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射线检测设备器材和材料管理规定

石油天然气钢质管道射线检测设备器材和材料管理规定

8.1射线源和能量的选择

8.1.1X射线照相应尽量选用较低的管电压。

透照不同厚度焊缝时，允许使用的最高管电压应控制在图3的范围内。

对透照截面厚度变化大的工件时，允许采用超过图3规定的X射线管电压，但最高不得超过50KV。

图3透照厚度和允许使用的最高管电压

射线源和能量的选择应按透照厚度来确定，图3中的斜线之下的区域为允许使用的能量范围，通常应尽可能选用能量较低的射线，以提高工件的对比度。

但对焊缝余高较高或厚度差较大（如小径管或焊缝两侧母材厚度差较大），为使有效透照区的焊缝和热影响区的黑度均在标准规定的范围内，在保证灵敏度要求的情况下，允许采用超过图3规定的X射线管电压，但最高不得超过50KV，以增大宽容度。

图3透照厚度和允许使用的最高管电压来源于GB3323-1987标准，最高不得超出50Kv主要参照欧洲标准和GB/T12605-1990标准，与JB4730标准规定相当。

8.1.2γ射线源的最小透照厚度见表1。

表1γ射线源的最小透照厚度

γ射线源

最小透照厚度TA（mm）

名称

平均能量（Mev）

Se75

0.206

≥5

Ir192

0.35

≥10

油气管道检测过去一般选择用Ir192γ射线源，近年来中薄壁管道广泛采用了Se75射线源。

由于γ射线的能量偏高，透照薄壁焊缝的工件对比度偏低。

经验证，在保证灵敏度和底片质量的前提下，确定Ir192的最小透照厚度≥10㎜，Se75的最小透照厚度≥5㎜，这与JB4730标准规定基本相当。

由于Se75γ射线源的资料较少，人们对它的了解还有待加深。

为加深认识，在此对Se75γ射线源的有关知识作以介绍：

（1）Se75γ射线源有那些性质？

Se75γ射线源是一种人工放射性同位素，原子量数为75，其核中含质子数为34，中子数为41。

Se75γ射线源由中子俘获反应所得，即将封装在适当容器中的元素或其化合物，在中子反应堆中照射，取出后直接应用或经过化学处理后使用。

Se75γ射线源半衰期120.4天，衰变方式为轨道电子俘获，比活度1.45×104Ci/g，放射Kr常数为2.04R·cm2/h·mCi。

Se75γ射线源主要能谱线有9根，能量分别为0.066、0.097、0.121、0.136、0.199、0.265、0.280、0.304、0.401（MeV）。

