浅谈透照方向对未熔合类缺陷影像的影响
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摘要：结合榆林-济南输气管道工程无损检测实践，探讨了如何提高对此类缺陷的检出率，避免漏检，简要介绍了透照方向对未熔合类缺陷影像的影响及控制方法。
关键词：透照方向；缺陷影像；影响
中图分类号:TG115.28 文献标识码:A文章编号：
2009年2月至10月，江汉石油管理局江汉检测公司参与了榆林-济南输气管道工程线路十八标段和十九标段的主体管道无损检测，线路全长75.3km，位于山东聊城、茌平，管径φ610，壁厚10mm、12.5mm，沿途地形为冲积平原。主要检测方法有X射线探伤、超声波探伤、表面探伤等方法。所有焊口检测执行SY/T 4109-2005《石油天然气钢质管道无损检测》，首先进行100%射线检测，合格级别为Ⅱ级；而后进行10%超声波抽查，合格级别为Ⅱ级；角焊缝、对X60及以上级别的管材返修部位进行100%渗透探伤，合格级别为合格级。
为保证射线检测底片质量，减少安全事故的发生，根据榆林-济南输气管道工程项目经理部要求，主体管道采用HR-2型X射线管道爬行器进行源在内中心透照周向曝光法检测，对无法使用爬行器进行检测的焊口或者由于爬行器爬行距离较长，导致检测时间过长而又急需检测结果的焊口，用X射线机采用双壁单投影透照法进行检测。
根据标准SY/T 4109-2005规定和榆林-济南输气管道项目经理部要求，采用使用爬行器进行源在内中心透照周向曝光法和双壁单投影透照法X射线定向机采用双壁单投影透照法，表1是两种透照方法差异的比较。
表1 透照方向的差异比较
2009年9月，榆林-济南输气管道工程江汉石油管理局江汉检测公司无损检测十五标段项目部在使用X射线管道爬行器对榆林-济南输气管道工程线路十八标段十一号桩五道河渠穿越焊口进行拍片后，发现1焊口底片上内焊道边缘有一模糊线状影像（穿越焊口编号为YJ18-LLC011+039C-B，厚度12.5mm），该影像黑度较淡，与背景的黑度差很小，与焊缝整体影像黑度几乎一致，很难区分，而且底片表面没有划伤、污染等痕迹，不能判断是否是缺陷，只能怀疑是缺陷影像。为慎重起见，第二天对该焊口采用两种方式进行了重新透照，一是从原方向进入管道，透照时间加长为1min；二是改变透照方向，从另一侧进入管道，透照时间也为1min。比较三张底片，第二张底片该部位线状影像对比度有一定提高，但不明显，对线状影像依然不能准确的定性，第三张底片该部位线状影像对比度有较大的提高，可清楚的看出缺陷的线状影像，由此判定该缺陷是未熔合。
三天后，在使用X射线定向机采用双壁单影透照法对十一号桩四道连头焊口进行拍片后，又发现1焊口底片焊道上有一模糊线状影像（热弯头连头焊口编号为YJ18-LLC011+077-B-WL，厚度16mm，与主体管线相接，主体管线厚度12.5mm），与YJ18-LLC011+039C-B影像类似，部位稍有不同，怀疑是缺陷，但其究竟是条状夹渣还是未熔合，很难定性。为此，第二天对该焊口采用改变透照方向、加长焦距为850mm、降低10KV管电压、增加透照时间1min的方法进行重新透照，所得底片也可清楚的看出缺陷的线状影像，由此判定该缺陷是未熔合。
1分析未熔合产生的原因
产生未熔合缺陷的原因主要有：焊接电流过小；焊接速度过快；焊条角度不对；产生了弧偏吹现象；焊接处于下坡焊位置，母材未熔化时已被铁水覆盖；母材表面有污物或氧化物影响熔敷金属与母材间的熔化结合等。
2分析底片未熔合缺陷影像
