兩種同類型膠片基礎(chǔ)特性及檢測應(yīng)用比對

劉 貞 任文堅(jiān) 常 博 高 輝 蘇 浩

（西安航天發(fā)動機(jī)有限公司，西安 710100）

文 摘 針對如何在液體火箭發(fā)動機(jī)產(chǎn)品射線檢測過程中，根據(jù)具體情況選擇合適的射線膠片，達(dá)到既能保證射線檢測圖像質(zhì)量又能提高檢測效率減少檢測成本的目的，本文通過對進(jìn)口富士IX100型膠片和國產(chǎn)樂凱牌L7 型膠片的特性和質(zhì)量穩(wěn)定性進(jìn)行工藝對比試驗(yàn)。結(jié)果表明，L7 型膠片本底灰霧度稍大于IX100 型膠片，靈敏度遜于IX100型膠片，寬容度高于IX100型；但兩者均屬于GB/T19348.1—2003規(guī)定的T3范疇膠片，綜合性能比較接近；L7 型膠片適用于發(fā)動機(jī)上具有變截面的鋁鑄件、機(jī)加余量不大的鋼鑄件、鈦鑄件及大部分熔焊縫的射線檢測。

0 引言

射線檢測作為液體火箭發(fā)動機(jī)質(zhì)量可靠性的重要保障手段，已廣泛應(yīng)用于發(fā)動機(jī)推力室焊縫、總裝導(dǎo)管焊縫及鑄件產(chǎn)品的內(nèi)部質(zhì)量檢測。工業(yè)射線膠片是記錄射線檢測結(jié)果的載體介質(zhì)，不同類型的膠片其性能（梯度、顆粒度、感光度、梯度噪聲比）差別很大［1～3］，在發(fā)動機(jī)產(chǎn)品射線檢測過程中，應(yīng)根據(jù)具體情況選擇合適的射線膠片，做到既能保證射線檢測圖像質(zhì)量，又能提高檢測效率，減少檢測成本。

本文通過對進(jìn)口富士IX100 型膠片和國產(chǎn)樂凱牌L7 型膠片的特性和質(zhì)量穩(wěn)定性進(jìn)行工藝對比試驗(yàn)，從而有助于射線檢測過程中膠片的選型。

1 膠片基礎(chǔ)特性對比試驗(yàn)

富士IX100 型膠片和樂凱L7 型膠片按膠片標(biāo)準(zhǔn)分類同屬于T3類，滿足普通射線照相要求，同時(shí)適用于高能射線及γ射線的透照，滿足各種沖洗套藥及高溫自動洗片機(jī)。富士IX100 型膠片具有高對比度及較寬的曝光范圍；樂凱L7型工業(yè)射線膠片，同采用藍(lán)色滌綸片基作支持體雙面涂布感光乳劑膜、隔層和保護(hù)層?，F(xiàn)對兩種膠片的基礎(chǔ)特性:表觀質(zhì)量、感光均勻性、抗偽缺陷性能、包裝、存儲穩(wěn)定性等進(jìn)行測試比較。

1.1 膠片表觀質(zhì)量檢驗(yàn)

分別從任意一盒未開封的IX100 型和L7 型膠片的前、中、后位置各抽取一張膠片，放在白光下目視檢查，未發(fā)現(xiàn)流膠、漏涂、氣泡、臟點(diǎn)、劃傷等缺陷。

1.2 透明片質(zhì)量檢驗(yàn)

從任意一盒未開封的IX100 型和L7 型膠片的前、中、后位置各抽取一張膠片，不經(jīng)曝光，按正常條件作顯影、定影、水洗、干燥一系列處理后，制成透明片，觀察其表觀質(zhì)量均不存在霉點(diǎn)、藥膜脫落、白點(diǎn)、涂布不均，靜電斑紋等問題，均具有良好的膠片清晰度和視覺清晰度；但在涂層機(jī)械強(qiáng)度方面，L7型膠片遜于IX100型，易擦傷。采集兩種底片不同區(qū)域的本底灰霧度值及片基厚度值得知，IX100 型和L7 型本底灰霧度分別在0.22～0.23、0.28～0.29之間波動，片基厚度均為0.2 mm。L7 型的灰霧度顯然大于IX100 型，但均符合GJB1187A—2001 A 級透照技術(shù)（≤0.35）對本底灰霧度的要求，具有較好的產(chǎn)品批次一致性。

1.3 膠片感光均勻性對比試驗(yàn)

從任意一盒膠片中前、中、后的位置分別抽取一張膠片，對2.0 mm 厚的薄鋼板進(jìn)行透視，暗室處理后觀察底片影像質(zhì)量，記錄其差異性及AgBr 分布的均勻性。將每張底片分為左上、左下、中、右上、右下5個(gè)區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。分析可知，兩種膠片的AgBr顆粒分布都比較均勻，保證了底片影像的清晰度。

