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1、X射线检测在船舶焊缝检测中的应用造船焊接过程中，焊缝中常会出现气孔、夹渣等缺陷，它们严重影响着船体的强度和密性。为了了解和评估船舶焊缝的质量，常采用无损检测技术进行检测，并据此采取修补措施。本文介绍射线照相检测在船舶焊缝质量检测中的应用。 1 X射线照相检测技术的基本原理 X射线是一种波长很短的电磁波，能透过很多对可见光不透明的物体。射线检测技术的基本原理是：当一束强度为IO的射线穿过厚度为T的物体时，由于射线与物体的相互作用，部分射线被吸收，部分射线发生散射，导致射线强度会有不同程度的降低。不同物质（缺陷）对射线的吸收和散射不同，因此穿过检测物体后射线的出射强度不同，分别为I和I1。所以，检
2、测出射射线强度的变化情况，就可获得被检测物体存在的缺陷、厚度等情况。I和I1之间的关系如下： 射线还有一个重要特性是可以使胶片感光，当射线照射胶片时，能使胶片乳剂层中的卤化银产生潜像中心，经过显影和定影后开始黑化，接收射线越多的部位黑化程度越高。 由上式可知，值越大，T越大，I1和I的比值越大，反映在底片上，缺陷处的黑度与无缺陷处的黑度的差值就越大，缺陷就越容易检测。 2 X射线检测的基本要求 2.1 拍片焊缝的选择。拍片的位置应将船体外板和强力甲板作为重点区域，特别是船舯0.6L范围内的外板和强力甲板焊缝，船舯0.6L范围以外的区域也应适当拍片。船体的内结构焊缝可以有选择地对液舱舱壁、双层底
3、和由结构强度计算或疲劳强度评估确定的关键部位等的焊缝进行拍片。 2.2 拍片数量的计算。对于在船舯0.6L范围内的船体强力甲板和外板，无损检测点的数量n可以参考按下式计算的结果2： n=0.16k（i+0.1WT）+0.04WL 式中：k-船舯0.6L内板列的平均宽度，m；i-船舯0.6L内的纵、横向对接焊缝交叉处的总数；WT-船舯0.6L内的横向对接焊缝的总长，m；WL-船舯0.6L内的分段合拢的纵向对接焊缝的总长，m；L-沿夏季载重线水线，由艏柱前缘量至舵柱后缘的长度，m。 在船舯0.6L以外船体强力甲板和外板，拍片数量约为上述计算数量的10%20%，并可以采取一定数量的超声波（UT）探伤
4、检测方法。此外，重要部位的船舶焊缝检测方法和要求还要符合相关规范和标准的规定。对于散装运输危险化学品船的液货舱舱壁板上所有的焊缝十字交叉处都要进行拍片。X射线检测的位置和结果都应记入报告，并应提交检验人员认可。 2.3 X射线照相检测的主要原则。（1）开展X射线检测前，应首先对待检焊缝进行外观检查，焊缝表面成型均匀，无过大余高，不能有未熔合、裂纹或单面焊根部未焊透等缺陷存在。表面气孔和咬边等应在允许范围内。（2）X射线照相检测的布片密度应按船体结构的重要性和受力大小从高到低依次递减，且在对接焊缝交叉点布片时，底片方向应平行于横向对接焊缝。关键区域的检测密度应大于其他区域。（3）严格按照事先编制
5、的检测工艺文件，选择相关的参数，指导X射线照相检测的正确实施，有效控制工艺文件对射线照相质量的影响，以达到符合要求的检测。（4）底片评定应分为两个步骤，先进行底片质量的评定，再进行产品质量的评定。只有底片质量合格后，才能对底片上显示的产品质量进行评定。 3 焊缝外观及内部典型缺陷的影像识别 3.1 焊缝外观缺陷及影像特征。（1）咬边：沿焊缝边缘断续或连续的黑线。（2）未填满：沿焊缝边缘断续或连续且有一定宽度的黑线，外侧边缘呈直线状。（3）弧坑：收弧时的凹坑呈椭圆形黑色影像，有时有气孔或裂纹。（4）内凹：仰焊时出现，位于焊缝中心，连续或断续的黑带状。（5）错边：沿焊缝纵向可见一条明显的分界线，两
6、侧黑度有差异。（6）收缩沟：单面焊带垫板焊缝沿根部焊缝边缘分布的连续或断续的黑线。（7）焊瘤：它为多余的焊接金属，呈现为亮的影像。 3.2 船舶焊缝内部主要有气孔、夹渣、未焊透、未熔合、裂纹五种典型缺陷。（1）气孔：它是凝固在焊缝金属中的气体形成的孔洞。按形状可分为圆形气孔、条形气孔；按分布可分为单个气孔、密集气孔和链状气孔。影像特征主要是外形圆滑，中心黑度大，边缘黑度小，图像清晰。图1是链状气孔的影像实拍图。（2）未焊透：是指母材金属之间没有熔合在一起，有单面焊未焊透和双面焊未焊透。未焊透在底片上的影像呈?状、黑度均匀、轮廓清晰，且位于焊缝宽度方向的中心位置，见图2。未焊透的影像宽度因坡口钝
7、边处的间隙不同而不同，但其宽度过渡自然，且两边都是直线。未焊透处常伴有气孔。（3）夹渣：是凝固到焊缝金属中的外来固体和熔渣，夹渣按形状可分为点状、块状和条状夹渣。夹渣的影像特征是分布无规则的点状、块状或条状的黑色影像，黑度较均匀，形状不规则，边缘有棱角。钨极氩弧焊可能产生钨夹渣，其影像为黑度明显低于背景黑度。分别见图3（a）、（b）。（4）未熔合：按其位置可分为根部未熔合、坡口未熔合和层间未熔合。未熔合在底片上显示的位置往往偏离焊缝的中心，呈单个或断续分布的细线，在一条直线上，见图4。层间未熔合较小时，底片上不容易发现，较大时内边常会有夹渣，呈条状影像。根部未熔合呈细线条状，一侧黑度高、直线性
8、好，另一侧黑度小、轮廓不规则，多在焊缝的中间部位。坡口未熔合多在焊缝中心到边缘的一半处，一边较直，另一边圆滑。（5）裂纹：它是焊缝中最危险的一种缺陷，当射线的透照方向和裂纹的深度方向一致时，容易发现，与裂纹深度方向夹角较大时，裂纹常常漏检。裂纹在底片上显示的影像一般很清晰，黑度较大，影像的轮廓分明，常常是略带弯曲的锯齿状细纹，两端尖锐，中间稍宽。见图5。裂纹影像特征是：a.黑色直线，有的带锯齿，中间稍宽，两端尖细；b.细小的裂纹有直线状、有丝状；c.弧坑裂纹呈放射状。 4 结束语 X射线检测技术在船舶焊缝探伤中有着广泛的应用，但也有着一些缺点，如对于延伸方向垂直于射线透照方向（或成较大角度）的薄的面状缺陷，对X射线照相技术可能成为难于检出的缺陷。所以在船舶焊缝的无损检测中也需要X射线检测和其他检测技术配合使用，充分发挥各自的优势，提高缺陷的检出能力。