CN110987980A - 一种复杂结构火工装置的高清晰度高宽容度透照方法 - Google Patents

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Abstract

一种复杂结构火工装置的高清晰度高宽容度透照方法，包括在了解产品相关特性后，选择使用相应的滤波片，根据所使用的X射线机选择尽可能高的工作管电压，通过查询该电压下的曝光曲线确定曝光量，对产品进行射线检测。使用本方法能够得到更高宽容度和清晰度的复杂结构火工装置射线检测底片，同时减少透照时间，极大提高检测效率。

Description

一种复杂结构火工装置的高清晰度高宽容度透照方法
技术领域
本发明涉及一种复杂结构火工装置的高清晰度高宽容度透照方法，涉及一种针对多零件和多材料，特别是优质合金结构钢、高密度与低密度含能材料、大厚度差组合体航天火工装置的射线检测方法，特别是针对传统射线检测方法无法有效一次透照成像的大厚度差和多零件组合体火工装置。
背景技术
火工品是弹箭星船上最关键的工作部件之一，决定了发射任务的成败，而射线无损检测是火工品内部装配质量控制的唯一手段，特别是复杂火工装置装配完成后，能够提供内部装配结构和药剂装配正确性的唯一图像资料。射线检测方法是利用X射线穿透不同材料或不同厚度物体后衰减的变化，在胶片或其他影像载体上产生影像，通过一定处理后获得被检物体内部投影图像。
目前航天火工装置射线无损检测，一直采用传统射线无损检测方法，即参照国军标GJB1187-2001中铸焊件透照方法执行，理论上采用在射线机管电压刚好透照被检物且不允许超过一定数值，且规定曝光量(mA·min)不小于某一定值的前提下对原材料或者焊接零件进行射线无损检测。但使用此方法无法满足多零件、多材料、大厚度差、多密度材料组合体火工装置射线无损检测。
GJB1187A-2001《射线检验》为航天射线检测的主要指导文件。在其5.3.1条中规定使用不高于500kV的X射线机进行检验时，应尽可能采用较低的管电压，并规定了厚度和最高管电压的关系。对于透照厚度变化较大的钢/铝/钛变截面工件，可采用将允许最高管电压提高，但不能大于30～50kV，或者使用厚度补偿，一般针对原材料检测，但此法对于成型多零件产品根本不适用，其4.7.4条还建议对于截面厚度变化较大的零件，多次曝光或者多胶片透照，此法会大大增加检测时间，影像评定困难。
标准规定的常规方法在对火工装置进行射线检测时主要存在以下问题：
1)使用常规方法对复杂结构火工装置进行射线检测，获得的射线底片影像质量较差，即只有局部影像，即厚度最大部位，空间分辨率、密度分辨率较小，无法将产品零件和内部关键细节记录完全。
2)常规方法的检测效率低，其一次透照时间根据标准规定一般在3min～5min，同时，根据国家安全防护规定，通风时间应与设备射线出束时间相等，即完成一次透照所需时间至少在6min以上。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出了一种复杂结构火工装置的高清晰度高宽容度透照方法，够得到更高宽容度和清晰度的复杂结构火工装置射线检测底片的方法，同时减少透照时间，极大提高了检测效率，解决了国军标、美标、欧标、日本标准不能完成的多零件大厚度差、大密度差组合体一次成像的难题，解决了避免由底片影像质量较差导致的对火工品内部细节质量把控不到位的问题。
本发明的技术方案是：
一种复杂结构火工装置的高清晰度高宽容度透照方法，包括步骤如下：
