射线检测中一种能评价K 值的标记的研讨

射线检测中一种能评价K 值的标记的研讨

武汉市锅炉压力容器检验研究所 张起群

摘要：裂纹是焊缝中最具危险性的缺陷，由于裂纹宽度很小，为了控制对壁厚方向横 向裂纹的检出率，从1968 年日本标准JIS Z3104 开始规定了K 值（透照厚度比）的要求后， 国际标准、英国标准、我国标准都规定了对K 值的要求。射线检测中，通过相关K 值的射 线透照角θ和射线焦距L1 来确定底片的一次透照长度L3，并使用搭接标记标明。

长期以来， 国内、外的射线探伤标准中对K 值只有具体数值要求，沧州欧谱但缺乏相应的检验工具及评价方法。 作者根据射线影像的投影原理设计了一种新型标记，代替标准注明的搭接标记↑，通过判 断底片上指针投影与控制环影像的相对位置关系（相割、相切、相离），可以定性的评价底 片K 值是否符合相关标准要求，解决缺乏底片K 值评价方法这一技术难题。在实际射线检 测中，通过运用该标记评价底片K 值，证实该方法操作简单，评价直观。

主题词：射线检测 K 值 标记 影像

1.前言 锅炉、压力容器等设备的焊接质量，是安全运行的重要保证。

裂纹是焊缝中最具危险 性的缺陷之一，射线检测对裂纹的方向、角度相当敏感，只有当射线透照角θ在一定范围 内， 才能较好的显像裂纹。在射线检测成像的几何关系中， 射线透照角θ 满足 θ = cos−1 (K −1 ) [1]，为了提高对裂纹的检出率（尤其是横向裂纹），国内外标准都采用通过 控制K 值来达到提高裂纹检出率的要求。 日本、ISO、英国、台湾地区的射线检测标准对透照厚度比K 均有严格要求，为了控制 对壁厚方向横向裂纹的检出率，我国制订新的射线检测标准已与国际标准接轨。如在JB/T 4730.2-2005 标准中，对焊缝的透照厚度比K 作出了严格控制[2]（见表1）： 表1 允许的透照厚度比K 射线检测技术级别 A 级、AB 级 B 级 纵向焊接接头 K≤1.03 K≤1.01 环向焊接接头 K≤1.11） K≤1.06 1） 对 100mm＜D0≤400mm 的环向对接接头（包括曲率相同的曲面焊接接头），A 级、AB 级允 许采用K≤1.2。

在射线检测工艺编制过程中，根据不同的焊接接头、射线检测技术等级、透照焦距，可以计算出一次透照长度L3，即两个搭接标记之间的距离。透照方式不同，L3 的计算公式 也不同。根据K 值的要求选定合理的L1，计算。JB/T 4730.2-2005 标准中还规定透照时射 线束中心一般应垂直指向透照区中心，底片上还应有中心标记、搭接标记，并且规定了搭 接标记的摆放位置。但在实际底片拍摄工作中由于机头偏靶、划线误差、现场条件变动、 操作水平不高、视觉误差等因素的影响常常会出现射线束偏移透照区中心，使该透照中心 与被检区平面的切面不垂直，产生角度偏移、水平偏移、垂直偏移，这样底片两端K 值不 能满足工艺设计的规定，经暗室处理后的底片存在影象失真和底片两端的黑度差异增大， 甚至会出现“白头”现象，影响了射线照相底片质量，从而使有效区段两端的危害性缺陷 漏检可能性增大。目前国内、外都还只能依靠正确的执行合理的射线透照工艺来保证。

长期以来，在实时检查工艺操作执行情况中，国内、外在X 射线照相底片的评定中，尚无可 以直观地检验出有效区段焊缝的透照厚度比K 是否符合标准要求的技术，如果K 值不能满 足标准要求，就可能造成对裂纹类危害性缺陷漏检。 目前在业内有种说法：射线底片质量在国内、外都是通过三个指标来控制。

1）必须显 示出规定的像质线径，

2）底片黑度必须达到标准要求，

3）底片上的像质计应影像位置摆 放应正确，通过底片质量的这三条完全可以控制射线束的偏离。沧州欧谱但在实际的工作中经常发 现，有的射线底片两端搭接标记处的黑度有明显的差异，甚至出现一端“白头”的现象， 其像质计灵敏度值和底片黑度又符合标准要求。

这样的射线底片K 值就很难达到标准的要 求。笔者在“当焦点偏移透照区中心搭接处两端K 值变化的探讨”一文中通过计算，发现 当工件厚度在20 毫米之内，焦点仅偏移20 毫米，底片搭接处两端K 值就有了明显的差异。 当用CAD 按实际工作比例作图时，也证明问题同样存在。图片1 笔者认为，底片上反映出灵敏度与底片上反映K 值，是从两个不同的角度反映底片的 质量。不能互相代替，像质计灵敏值是反映发现射线底片上人工缺陷的情况，间接评价射 线底片的质量缺陷的检查能力。

