射线检测中焊缝缺陷检出率

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【摘要】射线检测作为无损检测的主要方法之一，能够有效提高焊缝缺陷的检出率，提高焊接产品的质量，降低安全隐患，降低经济损失，基于此，笔者重点论述了射线检测中焊缝缺陷的检出率。

【关键词】射线检测；焊缝缺陷；检出率

1 无损检测中的射线检测

无损检测是在现代化科学基础上产生和发展的检测技术，它借助先进的技术和仪器设备，在不损坏、不改变检测对象理化状态的情况下，对被检测对象的内部及表面的结构、性质、状态进行高灵敏度和高可靠性的检查和测试，借以评判它们的连续性、完整性、安全性以及其他性能指标。

2 焊缝缺陷检出率的主要因素及控制措施

焊缝中常见的缺陷主要有裂纹、未熔合、未焊透、夹渣、气孔、形状缺陷等。焊接缺陷对焊缝安全的影响主要表现在几方面：由于缺陷的存在，减少了焊缝的承载截面积，削弱了拉伸强度；由于缺陷形成缺口，缺口尖端会发生应力集中和脆化现象，容易产生裂纹并扩展；缺陷可能穿透筒壁，发生泄漏，影响致密性。

2.1 射线透照角度

焊接接头内部缺陷的无损检验方法被广泛应用的有射线透照检验。像气孔、夹渣之类的具有某种程度条形缺陷，用射线透照检验能较好地检查出来。同时对缺陷的种类和形状也容易判别。但是，在坡口面上的未熔合或与射线透照方向呈某种程度倾斜角的裂纹等缺陷有时是不易检验出来的。因此在进行透照时，应根据缺陷种类与方向考虑放射线的透照方向。

2.2透照工艺

当射线源放在焊缝中心平面时，缺陷与射线束平行，最容易被检验出来。当射线束与缺陷平面成一定角度时，如：源与焊缝中心平面倾斜度从0°到15°，再倾斜到25°，角度逐渐增加，在射线底片上的缺陷影响也从有到无，从大到小。因此缺陷若沿着径向变化的时候很容易被检出，这类缺陷从受力以及安全方面来考虑都是极为危险的缺陷类型。

2.3增感屏组合

金属增感屏与工业射线胶片配合使用最普遍。金属增感屏上层的硝基纤维素酯保护层，具有较高的表面电阻和较大的摩擦系数。胶片与增感屏之间的摩擦，容易磨损增感屏保护层。因此应合理设置增感屏保护层，例如添加不定型胶态V2O5导电材料（浓度1g/L）和促进剂MoO3的浓度是0.02g/L，以气刀流涎涂布方式，将涂布料液涂在纸基金属增感屏表面，热风干燥。随着MoO3的浓度的增加，涂层表面电阻显著下降。

2.4胶片材料种类

胶片材料也会对焊缝缺陷检出率产生一定的影响。所选用的胶片应符合以下要求：第一，胶片材料应避免接受光照、压力、高温、高湿、有害烟雾、蒸汽以及穿透性辐射的影响；第二，胶片应严格按照生产厂家的要求进行贮藏并在安全灯光条件下进行处理；第三，必须保持装片台、暗盒以及各种增感屏等的清洁，污垢会导致射线胶片在曝光以及处理的过程中产生伪迹。

3 焊缝常见缺陷检出率影响因素的工程实例分析

射线探伤机使用XX1505， XX2005， XX3005探伤机。射线胶片采用I型射线胶片。胶片处理规范为液温20℃，显影5min，定影10min。观片设备为LQD- 3型冷光源强光灯。依据产生缺陷的要求，采用手工电弧焊方法施焊。缺陷设计类型为裂纹、未焊透、未熔合、气孔及夹渣。试件厚度为12mm和16mm，坡口为V型和X型，从双面施焊。

3.1埋弧焊试件

（1）采用埋弧焊方法，获取粗晶粒焊缝，并使试件具有一定的尺寸效应，以获得较高的残余应力。

（2）试件母材为16MnR，板厚16mm，坡口开成X型。焊丝为HO8Mn，配合焊剂431施焊。采用对接双面埋弧自动焊。

（3）焊态试件为焊后直接室温冷却。退火状态为焊后经退火热处理，其处理规范为炉内加温至580-600℃，保温40min，然后出炉空冷。正火状态为焊缝经正火热处理后状态，其处理规范为炉内加温至880-890℃，保温40min，出炉空冷。

