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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<x≤r两区间，表达式不一样，分别为

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<x≤r两区间均有取值，

则由（1）、（2）和（3）式

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