專利名稱：一種利用x射線曝光方程式選取曝光參數(shù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種管道X射線探傷方法，尤其是涉及一種利用X射線曝光方程式選取曝光參數(shù)的方法。
背景技術(shù)：
背景技術(shù)中，小徑管環(huán)焊縫進行X射線探傷，使用曝光曲線選取的曝光參數(shù)，由于多種原因致使誤差較大。一般把管子公稱直徑De≤100mm的管子稱為小徑管。階梯試塊制作的X射線曝光曲線，用于小徑管環(huán)焊縫X射線探傷選取曝光參數(shù)時，由于平面與圓弧面的差異、實際透照厚度值連續(xù)變化、實際透照厚度比很大、焊縫區(qū)與母材區(qū)厚度比很大等原因，致使實際X射線探傷時，選取透照厚度是估算選取，誤差較大。它直接影響著X射線底片的黑度及X射線探傷靈敏度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述背景技術(shù)中的不足之處，提供一種利用X射線曝光方程式選取曝光參數(shù)的方法，其使用X射線曝光方程式，選取小徑管環(huán)焊縫X射線探傷的曝光參數(shù)，對X射線探傷靈敏度、厚度寬容度及底片黑度的控制，起到了良好的效果。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為 一種利用X射線曝光方程式選取曝光參數(shù)的方法，其特征在于 (1)在現(xiàn)場實際使用中，利用原來曝光曲線，選擇若干帶有估計性的曝光參數(shù)，對小徑管環(huán)焊縫進行透照，得到若干X射線底片； (2)從這些X射線底片中，選擇出技術(shù)參數(shù)滿足要求的X射線底片底片；記錄下每張底片的管電壓V；曝光時間t；透照厚度TA；把V作為應(yīng)變量，把TA；t作為自變量，在坐標(biāo)紙上將每一組數(shù)據(jù)V、T、t用叉點作成散點圖，觀察散點圖，得出X射線曝光原始方程式如下 V＝＝a0+a1t+a2TA 這個X射線曝光原始方程式方程，在幾何上表示一個平面，可解決曝光曲線中變化參數(shù)無法連續(xù)的問題； (3)用最小二乘法原理來確定代定系數(shù)a0、a1、a2。為使離正確曲線誤差最小，即使φ(a0、a1、a2)＝∑(V-a0-a1t-a2TA)2達到極小值，為此分別對a0、a1、a2求偏微商，并令其等于零，得正規(guī)方程 {l11a1+l12a2＝＝l1Va0＝＝V-a1t-a2TA {l21a1+l22a2＝＝l2V 其中l(wèi)11＝＝∑tm2-1//N(∑tm)(∑tm) l12＝＝∑tmTAm-1//N(∑tm)(∑TAm)＝＝l21 l22＝＝∑TAm2-1/N(∑TA m)(∑TAm) V＝＝1//N ∑Vm；TA＝1/N ∑TA m；t＝＝1//N∑tm l1V＝＝∑Vm tm-1//N(∑tm)(∑Vm) l2V＝＝∑Vm TA m-1//N(∑TA m)(∑Vm)； (4)解此方程組，就可以得到待定系數(shù)a0、a1、a2； (5)將待定系數(shù)a0、a1、a2代入X射線曝光原始方程式中，即可得到X射線曝光方程式。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的優(yōu)點和效果如下 本發(fā)明使用↑射線曝光方程式，選取小徑管環(huán)焊縫X射線探傷的曝光參數(shù)，對X射線探傷靈敏度、厚度寬容度及底片黑度實現(xiàn)用數(shù)據(jù)加□控制，避免了平面與曲面的區(qū)別帶來的估算誤差

給現(xiàn)場施工帶來很大方便。