3.2不同黑度下人工缺陷检出效果

人工缺陷与焊接缺陷具有方向性、尺寸效应不一致的特点，但均可与像质计显示的像质数相对比，以便评价人工缺陷与焊接缺陷的检出效果。

试验研究表明，底片黑度过小或过大都会导致检出率下降。由于像质计（透度计）与工件内部缺陷在透照成像过程中所受到的影响因素（几何形状、尺寸效应、材质特性、空间位置）不尽相同，在显像效果上有所差异，所以造成底片黑度越大，其灵敏度越高，但缺陷检出率却下降的现象。

3.3不同黑度条件下缺陷检出效果

对手工焊缝试件进行的试验结果如表3所示。结果表明：焊接缺陷最佳检出率所对应的最佳黑度为2.0-2.5，与人工缺陷所提供的最佳黑度范围基本一致，且变化规律也极为相似。

通过对焊接缺陷射线照像的底片分析，底片适宜的黑度值应以焊接缺陷的显像效果作为评价依据之一，而不是单纯用底片灵敏度的大小作为评价。试验充分表明，底片黑度在标准允许范围之内变化导致缺陷检出率上的差别，从而可导致焊缝质量评级上的差别。以最佳检出率确定的最佳底片黑度是极为重要的参数。

3.4底片黑度对检出率影响的分析

（1）工件内部产生的散射线的作用。在应用宽射线束对工件照像时，由工件内部引起散射射线强度随黑度位的增大而提高，且作用在胶片上方向各异，而又无法消除。所以，散射射线对缺陷处成像干扰极大，使其反差变坏，故对检出效果不利，最后使检出率出现下降现象。

（2）焊接缺陷性质及方位的作用。对于具有波动性的射线来讲，缺陷性质及方位对透照过程的射线可以产生反射及折射作用，这对焊接缺陷在底片上的成像产生干扰，并且随底片黑度值的加大其影响也越大。

（3）胶片特性曲线的反差作用影响。在特性曲线的直线段部分，对应其黑度范围约在1.5-3.5之间，反差比较突出，缺陷成像应较好，检出率在此段应较高。但由于其它因素的影响，使检出率最佳的黑度值为2.0-2.5。

3.5焊接缺陷性质对检出率的影响

由于各种缺陷对射线有不同的吸收率和散射效果，在底片上呈现的黑度、方位亦有差别，因此不但焊接缺陷性质对缺陷检出效果会产生影响，而且焊接缺陷分布、方位及尺寸效应等因素，对检出效果具有更大的影响。

3.6焊接缺陷性质对检出率的影响

（1）气孔作为非平面缺陷，在底片上易于识别，一般认为不易发生漏检情况，但经试验发现，底片黑度偏大或偏小，尽管其值在标准允许的范围内，仍会使气孔缺陷出现漏检。合理的底片黑度值，是提高检出效果的重要参数之一。

（2）点状夹渣是焊接过程中易出现的体积型缺陷，尽管点状夹渣与气孔的缺陷性质不同，但在显像效果上较为接近，它们有相近的漏检率，均在20%左右。标准中虽然允许有一定数量的点状气孔与点状夹渣存在，但应以不发生漏检为宜。试验结果表明，最佳检出率所对应的黑度以2.0-2.5为最好。

（3）未焊透由于有一定深度，因而在底片上的显像效果较为理想。当底片黑度变化时，其最低检出率为96%。

（4）裂纹是平面型的焊接缺陷。裂纹存在对焊缝质量危害最大。在黑度变化时，其最低检出率为88%多。故应考虑黑度的选取。

4 结论

焊接作为一种热加工方法，被广泛应用于石油化工、矿山机械、压力容器、航空航天、车辆、船舶以及国防等行业，在现代工业中具有十分重要的地位。焊接质量的优劣很大程度上决定着这些设备的安全性。由于焊接过程中，工业参数的选择不当及一些外界条件的影响，产品焊后难免会产生裂纹、夹渣、气孔、未焊透、未熔合等缺陷的发生。所以利用无损检测中的射线检测方法，能切实有效提高焊缝缺陷检出率。

【参考文献】

[1]张晓光，高顶.射线检测焊接缺陷的提取和自动识别[M].北京：国防工业出版社，2004

[2]强天鹏.射线检测[M].第2版.北京：中国劳动社会保障出版社，2007