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摘要：射線检测时ASME锅炉及压力容器规范中经常采用的检测方法。在射线检测过程中，技术参数的选择影响射线照相的质量，这些技术参数的选择是在射线检测时应当注意的。
关键词：ASME规范；无损检测；像质计；几何不清晰度；透照方式；透照次数
中图分类号：TG115 文献标识码：A文章编号：1006-8937（2014）17-0083-03
在国内有很多锅炉及压力容器制造企业，按照ASME锅炉及压力容器规范制造产品，并出口到东南亚及北美等地区。ASME规范中，纵、环焊缝的内部缺陷检测方法是射线检测或超声检测。由于超声检测受到设备条件的限制，在国内通常采用射线检测。射线检测的技术规范按照ASME锅炉及压力容器规范中的第Ⅴ卷无损检测第2章射线照相检验。在射线检测中，ASME第Ⅴ卷第2章要求理解片面，不与ASME锅炉及压力容器规范体系联系在一起，导致在射线检测技术参数控制上，或高于规范要求，或低于规范要求。当高于规范要求时，会增加制造成本延长产品制造周期；当低于规范要求时，不能保证产品质量。
因此，按ASME规范进行射线检测时，不仅要注意ASME第Ⅴ卷第2章的要求，还要注意ASME制造规范的要求对检测的影响。本文主要从像质计及位置、几何不清晰度及透照方式、黑度及透照次数方面，浅谈ASME规范射线检测的注意点。
1像质计选择及位置
射线检测质量最重要的指标是射线照相灵敏度。为便于定量评价射线检测灵敏度，无损检测规范中采用像质计（线型或孔型），并给出了选择的依据。ASME第Ⅴ卷第2章T-276像质计选用的依据是按照工件的单壁公称厚度选择像质计，其中对于有余高的焊缝，像质计放置处的厚度是工件的单壁公称厚度加上不超过《规范》有关篇章中允许的焊缝余高的最大值，并不必对焊缝的余高作实际测量。
在ASME第Ⅴ卷第2章T-276提及的《规范》为ASME锅炉及压力容器规范中的制造规范，这些制造规范规定了焊缝余高的最大值。例如，ASME锅炉及压力容器规范第Ⅰ卷——动力锅炉建造规则，其中焊缝余高的规定见表1；ASME压力管道规范B31——B31.1动力管道，其中焊缝余高的规定见表2。对表1和表2进行分析，对比表1和表2可知不同的制造规范对焊缝余高要求不同；从表1可知焊缝余高的最大值与焊缝的种类有关；从表2可知焊缝余高的最大值与设计温度有关。
因此，在对射线底片评定时，不仅要掌握无损检测规范的要求，还要了解产品的制造规范对余高的要求，才能判断底片上所要求显示的像质计是否满足ASME第Ⅴ卷第2章的要求。
选择像质计后，就要将它置于合适的位置，通常置于源侧工件表面（源侧）或胶片侧工件表面（片侧）。ASME第Ⅴ卷第2章表T-276选择像质时，可以按源侧或片侧，于是认为像质计可放在任何一侧。而ASME第Ⅴ卷第2表T-277.1有明确要求，其T-277.1规定“当用手不能讲像质计置于源侧时，像质计应置于与被检测工件接触的胶片侧”。也就是说，按照ASME第Ⅴ卷第2章进行射线检测时，像质计应置于源侧，只有受几何结构限制不能将像质计放在源侧时，才可以将像质计置于片侧。例如，外径≤89 mm的对接环缝，采用双壁双影椭圆成像或双壁双影重叠成像，像质计只能放在源侧。
2几何不清晰度及透照方式
射线检测，由于射源有一定尺寸从而引起几何不清晰度（Ug）。几何不清晰度可以按（1）式计算：
Ug=Fd/D（1）
式（1）中，F为射源的焦点尺寸，mm，d为源侧工件表面到胶片的距离，mm，D为射源到源侧工件表面的距离，mm。
由（1）式可知，射线源和工件厚度一定，D越大，Ug越小。为了保证射线检测中的几何灵敏度，在技术规范中，通常规定了几何不清晰度的最大值（Ugmax），ASME第Ⅴ卷第2章表T-276给出了几何不清晰度的最大值，见表3。其中，有一注解为“材料厚度是指选用像质计所依据的厚度”，这点值得注意。一个给定的工件，在确定Ugmax值后，可以由（1）式计算出射源到源侧工件表面距离的最小值（Dmin），再根据工件的几何结构和射线源的种类确定透照方式。