1)获得测试产品检测区域不同材料的厚度值，将测试产品不同材料的厚度值乘以等效系数统一为钢的厚度，由此得到测试产品的最大厚度Tmax及最小厚度Tmin，所述等效系数通过查阅射线照相等效系数表确定；
2)将测试产品放置于胶片上，胶片放置在测试平台上；
3)根据测试产品选取钢滤波片，所选钢滤波片的厚度根据测试产品的厚度差(Tmax-Tmin)确定，将钢滤波片放置在射线源的出口处；
4)选取比标准规定在照射厚度为Tmax的钢时所允许的最高管电压至少高100kV以上的电压作为X射线机的工作管电压；
5)查阅在该工作管电压下的曝光曲线，根据曝光曲线确定测试用曝光量；
6)按照步骤4)选取的工作管电压和步骤5)确定的测试用曝光量，对测试产品进行X射线透照，获得透照底片；
7)对步骤6)获得的透照底片进行暗室处理，获得射线检测底片图像。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
1)采用超高电压进行透照，使底片上不同部位的黑度差减小(把灵敏度控制在最佳黑度范围内)，故采用超高电压进行透照，可以获得更大的透照宽容度，能够在一张底片上保留不同厚度和不同材料零件的细节影像；
2)在使用超高电压透照以提高宽容度的同时，采用较低曝光量，使射线检测图像不同评定区域黑度均控制在合理的1.5～4.0的范围；
3)在超高透照电压下的射线波长更短，散射线更少，可以减少厚度大的部位的散射比，降低边蚀效应，提高底片图像灵敏度、对比度、清晰度。
4)采用适合产品厚度差的滤波片，保证图像具有较高的对比度；
5)大幅降低透照时间，极大提升了检测效率，同时降低了辐射风险。
附图说明
图1是本发明对产品进行射线检测的流程图。
图2是本透照方法在440kV的透照电压下的曝光曲线。
图3是三角试块的射线透照摆放示意图。
图4是三角试块的射线透照图像。
图5是某索类产品高电压射线检测图像。
图6是某机构类产品高电压射线检测图像。
具体实施方式
本发明一种复杂结构火工装置的高清晰度高宽容度透照方法，主要包括：大幅提高透照电压，同时合理降低曝光量以获得更高宽容度和清晰度的底片；采用适合于产品厚度差的滤波片，使底片图像具有较高的对比度。本发明的重点在于在在超高电压下对复杂结构火工装置进行射线检透照的工艺过程。
如图1所示，包括步骤如下：
1)通过测量或查阅图纸等方式获得测试产品检测区域不同材料的厚度值，因为一般产品都是以钢作为主体材料，故通常将产品不同材料的厚度值乘以等效系数统一为钢的厚度，由此得到测试产品的最大厚度Tmax及最小厚度Tmin，所述等效系数通过查阅射线照相等效系数表确定；所述测试产品为火工产品，包括多个零部件结构，且各个零部件结构的材料不相同。
2)将测试产品放置于胶片上，胶片放置在测试平台上；
3)根据测试产品选取钢滤波片，所选钢滤波片的厚度根据测试产品的厚度差(Tmax-Tmin)确定，将钢滤波片放置在射线源的出口处。
步骤3)根据测试产品的厚度差(Tmax-Tmin)确定钢滤波片的厚度的方法，具体为：
当厚度差小于10mm时，采用1mm的滤波片；当厚度差大于10mm时，采用4mm的滤波片；
4)在X射线机所允许的情况下，尽可能选用所能达到的最高工作管电压，保证其相对于测试产品具有足够高的穿透力，选取比标准规定在照射厚度为Tmax的钢时所允许的最高管电压至少高100kV以上的电压作为X射线机的工作管电压；
5)查阅在该工作管电压下的如图2所示形式的曝光曲线，根据曝光曲线确定测试用曝光量；
6)按照步骤4)选取的工作管电压和步骤5)确定的测试用曝光量，对测试产品进行X射线透照，获得透照底片；
7)对步骤6)获得的透照底片进行暗室处理，获得射线检测底片图像。