其相对强度可只考虑强度最高0.265（100%）、0.136（93.1%）、0.12（27.4%）、0.28（42.9%）的四根线。

按幅度能量及相对强度推算，其平均能量为0.206MeV。

与Ir192γ射线源相比，该γ射线源更适用于薄板焊缝检测。

近年来国内在管道检测中应用日益增多，欧洲国家和国内电力系统已将其列入标准（如BS/NE1435-1997和DL/T821-2002）。

（2）用Se75γ射线源进行检测，曝光时间如何确定？

γ射线源的曝光时间可通过曝光量公式计算确定，即：

t=K×F2×2T/d1/2/A

公式中的曝光常数K、半价层d1/2需通过试验测定。

对天津Ⅲ型胶片，在底片黑度为2.7～2.9时，试验测定的曝光常数K=0.04；对于天津Ⅴ型胶片，试验测定的曝光常数K=0.12。

半价层试验得出了Se75的半阶层随透照厚度的增加而有所增加的关系曲线，这是由于Se75源具有多条线谱，穿透物质过程中线质发生硬化的结果。

对于曝光时间计算的半价层取值：

透照厚度小于等于10㎜时，半价层取7㎜；透照厚度大于10㎜时，半价层取10㎜；能很好地满足精度要求。

由此得到用Se75射线源进行透照的曝光时间的计算公式：

①天津Ⅲ型胶片，底片黑度为2.7～2.9,t=0.04F2×2T/d1/2/A；

②天津Ⅴ型胶片，底片黑度为2.7～2.9,t=0.12F2×2T/d1/2/A；

d1/2取值：

TA≤10㎜时，d1/2=7㎜；TA>10㎜时，d1/2=10㎜。

式中：

A——源活度，Ci；

d1/2——半价层，㎜；

t——曝光时间，min；

F——焦距，㎝；

TA——透照厚度，㎜。

例1试计算Φ710×10㎜管道环缝，采用中心透照法，曝光时间为多少？

已知：

F=35.7㎝，d1/2=10㎜，TA=12㎜，A=70Ci

求：

t=？

解：

使用AGFAC7胶片（相当于天Ⅲ）时，

t=0.04F2×2T/d1/2/A=0.04×35.72×212/10/70=1.67min

例2用AGFAD7胶片，采用中心透照法，Φ1016×20㎜的管道环焊缝，求曝光时间为多少？

（已购Se75源时，源活度为100Ci，现用过30天，半衰期为120天）

已知：

F=51㎝,d1/2=10㎜，TA=22㎜，A=100/230/120=84.1Ci；

求：

t=？

解：

t=0.04F2×2T/d1/2/A=0.04×512×222/10/84.1=5.68min

例3用Se75源透照Φ273×7㎜管道环焊缝,试计算透照次数N和曝光时间t？

（已知Se75源购入时为100Ci，现已过150天，使用AGFAD7胶片）

已知：

D=273㎜，TA=2×7+2=16㎜，d1/2=10㎜，A=100/2150/120=42Ci，焦点尺寸d=Φ3×3㎜

求：

N，t。

解：

①先确定焦距F：

透照方式采用双壁单影法，满足几何不清晰度的最小值L1≥10dL22/3（L1越小，一次透照长度越大，N越少）。

L1≥10dL22/3=10×3×92/3=129.8（㎜）

可将射线源置于管道焊缝边缘的外表面，F=273+10+2=285=28.5㎝。

②求N

N=180/（θ+η）

θ=COS-1[（0.21T+D）/1.1D]=COS-1[（0.21×7+273）/1.1×273]=23.938°

η=Sin-1[（D·Sinθ）/（2F-D）]=Sin-1[（273×Sin23.938）/（2×285-273）]=21.89°

N=180/（θ+η）=180/（23.938°+21.89°）=3.9≈4（次）

③计算t（对于双壁单影透照T用2T计算）

t=0.04F2×2T/d1/2/A=0.04×28.52×216/10/42=2.3min

例4用100CiSe75源的爬行器，透照Φ1016×26㎜管道环缝，试计算曝光时间？

经过4个月后，用此源透照该管道环焊缝需要曝光多少时间？

（已知胶片为AGFAD7）

已知：

A=100Ci，F=51㎝,TA=26+2=28㎜,d1/2=10㎜,

求：

t1、t2

解：

①t1=0.04F2×2T/d1/2/A=0.04×512×228/10/100=7.2min；

②4个月后，A=100/2120/120=50Ci

t2=0.04F2×228/d1/2/A=14.4min

从这个例子可以看出，对于这种规格的长输管道可以说是国内石油天然气油气管道中较大的。

一个100Ci的Se75γ射线源，4个月内最大曝光时间不过是15分钟，这证明Se75γ射线源的爬行器，完全适用于长输管道环焊缝的检测。