在西安市天然氣小區(qū)用戶工程試驗中，使用X射線曝光方程式，選取小徑管環(huán)焊縫X射線探傷的曝光參數(shù)，取得了良好的效果。
四

圖1為小徑管透照厚度值連續(xù)變化示意圖； 圖2為曝光曲線示意圖。
圖中，1-小徑管，2-X射線源。
五具體實施例方式 1.1小徑管環(huán)焊縫X射線探傷的技術(shù)難度 1.1.1技術(shù)難度的理論分析 (1)平面階梯試塊與小徑管環(huán)焊縫圓弧面的差異 不論是管電壓-透照厚度(KV-T)類型的曝光曲線，還是曝光量-透照厚度(E-T)類型的曝光曲線，都是通過改變曝光參數(shù)(例如固定管電壓KV，改變曝光量E；或者固定曝光量E，改變管電壓KV)，透照由不同固定厚度組成的平面階梯試塊制作的。而X射線探傷的對象是小徑管環(huán)焊縫，圓弧面的透照厚度是連續(xù)變化的。將平面階梯試塊制作的曝光曲線用于小徑管環(huán)焊縫的圓弧面，依此來選擇曝光參數(shù)，顯然會帶來誤差。
(2)實際透照厚度值連續(xù)變化及透照厚度比大 小徑管環(huán)焊縫透照厚度值連續(xù)變化如圖1所示。X射線透照小徑管環(huán)焊縫時，假設(shè)為雙壁雙影重疊成像，且不考慮焊縫余高，則小徑管的實際透照厚度值由2T1連續(xù)線性變化到T2。見圖1。
假設(shè)為雙壁雙影重疊成像，且不考慮焊縫余高，小徑管透照厚度比2T1/T2很大。例如Φ76～Φ89的管子，一般理論最大厚度比K∞大于4.2[1]，考慮到小徑管射線照相對比度和厚度寬容度的平衡關(guān)系，經(jīng)驗厚度比Ke也大于1.5[1]；又例如Φ38～Φ76的管子，一般理論最大厚度比K∞大于3[1]；經(jīng)驗厚度比Ke大于1.4。因此，底片有效檢測范圍難以達到D＝2.0～3.5[1]，有時甚至不能達到1.5～3.5。厚度比越大，底片有效檢測范圍越難以達到D＝2.0～3.5。
(3)焊縫區(qū)與母材區(qū)的透照厚度比大 小徑管自身壁厚較薄，然而由于氬弧焊打底及手工焊蓋面，致使內(nèi)外加強高均較高。所以，焊縫區(qū)與母材區(qū)的透照厚度比大，X射線底片上焊縫區(qū)與母材區(qū)的黑度差較大。在焊縫區(qū)與母材區(qū)上難以同時達到要求的像質(zhì)指數(shù)。一味地追求厚度寬容度，管電壓選擇太高，又會使探傷靈敏度下降。
焊縫區(qū)與母材區(qū)透照厚度比大，則完全有可能出現(xiàn)這樣的情況焊縫區(qū)的像質(zhì)指數(shù)達到了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，而母材區(qū)的像質(zhì)指數(shù)則可能達不到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求；母材區(qū)包括熱影響區(qū)的缺陷就可能存在漏檢。
(4)曝光參數(shù)不能線性表示 前已敘述，不論是管電壓-透照厚度(KV-T)類型的曝光曲線，還是曝光量-透照厚度(E-T)類型的曝光曲線，都是通過改變曝光參數(shù)(例如固定整數(shù)管電壓KV，改變曝光量E；或者固定整數(shù)曝光量E，改變管電壓KV)，透照由不同固定厚度組成的平面階梯試塊制作的。所以，變化參數(shù)(管電壓KV、曝光量E)在曝光曲線坐標(biāo)系中分層出現(xiàn)，不能線性連續(xù)表示。當(dāng)透照條件需選在兩個變化參數(shù)之間時，例如圖2E-T曲線中，160KV，180KV之間是空擋，欲選擇170KV就不能得到精確曝光參數(shù)。這樣，就被迫帶來估計因素，增加了誤差。即使可以用逼近插值法求出精確值，但在實際使用中，也不太容易實現(xiàn)。
