王金友

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098x.2104-5640-5342

摘? 要：缺陷能否通過射線透照而被檢出，取決于若干個環(huán)節(jié)。首先，必須使缺陷在底片上留下足以識別的影像，其次，底片上的影像應(yīng)在適當(dāng)?shù)臈l件下得以充分顯示，以利于評片人員觀察與識別。這就要求底片有較為合適的對比度范圍，根據(jù)膠片的特征曲線，膠片的梯度隨黑度的增加而增大，然而，黑度過大將造成透過光強(qiáng)不足，導(dǎo)致人眼觀察識別能力下降，所以標(biāo)準(zhǔn)既規(guī)定了底片黑度的下限值，又規(guī)定了底片黑度的上限值。

關(guān)鍵詞：底片黑度? 曝光量? 曝光尺? 曝光曲線? 暗室處理

中圖分類號：TG441? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674-098X（2021）05（a）-0071-03

Study on Blackness Control of Radiographic Film

WANG Jinyou

（Fujian Fuqing Nuclear Power Co.， Ltd.， Fuzhou， Fujian Province， 350318? China）

Abstract： Whether a defect can be detected by radiographic examination depends on several links. First， it is necessary to leave an image on the negative film that can be recognized. Secondly， the image on the negative film should be fully displayed under appropriate conditions to facilitate the observation and recognition of film reviewers. This requires the film to have a more suitable contrast range. According to the characteristic curve of film， the gradient of film increases with the increase of blackness. However， excessive blackness will result in insufficient transmitted light intensity， which will lead to the decline of human eye's observation and recognition ability. Therefore， the standard not only stipulates the lower limit value of film blackness， but also stipulates the upper limit value of film blackness.

Key Words： Negative blackness; Exposure; Exposure ruler; Exposure curve; Darkroom treatment

線穿透被檢試件后照射在膠片上，使膠片產(chǎn)生潛影，經(jīng)過顯影、定影化學(xué)處理后，膠片上的潛影成為永久性的可見圖像，稱為射線底片（簡稱為底片）。底片上的影像是由許多微小的黑色金屬銀微粒組成，影像各部位黑化程度大小與該部位被還原的銀量多少有關(guān)，被還原的銀量多的部位比銀量少的部位難于透光，底片黑化程度通常用黑度（或稱光學(xué)密度） D 表示[1]。

度D 定義為照射光強(qiáng)與穿過底片的透射光強(qiáng)之比的常用對數(shù)值，即：D=lg Lo/L。

式中L表示照射光強(qiáng);L表示透射光強(qiáng);Lo/L 又稱為阻光率。

底片的對比度（反差）是指底片上相鄰兩個區(qū)域黑度的差異，對比度愈大，則缺陷與焊縫金屬之間的輪廓界線愈分明，就愈容易判“傷”，因此探傷靈敏度愈高。

1? 影響底片黑度的因素

每一種規(guī)范都對相應(yīng)的底片黑度進(jìn)行了限值，所以控制底片的黑度在合理的區(qū)間范圍至關(guān)重要，除滿足規(guī)范要求的合格的設(shè)備、滿足要求的材料和環(huán)境等客觀因素，目前最常用控制底片黑度的手段多采用曝光量控制、工藝控制、暗室顯影時間顯影溫度在規(guī)程規(guī)定的范圍內(nèi)的控制;底片的黑度要求是把控底片質(zhì)量的基本要素，所以下文對曝光量的控制、工藝控制、暗室控制以及數(shù)字化控制分別進(jìn)行分析研究，并提出合理的解決辦法[2]。

2? 曝光量控制

曝光量是影響黑度值大小的決定性因素，一般來說，曝光量的控制是決定實(shí)施透照的關(guān)鍵，也是整個射線活動的關(guān)鍵一步，對不同部件曝光量的控制一直作為一項長久課題在研究，而往往研究的基礎(chǔ)多數(shù)依靠實(shí)驗數(shù)據(jù)與現(xiàn)場透照經(jīng)驗相結(jié)合，多數(shù)人選擇用第一次的曝光作為參考量，透照不同厚度的工件通過曝光時間來進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。曝光量大，底片黑度大[3]，但是底片黑度與曝光量之間關(guān)系不是簡單的遞增關(guān)系，僅是在某一定范圍內(nèi)才依值線關(guān)系遞增，圖1為膠片特性曲線。

