側(cè)邊緣呈直線狀。（3）弧坑：收弧時的凹坑呈橢圓形黑色影像，有時有氣孔或裂紋。（4）內(nèi)凹：仰焊時出現(xiàn)，位于焊縫中心，連續(xù)或斷續(xù)的黑帶狀。（5）錯邊：沿焊縫縱向可見一條明顯的分界線，兩側(cè)黑度有差異。（6）收縮溝：單面焊帶墊板焊縫沿根部焊縫邊緣分布的連續(xù)或斷續(xù)的黑線。（7）焊瘤：它為多余的焊接金屬，呈現(xiàn)為亮的影像。

3.2 船舶焊縫內(nèi)部主要有氣孔、夾渣、未焊透、未熔合、裂紋五種典型缺陷。（1）氣孔：它是凝固在焊縫金屬中的氣體形成的孔洞。按形狀可分為圓形氣孔、條形氣孔；按分布可分為單個氣孔、密集氣孔和鏈狀氣孔。影像特征主要是外形圓滑，中心黑度大，邊緣黑度小，圖像清晰。圖1是鏈狀氣孔的影像實拍圖。（2）未焊透：是指母材金屬之間沒有熔合在一起，有單面焊未焊透和雙面焊未焊透。未焊透在底片上的影像呈線狀、黑度均勻、輪廓清晰，且位于焊縫寬度方向的中心位置，見圖2。未焊透的影像寬度因坡口鈍邊處的間隙不同而不同，但其寬度過渡自然，且兩邊都是直線。未焊透處常伴有氣孔。（3）夾渣：是凝固到焊縫金屬中的外來固體和熔渣，夾渣按形狀可分為點狀、塊狀和條狀夾渣。夾渣的影像特征是分布無規(guī)則的點狀、塊狀或條狀的黑色影像，黑度較均勻，形狀不規(guī)則，邊緣有棱角。鎢極氬弧焊可能產(chǎn)生鎢夾渣，其影像為黑度明顯低于背景黑度。分別見圖3（a）、（b）。（4）未熔合：按其位置可分為根部未熔合、坡口未熔合和層間未熔合。未熔合在底片上顯示的位置往往偏離焊縫的中心，呈單個或斷續(xù)分布的細線，在一條直線上，見圖4。層間未熔合較小時，底片上不容易發(fā)現(xiàn)，較大時內(nèi)邊常會有夾渣，呈條狀影像。根部未熔合呈細線條狀，一側(cè)黑度高、直線性好，另一側(cè)黑度小、輪廓不規(guī)則，多在焊縫的中間部位。坡口未熔合多在焊縫中心到邊緣的一半處，一邊較直，另一邊圓滑。（5）裂紋：它是焊縫中最危險的一種缺陷，當射線的透照方向和裂紋的深度方向一致時，容易發(fā)現(xiàn)，與裂紋深度方向夾角較大時，裂紋常常漏檢。裂紋在底片上顯示的影像一般很清晰，黑度較大，影像的輪廓分明，常常是略帶彎曲的鋸齒狀細紋，兩端尖銳，中間稍寬。見圖5。裂紋影像特征是：a.黑色直線，有的帶鋸齒，中間稍寬，兩端尖細；b.細小的裂紋有直線狀、有絲狀；c.弧坑裂紋呈放射狀。

4 結(jié)束語

X射線檢測技術(shù)在船舶焊縫探傷中有著廣泛的應(yīng)用，但也有著一些缺點，如對于延伸方向垂直于射線透照方向（或成較大角度）的薄的面狀缺陷，對X射線照相技術(shù)可能成為難于檢出的缺陷。所以在船舶焊縫的無損檢測中也需要X射線檢測和其他檢測技術(shù)配合使用，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，提高缺陷的檢出能力。

參考文獻：

[1]中國船級社.鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范（2016）[S].北京：人民交通出版社，2016.

[2]中國船級社.材料與焊接規(guī)范（2014）[S].北京：人民交通出版社，2014.endprint