两种同类型胶片基础特性及检测应用比对

2021-05-15任文坚

宇航材料工艺 2021年2期

刘贞任文坚常博高辉苏浩

（西安航天发动机有限公司，西安 710100）

文摘针对如何在液体火箭发动机产品射线检测过程中，根据具体情况选择合适的射线胶片，达到既能保证射线检测图像质量又能提高检测效率减少检测成本的目的，本文通过对进口富士IX100型胶片和国产乐凯牌L7 型胶片的特性和质量稳定性进行工艺对比试验。结果表明，L7 型胶片本底灰雾度稍大于IX100 型胶片，灵敏度逊于IX100型胶片，宽容度高于IX100型；但两者均属于GB/T19348.1—2003规定的T3范畴胶片，综合性能比较接近；L7 型胶片适用于发动机上具有变截面的铝铸件、机加余量不大的钢铸件、钛铸件及大部分熔焊缝的射线检测。

0 引言

射线检测作为液体火箭发动机质量可靠性的重要保障手段，已广泛应用于发动机推力室焊缝、总装导管焊缝及铸件产品的内部质量检测。工业射线胶片是记录射线检测结果的载体介质，不同类型的胶片其性能（梯度、颗粒度、感光度、梯度噪声比）差别很大［1～3］，在发动机产品射线检测过程中，应根据具体情况选择合适的射线胶片，做到既能保证射线检测图像质量，又能提高检测效率，减少检测成本。

本文通过对进口富士IX100 型胶片和国产乐凯牌L7 型胶片的特性和质量稳定性进行工艺对比试验，从而有助于射线检测过程中胶片的选型。

1 胶片基础特性对比试验

富士IX100 型胶片和乐凯L7 型胶片按胶片标准分类同属于T3类，满足普通射线照相要求，同时适用于高能射线及γ射线的透照，满足各种冲洗套药及高温自动洗片机。富士IX100 型胶片具有高对比度及较宽的曝光范围；乐凯L7型工业射线胶片，同采用蓝色涤纶片基作支持体双面涂布感光乳剂膜、隔层和保护层。现对两种胶片的基础特性:表观质量、感光均匀性、抗伪缺陷性能、包装、存储稳定性等进行测试比较。

1.1 胶片表观质量检验

分别从任意一盒未开封的IX100 型和L7 型胶片的前、中、后位置各抽取一张胶片，放在白光下目视检查，未发现流胶、漏涂、气泡、脏点、划伤等缺陷。

1.2 透明片质量检验

从任意一盒未开封的IX100 型和L7 型胶片的前、中、后位置各抽取一张胶片，不经曝光，按正常条件作显影、定影、水洗、干燥一系列处理后，制成透明片，观察其表观质量均不存在霉点、药膜脱落、白点、涂布不均，静电斑纹等问题，均具有良好的胶片清晰度和视觉清晰度；但在涂层机械强度方面，L7型胶片逊于IX100型，易擦伤。采集两种底片不同区域的本底灰雾度值及片基厚度值得知，IX100 型和L7 型本底灰雾度分别在0.22～0.23、0.28～0.29之间波动，片基厚度均为0.2 mm。L7 型的灰雾度显然大于IX100 型，但均符合GJB1187A—2001 A 级透照技术（≤0.35）对本底灰雾度的要求，具有较好的产品批次一致性。

1.3 胶片感光均匀性对比试验

从任意一盒胶片中前、中、后的位置分别抽取一张胶片，对2.0 mm 厚的薄钢板进行透视，暗室处理后观察底片影像质量，记录其差异性及AgBr 分布的均匀性。将每张底片分为左上、左下、中、右上、右下5个区域进行数据采集。分析可知，两种胶片的AgBr颗粒分布都比较均匀，保证了底片影像的清晰度。

1.4 抗伪缺陷性能对比

在对透明片质量检验和感光均匀性测试的过程中，发现有伪缺陷的产生。对伪缺陷的定性和处理，直接关系到探伤工作的返工次数和质量事故的发生，抗伪缺陷性能好的胶片可以大大提高工作效率，降低错、漏检概率。

