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摘要：本文叙述了核电站小径薄壁管对接接头的射线检验，以及用Ir192源在检验小径薄壁管焊口时的具体应用。
关键词：小径薄壁管；射线检验；Ir192源
中图分类号：B819文献标识码： A
1背景
在核电站管道的射线检验工作中，小径管的射线检验也占有一定的比例。对于透照厚度小于20mm的小径管的检验，受现场检验条件所限，使用X射线机非常不方便，使用γ源进行射线探伤则节省了很多的人力、物力。
1. 1 DL/T821-2002的规定
DL/T821-2002中规定Ф76mm以上Ф89mm以下的管道焊缝要进行两次双壁双投影法透照（见该标准4.10.2条），而Ф76mm以下的管子则允许进行一次双壁双投影法透照（见该标准4.10.3条），有时候为了节约成本或者是拍摄条件不允许，Ф76mm以下的管子就按照标准的低限进行一次拍摄。在DL/T821中对Ir192使用的厚度范围同时也进行了规定，该标准4.8.2表5规定，使用Ir192射线源时透照厚度范围是20-95mm。
1. 2双壁双投影法透照方式
按照DL/T821-2002标准，Ф89以下的管件使用双壁双投影法的透照方式，这样的透照方式可以在底片上投射出椭圆形的焊缝影像，便于直接进行整口的评定。
图1
如图1所示，箭头方向为透照方向，红圈为焊缝，焊缝上的PNT0在胶片上的投影即为PNT1，蓝色的椭圆即为焊缝在胶片上的投影，达到了可以看到整圈焊口的目的。
1.3双壁双投影法的实际应用
我们也应该注意到1.2中图1仅仅是理论的最佳设想，未考虑到管壁厚度以及现场的拍摄条件等等各种外因。实际拍摄中，考虑到壁厚，实际情况类似于下图：
图2
图2显示，投影在椭圆长轴端的影像重叠和影像畸变远远大于短轴端，因而长轴端的缺陷评定会出现很大偏差。在DL/T821-2002中指出管径小于或等于76mm的管子，允许一次透照，那么能否说明只进行一次透照就是合理的呢？在这个背景下，以1GGR-8107TY-T014为实例进行分析。
2试验方法
表1 检验参数
1GGR-8107TY-T014-2母材黑度2.9，焊缝黑度2.3，在6点钟方向有点数2点的气孔，气孔直径＞T/2，评定等级Ⅳ，不合格。
31GGR-8107TY-T014实例分析
3.1 拍摄条件
现场所用放射源为Ir192，适用于大多数管道焊接接头的透照厚度要求。小径管透照厚度的计算公式是：TA= ，该焊口的透照厚度计算得12.3mm，小于Ir192的最小使用范围。以常用的爱克发C7型号胶片（T3类胶片系统）拍摄，容易造成胶片靈敏度过低，这样的情况下需要进行胶片灵敏度补偿，补偿方法就是使用梯噪比等级更高的胶片爱克发D4型号胶片（T2类胶片系统）进行拍摄。梯度、梯度-噪声比和颗粒度的限值见表2。
表2 梯度、梯度-噪声比和颗粒度的限值
3.2Ir192源影响射线照相灵敏度的原因分析
首先，由于Ir192有效能量较高，由此引起的底片噪声也会明显增大，从而干扰射线照相底片上的小缺陷，尤其小裂纹的影像显示。其次，不清晰度U是几何不清晰度Ug和固有不清晰度Ui的综合结果，Ug与焦点尺寸、位置及缺陷尺寸位置有关，Ui则主要取决于射线的能量，在Ug变化不大的情况下，Ui的变化起到了主要作用，高能量的Ir192源会使得原本应该用X射线拍摄的底片清晰度达不到要求。再次，由公式=0.434G可知，对比度是主因对比度和胶片对比度G共同作用的结果，主因对比度与厚度差、衰减系数以及散射比n有关，这几个因素与实际作业情况有关,无法控制。胶片对比度G与胶片种类、底片黑度和显影条件相关。最后，颗粒度也是底片清晰度的影响因素之一，胶片乳剂层中感光银盐颗粒大小对颗粒性有直接影响，颗粒度越小，则胶片分辨率越高。
由表2可知D4型胶片的颗粒度比C7型胶片要小，梯噪比等级比C7型胶片要高，因而D4型胶片的感光度小，灰雾度小，有更高的清晰度，这样在使用能量强度较大的放射源进行透照的时候可以获得较高的分辨率。试验中中曾经使用C7型胶片进行透照厚度小于20mm焊口射线探伤，发现分辨率较低，胶片灵敏度不能满足标准要求，使用D4型胶片之后分辨率提高，象质指数提高1至2级，满足了标准的要求。
