大厚度差焊接接头的射线检测

◎ 罗君毅　中国船级社实业公司广州分公司

大厚度差焊接接头的射线检测

◎ 罗君毅中国船级社实业公司广州分公司

大厚度差焊接接头的射线检测常用几种方法的介绍结合现场产品的实际情况，进行试验，探索大厚度差焊接接头合适的射线检测。

射线检测大厚度差焊接接头黑度灵敏度

在船舶的焊接质量控制中，射线检测几乎贯穿了整个建造过程。其中在230000载重吨矿砂船舷顶列板、甲板和82000载重吨散货船纵骨（球扁钢）区域的对接焊缝均存在较大的厚度差，给现场的射线检测带来了诸多不便。

1.大厚度差焊接接头射线检测技术

1.1提高透照电压法

提高透照电压法，实际就是在一次透照区的厚度范围内，选择一个适当的厚度，作为选择透照参数的透照厚度。相比通常我们按一次透照区小的厚度确定的透照电压是提高了透照电压。这样做的好处就是可以减少厚度大位置的散射比，降低边蚀效应。但必须在保证底片质量灵敏度达到标准的要求。

1.2采用双胶片法

双胶片法是在同一底片袋内放入两张感光度不同或是感光度相同胶片同时透照的方法。当采用两张感光度不同的胶片时，其中感光度较大的胶片适用于透照厚度较大部位的观察评定，感光度较小的胶片适用于透照厚度较小部位的观察评定。当采用感光度相同的胶片时，用单张胶片观察评定厚度较小部位，用两张迭加胶片迭加观察评定厚度较大部位。采用此方法时应注意控制底片的黑度达到标准的要求。

1.3厚度补偿法

厚度补偿法是采用与被透照工件对射线吸收性质相同或相近的材料，填补工件厚度较小部位，使工件的透照厚度差减少或厚度相同。由于增加了部分部位的透照厚度，那么该区域的缺陷检验能力也会随之降低。采用此方法硬注意补偿物体中应不含有影响底片评定或可能造成误判的缺陷。

1.4屏蔽法

屏蔽法是根据被透照工件具体的厚度差异，设计制作铅倾斜面的屏蔽板，将其固定在射线机窗口上，可不同程度的屏蔽射线，使射线穿过不同厚度的被透照的工件后，到达胶片上的射线能量基本一致，从而获得符合标准要求的底片质量。

2.实验比较

2.1230000载重吨矿砂船

230000载重吨矿砂船舷顶列板、甲板对接焊缝区域，其厚度差小于等于12mm。

理论：230000载重吨矿砂船舷顶列板、甲板对接焊缝区域，由于一次透照区域的厚度差并不是太大，我们决定选择提高透照电压的方法。下面我们先确定下厚度差工件的透照厚度。（如图1所示）

图1　

我们设：

薄板：厚度=T1；到达胶片的黑度=D1

厚板：厚度=T2；到达胶片的黑度=D2

合理的透照厚度=Tx（为我们所求）；到达胶片的黑度=Dx

根据ASTM E1742-2008标准中一个像质计可以保证灵敏度的黑度范围的规定，若像质计所在位置的底片黑度为Dx，则保证灵敏度的黑度范围是：D=（Dx-0.15Dx）—（Dx+0.3Dx）