（3）Se75γ射线源照相有哪些特点？

国内进行的Se75照相试验得出以下结论：

①在管规格ф60×7㎜和板厚20㎜以下范围，Se75γ射线源的照相质量明显优于Ir192射线源。

②Se75γ射线源与天津Ⅴ型胶片组合的照相质量明显优于Se75γ射线源与天津Ⅲ型胶片组合。

③Se75γ射线照相铅增感屏的厚度：

在0.03～0.2㎜范围均可使用，以0.1/0.2㎜为最好，但曝光时间偏大。

④由于Se75γ射线源的线质较Ir192射线源的线质软，其透照厚度上限受到限制。

当透照厚度范围在35㎜～40㎜时，因曝光时间较长而使用感到不便。

因此Se75γ射线源最适合于透照厚度不大于30㎜，且直径不大于1200㎜环缝爬行器中心透照法检测。

8.2胶片和增感屏

8.2.1胶片

a）射线胶片分为T1、T2、T3、T4四类。

T1为最高类别，T4为最低类别。

b）在满足灵敏度要求的情况下，一般X射线选用T3类型胶片。

γ射线选用T2或T3型胶片。

工业射线胶片是提高像质质量的重要技术措施之一。

本标准胶片分类来源于JB4730。

胶片的特性见表02。

国内外主要胶片的分类可参照见表03。

对于石油天然气钢质管道在满足灵敏度要求的情况下，一般选用中粒度、感光速度居中的T3类型胶片；对于γ射线由于线质较硬，当工件透照厚度不太大的情况下，宜选用T2胶片，用高胶片的对比度（指细粒、微粒的胶片）来弥补由于γ射线线质硬造成工件对比度的降低，确保△D≥△Dmin，以便于识别和评定。

对于透照厚度较大的管道环焊缝，由于曝光时间过长，在保证灵敏度要求的情况下，也可采用T3型胶片，以缩短曝光时间。

在保证灵敏度要求的情况下，对于厚度差较大的工件如小径管透照为增大宽容度，扩大评定区范围，也可用T3型胶片。

这主要证明由于油气管道属于野外施工检测，且多采用爬行器，要求底片除满足要求外，还要求胶片的质量要稳定，在同类别胶片中对比度高，无制造过程中的伪像。

一般推荐采用AGFAD7、AGFAC7和AGFAD4等。

表02胶片的主要特性指标

胶片系

统类别

感光速度

特性曲线平均梯度

感光乳剂粒度

梯度最小值（Gmin）

颗粒度最大值（δD）max

（梯度/颗粒度）最小值（G/δD）min

D=2.0

D=4.0

D=2.0

D=2.0

T1

低

高

微粒

4.3

7.4

0.018

270

T2

较低

较高

细粒

4.1

6.8

0.028

150

T3

中

中

中粒

3.8

6.4

0.032

120

T4

高

低

粗粒

3.5

5.0

0.039

100

注：

表中的黑度均指灰雾度以上的黑度。

表03国内外主要胶片的类别

类别

常见胶片牌号

T1类

Kodak,R,SR；AgfaD2,D3；DupontNDT35,NDT45；Fuji1X-25

T2类

KodakM，T；AgfaD4，D5；DupontNDT55，NDT65；Fuji50，80；天津Ⅴ型；上海GX-A5

T3类

KodakAA，B；AgfaD7，D8；DupontNDT70，NDT75；Fuji100；天津N-Ⅲ，Ⅳ-C型；上海GX-A7

T4类

KodakCX；AgfaD10；DupontNDT89；Fuji400；天津Ⅱ型。

8.2.2增感屏

a）采用铅增感屏或不用增感屏。

增感屏的表面应保持洁净和平整。

增感屏的选用见表2。

b）在透照过程中胶片和增感屏应始终紧密接触。

表2增感屏的选用

射线种类

增感屏材料

前屏厚度（㎜）

后屏厚度（㎜）

≤400KVX射线、Se75

铅

0.03~0.10

0.03~0.10

Ir192

铅

0.10~0.2

0.10~0.2

（1）增感屏能提高胶片感光速度，缩短曝光时间，同时也能吸收一部分前后散射线，一般情况下应使用增感屏，当工件透照厚度TA较薄时，可不用增感屏，但应进行背部散射线屏蔽。

（2）与原标准相比，前后屏的厚度范围相同。

（3）Se75γ射线的平均能量为0.206Mev，在9根能谱中强度最大的4根能量均在0.121～0.280Mev范围内，处于400KvX射线的能量范围内，故前后屏采用0.03～0.10㎜。

经试验证明增感屏厚度在0.10～0.2㎜时的底片质量最佳，但曝光时间过长，一般推荐选用0.1㎜的增感屏，厚工件可采用较薄的增感屏。

（4）在使用增感屏时，应注意以下几点：

①胶片和增感屏在透照过程中应相互贴紧。

实验证