K 值是保证裂纹检出率应达到标准的基本要求。就是说像 质计灵敏度值达到标准要求，如K 值不满足标准要求 ，可能对裂纹等危害性缺陷出现漏检。 既然像质指数灵敏度值在标准上有数值要求，是用像质计这个工具来评价。K 值在标准上也 有数值要求，那么就应该有一个评价K 值的方法和工具。目前尚未发现一个检测的方法。 经多次反复实验修改，研制了评价K 值的搭接标记（K 值计）图片2。其利用日晷的投 影原理，代替标准中的搭接标记↑，评价X 射线检测焊缝K 值的方法，它是将搭接标记物 放置在被监测工件的有效评定长度的两端点处，将中心标记放置在被监测工件透照部位区 段的中心位置，而后对被监测工件的焊缝进行透照，得到被监测工件的焊缝的透照底片。

所述搭接标记物包括指针，与指针同圆心的控制圆环或与指针同圆心的在同一圆周上均匀 分布的凸点，指针与控制圆环之间有间隙或指针与凸点之间有间隙；指针与控制圆环或指 针与凸点是X 射线吸收性能相同的材料；透照底片上，当指针的影像与控制圆环的影像， 或指针的影像与指针同圆心的在同一圆周上均匀分布的凸点的影像不重合时（相切、相离）， 所拍底片K 值合格；当指针的影像与控制圆环的影像，或指针的影像与指针同圆心的在同 一圆周上均匀分布的凸点的影像重合时（相割），所拍底片K 值不合格。

如图片2 所示，该结构为三个同心圆的零件组成（显示K 值搭接标记示意图俯视），指 针1 是圆柱形，与指针1 同圆心的控制圆环2 是环状，指针1 与控制圆环2 设有保持环3， 保持环3 与指针1、控制圆环2 之间为过盈配合。指针1 的高度大于控制圆环的高度2，在 垂直面内，指针1 侧边AC 顶A 与控制圆环内环底B 之间夹角（即CA 与BA 之间的夹角）设 计将指针与控制环内侧（3）之间的距离是用K 值 计算出得来。

大小与评价K 值的θ角相 同，θ=arccos1/k，当使用不同的K 值时，应选用不同数值的K 值计。沧州欧谱这样当射线源偏离 透照透照区中心时，射线源射到标记指针顶端的距离不同，形成的影像投影的长短不一样， 离射线源近的投影短，离射线源远的投影长。用其投影与控制环的相切判断符合标准要求、 相割则就不合格。（4）为底版，（6）为四周的磁铁，（7）K 值不同数值的标记接标记处的影象，其指针顶端和控制环的内侧不相切，说明此处的K 值比标准要求的要小 符合标准要求。标记3 指针顶端和控制环的内侧相切，说明此处的K 值正符合标准要求。 标记4 标记5 和标记6 指针顶端和控制环影象的内侧则相割，说明此处的K 值超过了标准 要求，其并随距中心标记的距离越远相割得越多。

K 值超过标准的值就越大。 图片4 对焦时，有意将射线源偏离了透照区中心，既在中心标记和搭接标记2 之间的 上方，同样标记1 指针顶端和控制环的内侧影象相割，说明此处的K 值超过了标准要求。 标记2、标记3 指针顶端和控制环内侧影象的不相切又不相割，说明此处的K 值比标准要求 的要小符合标准要求。标记4 指针顶端和控制环的内侧影象相切，说明此处的K 值正符合 标准要求。标记5 和标记6 指针顶端和控制环内侧的影象相割，此处的超过了标准要求。 在实际工作中，操作人员总是要为了工作效率和成本及设备的情况，尽量考虑增大一 次透照长度。

这样就用K 值计的影象其相切与否判断射线底片一次透照长度内的K 值能否 达到标准的要求，韦氏硬度计http://www.weishiyingduji.cn 从某种意义上讲是一种通过或不通过的量规。也可以评价和监测射线照 相工艺控制的质量，申请专利初步审查合格，申请号：200810197628X。 该方法解决了国、内外现有技术中，对所拍摄的焊缝底片一次透照长度内的的K 值是 否符合要求没有定性分析的问题，从而保证了X 射线检测焊缝时，所拍底片两端K 值能满 足工艺设计的规定，即保证了用于焊缝检测分析K 值的底片K 值的正确性。该评价方法简 单直观，它不仅可以用于可以作为底片质量评定合格与否的量规，也可以检验射线底片操 作人员是否认真执行所规定的工艺。

该方法的特点：

1、操作简单，评价方法直观；

2、通过对射线底片（K 值计）的观察能判断K 值能否达到标准的要求；

参考文献： [1] 射线检测 强天鹏 中国劳动社会保障出版社

[2] JB/T4730.1-2005 承压设备无损检测国家发展和改革委员会