1.1.2技術(shù)難度的生產(chǎn)實際分析 (1)自動洗片機的使用，對曝光參數(shù)的選擇要求更嚴(yán) 長期以來，X射線探傷選取曝光參數(shù)，一直使用曝光曲線。曝光曲線是用平面階梯試塊制作的，而小徑管環(huán)焊縫是圓弧面，且透照厚度是連續(xù)線性變化的。依據(jù)哪一個透照厚度來選擇曝光量和管電壓，常常是估計的成份比較多。實際生產(chǎn)中，若是發(fā)現(xiàn)透照厚度選擇誤差太大，也是通過不可取的暗室處理來調(diào)節(jié)。底片的黑度缺乏嚴(yán)格的控制。
隨著X射線探傷技術(shù)的發(fā)展，自動洗片機的使用率越來越高，底片要獲得相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的黑度，對膠片應(yīng)獲得的照射量越來越嚴(yán)。曝光參數(shù)選擇不準(zhǔn)確，想通過暗室處理來調(diào)節(jié)已經(jīng)不現(xiàn)實。
(2)粗糙的曝光曲線增加了曝光參數(shù)的誤差 由于X射線探傷環(huán)境移動性很大，設(shè)備變動頻繁，如機頭、控制柜、低壓電纜經(jīng)常由于維修或工程突擊而互相調(diào)用。此時，曝光曲線是需要根據(jù)實際情況隨時修正的。但是，由于修正工作量太大，使得曝光曲線的修正工作往往是比較粗糙的。所以，實際生產(chǎn)中，使用的各類曝光曲線，不論是管電壓-透照厚度(KV-T)類型的曝光曲線，還是曝光量-透照厚度(E-T)類型的曝光曲線，往往是比較粗糙的。它使得X射線探傷小徑管環(huán)焊縫時，利用曝光曲線選取的曝光參數(shù)，誤差更大。
2、X射線曝光方程式的設(shè)計 2.1設(shè)計方法 (a)在現(xiàn)場實際使用中，利用原來曝光曲線，選擇若干帶有估計性的曝光參數(shù)，對小徑管環(huán)焊縫進行透照，得到若干X射線底片。注意這些X射線底片曝光量未得到嚴(yán)格控制，黑度有差異，探傷靈敏度也有差異。
(b)我們從這些X射線底片中，選擇出各項技術(shù)參數(shù)滿足要求的X射線底片底片。記錄下每張底片的管電壓V；曝光時間t；透照厚度TA。把V作為應(yīng)變量，把TA；t作為自變量，在坐標(biāo)紙上將每一組數(shù)據(jù)(V、T、t)用叉點作成散點圖(略)。觀察散點圖，可設(shè)計出X射線曝光原始方程式如下 V＝＝a0+a1t+a2TA 這個X射線曝光原始方程式方程，在幾何上表示一個平面，可解決曝光曲線中變化參數(shù)無法連續(xù)的問題。
(c)用最小二乘法原理來確定代定系數(shù)a0、a1、a2。為使離正確曲線誤差最小。即使φ(a0、a1、a2)＝∑(V-a0-a1t-a2TA)2達到極小值，為此分別對a0、a1、a2求偏微商，并令其等于零，得正規(guī)方程 {l11a1+l12a2＝＝l1Va0＝＝V-a1t-a2TA {l21a1+l22a2＝＝l2V 其中l(wèi)11＝＝∑tm2-1//N(∑tm)(∑tm) l12＝＝∑tmTAm-1//N(∑tm)(∑TAm)＝＝l21 l22＝＝∑TAm2-1/N(∑TA m)(∑TAm) V＝＝1//N∑Vm；TA＝1/N∑TA m；t＝＝1//N∑tm l1V＝＝∑Vm tm-1//N(∑tm)(∑Vm) l2V＝＝∑Vm TA m-1//N(∑TA m)(∑Vm) (d)解此方程組，就可以得到待定系數(shù)a0、a1、a2。
(e)將待定系數(shù)a0、a1、a2代入X射線曝光原始方程式中，即可得到X射線曝光方程式。
4.2設(shè)計要求 (a)X射線曝光方程式應(yīng)能將曝光曲線中的曝光參數(shù)，例如管電壓-透照厚度(KV-T)曝光曲線及曝光量-透照厚度(E-T)曝光曲線中的曝光參數(shù)KV、E、T變?yōu)榫€性連續(xù)可調(diào)。