通過經(jīng)驗積累和實(shí)驗證明，對不同壁厚的工件透照曝光量成一定的函數(shù)關(guān)系，因此曝光曲線、曝光尺應(yīng)運(yùn)而生，下述通過公式、曝光曲線及專用曝光尺分別對曝光量的控制進(jìn)行了描述。

2.1 曝光量的選擇

曝光量是射線透照工藝中的一項重要參數(shù)，射線照相影像的黑度取決于膠片感光乳劑吸收的射線量，在透照時，如果固定各項透照條件（試件尺寸、源、膠片的相對位置、膠片和增感屏、給定的放射源），則底片黑度與曝光量有很好的對應(yīng)關(guān)系，因此，可以通過改變曝光量來控制底片黑度。

曝光量不只影響影像的黑度，也影響影像的對比度、顆粒度以及信噪比，從而影響底片上可記錄的最小細(xì)節(jié)尺寸，為保證射線照相質(zhì)量，曝光量應(yīng)不低于某一最小值。

（1）采用r射線源透照時，總的曝光時間應(yīng)不少于輸送源往返所需時間的10倍。

（2）使用 Ir-192源時，曝光時間不應(yīng)超過8h;使用Co-60源時，曝光時間應(yīng)不超過12h。且不得采用多個射線源捆綁方式進(jìn)行透照。

2.2 曝光尺計算曝光量

曝光尺使用是根據(jù)不同放射源的衰減系數(shù)及所需要的對應(yīng)黑度，選取不同的倫琴值，一般曝光尺的說明書都會列出相對應(yīng)的倫琴數(shù)值，再根據(jù)不同的膠片類型、透照厚度、焦距來拉出相應(yīng)的曝光量，通過放射源的大小來計算曝光時間。

另外，曝光尺是對于增感屏的組合方式和厚度在一特定值下考慮的，事實(shí)上增感屏厚度不同，增感系數(shù)不一樣，導(dǎo)致底片的黑度也不一樣，計算出來的曝光量也就誤差比較大，濾光板的材質(zhì)和厚度也不能簡單地等效成被檢測材料厚度來考慮曝光量。常見的曝光尺所要求采用的增感屏為厚度前后屏0.1mm的鉛制增感屏，沒有考慮中屏及濾光板。

3? 工藝控制

為保證射線底片滿足評片人員識別及規(guī)范的要求，就必須有統(tǒng)一生效的工藝要求，在相同的工藝要求下多次透照進(jìn)行調(diào)整合適的曝光量，實(shí)現(xiàn)底片黑度的可控[4]。

現(xiàn)場實(shí)際透照工藝多采用一個暗盒使用三片或雙片的方式進(jìn)行透照，為了保證底片質(zhì)量，大多應(yīng)用曝光曲線以利于現(xiàn)場實(shí)施，曝光曲線是預(yù)先做試驗已得到最佳的底片黑度，曲線橫坐標(biāo)設(shè)為黑度，取一個基準(zhǔn)黑度范圍2.70-4.50（參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的雙片黑度），縱坐標(biāo)表示曝光量，找出此黑度值下不同壁厚所對應(yīng)的曝光量，斜線既是不同厚度條件下的透照參數(shù)[5]。

4? 暗室控制

暗室處理是影響底片質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，所以程序和規(guī)范對暗室的操作要求相當(dāng)嚴(yán)格。特別是對溫度和洗片時間的控制，一般我們通過合理的調(diào)節(jié)顯影溫度和顯影時間來適當(dāng)控制底片黑度，但為了使底片長期保存而不至于老化，規(guī)范和程序?qū)ο雌瑴囟群蜁r間都有硬性的規(guī)定，正常顯影時間約5～8min，顯影溫度為（20±1）℃，延長顯影時間通常能增加底片黑度并輕微提高對比度，在確定顯影時間時，應(yīng)遵循制造商推薦的時間，在溫度稍偏高或偏低的情況下，適當(dāng)調(diào)整顯影時間，調(diào)整值應(yīng)依據(jù)顯影液廠商的推薦數(shù)據(jù)。

對任何領(lǐng)域的檢測，底片黑度都是衡量底片質(zhì)量的一個重要參數(shù)，而顯影時間和顯影溫度對底片黑度有著不可忽視的影響，通過實(shí)驗，確定顯影時間和顯影溫度對底片黑度的影響，對于我們提高底片質(zhì)量有著極其重要的意義。

