射线检测问答题(四)(含答案)

三、问答题 4.1 试述射线源的选择原则。 4.2 X 射线线质的选择需要考虑哪些因素？ 4.3 选择透照焦距时应考虑哪些因素？
4.4 何谓曝光量？X、
射线的曝光量分别指什么？
4.5 何谓曝光因子？何谓平方反比定律？ 4.6 何谓互易定律失效？它对射线照相有何影响？ 4.7 从提高探伤质量的角度比较各种透照方式的优劣？ 4.8 计算一次透照长度时，公式中的外径 Do 是否计入焊缝余高? 4.9 计算搭接长度时，公式中的工件表面至胶片距离 L2 是否要考虑焊缝余高? 4.10 计算几何不清晰度 Ug 时，公式中的工件表面至胶片距离 L2 是否要计入焊缝余高? 4.11 曝光曲线有哪些固定条件和变化参量。 4.12 为什么说不同的 X 射线机的曝光曲线各不相同？ 4.13 试述散射线的实际来源和分类。 4.14 影响射线照相质量的散射线是如何产生的？ 4.15 散射比的影响因素有哪些？ 4.16 常用控制散射线的方法有哪些？ 4.17 焊缝透照的基本操作包括哪些内容？ 4.18 焊缝余高对 X 射线照相质量有什么影响？ 4.19 透照有余高焊缝应注意哪些事项？ 4.20 透照余高磨平的焊缝怎样提高底片灵敏度？ 4.21 大厚度比试件透照采取的特殊技术措施有哪些？ 4.22 指出小口径管对接焊缝射线照相对缺陷检出的不利因素，并提出改进措施。

4.23 计算小径管透照平移距离时，公式中的工件表面至胶片距离 L2 是否要计入焊缝余高？ 4.24 射线照相实际透照时，为什么一般并不采用最小焦距值？ 4.25 什么是优化焦距 Fopt？射线检测中选择优化焦距的目的是什么？
问答题答案 4.1 答：射线源选择的原则： （1）对轻合金和低密度材料，最常用的射线源是 X 射线； （2）透照厚度小于 5mm 的钢（铁素体钢或高合金钢），除非允许较低的探伤灵敏度，也要选择 X 射线； （3）大批量的工件实施射线照相，选择 X 射线，因为曝光时间较短； （4）透照厚度大于 150mm 的钢，宜选择兆伏级的高能 X 射线； （5）对于厚度为 50mm～150mm 的钢，选择 X 射线和 γ 射线可得到几乎相同的探伤灵敏度； （6）对于厚度为 15mm～50mm 的钢，选择 X 射线可获得较高的灵敏度；选用 γ 射线则应根据具体厚度 和所要求的探伤灵敏度，选择 Ir-192 或 Se-75，并应考虑配合适当的胶片类型； （7）对某些条件困难的现场透照工件，宜选择 γ 射线； （8）在满足几何不清晰度 Ug 的情况下，透照环焊缝尽量选择圆锥靶周向 X 射线机作周向曝光，以提高工 效和影像质量。 4.2 答： （1）适用的射线能量范围主要根据试件的材质和厚度确定，以保证能穿透试件为射线能量的下限， 以保证足够的灵敏度为射线能量的上限。 （2）具体管电压数值主要根据底片对比度要求而确定，当被检区域厚度变化较小时，需增大对比度，应采 用较低管电压；当被检区域厚度变化较大时，需兼顾宽容度，适当降低对比度，应采用较高管电压。 （3）射线能量不仅影响底片对比度，而且影响固有不清晰度和散射比，这些都应在选择射线能量时加以考 虑。 4.3 答：（1）焦距的选择应满足几何不清晰度的要求； （2）焦距的选择还应保证在满足透照厚度比 K 的条件下，有足够大的一次透照长度 L3； （3）为减少因照射场内射线强度不均匀对照相质量的影响，焦距取大一些为好。 （4）由于射线强度与距离平方成反比，焦距的增加必然使曝光时间大大延长，因此焦距也不能过大。