(b)使用X射線曝光方程式，選取曝光參數(shù)，透照的X射線底片，其有效檢出范圍應(yīng)控制在大于90％，其計算方法如標(biāo)準(zhǔn)要求。
(c)使用X射線曝光方程式選取曝光參數(shù)，透照的X射線底片，其黑度控制為，有效評定區(qū)內(nèi)，母材區(qū)上最大黑度≤3.5，焊縫區(qū)上黑度＝2.0左右。
(d)使用X射線曝光方程式選取曝光參數(shù)，透照的X射線底片上焊縫區(qū)與母材區(qū)應(yīng)能同時滿足相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對像質(zhì)指數(shù)的要求。
2.3設(shè)計試驗舉例 2.3.1設(shè)計試驗舉例地點西安市小區(qū)天然氣工程 2.3.2設(shè)計試驗條件 設(shè)備XXQ-2505；編號0526，變頻充氣X射線機；焦距400mm。
自動洗片機宏達2067；固定顯影液配方、定影液配方及暗室處理條件例如溫度和時間等。
膠片AGFA-C7。
小徑管規(guī)格(直徑×壁厚)(mm)Φ89×4、Φ60×3.5、Φ45×3.5； 2.3.3設(shè)計程序 (1)利用原來X射線曝光曲線選取曝光參數(shù)，透照X射線底片10張，測試母材區(qū) 及焊縫區(qū)，黑度、像質(zhì)指數(shù)計在母材區(qū)及焊縫區(qū)上的根數(shù)和長度；發(fā)現(xiàn)有效檢測范圍均滿足要求的有6張。曝光參數(shù)如下 表一曝光參數(shù)表 (2)對t2、TA2、t TA、tV、TA V進行計算，如表二 表二t2、TA2、t TA、tV、TA V初步計算表 (3)對l11、l12、l22、l1V、l2V、V、TA、t進行計算，如下 l11＝＝∑tm2-1//N(∑tm)(∑tm)＝＝5100-1/6*1702＝＝155 l12＝＝∑tmTAm-1//N(∑tm)(∑TAm)＝＝l21 ＝＝2707-1/6*93.82*170＝＝64.07 l22＝＝∑TAm2-1/N(∑TA m)(∑TAm)＝＝1483.56-1/6*93.282＝＝33.37 l1V＝＝∑Vm tm-1//N(∑tm)(∑Vm)＝＝26350-1/6*170*930＝＝0 l2V＝＝∑Vm TA m-1//N(∑TA m)(∑Vm) ＝＝14514.5-1/6*93.28*930＝＝56.1 V＝＝1//N∑Vm＝＝1/6*930＝＝155 TA＝1/N∑TA m＝＝1/6*93.28＝＝15.55 t＝＝1//N∑tm＝＝1/6*170＝＝28,33 代入正規(guī)方程，得 a0＝＝127.82、a1＝＝-0.673、a2＝＝2.97 (4)解方程組，得X射線曝光方程式如下 V＝＝127.82-0.67t+2.97TA 4.4X射線曝光方程式的應(yīng)用舉例 該X射線曝光方程式已經(jīng)直接并成功應(yīng)用在陜西西宇無損檢測公司西安市小區(qū)天然氣工程中。例如，利用上述小徑管環(huán)焊縫X射線曝光方程式 V＝＝127.82-0.67t+2.97TA 計算X射線探傷小徑管Φ89×4mm，使用曝光擶間為30秒(曝光電流丸5mA)時，則管電壓為 V＝＝127.82-0.67t+2.97TA ＝＝127.82-0.67*30+2.97*18,75＝＝163.4千伏 ≈165千伏 其中TA按JB4730附錄E1計算 TA＝＝0。8[(D-T)T]1/2+T ＝＝0。8[(89-4)4]1/2+4＝＝18.75mm 2.5使用結(jié)果 取合格X射線底片的曝光參數(shù)，經(jīng)過本文所敘程序，設(shè)計X射線曝光方程式。
