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1、3.1.1 .射线源和能量的选择原则 1.射线源的选择原则射线源的选择原则首先要考滤射线源对被检工件应有足够的穿透力。对X射线来说，穿透力取决于管电压。管电压越高射线的线质越硬，在试件中的衰减系数越小，穿透厚度越大。例如100KV的 X射线高灵敏度法最大穿透力为10 mm，射线低灵敏度法最大穿透力为25 mm。对于r射线来说，穿透力取决于射源的种类，常用的r射线源适用的透照范围Ir192 20mm-80mm（高灵敏度），6-100mm（低灵敏度法），Co60 50-150mm（高灵敏度）30-200mm（低灵敏度法）。由于放射性同位素的能量不能该变，所以不仅规定了透照厚度的上限，同时规定了透照

2、厚度的下限。选择射线源时必须注意到X射线和r射线照相灵敏度的差异。由工艺基础理论得知，对比度 D，不清晰度U和颗粒度 D是左右射线影象质量的三大要素，现以Ir192为例与X射线相比较对着三大要素的影响。我们知道对比度又正比于比衬度 Cs, Cs= /1+n，由图3-1可以看出对45mm以下的钢，用Ir192透照所得射线底片其对比度比X射线底片对比度要差的多。以25mm厚度钢为例前者要比后者的对比度低40%。对比度自然会影响到相质计灵敏度。 另外Ir192的固有不清晰度Ui值（0.17）比400KV的X射线还大，它分别是100KV、200KV、300KV X射线Ui值的3.4倍,1.8倍,1.4

3、倍。固有不清晰度也会影响到相质计灵敏。由于Ir192的能量较高由此引起的胶片颗粒性-即胶片噪声也会明显增大，从而干扰薄板射线照相中小缺陷的影响显示。除了穿透力和灵敏度外，两种设备的不同特点也是需要考虑的因素。综上所述选择设备的原则应是：（1） 对于轻合金和低密度的材料应选择X射线。（2） 对于可焊性较差，易出现细小裂纹的材料应选择X射线。（3） 对于透照厚度小于10mm的工件应选择X射线。（4） 对于透照厚度在50-100mm的铁素体材料，如方法正确，用X射线和r射线可得到相同的灵敏度。（5） 对于透照厚度大于10mm的工件，由于受到条件的限制必须使用r射线时应选择T2类或更高类胶片。（6）

4、采用周向X光机中心内透法对环焊缝100%照相时，应尽量选择锥靶X光机。（7） 对于透照厚度大于150mm的工件宜采用高能X射线。2.X射线能量的选择：X射线的管电压可以调节，因此使用X射线对试件照相时射线能量有多种选则。首先考虑的是足够穿透力，如能量过低穿透力不够，结果是到达底片的透射射线强度不够，造成底片的黑度不足。长时间的曝光还会增加底片的灰雾度。但是，过高的射线能量对射线照相灵敏度有不利的影响。 D = 0.434 G T/1+n。 min12.4/V =k 3K3另外，随着射线能量的增加固有不清晰度 Ui增大，底片颗粒度也将增大，其结果是射线照相灵敏度下降。因此，从灵敏度角度考虑X射线

5、能量的选择原则是：在保证穿透力的前提下，应选则能量较低的 X射线。选择能量较低的射线可以获得较高的对比度，但较高的对比度却意味着较低的透照厚度宽容度，很小的厚度差将产生很大的底片黑度差，或是厚度小的部位底片黑度太大，因此，在有厚度差的情况下，选择射线能量还必须考虑能够得到合适的透照厚度宽容度。为保证透照质量，标准对透照不同厚度允许使用最高管电压都有一定限制，并要求有适当的曝光量。3.1.2 焦距的选择焦距对射线照相灵敏度的影响主要表现在几何不清晰度上。由公式可以看出，焦距F越大，Ug值越小，底片上的影象越清晰。从公式中还可看出，在减小Ug值这一点上，选择较小的射线源尺寸df，可以得到与增大焦距

