钢结构无损检测中射线检测方法的操作技术要点

钢结构因强度高、自重轻、施工快等优势，广泛应用于高层建筑、桥梁、工业厂房等领域，其内部缺陷（如焊缝未焊透、气孔、裂纹）直接影响结构安全性与使用寿命。射线检测作为无损检测中最直观的方法之一，通过射线穿透钢结构试件，利用缺陷与母材对射线吸收差异形成影像，准确反映缺陷的位置、形态与尺寸。掌握其操作技术要点是确保检测结果可靠、避免误判的核心，涉及从检测前准备到影像评片的全流程，需结合钢结构材质、厚度、焊缝类型等特点严格执行，是检测人员必须具备的专业能力。

检测前的准备工作

检测前需全面收集试件信息，包括钢结构的材质（如Q235碳素钢、Q345低合金钢）、厚度（单块钢板厚度或焊缝余高）、焊缝类型（对接焊、角焊、T形焊）及表面状况（是否有油污、锈蚀、飞溅物）。这些信息是选择射线源、设定工艺参数的基础例如Q345低合金钢的射线吸收系数略高于Q235，相同厚度下需适当提高管电压以保证穿透能力。

设备校准是确保检测准确性的前提。射线机需检查管电压、管电流的稳定性：用电压表测量管电压偏差应≤5%，用电流表核对管电流输出是否与设定值一致；胶片探测器需核对有效期（通常为2年），避免因胶片过期导致灰雾度增加（灰雾度＞0.3会影响缺陷识别）；数字探测器（如DR平板）需进行暗电流校正，去除背景噪声，确保原始影像无杂点。

安全防护需提前布置：检测区域需设置红色辐射警示标志（半径≥5m），关键位置放置铅屏风（铅当量≥2mmPb），操作人员需佩戴个人剂量计（量程0-100mSv），并确认辐射剂量符合GB 18871《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》要求（年有效剂量≤20mSv）。

射线源与探测器的选择

射线源的选择需匹配钢结构厚度：X射线机（管电压10-450kV）适用于厚度≤80mm的中薄板例如30mm厚的桥梁钢箱梁对接焊缝，用250kV X射线机可获得高对比度影像；γ射线源（如Ir-192、Co-60）穿透能力更强，Ir-192适用于80-150mm厚的钢板，Co-60可覆盖150-200mm厚的厚板，但γ射线能量固定，对比度略低于X射线。

探测器类型需结合效率与精度要求：胶片探测器成本低（每张胶片约5-10元）、影像分辨率高（可达50lp/mm），适合需要长期存档的项目（如桥梁、核电站钢结构）；数字探测器（DR/CR）实时性好（曝光后1分钟出影像）、可数字化存储，但DR平板成本高（约5-10万元），且对环境湿度敏感（需≤60%）。

需注意射线源与探测器的匹配：例如用Ir-192γ射线源检测时，需选择对中高能射线敏感的T2型胶片（感光度ISO 400），避免用低感光度胶片（如ISO 100）导致曝光时间过长（超过30分钟会增加操作风险）。

工艺参数的确定

管电压是影响穿透能力与对比度的核心参数：厚度每增加10mm，管电压需提高20-30kV例如20mm厚的Q235钢板，管电压设定为180kV（对比度高，能清晰显示0.5mm直径的气孔）；40mm厚的钢板需提高至280kV（保证穿透能力），但管电压过高（＞300kV）会导致对比度骤降（影像发黑），需控制在材质允许的范围内。

管电流与曝光时间共同决定曝光量（曝光量=管电流×曝光时间）：管电流增大可缩短曝光时间例如检测20mm厚焊缝时，管电流从5mA提高至10mA，曝光时间可从4分钟缩短至2分钟，减少因设备振动导致的影像模糊；但管电流不能超过射线机额定值（通常为5-20mA），否则会导致射线管过热损坏。

焦距（射线源到探测器的距离）需满足几何不清晰度要求：几何不清晰度Ug=df×b/F（df为焦点尺寸，b为试件到探测器的距离，F为焦距），标准要求Ug≤0.4mm（重要结构）。例如焦点尺寸2mm的X射线机，检测b=20mm的试件，焦距F需≥(2×20)/0.4 +20=120mm，实际操作中通常取600-1000mm（兼顾清晰度与操作空间）。

透照方式的选择

单壁透照适用于可从两侧接近的试件（如平板对接焊缝）：射线源置于试件一侧，探测器置于另一侧，射线束垂直穿透单壁，影像无重叠例如钢框架的柱梁对接焊缝（厚度25mm），用单壁透照可准确识别焊缝根部的未焊透缺陷（长度≥3mm即可判定为不合格）。

双壁单影适用于大直径管状结构（直径≥159mm）：射线源置于钢管外侧，探测器置于另一侧，射线穿透双壁但仅显示内侧管壁的影像（单影）例如直径219mm的天然气管道环焊缝，调整射线源角度使射线束与钢管轴线垂直，可避免影像变形（变形率≤5%）。