1.4 抗偽缺陷性能對比

在對透明片質(zhì)量檢驗(yàn)和感光均勻性測試的過程中，發(fā)現(xiàn)有偽缺陷的產(chǎn)生。對偽缺陷的定性和處理，直接關(guān)系到探傷工作的返工次數(shù)和質(zhì)量事故的發(fā)生，抗偽缺陷性能好的膠片可以大大提高工作效率，降低錯(cuò)、漏檢概率。

同一時(shí)間段，相同的暗室處理?xiàng)l件下發(fā)現(xiàn)的偽缺陷類型較典型的有延遲條痕（圖1）、氣泡斑痕（圖2）、類似夾雜影像偽缺陷（圖3）?？芍琇7 型膠片的抗偽缺陷能力遜于IX100型膠片。經(jīng)過反復(fù)驗(yàn)證，明確上述偽缺陷是由于洗片機(jī)工作時(shí)，高溫引起藥液結(jié)晶污染了錕排，污染物在膠片上成像造成。使用清洗套藥對洗片機(jī)進(jìn)行徹底清洗，調(diào)整顯影溫度、時(shí)間后，偽缺陷的出現(xiàn)情況得到了改善。

圖1 底片延遲條痕對比Fig.1 Film delay streak comparison

圖2 底片氣泡斑痕對比Fig.2 Contrast of bubble spots on negative film

圖3 底片偽缺陷對比Fig.3 Negative false defect comparison

2 主要技術(shù)性能對比試驗(yàn)

L7 型和IX100 型膠片均屬于T3 類膠片，在此基礎(chǔ)上，通過試驗(yàn)驗(yàn)證兩種膠片顆粒度、感光速度、平均梯度及寬容度等技術(shù)性能的差異（與膠片的類型和質(zhì)量級別密切相關(guān)）。感光度和平均梯度都可從膠片的特性曲線上反映出來，而膠片的顆粒度與感光度有直接關(guān)系［4］，為此通過制作膠片特性曲線來了解兩種膠片的特性。

2.1 膠片特性曲線的制作

按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 9582—1998，根據(jù)曝光量的定義對兩種膠片的特性曲線進(jìn)行測試和比較。

試驗(yàn)條件:X 射線機(jī)MG325，濾波板（鉛）1 mm，焦距800 mm，電流5.0 mA，管電壓125 kV，曝光時(shí)間4、8、16、32、64、96、128、192、256、352 s。

兩種膠片同時(shí)曝光，通過自動洗片機(jī)沖洗、干燥后，用黑白密度計(jì)測量兩種底片黑度（表1），據(jù)此制作出特性曲線（圖4）。

表1 膠片特性曲線測定數(shù)據(jù)Tab.1 Measured date of the characteristic curve of different films

圖4 兩種膠片的特性曲線Fig.4 Characteristic curve of two kinds of films

感光度S為:

梯度G為:

式中，E0為黑度為2.0 時(shí)所需曝光量，D1為片基加灰霧度再加1.5 的黑度，D2為片基加灰霧度再加3.5 的黑度；E1為產(chǎn)生黑度D1所需的曝光度，E2為產(chǎn)生黑度D2所需的曝光度；這里的平均梯度G值與量綱都與國標(biāo)中的一致。

經(jīng)計(jì)算，得到L7、IX100 膠片的感光度分別為45.71、41.69，平均梯度分別為5.00、5.41。

2.2 膠片感光特性的比較

由2.1 試驗(yàn)結(jié)果得知，L7 型和IX100 型膠片均屬于中顆粒度膠片，綜合性能比較接近；L7的感光速度高于IX100，直接反映出L7 的鹵化銀顆粒尺寸大于IX100，表明L7 的成像噪聲會大于IX100；梯度代表底片表征影像細(xì)節(jié)的能力，而L7 的梯度低于IX100，說明IX100 成像的射線照相對比度高于L7。寬容度為特性曲線上近似直線部分對應(yīng)的曝光量對數(shù)之差，一般情況下，寬容度與平均梯度成反比，L7的寬容度優(yōu)于IX100。

綜上，L7 的靈敏度遜于IX100，但寬容度高于IX100，L7型膠片更適合于透照對靈敏度要求不太高的具有變截面的金屬及合金材料產(chǎn)品。

3 產(chǎn)品檢測對比試驗(yàn)