3.3 射线照片评定
1GGR-8107TY-T014胶片采用的是双壁双投影法的透照方式。按照DL/T821-2002的规定，Ф76以下的管件使用双壁双投影法进行拍摄允许拍一张胶片，由于实际生产中管线的安装不一定方便射线照片拍摄，一旦出现像1GGR-8107TY-T014这样的情况，长轴附近的实际透照厚度远远大于计算出的透照厚度，在既定工艺条件下，底片黑度会减小，椭圆长轴端的焊缝影像显示不能真正反映焊缝内部情况，不能满足射线底片质量评定的要求，因而无法评定，不能对焊缝的焊接质量做出评判。
上述情况在1GGR-8107TY-T014焊口胶片上表现的非常明显。在1号片中，没有可视缺陷，评定等级Ⅰ级，合格。在转了90°进行拍摄的2号片中，有点数为2点的气孔出现在6点钟位置，缺陷＞T/2，评定等级为Ⅳ级，不合格。分析原因，1号片中，缺陷处于3点钟位置，正好位于椭圆长轴顶端，曝光量低，因此在观片灯背景下显得很白，很难看清缺陷位置及大小，胶片上无法显示肉眼可视气孔，2号片中缺陷处于6点钟位置，此处曝光量正常，黑度均匀，缺陷显示很清晰。因此，仅仅按照标准低限只拍摄一张片子，那么一旦有缺陷出现在3点钟或者9点钟方向，就有极大的可能性被漏掉，对焊缝焊接质量造成误判。
4结论
4.1 使用T2类胶片改善TA＜20mm的焊缝的成像质量
对于使用Ir192射线源，由于相对能量强度较大，T3类胶片会出现灵敏度过低的情况，可以使用底片颗粒度更小、梯噪比等级更高的胶片T2类进行探伤作业，改善成像质量，提高灵敏度，使射线检验底片满足评定质量要求。
4.2 对Ф76以下管件的射线检验
若按照DL/T821-2002上规定的Ф76以下管件使用双壁双投影法的透照方式，只透照一次时，椭圆长轴顶端的缺陷无法有效显示，进而对该对接接头容易造成错误评判，使焊接质量无法得到保证。在核电项目中，我们在条件允许的情况下，对于Ф89以下管件均采用双壁双投影法的透照方式，透照角度每次偏转90°，分两次透照的方法，减少影像重叠和影像畸变对底片影像显示的不良影响，使整个焊缝的底片投影都能清晰地显示出来，从而最大限度的提高了管道对接接头缺陷的检出率。
关键词：小径薄壁管；射线检验；Ir192源
中图分类号：B819文献标识码： A
1背景
在核电站管道的射线检验工作中，小径管的射线检验也占有一定的比例。对于透照厚度小于20mm的小径管的检验，受现场检验条件所限，使用X射线机非常不方便，使用γ源进行射线探伤则节省了很多的人力、物力。
1. 1 DL/T821-2002的规定
DL/T821-2002中规定Ф76mm以上Ф89mm以下的管道焊缝要进行两次双壁双投影法透照（见该标准4.10.2条），而Ф76mm以下的管子则允许进行一次双壁双投影法透照（见该标准4.10.3条），有时候为了节约成本或者是拍摄条件不允许，Ф76mm以下的管子就按照标准的低限进行一次拍摄。在DL/T821中对Ir192使用的厚度范围同时也进行了规定，该标准4.8.2表5规定，使用Ir192射线源时透照厚度范围是20-95mm。
1. 2双壁双投影法透照方式
按照DL/T821-2002标准，Ф89以下的管件使用双壁双投影法的透照方式，这样的透照方式可以在底片上投射出椭圆形的焊缝影像，便于直接进行整口的评定。
图1
如图1所示，箭头方向为透照方向，红圈为焊缝，焊缝上的PNT0在胶片上的投影即为PNT1，蓝色的椭圆即为焊缝在胶片上的投影，达到了可以看到整圈焊口的目的。
1.3双壁双投影法的实际应用
我们也应该注意到1.2中图1仅仅是理论的最佳设想，未考虑到管壁厚度以及现场的拍摄条件等等各种外因。实际拍摄中，考虑到壁厚，实际情况类似于下图：
图2
图2显示，投影在椭圆长轴端的影像重叠和影像畸变远远大于短轴端，因而长轴端的缺陷评定会出现很大偏差。在DL/T821-2002中指出管径小于或等于76mm的管子，允许一次透照，那么能否说明只进行一次透照就是合理的呢？在这个背景下，以1GGR-8107TY-T014为实例进行分析。
2试验方法
表1 检验参数