双壁双影适用于小直径钢管（直径≤89mm）：射线源置于钢管中心，探测器置于外侧，射线穿透双壁显示两层影像（双影）例如直径57mm的工业管道环焊缝，采用双壁双影可无需转动钢管（效率提高50%），但缺陷影像会重叠，需结合像质计判断缺陷位置（如影像中“双影”的内侧缺陷对应实际钢管的内侧管壁）。

像质计与标记的放置

像质计用于验证影像质量：常用金属丝像质计（GB/T 3323-2005Ⅰ型），金属丝直径从0.125mm到2mm不等，需根据试件厚度选择例如20mm厚的钢板，选像质计的最细金属丝直径为0.5mm（对应像质指数12），若影像中能清晰显示该金属丝，则透照区其他部位的影像质量均符合要求。

像质计需放在透照区的“源侧”边缘（即靠近射线源的一侧）：因为此处射线强度最低，影像质量最差例如平板焊缝透照时，像质计放在焊缝左端的源侧，与焊缝平行，金属丝垂直于焊缝方向（避免与焊缝缺陷混淆）。

标记需包含5类信息：试件编号（如“GJ-01”表示第1个钢构件）、透照部位编号（如“W-03”表示第3条焊缝）、像质计编号（如“IQI-05”）、检测日期（如“20240520”）、操作者编号（如“OP-02”）。标记用铅字（铅当量≥1mmPb）放置在像质计右侧5mm处，确保在影像中清晰可见（不与缺陷重叠）。

曝光操作的注意事项

射线源需对准透照中心：用激光定位器辅助射线源的激光点需落在探测器中心（偏差≤2mm），确保射线束轴线与探测器垂直。若射线源偏移，会导致缺陷位置误判：例如焊缝中心的裂纹可能显示在影像边缘（偏移量＞5mm会影响缺陷定位准确性）。

曝光时间需严格控制：用秒表或射线机自带的计时器（精度±0.1秒）例如工艺参数要求曝光时间4分钟，曝光前启动计时器，曝光结束后立即关闭射线源（避免过度曝光导致影像黑度＞3.0，对比度下降）。若曝光时间不足（如少1分钟），影像会发灰（黑度＜1.2），微小缺陷（如0.3mm裂纹）难以识别。

环境因素需控制：胶片曝光时温度保持15-25℃（温度过高会加速胶片乳剂反应，灰雾度增加），湿度≤60%（避免胶片受潮粘连）；数字探测器需避免阳光直射（表面温度＞40℃会导致探测器损坏），且远离强磁场（如电焊机，磁场强度＞1mT会干扰影像信号）。

影像处理与评片

胶片冲洗需按规程操作：显影液温度20℃（±1℃），时间5-8分钟（根据胶片类型调整：T2型胶片显影5分钟，T3型显影8分钟）；定影液温度20℃，时间15-20分钟（定影不充分会导致胶片后期发黄）；冲洗后用流动水冲洗15分钟，晾干（避免阳光直射，防止影像褪色）。

数字影像处理需适度：DR影像可调整对比度（范围1-5，通常取3）、亮度（范围0-100，通常取50），用高斯滤波去除噪声（滤波半径≤2像素），但不能过度调整例如过度提高对比度（＞5）会掩盖微小裂纹（如0.3mm的线性缺陷），过度降低亮度（＜30）会导致影像发暗（缺陷难以识别）。

评片需在专用评片室进行：评片灯亮度≥1000cd/m²（黑度≤2.5的胶片），背景亮度≤10cd/m²（避免反光干扰）。评片时从左到右、从上到下逐行观察，识别缺陷类型：裂纹是线性、边缘尖锐的缺陷（如长5mm、宽0.5mm的线性影像）；气孔是圆形/椭圆形、边界清晰的缺陷（如直径1mm的圆形影像）；夹渣是不规则、密度不均的缺陷（如长3mm、宽1mm的不规则影像）；未焊透是连续的线性缺陷（位于焊缝根部，长度＞2mm需判定为不合格）。

检测后的收尾工作

设备需规范收纳：γ射线源放回屏蔽罐（铅当量≥50mmPb），并锁入专用保险柜；X射线机关闭电源，冷却30分钟后（避免射线管过热）放入专用箱；探测器清理干净胶片探测器装入防潮袋（湿度≤40%），数字探测器用镜头纸擦拭表面（避免划伤）。

记录需整理归档：包括工艺参数表（管电压、管电流、曝光时间、焦距）、像质计记录（编号、最细金属丝直径）、影像编号与部位对应表（如“GJ-01-W-03”对应第1个构件第3条焊缝的影像）。记录需用黑色签字笔填写，不得涂改（如需修改需划横线并签字确认）。

报告需详细准确：包含试件信息、检测方法（如“X射线单壁透照”）、工艺参数、缺陷描述（位置、类型、尺寸）、结论（合格/不合格），并附影像资料（胶片或数字影像）。报告需由持证人员（Ⅱ级及以上）签字，加盖检测机构公章（资质范围需包含“钢结构射线检测”），确保可追溯性（保存期≥5年）。