6、F相同的效果，因此在实际透照中选择焦距时，焦点尺寸也是考虑的因素。为了保证射线照相的清晰度，标准对透照距离的最小值有限制。在JB4730标准中规定透照距离L1，与焦点尺寸d1和透照厚度L2应满足以下关系：由于焦距F=L1+L2，所以上述关系式也就限制了F的最小值。在实际工作中，一般并不采用最小焦距，所用的焦距比最小的焦距要大的多。这是因为透照场的大小与焦距有关，焦距增大后，匀强透照场范围增大，这样可以得到较大的有效透照长度，同时影像清晰度也有进一步得提高。焦距的选择有时还与试件的几何形状有以及透照方式有关。例如，为获得较大的一次透照场长度和较小的横向裂纹检出角，在采用双壁单影法透照环焊缝时，往

7、往选择较小的焦距，而采用中心内头法时，一般焦距就是筒体的半径。灵敏度优化值的确定：对窄裂纹之类的小缺陷透照实验表明，当射源-胶片的距离增大时，灵敏度会不断的提高，当求出几何不清晰度Ug值减到与使用射线能量下的固有不清晰度Ui值相同时，达到优化值。F=T（df/Ui+1）。但优化焦距明显大于实际使用的焦距，需要很长的曝光时间因而实际工作时要折中。实验表明当焦距从最佳值减小20%，只会引起灵敏度较小幅度的下降，但此时曝光时间确可减少36%。优化焦距一般在高灵敏度法时使用，就是为了检出钢试件中裂纹之类的小缺陷。但如果考虑到材料的可焊性较好，焊接工艺稳定，以及试件本身的使用特点，许多射线照相不要求那么

8、高的探伤灵敏度，因此，要科学地选择焦距。3.1.3 曝光量的选择与修正1.曝光量的推荐值曝光量可定义为射线源发出的射线强度与时间的乘积。对X射线来说，曝光量是指管电流与时间的乘积。对r射线来说，曝光量是指放射源活度与时间的乘积。曝光量是射线透照工艺中一项重要的参数。射线照相的黑度取决于胶片感光乳剂吸收的射线量，在透照时，如果固定各项透照条件（试件尺寸，源、试件、胶片的相对位置，胶片和增感屏，给定的放射源或管电压），则底片的黑度与曝光量有很好的对应关系，因此可以通过改变曝光量来控制底片的黑度。曝光量不只影响影象的黑度，也影响影象的对比度和信噪比，从而影响底片上可记录的最小细节。为保证射线照相质量

9、，曝光量应不低于某一最小值。JB4730推荐的曝光量是：A级、AB级不小于15mAmin； B级不小于20mAmin。（焦距为700mm）。2.互易律、平方反比定律和曝光因子（1）互易律互易律是光化学反应的一条基本定律，它指出：决定光化学反应产物质量的条件，只是与总的曝光量有关，仅取决于辐射强度和时间的乘积而与两个因素的单独作用无关。既底片的黑度只与总的曝光量有关，而与辐射强度和时间分别作用无关。在射线照相中，当采用铅箔增感或无增感，遵守互易定律。设产生一定显影黑度的曝光量 E=It 当射线强度 I 和时间 t 相应变化时，只要两者乘积 E 不变，底片黑度不变。而当采用荧光增感时不遵守互易定律

10、。如果 I 和 t 发生变化尽管乘积不变，底片的黑度仍会改变。此现象称为互易失效。（2）平方反比定律平方反比定律也是物理光学的一条基本定律。它指出：从一点源发出的辐射，其强度 I 与距离 F 的平方成反比。既存在以下关系： I1/I2=（F2/F1）2（3）曝光因子互易律给出了在底片黑度不变的前提下，射线强度与曝光时间相互变化的关系；平方反比给出了射线强度与距离之间的变化关系。将上述两个定律结合起来，可以得到曝光因子的表达式： t =it/F2 = i1t1/F12 = i2t2/F22 同理，可推导出r射线照相的曝光因子公式。 t =At/F2 = A1t1/F12 = A2t2/F22（例