例，按照ASME第Ⅰ卷制造，规格为Φ273×45并有余高的对接环缝，根据前文可知选择像质计的厚度为51 mm，再按照表3几何不清晰度的最大值（Ugmax）为0.76mm；当用焦点尺寸为3.0×3.0 Ir192源进行射线检测时，由（1）式计算出该工件射源到源侧工件表面距离的最小值（Dmin1）为201.3 mm，即Dmin1=201.3 mm。由于该规格工件的内径只有183 mm 但是，ASME第Ⅰ卷PW-51规定“除非几何不清晰度>0.07 in.（1.78 mm），在其它情况下，第Ⅴ卷T-274中的要求只用于指导拍片，而不作为射线底片不合格的依据”。也就是说，按照ASME第Ⅰ卷最大几何不清晰度可为0.07 in.（1.78 mm），上例中由（1）式计算出该工件射源到源侧工件表面距离的最小值（Dmin2）为86 mm，即Dmin2=为86 mm。 Dmin2<规格的管内径（183 mm）。因此，当按照ASME第Ⅰ卷制造，当几何结构允许时可以采用单壁透照（中心曝光）。而部分制造规范中没有此项规定，例如，ASME第Ⅷ卷第1册，其几何不清晰度按照第Ⅴ卷T-274中的要求。
因此，要确定几何不清晰度的最大值（Ugmax），先看ASME制造规范对其的要求。当确定了几何不清晰度（Ugmax）的最大值，可以计算出射源到源侧工件表面距离的最小值（Dmin），再根据工件的几何结构和射线源的种类确定透照方式。
3黑度及透照次数
影响射线照相灵敏度的因素之一是胶片对比度。胶片对比度受胶片梯度的影响，高梯度，高对比度。对于同一胶片，梯度受黑度的影响，并随黑度的增加而增高。为保证对比度，规范常对底片的最小黑度值提出限值。但是，又受到观察设备的限制，规范中也给出的最大的黑度值。ASME第Ⅴ卷第2章T-282为射线检测时底片黑度的要求，其中T-282.1为黑度范围的要求，T-282.2为黑度变化的要求。需要注意的是在射线检测时，不仅要满足黑度范围要求，还要满足黑度变化要求。
根据射线检测的原理，底片上各点的黑化程度取决于射线照射量（又称曝光量）。对某一工件进行射线检测时射线能量和强度不变化时，照射量与射线透射的厚度有关，厚度厚照射量少黑度小，厚度薄照射量多黑大大。也就是说，对某一工件照相时，底片黑度的变化主要取决于射线穿透的厚度变化。而射线穿透厚度是与透照方式相关的。若采用中心透照，射线穿透的厚度基本相同，即透照一次即可；采用双壁透照或偏心单壁透照，，射线穿透的厚度是变化的。一般，射线穿透的厚度在中心位置的厚度最薄，中心两侧的厚度随着远离中心而增厚。为了保证黑度的变化满足规范要求，通常的做法进行多此少透照。
但是，与EN1345焊缝的无损检测——焊接接头的射线检测和JB/T 4730-2005承压设备无损检测相比，ASME第Ⅴ卷第2章未给出最少透照次数的计算方法。如何合理的选择透照次数，来保证底片黑度满足规范要求？从前文的分析可知，黑度变化主要是由于透照厚度的变化，但是黑度变化与透照厚度变化不成线性关系。
因此，通常的做法是，在一定条件下，先拍一张底片使其黑度满足ASME第Ⅴ卷第2章T-282.1黑度范围要求，测出底片中心标记位置附近（一般认为此处射线穿透厚度最薄黑度最大）的黑度，在按照ASME第Ⅴ卷第2章T-282.2要求算出下限黑度值，在经过中心标记并平行于焊缝的线上测量黑度找出接近算出的下限黑度值点，量出该点到中心标记处的长度（L），再用焊缝的总长（Lw）除以2 L，即Lw÷2 L，取大于该值的最小整数为最少透照次数。需要注意的是这种确定方法是简单的、粗略的，最终以每张底片的测量数据验证，若不满足黑度变化要求，再增加透照次数，直到满足规范要求为准。
4结语
综上所述，按照ASME第Ⅴ卷第2章进行射线检测时，应当注意以下几点：
①像质计选择时，焊缝的余高是按照制造规范的要求确定。
②像质计位置是应放置在源侧，只有受到几何条件限制不能将像质计置于源侧才可以置于胶片侧。
③确定几何不清晰度的最大限值，与制造规范有关，规范不同最大限值不同。
④在满足规范要求的最大几何不清晰度的条件下，再根据几何结构和射线源的种类件确定透照方式。
⑤黑度要满足黑度范围的要求，还要满足黑度变化要求。
⑥依据黑度变化要求，简单确定最少的透照次数，以每张底片的测量数据验证。
参考文献：
[1] 强天鹏.射线检测[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2007.
[2] JB/T 4730.3-2005,承压设备无损检测(第2部分)：射线检测[S].
[3] ASME Boiler ,Pressure Vessel Code.The American Society of Mechanical Engineers[J].Nondestructive Examination,2013,(5).