1GGR-8107TY-T014-2母材黑度2.9，焊缝黑度2.3，在6点钟方向有点数2点的气孔，气孔直径＞T/2，评定等级Ⅳ，不合格。
31GGR-8107TY-T014实例分析
3.1 拍摄条件
现场所用放射源为Ir192，适用于大多数管道焊接接头的透照厚度要求。小径管透照厚度的计算公式是：TA= ，该焊口的透照厚度计算得12.3mm，小于Ir192的最小使用范围。以常用的爱克发C7型号胶片（T3类胶片系统）拍摄，容易造成胶片靈敏度过低，这样的情况下需要进行胶片灵敏度补偿，补偿方法就是使用梯噪比等级更高的胶片爱克发D4型号胶片（T2类胶片系统）进行拍摄。梯度、梯度-噪声比和颗粒度的限值见表2。
表2 梯度、梯度-噪声比和颗粒度的限值
3.2Ir192源影响射线照相灵敏度的原因分析
首先，由于Ir192有效能量较高，由此引起的底片噪声也会明显增大，从而干扰射线照相底片上的小缺陷，尤其小裂纹的影像显示。其次，不清晰度U是几何不清晰度Ug和固有不清晰度Ui的综合结果，Ug与焦点尺寸、位置及缺陷尺寸位置有关，Ui则主要取决于射线的能量，在Ug变化不大的情况下，Ui的变化起到了主要作用，高能量的Ir192源会使得原本应该用X射线拍摄的底片清晰度达不到要求。再次，由公式=0.434G可知，对比度是主因对比度和胶片对比度G共同作用的结果，主因对比度与厚度差、衰减系数以及散射比n有关，这几个因素与实际作业情况有关,无法控制。胶片对比度G与胶片种类、底片黑度和显影条件相关。最后，颗粒度也是底片清晰度的影响因素之一，胶片乳剂层中感光银盐颗粒大小对颗粒性有直接影响，颗粒度越小，则胶片分辨率越高。
由表2可知D4型胶片的颗粒度比C7型胶片要小，梯噪比等级比C7型胶片要高，因而D4型胶片的感光度小，灰雾度小，有更高的清晰度，这样在使用能量强度较大的放射源进行透照的时候可以获得较高的分辨率。试验中中曾经使用C7型胶片进行透照厚度小于20mm焊口射线探伤，发现分辨率较低，胶片灵敏度不能满足标准要求，使用D4型胶片之后分辨率提高，象质指数提高1至2级，满足了标准的要求。
3.3 射线照片评定
1GGR-8107TY-T014胶片采用的是双壁双投影法的透照方式。按照DL/T821-2002的规定，Ф76以下的管件使用双壁双投影法进行拍摄允许拍一张胶片，由于实际生产中管线的安装不一定方便射线照片拍摄，一旦出现像1GGR-8107TY-T014这样的情况，长轴附近的实际透照厚度远远大于计算出的透照厚度，在既定工艺条件下，底片黑度会减小，椭圆长轴端的焊缝影像显示不能真正反映焊缝内部情况，不能满足射线底片质量评定的要求，因而无法评定，不能对焊缝的焊接质量做出评判。
上述情况在1GGR-8107TY-T014焊口胶片上表现的非常明显。在1号片中，没有可视缺陷，评定等级Ⅰ级，合格。在转了90°进行拍摄的2号片中，有点数为2点的气孔出现在6点钟位置，缺陷＞T/2，评定等级为Ⅳ级，不合格。分析原因，1号片中，缺陷处于3点钟位置，正好位于椭圆长轴顶端，曝光量低，因此在观片灯背景下显得很白，很难看清缺陷位置及大小，胶片上无法显示肉眼可视气孔，2号片中缺陷处于6点钟位置，此处曝光量正常，黑度均匀，缺陷显示很清晰。因此，仅仅按照标准低限只拍摄一张片子，那么一旦有缺陷出现在3点钟或者9点钟方向，就有极大的可能性被漏掉，对焊缝焊接质量造成误判。
4结论
4.1 使用T2类胶片改善TA＜20mm的焊缝的成像质量
对于使用Ir192射线源，由于相对能量强度较大，T3类胶片会出现灵敏度过低的情况，可以使用底片颗粒度更小、梯噪比等级更高的胶片T2类进行探伤作业，改善成像质量，提高灵敏度，使射线检验底片满足评定质量要求。
4.2 对Ф76以下管件的射线检验
若按照DL/T821-2002上规定的Ф76以下管件使用双壁双投影法的透照方式，只透照一次时，椭圆长轴顶端的缺陷无法有效显示，进而对该对接接头容易造成错误评判，使焊接质量无法得到保证。在核电项目中，我们在条件允许的情况下，对于Ф89以下管件均采用双壁双投影法的透照方式，透照角度每次偏转90°，分两次透照的方法，减少影像重叠和影像畸变对底片影像显示的不良影响，使整个焊缝的底片投影都能清晰地显示出来，从而最大限度的提高了管道对接接头缺陷的检出率。