4.4 答：曝光量可定义为射线源发出的射线强度与照射时间的乘积。 对于 X 射线来说，曝光量是指管电流 i 与照射时间 t 的乘积(E=it)； 对于 γ 射线来说，曝光量是放射源活度 A 与照射时间 t 的乘积(E=At)。 4.5 答：曝光因子是一个用来确定曝光参数的物理量，其形式为：
对同一台 X 射线机或同一个放射同位素来说，只要曝光因子值不变，照相的曝光量也就不变，摄得底片黑 度必然相同。对射线强度、时间和距离三个参数，如果实际透照时需要改变一个或两个参数，便可用曝光 因子计算其他参数，从而保证照相曝光量不变。 平方反比定律是指射线强度与距离的平方成反比的规律，其数学式为：
原理是：近似认为射源是一个点，在其照射方向上任意立体角内取任意垂直截面，单位时间内通过的光量 子总数是不变的，但是由于截面积与到射源的距离的平方成正比，所以单位面积的光量子密度，即射线强 度与距离的平方成反比。 4.6 答：互易定律是光化学反应的一条定律，该定律指出，决定光化学反应产物质量的条件，只与总曝光 量相关，即取决于照度和时间的乘积，而与这两个因素的单独作用无关，由于它指出了时间和照度的互易 关系，所以称为互易定律；如果与这一定律结论有偏离，则称互易定律失效。 如果不考虑光解银对感光乳剂显影的引发作用的差异，互易定律可引伸为显影黑度只与总的曝光量有关， 而与照度和时间分别无关。 在射线照相中，当采用铅箔增感和无增感时，遵守互易定律。设产生一定显影黑度的曝光量 E=I·t，当射线 强度 I 和时间 t 相应变化时，只要两者乘积 E 值不变，底片黑度不变。 当采用荧光增感时，互易定律将会失效，I 与 t 发生变化时，尽管 I 与 t 的乘积不变，底片黑度仍会改变。 用公式描述保证底片黑度不变的前提下，曝光量 E 与射线强度 I、时间 t 的关系，其形式为 E=I·t 。 （P≠1） 互易定律是利用曝光因子公式和平方反比定律修正透照参数的基础，如果互易定律失效，则不能利用曝光 因子和平方反比定律修正参数，这将使透照参数的选择复杂化。 4.7 答：从提高像质计灵敏度，减小透照厚度比 K 和横向裂纹检出角 θ 以及保证一次透照长度 L3 等方面评 价，几种透照方法比较如下：单壁透照优于双壁透照；双壁单影优于双壁双影；焊缝单壁透照时，源在内 中心法优于源在内偏心法，源在内偏心法优于源在外。
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4.8 答：不计入焊缝余高。计算公式中的 Do 取筒体外径即可。 因为在工件上划线时，一般是在筒体上测量一次透照长度，且筒体直径远远地大于焊缝余高值，忽略余高 对实际工作不产生影响，为使计算结果一致，统一作出规定不计入焊缝余高是比较适宜的。 4.9 答： 应考虑焊缝余高。 计算搭接长度 ?L 时， 公式中的 L2 应为板厚 T 与焊缝余高 ?h 之和， 忽略余高 ?h 将产生较大误差，所以是不合适的。 4.10 答：应计入焊缝余高，对于单面焊：L2=T+?h；对于双面焊：L2=T+2?h；对于小径管环焊缝双壁双影 透照：L2=Do+2?h。 4.11 答：曝光曲线的固定条件有：①X 射线机，②焦距，③胶片型号，④增感方式，⑤暗室处理条件，⑥ 基准黑度，⑦试件材质。 曝光曲线的变化参量有：穿透厚度，曝光量，管电压。 