步骤5)所述根据曝光曲线确定曝光量的方法，具体为：
在黑度值为1.5的曲线上，确定产品的最大厚度Tmax对应的曝光量作为E1，在黑度值为4的曲线上，确定产品的最小厚度Tmin对应的曝光量作为E2，另所述测试用曝光量E0满足E1≤E0≤E2，并尽可能使底片评定区域的黑度满足B级标准；当E1>E2时，则应采用分区透照或厚度补偿等方式。
管电压为常量，图2横坐标为透照厚度，纵坐标为曝光量，图2上三条曲线分别代表黑度值为1.5、2.5、4.0，在横坐标Tmax上竖直作一条直线，与曲线D＝1.5交于A点，由该点纵坐标得A点的曝光量为E1，在横坐标Tmin上竖直作一条直线，与曲线D＝4.0交于B点，由该点纵坐标得B点的曝光量为E2，当E1≤E2时，实际检测所选择的曝光量E0应满足E1≤E0≤E2。
如图3所示，为对三角试块(计算机断层扫描标准试块)进行射线透照的摆放示意图，三角试块共有三块，其材质分别为钢、铝和塑料，在进行射线透照时，其上放有Fe质像质计(10～16#)，图4为其检测图像。其中左边为使用常规方法进行透照的图像，其检测参数为：焦距1400mm，电压130kV，曝光量24mA·min，使用1mm厚的滤波片。右边为用本发明方法进行透照的图像，其检测参数为：焦距1400mm，电压440kV，曝光量0.45mA·min，使用1mm厚的滤波片。通过对比不难看出，使用常规方法仅能满足单一材料的透照要求，只能在单一材料上最小可见像质计的13号丝。而使用本发明方法则能同时满足多种材料的透照要求，同时减少了边蚀效应，提高了图片清晰度，且在灵敏度最差的地方能最小可见像质计的13号丝。综上，本发明方法在提高复杂结构火工装置射线检测图像宽容度与清晰度的同时，保证了其具有足够的分辨率。
实施例1
本发明的实现步骤如下：
1、对图5中的某型号导爆索索类产品进行射线检测，产品包含起爆药(含铅，高密度)、锰炸药(低密度)、金属垫圈等，采用最高管电压为450kV的定向X射线机对产品进行射线检测；
2、选用中国乐凯L7型工业射线胶片；
3、增感屏选用铅箔增感屏，其铅箔厚度为0.03mm；
4、选用由防水、耐用的橡胶材料或人造革制成的暗袋；
5、高电压射线透照过程如下：
(1)将该索类产品平放于胶片上；
(2)将铅质识别标记放置于胶片上，使其能与产品同时透照在底片上，识别标记包含有年月日、底片编号、产品代号等，铅字应距离被检区域边缘至少5mm；
(3)将射线源与胶片的距离设置为1400mm；
(4)在射线源出口处放置一块4mm厚的滤波片；
(5)查阅图2曝光曲线，将X射线机的管电压设置为440kV，管电流设置为5.2mA，曝光时间设置为0.2min，焦点尺寸为5mm单焦点，进行透照；
6、对经过射线透照的底片进行暗室处理，包括：
(1)选用AGFA公司套药；
(2)选用PROTEC公司COMPACT 2 NDT全自动洗片机冲洗胶片，处理时间设置为7min，处理温度设置为27℃，干燥剂温度设置为45℃；
(3)每次在检测产品前，需先对药液有效性进行鉴定，若药液失效，必须对药液进行更换；
(4)每次在冲洗胶片前，需先用清洁废旧胶片过一遍洗片机，使之后冲洗的胶片保持清洁。
7、对获得的底片进行评定，如图5所示，选用国产智能型观片灯，亮度可调，可使用低倍放大镜辅助观察局部区域。从图中容易看出，电点火器的极针清晰可见，电点火器的猛炸药与起爆药界面清晰可见，电点火器与壳体装配间隙清晰可见，雷管的起爆药、猛炸药截面清晰可见，银管导爆索的银管与内装药的界面清晰可见，其输出端内锥套管与猛炸药清晰可见，隔板点火器装药界面清晰可见。
实施例2