通過對兩種膠片的主要技術(shù)性能進(jìn)行測試和比較，確定了兩者之間的性能差異，為制作曝光曲線提供了技術(shù)基礎(chǔ)，從而可以為發(fā)動機(jī)產(chǎn)品射線檢測實(shí)際應(yīng)用中的參數(shù)選擇提供依據(jù)。

3.1 膠片曝光曲線的制作

以不銹鋼為例，分別采用IX100 型和L7 型膠片對2～36 mm 厚度范圍內(nèi)的不銹鋼階梯試塊進(jìn)行透視，階梯試塊相同厚度區(qū)域的底片黑度達(dá)到2.0 時(shí)，記錄36 組透照參數(shù)，制作出兩種膠片的曝光曲線見圖5。

圖5 兩種膠片的曝光曲線Fig.5 Exposure curve of two films

由圖5得知，由于L7型膠片的感光度高于IX100型，在相同的透視條件和暗室處理?xiàng)l件下，為使不銹鋼試塊達(dá)到相同黑度，IX100 所需的電壓比L7 高出3～5 kV，電壓的增大勢必會降低影像對比度。為提高裂紋類線狀缺陷的檢出率，理論上應(yīng)選用低一些的電壓，延長曝光時(shí)間以增加曝光量來達(dá)到合適的底片黑度［5］，但會降低檢測效率；所以在發(fā)動機(jī)產(chǎn)品檢測的實(shí)際應(yīng)用中，針對不同的產(chǎn)品特點(diǎn)應(yīng)統(tǒng)籌兼顧檢測質(zhì)量和效率。

3.2 膠片在產(chǎn)品中的應(yīng)用

依據(jù)兩種膠片在不同材料下的曝光曲線，選用合適的透視參數(shù)，對部分具有代表性的發(fā)動機(jī)產(chǎn)品進(jìn)行檢測，分析比較兩種膠片在實(shí)際產(chǎn)品檢測中的差異，以確定L7型膠片在發(fā)動機(jī)上的適用范圍。

被選取的產(chǎn)品，首先根據(jù)工藝文件，采用IX100型膠片對產(chǎn)品進(jìn)行正常的透視，測量IX100型底片黑度，調(diào)整透照參數(shù)后，采用L7 型膠片進(jìn)行重復(fù)透視，使兩種型號的底片黑度一致，且處于2.0～3.0 區(qū)間內(nèi)，記錄透視結(jié)果和影像質(zhì)量。

3.2.1 在鑄造產(chǎn)品中的應(yīng)用

選取ZG1Gr18Ni9Ti、ZL104、ZTC4、K4202、S-08 4 種材料，厚度分布區(qū)間為2 ～38 mm 的10 種鑄造產(chǎn)品進(jìn)行試驗(yàn)比對。

由現(xiàn)場射線底片影像可知，相同透視參數(shù)下，L7型膠片在用于檢測具有厚度差的鋁鑄件時(shí)，底片灰霧度和影像不清晰度稍高于IX100，但具有更好的寬容度，如圖6所示。L7 型應(yīng)用于鋼鑄件和鈦鑄件檢測時(shí)，底片影像綜合質(zhì)量與IX100型膠片接近。

圖6 鋁鑄件夾雜檢測結(jié)果對比Fig.6 Comparison of detection results of inclusions in aluminum castings

3.2.2 在焊接產(chǎn)品中的應(yīng)用

選取熔焊、電子束焊接、釬焊、擴(kuò)散焊產(chǎn)品共計(jì)14種，厚度區(qū)間為1～20 mm。

由現(xiàn)場射線底片影像可知，相同透視參數(shù)下，L7型膠片可以應(yīng)用于液體火箭發(fā)動機(jī)產(chǎn)品上的銑槽釬焊道堵塞檢測和大部分熔焊縫的射線檢測。如圖7所示，相同透照參數(shù)下，L7型膠片檢測出的熔焊焊縫未焊透影像輪廓不清晰度高于IX100型膠片，但缺陷長度接近，說明L7型膠片影像對比度稍差，不建議應(yīng)用于釬焊縫焊角處缺陷的射線檢測。

圖7 熔焊焊縫未焊透檢測結(jié)果對比Fig.7 Comparison of incomplete penetration test results of fusion weld

4 結(jié)論

（1）L7 型膠片本底灰霧度稍大于IX100型膠片，抗偽缺陷能力不如IX100型，但仍具有良好的底片清晰度。

（2）L7 型膠片靈敏度遜于IX100 型膠片，寬容度高于IX100 型；但兩者均屬于GB/T19348.1—2003 規(guī)定的T3范疇膠片，綜合性能比較接近。

（3）L7 型膠片適用于發(fā)動機(jī)上具有變截面的鋁鑄件、機(jī)加余量不大的鋼鑄件、鈦鑄件及大部分熔焊縫的射線檢測。