[4] ASME Boiler, Pressure Vessel Code.Rules for Construction of Power[J].The American Society of Mechanical Engineers,2013,(1).
[5] ASME Code for Pressure Piping B31.The American Society of Mechanical Engineers[J].Power Piping,2012,(31).
[6] ASME Boiler,Pressure Vessel Code.Rules for Construction of Pressure Vessels[J].Division 1 Alternative Rules，TheAmerican Society of Mechanical Engineers,2013,(8).
关键词：ASME规范；无损检测；像质计；几何不清晰度；透照方式；透照次数
中图分类号：TG115 文献标识码：A文章编号：1006-8937（2014）17-0083-03
在国内有很多锅炉及压力容器制造企业，按照ASME锅炉及压力容器规范制造产品，并出口到东南亚及北美等地区。ASME规范中，纵、环焊缝的内部缺陷检测方法是射线检测或超声检测。由于超声检测受到设备条件的限制，在国内通常采用射线检测。射线检测的技术规范按照ASME锅炉及压力容器规范中的第Ⅴ卷无损检测第2章射线照相检验。在射线检测中，ASME第Ⅴ卷第2章要求理解片面，不与ASME锅炉及压力容器规范体系联系在一起，导致在射线检测技术参数控制上，或高于规范要求，或低于规范要求。当高于规范要求时，会增加制造成本延长产品制造周期；当低于规范要求时，不能保证产品质量。
因此，按ASME规范进行射线检测时，不仅要注意ASME第Ⅴ卷第2章的要求，还要注意ASME制造规范的要求对检测的影响。本文主要从像质计及位置、几何不清晰度及透照方式、黑度及透照次数方面，浅谈ASME规范射线检测的注意点。
1像质计选择及位置
射线检测质量最重要的指标是射线照相灵敏度。为便于定量评价射线检测灵敏度，无损检测规范中采用像质计（线型或孔型），并给出了选择的依据。ASME第Ⅴ卷第2章T-276像质计选用的依据是按照工件的单壁公称厚度选择像质计，其中对于有余高的焊缝，像质计放置处的厚度是工件的单壁公称厚度加上不超过《规范》有关篇章中允许的焊缝余高的最大值，并不必对焊缝的余高作实际测量。
在ASME第Ⅴ卷第2章T-276提及的《规范》为ASME锅炉及压力容器规范中的制造规范，这些制造规范规定了焊缝余高的最大值。例如，ASME锅炉及压力容器规范第Ⅰ卷——动力锅炉建造规则，其中焊缝余高的规定见表1；ASME压力管道规范B31——B31.1动力管道，其中焊缝余高的规定见表2。对表1和表2进行分析，对比表1和表2可知不同的制造规范对焊缝余高要求不同；从表1可知焊缝余高的最大值与焊缝的种类有关；从表2可知焊缝余高的最大值与设计温度有关。
因此，在对射线底片评定时，不仅要掌握无损检测规范的要求，还要了解产品的制造规范对余高的要求，才能判断底片上所要求显示的像质计是否满足ASME第Ⅴ卷第2章的要求。
选择像质计后，就要将它置于合适的位置，通常置于源侧工件表面（源侧）或胶片侧工件表面（片侧）。ASME第Ⅴ卷第2章表T-276选择像质时，可以按源侧或片侧，于是认为像质计可放在任何一侧。而ASME第Ⅴ卷第2表T-277.1有明确要求，其T-277.1规定“当用手不能讲像质计置于源侧时，像质计应置于与被检测工件接触的胶片侧”。也就是说，按照ASME第Ⅴ卷第2章进行射线检测时，像质计应置于源侧，只有受几何结构限制不能将像质计放在源侧时，才可以将像质计置于片侧。例如，外径≤89 mm的对接环缝，采用双壁双影椭圆成像或双壁双影重叠成像，像质计只能放在源侧。
2几何不清晰度及透照方式
射线检测，由于射源有一定尺寸从而引起几何不清晰度（Ug）。几何不清晰度可以按（1）式计算：
Ug=Fd/D（1）
式（1）中，F为射源的焦点尺寸，mm，d为源侧工件表面到胶片的距离，mm，D为射源到源侧工件表面的距离，mm。
由（1）式可知，射线源和工件厚度一定，D越大，Ug越小。为了保证射线检测中的几何灵敏度，在技术规范中，通常规定了几何不清晰度的最大值（Ugmax），ASME第Ⅴ卷第2章表T-276给出了几何不清晰度的最大值，见表3。其中，有一注解为“材料厚度是指选用像质计所依据的厚度”，这点值得注意。一个给定的工件，在确定Ugmax值后，可以由（1）式计算出射源到源侧工件表面距离的最小值（Dmin），再根据工件的几何结构和射线源的种类确定透照方式。