4.12 答：因为：①加在 X 射线管两端的电压波形不同（半波整流、全波整流、倍压整流及直流恒压等）， 会影响管内电子飞向阳极靶的速度和数量；②X 射线管本身的结构、材质不同，会影响射线从窗口出射时 的固有吸收；③管电压、管电流的测定有误差。 4.13 答：受射线照射的各种物体都会成为散射源，但强度最大，对探伤质量影响最大的散射源是试件本身。 散射线一般按散射方向来分类：来自胶片暗盒正面（射源方向）的散射称为“前散射”或“正向散射”；来自胶 片暗盒后面的散射称为“背散射”；来自侧面的由试件周围向试件背后或试件中较薄部位向较厚部位的散射 称作“边蚀散射”。 4.14 答：射线穿过物质时，与物质发生各种相互作用，其结果是除了一部分直接前进的透射线外，还有向 各个方向射出的散乱射线以及光电子，反跳电子等。 光电子和反跳电子穿透力极弱，大多数被物体自身吸收，即使射到物体外，也很容易被空气吸收，对探伤 质量不产生影响。散乱射线中的一部分是由光电效应引发的荧光 X 射线能量，这部分射线能量远小于透射 线，例如，铁的 Kβ 荧光射线约 7KeV，很容易被物体和增感屏吸收，对探伤质量也不产生什么影响。因此 影响探伤质量的散射线主要是由康普顿效应和瑞利散射产生的，在射线能量很低（小于 200KeV）范围内， 散射线由康普顿效应和瑞利散射共同产生；在射线能量较高范围内，散射线主要由康普顿效应产生。 4.15 答：（1）焦距：在实际使用的焦距范围内，焦距的变化对散射比几乎没有影响； （2）照射场：除非是用极小的照射场透照，照射场大小对散射比几乎没有影响； （3）射线能量：在工业射线照相应用范围内，散射比随射线射线能量增大而变小； （4）试件壁厚：在相同射线能量下，散射比随壁厚增大而增大； （5）焊缝余高：有余高的焊缝中心散射比高于同厚度平板中的散射比，随着能量的增大，两者数量逐渐接 近。

4.16 答：（1）使用铅箔增感屏，吸收部分前散射线和背散射线； （2）暗盒后衬铅板，进一步减少背散射； （3）使用铅罩和铅光阑，限制照射范围，减少散射源； （4）采用铅遮板或钡泥屏蔽试件边缘，减少“边蚀”效应； （5）用流质吸收剂或金属粉末对形状不规则及厚度差较大的试件进行厚度补偿，以减少较薄部分散射线对 较厚部分的影响； （6）采用滤板去除射线中线质较软的部分，减小“边蚀”效应； （7）减小或去除焊缝余高，降低焊缝部位散射比。 4.17 答：焊缝射线透照的基本操作包括以下内容： （1）试件检查及清理：尽可能去除试件上妨碍射线穿透或妨碍贴片的附加物，并经外观检查合格； （2)划线：按照工艺文件规定的检查部位、比例、一次透照长度在工件上划线； （3)像质计和标记摆放：按照标准和工艺的有关规定摆放像质计和各种铅字标记； （4)贴片：采用可靠的方法将胶片（暗盒）与工件表面紧密贴合，尽量不留间隙； （5)对焦：射线束中心对准被检区中心，并使焦距符合工艺规定； （6)散射线防护：按工艺的有关规定执行散射线防护措施； （7)曝光：按照工艺规定的参数和仪器操作规程进行曝光。 4.18 答：大多数焊缝在射线照相时都保留着焊缝余高，由于余高的存在，透过母材部分的射线要比透过焊 缝部分的射线强得多，而且照射母材部分的 X 射线产生的散射要比照射焊缝部分的 X 射线产生的散射线强 得多，这样，来自母材部分的散射线会与透过焊缝部分的 X 射线所产生的散射线叠加在一起，使照相质量 降低。散射比与余高的变化关系是：余高宽度越窄，高度越大，散射比越大。 4.19 答：（1）由于焊缝余高的存在，底片上焊缝部位黑度 D1 总是小于母材部位黑度 D2，照相时应注意保 证 D1、D2 均在标准允许的黑度范围内。 （2）由于底片对比度 ?D 随黑度 D 的增加而增大，而识别界限对比度 ?Dmin 也随黑度 D 的增加而增大， 因此透照有余高焊缝时，通过控制适当的焊缝部位黑度 D1 和母材部位黑度 D2，可使母材部位和焊缝部位 能识别的透度计线径相等，此黑度称为余高焊缝透照的最佳黑度。 （3）底片对比度随射线有效能量的降低而增大，但另一方面，射线有效能量的降低会使焊缝部位的透射线 I1 与母材部位的透射线 I2 的比值大大减小，从而使母材部位的散射线对焊缝部位的影响更严重，其结果是

降低了对比度，因此透照有余高焊缝时，焊缝部位的对比度不是单纯地随射线能量的降低而增大，而是在 某一线质时，焊缝部位的底片对比度达到最大值。此线质称为余高焊缝透照的最佳线质。 4.20 答：对余高磨平的焊缝透照，提高灵敏度的要点是尽量提高底片对比度和控制底片黑度。提高对比度 的途径包括： （1）选用 γ 值更高的胶片； （2）选用较低能量的射线； （3）采用反差更高的显影配方； （4）进一步减小散射线； （5）选择最佳黑度。底片黑度同时影响底片对比度和最小可见对比度。试验证明，当黑度约为 2.5 时可识 别的透度计线径最小，称为余高磨平焊缝透照的最佳黑度。因此，对余高磨平的焊缝最好选择黑度约为 2.5 的曝光参数。 4.21 答：（1）适当提高管电压技术：减少厚度大的部位的散射比，降低边蚀效应，同时可获得更大的厚 度宽容度； （2）采用双胶片技术：采用同速胶片叠加时，双片重叠观察黑度较小部位，单片观察黑度较大部位；采用
D
异速胶片叠加时，感光度较大的胶片适用于透照厚度较大部位的观察，感光度较小的胶片适用于透照厚度 较小部位的观察。 （3）补偿技术：是指用补偿块、补偿粉、补偿泥、补偿液等填补工件较薄部分，使透照厚度减小的方法。 4.22 答：小口径管焊缝射线照相采用双壁双影法透照，对缺陷检出的不利因素和改进措施有以下几点： （1）双壁双影法透照时，由于射源侧焊缝比胶片侧焊缝离开胶片的距离相差一个管子直径，故射线源尺寸 的影响较大，使几何不清晰度增加，小缺陷对比度降低，为减小射线源尺寸对几何不清晰度和对比度的影 响，可选择焦点尺寸小射线源，适当增大焦距。 （2）透照小口径管时射线的穿透厚度自中心向两端变化很大，易导致底片上中心部位黑度过大，边缘部位 黑度过小，为减少被检区域不同部位的黑度差，宜适当提高射线能量，采用“高电压，短时间”的透照工艺。 （3）由于管子直径较小，散射线引起的“边蚀”效应比较严重。相应的措施是在射线机窗口处加滤板。或采 用铅罩屏蔽焊缝以外部分，以减少“边蚀”。 （4）双壁双影透照时，焊缝被倾斜投影到胶片上，缺陷影像会发生畸变。为减少畸变，应控制透照角度和 椭圆开口宽度，开口宽度应控制在 1 倍焊缝宽度左右。

4.23 答：为保证计算结果一致，统一规定计入一个焊缝余高，即 L2=Do+?h，式中 Do 为管子外径，?h 为 焊缝余高。 4.24 答：因为除了几何不清晰度与最小焦距有关外，透照场的大小与焦距相关。焦距增大后，匀强透照场 范围增大，且这样还可以得到较大的有效透照长度，同时影像清晰度也进一步提高，所以实际用的焦距比 最小焦距要大得多。 4.25 答：当几何不清晰度 Ug 减小到与所使用射线能量下的固有不清晰度 Ui 数值相同时，所使用的焦距称 为优化焦距 Fopt。 当射源一胶片距离增大时，可明显提高窄裂纹之类的平面型小缺陷检出率。所以选用优化焦距 Fopt 的目的 是为了有效检出小裂纹缺陷。