1、对图6中某机构类产品进行射线检测，采用最高管电压为450kV的定向X射线机对产品进行射线检测；
2、选用中国乐凯L7型工业射线胶片；
3、增感屏选用铅箔增感屏，其铅箔厚度为0.03mm；
4、选用由防水、耐用的橡胶材料或人造革制成的暗袋；
5、高电压射线透照过程如下：
(1)将该机构类产品平放于胶片上；
(2)将铅质识别标记放置与低片上，使其能与产品同时透照在底片上，识别标记包含有年月日、底片编号、产品代号等，铅字应距离被检区域边缘至少5mm；
(3)将射线源与胶片的距离设置为1400mm；
(4)在射线源出口处放置一块4mm厚的滤波片；
(5)通过查阅图2曝光曲线，将X射线机的管电压设置为440kV，管电流设置为3.2mA，曝光时间设置为0.2min，焦点尺寸为5mm单焦点，进行透照；
6、对经过射线透照的底片进行暗室处理，包括：
(1)选用AGFA公司套药；
(2)选用PROTEC公司COMPACT 2 NDT全自动洗片机冲洗胶片，处理时间设置为7min，处理温度设置为27℃，干燥剂温度设置为45℃；
(3)每次在检测产品前，需先对药液有效性进行鉴定，若药液失效，必须对药液进行更换；
(4)每次在冲洗胶片前，需先用废胶片过一遍洗片机，使之后冲洗的胶片保持清洁。
7、对获得的如图6所示的底片进行评定，选用国产智能型观片灯，亮度可调，可使用低倍放大镜辅助观察局部区域。从图中容易看出，隔爆活塞与壳体的位置关系清晰可见，雷管起爆药、猛炸药界面清晰可见，弹簧与卡圈的装配位置清晰可见，延期药管装配位置清晰可见。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (4)

1.一种复杂结构火工装置的高清晰度高宽容度透照方法，其特征在于，包括步骤如下：
1)获得测试产品检测区域不同材料的厚度值，将测试产品不同材料的厚度值乘以等效系数统一为钢的厚度，由此得到测试产品的最大厚度Tmax及最小厚度Tmin，所述等效系数通过查阅射线照相等效系数表确定；
2)将测试产品放置于胶片上，胶片放置在测试平台上；
3)根据测试产品选取钢滤波片，所选钢滤波片的厚度根据测试产品的厚度差(Tmax-Tmin)确定，将钢滤波片放置在射线源的出口处；
4)选取比标准规定在照射厚度为Tmax的钢时所允许的最高管电压至少高100kV以上的电压作为X射线机的工作管电压；
5)查阅在该工作管电压下的曝光曲线，根据曝光曲线确定测试用曝光量；
6)按照步骤4)选取的工作管电压和步骤5)确定的测试用曝光量，对测试产品进行X射线透照，获得透照底片；
7)对步骤6)获得的透照底片进行暗室处理，获得射线检测底片图像。
2.根据权利要求1所述的一种复杂结构火工装置的高清晰度高宽容度透照方法，其特征在于，步骤5)所述根据曝光曲线确定曝光量的方法，具体为：
在黑度值为1.5的曲线上，确定产品的最大厚度Tmax对应的曝光量作为E1，在黑度值为4的曲线上，确定产品的最小厚度Tmin对应的曝光量作为E2，另所述测试用曝光量E0满足E1≤E0≤E2。
3.根据权利要求2所述的一种复杂结构火工装置的高清晰度高宽容度透照方法，其特征在于，所述测试产品为火工产品，包括多个零部件结构，且各个零部件结构的材料不相同。
4.根据权利要求1所述的一种复杂结构火工装置的高清晰度高宽容度透照方法，其特征在于，步骤3)根据测试产品的厚度差(Tmax-Tmin)确定钢滤波片的厚度的方法，具体为：
当厚度差小于10mm时，采用1mm的滤波片；当厚度差大于10mm时，采用4mm的滤波片。
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