在射线照相底片上未熔合影像的形态与射线束的方向相关。一般情况下它呈现为模糊的宽线状影像，线条沿焊缝纵向延伸，位置与未熔合的位置相关。影像的黑度与背景的黑度差较小，有时影像的一侧呈现直边状。未熔合影像出现的位置和影像的形状与条状夹渣类似，但未熔合影像的黑度比条状夹渣影像的黑度要低得多，而且轮廓也模糊。
1）根部未熔合的典型影像是一条细直黑线，线的一侧轮廓整齐且黑度较大，为坡口或钝边痕迹，另一侧轮廓可能较规则也可能不规则。根部未熔合在底片上的位置应是焊缝根部的投影位置，一般在焊缝中间，因坡口形状或投影角度等原因也可能偏向一边。
2）坡口未熔合的典型影像是连续或断续的黑线，宽度不一，黑度不均匀，一侧轮廓较齐，黑度较大，另一侧轮廓不规则，黑度较小，在底片上的位置一般在焊缝中心至边缘的1/2处，沿焊缝纵向延伸。
3）层间未熔合的典型影像是黑度不大的块状阴影，形状不规则，如伴有夹渣时，夹渣部位的黑度较大。国外也有把不含夹渣的层间未熔合称为白色未熔合，而含夹渣的层间未熔合称为黑色未熔合的说法。
根据未熔合缺陷的产生原因及未熔合缺陷影像的形态，比较、分析以上两道焊口所有底片，笔者认为，初次所拍的底片，缺陷影像模糊是由于焊缝中的未熔合类缺陷几何尺寸虽然是一定的，但在不同方向上形成的厚度差ΔT却不同，初次选择的射线透照方向与缺陷平面有一定的夹角而造成透照厚度差ΔT减小，引起射线照相灵敏度降低；改变透照方向和加长透照时间后所得的底片影像清晰，是由于选择了沿坡口的透照方向，控制了射线束的角度；同时适当降低管电压，加长透照时间和底片黑度增加，使得更多的光子到达胶片，大量光子的叠加作用将使黑度的随机性起伏降低，减小了底片的颗粒性，也减小了底片的固有不清晰度；加长透照焦距，减小了底片的几何不清晰度，这一切都提高了射线照相灵敏度。
由此得出：未熔合是射线照相容易漏检的缺陷，特别是层间未熔合，在评片时应注意识别这种缺陷。此类缺陷影像，稍不注意，就有可能漏检，要提高此类缺陷的检出率，就必须很好考虑透照方向及其他有助于提高缺陷检出灵敏度的工艺措施。
射线照相灵敏度是射线照相技术重要的基本问题之一，也是评价射线照相影像质量最重要的指标。目前一般认为影像质量由三个因素控制，即：射线照相对比度、不清晰度和颗粒度。射线照相对比度描述的是细节影像与背景影像的黑度差，对缺陷则是缺陷影像与其周围背景影像的黑度差，它直接决定细节（缺陷）影像的可识别性。不清晰度描述影像轮廓边缘黑度过渡区的宽度，或者说模糊程度，也影响细节影像的可识别性，特别是对于尺寸较小的细节。颗粒性是影像黑度分布不均匀程度的视觉印象，由形成影像的银团随机分布产生，它直接相关于信噪比。这三个因素又分别受到不同工艺因素的影响，以复杂关系相关于射线照相技术因素，共同决定了影像的质量。
3结 论
当焦点尺寸、胶片、增感屏、缺陷到胶片距离、缺陷截面形状、缺陷宽度一定时，要提高射线照相灵敏度，增大对未熔合等类型缺陷的检出率，笔者认为可做以下几点：
1）控制好射线束的角度，选择沿坡口的透照方向；
2）适当增大曝光量（即在管电流一定的情况下，增加曝光时间）；
3）在标准范围内适当增加底片黑度；
4）在保证射线穿透力的前提下，选择能量较低的射线进行照相。
5）在使用X射线定向机进行双壁单投影透照时，可以适当增大焦距等等。
参考文献：
[1] SY/T 4109-2005《石油天然气钢质管道无损检测》
[2] 强天鹏.NDT全国特种设备无损检测人员资格考核统编教材《射线检测》
作者简介：沈祎平（1973—），男，助理工程师。1999年毕业于南方冶金学院城镇建设专业，现任中石化江汉油建江汉检测公司无损检测部主任。