令胶片上的D1=（Dx+0.3Dx）（1）

D2=（Dx-0.15Dx）（2）

而胶片的感光特征曲线函数关系：

D=GLgH+Cx（3）

曝光曲线曲线函数关系：

LgE=KT+Cy（4）

在（3）和（4）函数中：

D—黑度，G—胶片的梯度，E—曝光量，K—曝光曲线的斜率，Cx与Cy为常数

由于H=It=aZV2it/F2=aZV2E/F2，同一透照电压，则aZV2/F2为常数。而胶片的感光梯度G在正常的曝光区黑度改变不大时也为常数。

则：Dx=GLgEx+Cx

D1=GLgE1+Cx=（Dx+0.3Dx）

D2=GLgE2+Cx=（Dx-0.15Dx）

根据（4）式有：

LgEx=KTx+Cy

LgE1=KT1+Cy

LgE2=KT2+Cy

因此就得到：

（D1-Dx）/（D2-Dx）=（T1-Tx）/（T2-Tx）

所以得出：

Tx=（T1+2T2）/3（5）

根据（5）式确定的透照参数，理论上会保证底片上的黑度处于某个范围内且一次透照区的灵敏度可以达到Tx处的灵敏度。

由于CB/T3558-2011规定了不同透照厚度允许的最高透照管电压，这也就规定了可采用此方法的最大板厚差。

实践过程：

设备：日本理学RF300EGM2，爱克发胶片工业T3胶片，0.03mm铅增感屏（前后屏）。根据产品实际情况制作的试块：

试块1（18mm/30mm）对接焊缝

试块2（14mm/24mm）对接焊缝

黑度计

焦距：600mm

曝光量：5mA×3min

地点：龙穴造船探伤室曝光室

暗室处理：显影温度为20℃，显影时间5min，定影时间15min

根据（5）式，确定透照厚度：

试块1（18mm/30mm）的Tx=26mm

试块2（14mm/24mm）的Tx=20.6mm≈21mm

根据日本理学RF300EGM2的曝光曲线查的：

试块1（18mm/30mm）的透照电压240kv

试块2（14mm/24mm）的透照电压210kv

通过暗室处理后的底片黑度和灵敏度分别为：

试块1底片：黑度范围：1.64～3.34

灵敏度：识别像质计丝径：0.32mm，像质计丝号11

试块2底片：黑度范围：1.85～3.07

灵敏度：识别像质计丝径：0.25mm，像质计丝号12；

通过上述实验，所得的底片质量满足CB/T3558-2011标准要求，可以把提高透照电压法运用到产品船的射线检验中替代双胶片技术，节约了射线检测成本。

2.282000载重吨散货船

82000载重吨散货船纵骨（球扁钢）对接焊缝区域，其厚度差在38-48mm之间。

理论：82000载重吨散货船纵骨（球扁钢）对接焊缝区域，我们也决定先使用提高透照电压法看看能否解决实际问题。82000载重吨散货船纵骨（球扁钢）对接焊缝区域：T1=12mm；T2=50-60mm。

首先确定合适的透照电压，确定其透照厚度：Tx=37-44mm之间。

透照厚度Tx=37-44mm曝光曲线查找相应的透照电压大于T1=12mm时CB/T3558-2011标准所规定的最高透照电压，故不能采用提高透照电压法。

而采用双胶片技术由于要求每张底片的最低黑度为1.3，通过实验也不能满足要求，因为当T2=50-60mm的黑度控制在1.3时，T1=12mm的黑度以远大于4.0。

针对这种情况我们决定采用厚度补偿法。

图3　

首先根据实际情况，用钢板制作相应的补偿工件。（如图3所示）

实践过程：

设备：日本理学RF300EGM2，爱克发胶片工业T3胶片，0.03mm铅增感屏（前后屏）。根据产品实际情况制作的试块：试块1球扁钢对接焊缝（12mm/50mm），试块2补偿工件（38mm）

黑度计

焦距：600mm

曝光量：5mA×10min

地点：龙穴造船探伤室曝光室

暗室处理：显影温度为20℃，显影时间5min，定影时间15min；

根据日本理学RF300EGM2的曝光曲线查的：

T=50mm的透照电压300kv

通过暗室处理后的底片黑度和灵敏度为：

试块1+试块2补偿工件后底片：

黑度范围：1.84～1.89

灵敏度：识别像质计丝径：0.63mm，像质计丝号8；

通过上述实验，所得的底片质量满足CB/T3558-2011标准要求，但考虑到现场实际情况和补偿工件本身的重量，我们决定把提高透照电压法、厚度补偿法技术结合，从而减轻补偿工件重量。

3.结论

在船舶建造中需射线检测的焊缝，一般利用提高透照电压法都能达到标准规定的底片质量，此方法的关键在于选择合理的透照电压，增加宽容度，要比双胶片法和厚度补偿法方便、省时、省力、节约成本。而对于形状特殊、厚度差很大的工件现阶段用厚度补偿法是最有效的方法，而此方法关键要补偿试块本身无缺陷。