例，按照ASME第Ⅰ卷制造，规格为Φ273×45并有余高的对接环缝，根据前文可知选择像质计的厚度为51 mm，再按照表3几何不清晰度的最大值（Ugmax）为0.76mm；当用焦点尺寸为3.0×3.0 Ir192源进行射线检测时，由（1）式计算出该工件射源到源侧工件表面距离的最小值（Dmin1）为201.3 mm，即Dmin1=201.3 mm。由于该规格工件的内径只有183 mm
因此，要确定几何不清晰度的最大值（Ugmax），先看ASME制造规范对其的要求。当确定了几何不清晰度（Ugmax）的最大值，可以计算出射源到源侧工件表面距离的最小值（Dmin），再根据工件的几何结构和射线源的种类确定透照方式。
3黑度及透照次数
影响射线照相灵敏度的因素之一是胶片对比度。胶片对比度受胶片梯度的影响，高梯度，高对比度。对于同一胶片，梯度受黑度的影响，并随黑度的增加而增高。为保证对比度，规范常对底片的最小黑度值提出限值。但是，又受到观察设备的限制，规范中也给出的最大的黑度值。ASME第Ⅴ卷第2章T-282为射线检测时底片黑度的要求，其中T-282.1为黑度范围的要求，T-282.2为黑度变化的要求。需要注意的是在射线检测时，不仅要满足黑度范围要求，还要满足黑度变化要求。
根据射线检测的原理，底片上各点的黑化程度取决于射线照射量（又称曝光量）。对某一工件进行射线检测时射线能量和强度不变化时，照射量与射线透射的厚度有关，厚度厚照射量少黑度小，厚度薄照射量多黑大大。也就是说，对某一工件照相时，底片黑度的变化主要取决于射线穿透的厚度变化。而射线穿透厚度是与透照方式相关的。若采用中心透照，射线穿透的厚度基本相同，即透照一次即可；采用双壁透照或偏心单壁透照，，射线穿透的厚度是变化的。一般，射线穿透的厚度在中心位置的厚度最薄，中心两侧的厚度随着远离中心而增厚。为了保证黑度的变化满足规范要求，通常的做法进行多此少透照。
但是，与EN1345焊缝的无损检测——焊接接头的射线检测和JB/T 4730-2005承压设备无损检测相比，ASME第Ⅴ卷第2章未给出最少透照次数的计算方法。如何合理的选择透照次数，来保证底片黑度满足规范要求？从前文的分析可知，黑度变化主要是由于透照厚度的变化，但是黑度变化与透照厚度变化不成线性关系。
因此，通常的做法是，在一定条件下，先拍一张底片使其黑度满足ASME第Ⅴ卷第2章T-282.1黑度范围要求，测出底片中心标记位置附近（一般认为此处射线穿透厚度最薄黑度最大）的黑度，在按照ASME第Ⅴ卷第2章T-282.2要求算出下限黑度值，在经过中心标记并平行于焊缝的线上测量黑度找出接近算出的下限黑度值点，量出该点到中心标记处的长度（L），再用焊缝的总长（Lw）除以2 L，即Lw÷2 L，取大于该值的最小整数为最少透照次数。需要注意的是这种确定方法是简单的、粗略的，最终以每张底片的测量数据验证，若不满足黑度变化要求，再增加透照次数，直到满足规范要求为准。
4结语
综上所述，按照ASME第Ⅴ卷第2章进行射线检测时，应当注意以下几点：
①像质计选择时，焊缝的余高是按照制造规范的要求确定。
②像质计位置是应放置在源侧，只有受到几何条件限制不能将像质计置于源侧才可以置于胶片侧。
③确定几何不清晰度的最大限值，与制造规范有关，规范不同最大限值不同。
④在满足规范要求的最大几何不清晰度的条件下，再根据几何结构和射线源的种类件确定透照方式。
⑤黑度要满足黑度范围的要求，还要满足黑度变化要求。
⑥依据黑度变化要求，简单确定最少的透照次数，以每张底片的测量数据验证。
参考文献：
[1] 强天鹏.射线检测[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2007.
[2] JB/T 4730.3-2005,承压设备无损检测(第2部分)：射线检测[S].
[3] ASME Boiler ,Pressure Vessel Code.The American Society of Mechanical Engineers[J].Nondestructive Examination,2013,(5).
[4] ASME Boiler, Pressure Vessel Code.Rules for Construction of Power[J].The American Society of Mechanical Engineers,2013,(1).
[5] ASME Code for Pressure Piping B31.The American Society of Mechanical Engineers[J].Power Piping,2012,(31).
[6] ASME Boiler,Pressure Vessel Code.Rules for Construction of Pressure Vessels[J].Division 1 Alternative Rules，TheAmerican Society of Mechanical Engineers,2013,(8).