射线裂纹检出角的探讨(带图).doc

射线探伤中与K值相关的裂纹检出角的探讨
单志军
（辽宁省盘锦市锅炉压力容器检验所 盘锦 124000）

摘 要 本文通过制做焊缝裂纹试板，并进行不同角度的射线透照，对裂纹的可检出角进行了探讨，强调了执行GB3233-87及JB4730-94标准对K值的要求的重要性。
主题词 K值 、检出角
1 引言
GB3233-87标准[1]9.3条：“焊缝的透照厚度比为K，如图1所示。K=T//T，T—母材厚度，T/—射线束斜向透照最大厚度”。并规定“环缝的A级和AB级K值，一般不大于1.1，B级K值一般不大于1.06；纵缝的A级和AB级K值不大于1.03，B级K值一般不大于1.01”。JB4730—94[2]5.11.3条亦延用了本规定。
标准对K值有所要求的目的在于：一方面控制有效透照区，即控制一次透照长度，另一方面是控制允许的射线透照角θ，而实际我们在对压力容器制造厂的产品监检过程中发现，厂家没有引起普遍重视，存在的问题首先是忽略一次透照长度的计算，结果焊缝有效长度达不到应探长度及比例的要求。另外更主要的是透照几何参数未满足K值的要求，由于K值与裂纹检出角θ（又叫失真角、畸变角）的紧密相关（解图1三角形得COSθ=1/K），即θ=COS-1K-1，K↑→θ↑），θ角的增大，使得无损检测公认的最危险性缺陷—裂纹的检出能力大大下降。而实际射线探伤θ角在什么范围内，裂纹的射线检出率达到何种程度？本文试图通过实验，找出一定的规律，供大家有所感性认识，更期望引起普遍重视。

2 试验情况
2.1试板的制备
2.1.1试板规格：选择厚度为30mmQ235—B板制出裂纹试板三快。十二条裂纹均埋藏于离焊缝中心线左右不超过5mm的不同深度层次上，裂纹平行于焊缝方向，长度为6～52mm。它们之间没有连接，其中心开裂面基本是等距离分布。如图2裂纹分布平面示意图所示，裂纹的编号依次是1—12。
2.1.2裂纹的产生：在焊缝中间层次的施焊过程中，加入适量的铜片或铜丝，冷却时加入水使其产生淬硬组织，并预加拘束应力及机械冲压使其扩展。在得到一定深度和方向的裂纹后对焊缝外层进行盖面焊接。
2.2试板的检查
2.2.1外观检查：清理试板焊缝两侧的飞溅及杂物，宏观检查焊缝的几何尺寸，再用肉眼与5倍放大镜检查各试板正反面的焊缝及热影响区，未发现表面裂纹。试板焊缝几何尺寸宏观检查结论为：无缺陷，合格。

2.2.2射线检查与超声波验证：对外观检查合格的每块试板进行射线透照[1]使其焊缝中心线平行与射线管轴向，且几何中心与辐射场中心对正，然后贴片曝光并进行暗室处理。其中发现5号与11号裂纹在底片上无显示。但经超声波探伤发现有较大反射回波，根据其反射回波位置判认为埋藏于焊缝中间的微细裂纹或开裂面与射线透照方向近于垂直的平面型裂纹[2]。若射线底片与超声波探伤皆无显示，则重新挖开补焊，直至得到较理想的裂纹为止。
注 透照条件：仪器XXQ—3005，焦距800mm，管电压250KV，曝光时间5分钟，管电流5mA，胶片：天津工业Ⅲ型，增感；0.03 mm铅屏，显影时间及温度：5分、21℃。
注 5号与11号裂纹位置，经变换射线透照角度，底片无显示。经磁粉探伤验证亦未发现裂纹磁痕，但超声波探伤发现其反射回波尖锐，且位于焊缝中间层预定区。
几点说明：
1）、在此产生的裂纹与实际探伤中发现的常规裂纹底片对比，其影象特征是一致的，另外就对试板的解剖和观察，也未发现有什么区别和异样，当然加入铜，其内部金相组织与自然裂纹周围的金相组织是不同的。但本文的目的在于如何检出裂纹。
2）、关于5号与11号裂纹是本试验中遇到的意外，但笔者认为其中也许有偶然中的概率因素，故视同其它裂纹一样进行试验。
3）、此十二条裂纹其延伸方向大致为与焊缝平行的纵向裂纹，致于横向裂纹，由于时间仓促在此就不做探究了。笔者认为，这对射线探伤裂纹的检出不足以构成影响。
2.3不同透照角度下裂纹的检出试验
如图3各透照角度的几何布置示意图，通过计算和测量，标出地面铅板上个不同透照角度应把试板焊缝中心线和胶片对准放置的各个位置准线，用文献[1]的透照条件对每块试板的各条裂纹以相邻两条为一组，进行射线透照，处理并观察各透照底片，得到表1：不同透照角度下裂纹的显示情况一览表。
3 试验的归纳与分析
根据表1对各角度下裂纹的检出率进行计算，得到表2—各透照角度下裂纹的检出率。由表2绘制出裂纹检出率与照射线的关系曲线—图4。

分析图4，不难发现，当θ角在0–5°范围时，裂纹检出率最大且无明显变化，当θ角增大，其检出率明显有较大下降。所以尽可能把透照角度控制在较小范围内，是保证裂纹检出的关键所在。

4 与国外实验研究结果的比较
关于裂纹的透照角度θ对裂纹的可检出性的影响，据文献[3]的资料介绍，日本于1987年通过对存在九条自然裂纹的平板对接焊缝试板，也采用改变射线透照角进行透照，综合不同照射角下九条裂纹的平均检出率。其结果如图5—裂纹的平均检出率与照射角的关系。对照图4、图5，我们发现θ角在0°至20°范围内，裂纹的检出率在数值上能够较好地吻合。

5 结论与建议
虽然裂纹是复杂的，其可检出性受多方面因素的影响，如裂纹的开裂宽度，裂纹在透照方向上的延伸长度等。但其延伸方向与射线透照角度θ对裂纹可检出性的影响是无损检测最容易抓住、最现实的主要因素之一。就射线探伤的实际工作，目前严格执行JB4730—94及GB3233—87标准对K值的规定要求，以尽可能保证裂纹的检出角度，应予以充分重视。
参考文献
1 GB3233—87钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级
2 JB4730—94压力容器无损检测
3 郑世才、李衍等，裂纹的可检验性-《无损检测》.1992（7）