使用↑射線曝光方程式，選取小徑管環(huán)焊縫X射線探傷的曝光參數(shù)，對X 射線探傷靈敏度、厚度寬容度及底片黑度實現(xiàn)用數(shù)據(jù)加□控制，避免了平面與曲面的區(qū)別帶來的估算誤差

給現(xiàn)場施工帶來很大方便。
在西安市天然氣小區(qū)用戶工程試驗中，使用X射線曝光方程式，選取小徑管環(huán)焊縫X射線探傷的曝光參數(shù)，取得了良好的效果。
權(quán)利要求
1、一種利用X射線曝光方程式選取曝光參數(shù)的方法，其特征在于
(1)在現(xiàn)場實際使用中，利用原來曝光曲線，選擇若干帶有估計性的曝光參數(shù)，對小徑管環(huán)焊縫進行透照，得到若干X射線底片；
(2)從這些X射線底片中，選擇出技術(shù)參數(shù)滿足要求的X射線底片底片；記錄下每張底片的管電壓V；曝光時間t；透照厚度TA；把V作為應(yīng)變量，把TA；t作為自變量，在坐標(biāo)紙上將每一組數(shù)據(jù)V、T、t用叉點作成散點圖，觀察散點圖，得出X射線曝光原始方程式如下
V＝＝a0+a1t+a2TA
這個X射線曝光原始方程式方程，在幾何上表示一個平面，可解決曝光曲線中變化參數(shù)無法連續(xù)的問題；
(3)用最小二乘法原理來確定代定系數(shù)a0、a1、a2。為使離正確曲線誤差最小，即使φ(a0、a1、a2)＝∑(V-a0-a1t-a2TA)2達到極小值，為此分別對a0、a1、a2求偏微商，并令其等于零，得正規(guī)方程
{l11a1+l12a2＝＝l1V a0＝＝V-a1t-a2TA
{l21a1+l22a2＝＝l2V
其中l(wèi)11＝＝∑tm2-1//N(∑tm)(∑tm)
l12＝＝∑tmTAm-1//N(∑tm)(∑TAm)＝＝l21
l22＝＝∑TAm2-1/N(∑TAm)(∑TAm)
V＝＝1//N∑Vm；TA＝1/N∑TA m；t＝＝1//N∑tm
l1V＝＝∑Vmtm-1//N(∑tm)(Vm)
l2V＝＝∑VmTAm-1//N(∑TAm)(∑Vm)；
(4)解此方程組，就可以得到待定系數(shù)a0、a1、a2；
(5)將待定系數(shù)a0、a1、a2代入X射線曝光原始方程式中，即可得到X射線曝光方程式。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用X射線曝光方程式選取曝光參數(shù)的方法，其使用X射線曝光方程式，選取小徑管環(huán)焊縫X射線探傷的曝光參數(shù)，對X射線探傷靈敏度、厚度寬容度及底片黑度的控制，起到了良好的效果。其采用方案為(1)利用原來曝光曲線，選擇若干帶有估計性的曝光參數(shù)，對小徑管環(huán)焊縫進行透照，得到若干X射線底片；(2)從X射線底片中，選出技術(shù)參數(shù)滿足要求的底片；記錄下每張底片的管電壓V、曝光時間t、透照厚度TA；把V作為應(yīng)變量，把TA、t作為自變量，在坐標(biāo)紙上將每一組數(shù)據(jù)V、T、t用叉點作成散點圖，觀察得出X射線曝光原始方程式為V＝＝a0+a1t+a2TA，這個原始方程式方程在幾何上表示一個平面，可解決曝光曲線中變化參數(shù)無法連續(xù)的問題。
文檔編號G03B42/02GK101294918SQ20081015001
公開日2008年10月29日 申請日期2008年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月6日
發(fā)明者胡錫寧, 固 龔, 袁黎明, 張來民, 李麗紅, 賀小鋒 申請人:陜西化建工程有限責(zé)任公司