小直径管对接焊缝X射线检测有效透照厚度的探讨

摘要：在小径管对接接头射线检测中，有效透照厚度对射线底片质量有很大的影响。选择出合适的有效透照厚度参数，以获得较好的底片质量。

关键词：X射线检测；小径管；透照厚度

本文应用有效透照厚度值近似估计小径管环焊缝射线透照厚度。推导了有效透照厚度的计算公式，分析了透照次数、透照偏移角对透照厚度选取的影响，并将计算结果与射线检测标准的规定进行了比较，希望能对实际工程的应用具有指导意义。

一、有效透照厚度

透照厚度是指射线照射方向上受检工件的厚度。小径管的透照厚度计算方法在不同的行业标准中有所不同。

行业标准号 有效透照厚度计算公式

在射线透照的有效区域内，透照厚度是连续变化的，在透照区内不同位置的透照厚度不同，并且相差很大。从理论上加以分析，采用与评定区域对应的透照区域内的有效透照厚度值是较为合理的方法。有效透照厚度值Te是对透照厚度T′积分求平均得到的（条件：平均值在透照区域内求），我们用公式表示Te如下：

式中的X0 表示的是边界离管中心与射线束透照区域的距离；而 表示半值透照（离管中心X处）的厚度分布情况。

为提高整圈环焊缝的有效监测率，并达到相应的灵敏度与黑度范围（评定区域的一般要求），应根据T/D（小直径管壁厚/管外径），规定双壁单影分段透照次数、双壁双影多次透照次数。每个透照次数都存在自身对应的透照区域，因此，选择不同的透照次数，就会得到不同的透照区域，此外，式（1）中的积分范围也会随着透照次数的变化而变化，进而得出不同的Te值，所以说，N的变化在一定程度上决定了有效透照厚度。

二、计算有效透照厚度的方法分析

小径管自身的透照厚度会发生变化，应掌握其变化规律，要想一次透照椭圆成像达到理想的检出范围，需要选择合适的透照厚度，由透照厚度确定相应的透照参数.。对于小径管的透照方式分为垂直透照和椭圆成像透照两种方式。

1、垂直透照的计算分析

垂直透照是一种十分重要的小径管的透照方式，应用该方法时，透照时选取的焦距一般大于小径管直径，此时射线的照射角非常小，可近似认为小直径管被射线束平行照射。透照时，焊缝中心平面和射线源无明显偏移，观察截面（焊缝与射线束相切），可以看到两个同心圆。

在0≤x≤r和r

当透照区域的边界 时，由（1）和（2）式

当透照次数比较多时，X0会在一定程度上影响有效透照厚度（前提：同一处焊接接头）的大小。而

管材具有对称性，根据这一属性，可得出小直径管透照次数[4]

因此，有效透照厚度Te与透照次数N相关。一些标准及相关材料未考虑此种相关性。根据（5）式， 即 ，在透照次数 满足此条件时，按（4）式计算Te。

当透照区域满足 即 时， 在0≤x≤r和r

2、椭圆成像透照分析

椭圆成像是另一种小径管的透照方式，应用该透照方式时，尽量使射线源与焊缝中心平面相偏离，一般情况下，观察相切（管壁与射线束）截面，可见两个同心椭圆。即使出现了同样的照射条件，椭圆成像透照厚度也不同于垂直透照厚度，在椭圆透照方式中，管子中心与射线束之间有个偏移角，通常将其用α表示，α会在一定程度上影响透照厚度，因此，在实际计算时，应将此考虑进去。当焊接接头被射线束平行照射时，根据三角函数关系可得到椭圆成像透照时的有效透照厚度与垂直透照时的关系：

三、分析与讨论

综上，对接焊缝的有效透照厚度受管材的几何尺寸（R、r）、透照方式（偏移角α）及透照次数（N）的影响，并存在函数关系。不同尺寸小直径管的有效透照厚度的比较（前提：不同标准的情况下），见表2。通过表中数据我们可以知道，不同标准规定的值相差较大，一次透照的厚度与多次透照的厚度相比，差异较显著，但经验厚度与于有效透照厚度的差异却不是很明显。总之，有必要进行多次透照。

小径管有效透照厚度的变化具有特点。（1）当管径不同而厚度相同时，随着管径的增大，最大透照厚度与最小透照厚度的比值将增加。（2）当管径相同而厚度不同时，当管壁厚度增大时，最大透照厚度与最小厚度的比值减少。（3）一次透照椭圆成像时，其透照厚度是变化的。

在工程检测中，一般按照管壁厚的两倍加余高。可借助此工艺参数以及焊缝在胶片上的有效投影长度，检测焊缝周长，一般情况下，只能检测出焊缝周长的1/3；但是在实际检测中，很难将管子最大穿透厚度作为透照厚度。由于最大透照厚度与最小透照厚度之比往往大于三倍，底

片黑度差别很大，不符合底片质量及灵敏度要求；若以管子壁厚的两倍乘以一个常数（一般为1.5）作为透照厚度，考虑透照厚度变化的简单做法，这样就扩大了检出范围。不考虑管壁厚度和管径变化而引起的透照厚度的不同，则透照不同规格的管子焊缝检出范围波动较大，对一些规格的管子无法达到标准检出范围。

结语

分析可知，采用有效透照厚度来确定小径管透照厚度是可取的。它是整个透照区域内透照厚度的平均值，既和小直径管壁厚有关，又和透照方式有关、次数N、偏移角α有关。为了扩大焊缝一次透照椭圆成像的检出范围，在实际工程中，透照厚度可根据实际情况以及Te（R、r、N、α）表达式确定。因为分区域在一定程度上影响着透照厚度的选取，在透照评片时，应对射线束中心束对应焊缝的影像进行重点点评，其它区域里，灵敏度相对降低。因此，为了获得较好的检出效果，扩大小径管的检出范围，需要合理的选取透照厚度。

参考文献：

[1]强天鹏. 射线检测[M]. 昆明：云南科技出版社，2009

[2]张小海，王广坤.小径管对接焊缝有效透照厚度的计算[J].无损检测，2009（28）

[3]周迪生.小径管焊缝射线照相标准的实践与问题探讨[J].无损检测，2010（14）