4.1 顯影時間對底片黑度的影響

表1為通過前文的實(shí)驗得到的黑度數(shù)據(jù)，篩選出8組數(shù)據(jù)結(jié)果，總結(jié)出顯影時間對底片黑度的影響。顯影溫度和膠片一定（顯影溫度20℃，膠片AGFA D3），顯影時間分別為5min和8min，按正常步驟對曝光膠片進(jìn)行處理，記錄單底片黑度，計算出相鄰差并找出其有關(guān)規(guī)律。

4.2 顯影溫度對底片黑度的影響

顯影溫度對底片黑度的影響見表2，顯影時間和膠片一定（顯影時間5min，膠片AGFA D3），逐步增加顯影溫度，按正常步驟對曝光膠片進(jìn)行處理，記錄當(dāng)時的底片黑度，記錄相鄰差并找出其有關(guān)規(guī)律。

（1）溫度高時顯影速度快，溫度低時顯影速度慢。溫度高時對苯二酚顯影能力增強(qiáng)，其結(jié)果使影像反差增大，同時灰霧度也增大，顆粒度變粗，此時藥膜松軟，容易劃傷或脫落;溫度低時對苯二酚能力減弱，此時顯影靠米吐爾作用，反差降低。

（2）顯影時間每增加3min，黑度增加30%左右，顯影溫度每增加1℃，黑度增加10%左右，但顯影時間、顯影溫度的增加和黑度的影響不是線性關(guān)系，根據(jù)膠片的特性曲線以及膠片的片基成分，當(dāng)顯影時間和顯影溫度達(dá)到一個峰值，對黑度的影響急速降低，并逐漸消失，因此如果曝光量不足，光靠一味地提高顯影時間和顯影溫度是不能夠?qū)Φ灼诙扔行Э刂频摹?/p>

5? 存在的問題及應(yīng)對措施

（1）散射線會使射線底片的灰霧度增大，影像對比度降低，對射線底片質(zhì)量是有害的，但實(shí)際射線探傷工作中散射線是存在的，也是無法回避的問題，只能盡可能減少散射線，控制散射線的措施有許多種，如選擇合適的射線能量、使用鉛箔增感屏（厚工件也可采用不銹鋼或銅屏）前置濾光板、背防護(hù)鉛板等。

（2）現(xiàn)有使用的曝光曲線、曝光尺僅為參考數(shù)據(jù)，在日常作業(yè)中仍要參考首次曝光的結(jié)論進(jìn)行實(shí)時調(diào)整。

（3）對于不規(guī)則部件或存在厚度差的部件進(jìn)行射線透照，曝光量的選擇采用工藝控制，背防護(hù)控制散射線，如何避免邊蝕效應(yīng)加補(bǔ)嘗塊或者分段透照的方式進(jìn)行，對于管徑與厚度比較小的部件，可參考幾何不清晰度的要求進(jìn)行多次透照來實(shí)現(xiàn)底片黑度差范圍可控[6]。

（4）不同材質(zhì)的變化，如焊縫加鎳基堆焊層的黑度變化，只能從工藝角度控制黑度差的范圍滿足規(guī)范要求。

6? 結(jié)語

本文通過對影響底片黑度的因素分析，提出針對各種控制底片黑度的辦法，并對目前存在的問題及應(yīng)對措施進(jìn)行歸納總結(jié)，其實(shí)影響底片黑度的因素還有很多，只要涉及射線作業(yè)的每個環(huán)節(jié)，對底片都會造成相應(yīng)的影響，只有通過培訓(xùn)合格的人員、使用合格的設(shè)備、嚴(yán)控篩選合格的材料、優(yōu)化檢測工藝參數(shù)、熟練了解工作環(huán)境、開發(fā)新技術(shù)，才能更好使底片黑度可控，滿足程序法規(guī)的要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 顧振昌.一定厚度水層對焊縫射線檢測底片靈敏度和黑度的影響[J].焊接技術(shù)，2020，49（S1）：19-23.

[2] 李曄.焊接缺陷X射線圖像智能識別機(jī)制研究[D].太原：太原科技大學(xué)，2019.

[3] 姚吉.基于X射線照相檢測的石墨電極內(nèi)部缺陷識別研究[D].蘭州：蘭州理工大學(xué)，2020.

[4] 鄭世才.RT3提高講座（5）射線照相成像檢驗技術(shù)工藝編制的部分問題處理[J].無損探傷，2020，44（5）：6-9.

[5] 鄭世才.RT3-提高講座6射線照相成像檢驗技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)概介[J].無損探傷，2021，45（1）：7-12.

[6] 王雨.管子管板焊縫檢測中X射線成像圖像融合的研究與實(shí)現(xiàn)[D].北京：北京郵電大學(xué)，2019.