11、 1）用某一X射线机透照一工件，原透照管电压为200KV 管电流 5mA 曝光时间为 4 min 焦距为600mm，如管电压不变，而将焦距变为 900mm 如欲使底片黑度不变，如何选择管电流和时间？解：已知i15mA, t1=4min F1=600mm F2=900mmi1t1/F12=i2t2/F22 i2t2= i1t1/F22/ F12=5 4 9002/6002i2t2=45mA.min（例 2）用某Ir192 r射线源透照直径 1m 的环焊缝，曝光时间为 24min 得到底片的黑度为2.5 ， 60 天后仍用该源透照同样厚度的直径为 1.2 m 的环焊缝，底片的黑度不变，曝光时间应为

12、多少？已知t124min, F1=500mm F2=600mmIr192半衰期取75天，则60天后，源放射强度之比A2/A1=（1/2）n, n=60/75=0.8 A2/A1=（1/2）0.8=0.574A1t1/F12= A2t2/F22 t2=AI/A2 F22/F12t1=1/0.574 6002/5002 24=60.2mm3.2 曝光曲线的制作与应用3.2.1 曝光曲线的制作曝光曲线是在机型、胶片、增感屏、焦距等条件一定的前提下，通过改变曝光参数（固定 KV 改变mA.min 或固定 mA.min 改变 KV ）透照由不同厚度组成的钢阶梯试块，根据给定的冲洗条件洗出的底片达到某一基

13、准黑度（如为 2.0 或 2.5）来求得 KV、 mA.min、T 三者之间的关系。常见的曝光曲线如下图所示：3.2.2 曝光曲线的应用从 E-T 曝光曲线上求取透照给定厚度所需要的曝光量，一般都采用一点法，既按射线中心透照最大厚度确定与某一 “KV”相对应 E。目前X光机生产厂家所提供的曝光曲线大都是固定毫安分查找透照厚度与 “KV”值相对应的关系。3.3 散射线的控制3.3.1 散射线的来源与分类射线在穿过物质过程中与物质相互作用会产生吸收和散射，其中散射主要由康谱顿效应造成的。与一次射线相比，散射线的能量减小，波长变长，运动方向改变。散射比 n 定义为散射强度 Is 与一次射线强度 Ip

14、 之比，既 n = Is / Ip。产生散射线的物体称作散射源，在射线透照时，凡是被照射到物体如工件、地面、墙壁等都会成为散射源。其中最大的散射源来自工件本身。散射线得分类一般按散射线的方向来划分的。来自暗盒前面的散射称为“前散射”来自暗盒背面的散射称为“背散射“。还有一种散射叫“边蚀散射”，是指试件周围的射线向试件背后的胶片散射，这就是所谓的“边蚀”现象。3.3.2 散射比的影响因素1.焦距和照射场的影响在下面的两个图示中我们可以得出这样两个结论：结论1：在实际使用的焦距范围内，焦距得变化对散射比几乎没有影响。结论2：散射比随照射场的增大而增大，当照射场的直径超过 50mm 后，既使照射场再

15、增大，散射比也基本保持不变。2. 线质和试件厚度的影响（仅限平板试件透照）分析下图可以得出以下结论：结论1:在工业射线照相应用范围内散射比随射线能量增大而变小。结论2:散射比随钢厚度增大而增大。3. 焊缝余高对散射比的影响焊缝余高的高度和宽度均会对散射比造成影响从下面的两个图中可以得出这样的结论：散射比随焊缝余高宽度的增大而减小。散射比随焊缝余高高度的增加而增大。此外散射线的强度随射线能量的增大而增大。3.3.3 散射线的控制措施散射线的控制措施在实际工作中一般应从以下几个方面进行控制：1、选择合适的射线能量。2、使用铅增感屏。3、背防护铅版。4、铅罩和光阑。5、厚度补偿物。6、滤板。7、遮蔽物。8、修磨工件。3.4 透照方式的选择和一