同一时间段，相同的暗室处理条件下发现的伪缺陷类型较典型的有延迟条痕（图1）、气泡斑痕（图2）、类似夹杂影像伪缺陷（图3）。可知，L7 型胶片的抗伪缺陷能力逊于IX100型胶片。经过反复验证，明确上述伪缺陷是由于洗片机工作时，高温引起药液结晶污染了锟排，污染物在胶片上成像造成。使用清洗套药对洗片机进行彻底清洗，调整显影温度、时间后，伪缺陷的出现情况得到了改善。

图1 底片延迟条痕对比Fig.1 Film delay streak comparison

图2 底片气泡斑痕对比Fig.2 Contrast of bubble spots on negative film

图3 底片伪缺陷对比Fig.3 Negative false defect comparison

2 主要技术性能对比试验

L7 型和IX100 型胶片均属于T3 类胶片，在此基础上，通过试验验证两种胶片颗粒度、感光速度、平均梯度及宽容度等技术性能的差异（与胶片的类型和质量级别密切相关）。感光度和平均梯度都可从胶片的特性曲线上反映出来，而胶片的颗粒度与感光度有直接关系［4］，为此通过制作胶片特性曲线来了解两种胶片的特性。

2.1 胶片特性曲线的制作

按照国家标准GB/T 9582—1998，根据曝光量的定义对两种胶片的特性曲线进行测试和比较。

试验条件:X 射线机MG325，滤波板（铅）1 mm，焦距800 mm，电流5.0 mA，管电压125 kV，曝光时间4、8、16、32、64、96、128、192、256、352 s。

两种胶片同时曝光，通过自动洗片机冲洗、干燥后，用黑白密度计测量两种底片黑度（表1），据此制作出特性曲线（图4）。

表1 胶片特性曲线测定数据Tab.1 Measured date of the characteristic curve of different films

图4 两种胶片的特性曲线Fig.4 Characteristic curve of two kinds of films

感光度S为:

梯度G为:

式中，E0为黑度为2.0 时所需曝光量，D1为片基加灰雾度再加1.5 的黑度，D2为片基加灰雾度再加3.5 的黑度；E1为产生黑度D1所需的曝光度，E2为产生黑度D2所需的曝光度；这里的平均梯度G值与量纲都与国标中的一致。

经计算，得到L7、IX100 胶片的感光度分别为45.71、41.69，平均梯度分别为5.00、5.41。

2.2 胶片感光特性的比较

由2.1 试验结果得知，L7 型和IX100 型胶片均属于中颗粒度胶片，综合性能比较接近；L7的感光速度高于IX100，直接反映出L7 的卤化银颗粒尺寸大于IX100，表明L7 的成像噪声会大于IX100；梯度代表底片表征影像细节的能力，而L7 的梯度低于IX100，说明IX100 成像的射线照相对比度高于L7。宽容度为特性曲线上近似直线部分对应的曝光量对数之差，一般情况下，宽容度与平均梯度成反比，L7的宽容度优于IX100。

综上，L7 的灵敏度逊于IX100，但宽容度高于IX100，L7型胶片更适合于透照对灵敏度要求不太高的具有变截面的金属及合金材料产品。

3 产品检测对比试验

通过对两种胶片的主要技术性能进行测试和比较，确定了两者之间的性能差异，为制作曝光曲线提供了技术基础，从而可以为发动机产品射线检测实际应用中的参数选择提供依据。

3.1 胶片曝光曲线的制作

以不锈钢为例，分别采用IX100 型和L7 型胶片对2～36 mm 厚度范围内的不锈钢阶梯试块进行透视，阶梯试块相同厚度区域的底片黑度达到2.0 时，记录36 组透照参数，制作出两种胶片的曝光曲线见图5。

图5 两种胶片的曝光曲线Fig.5 Exposure curve of two films

由图5得知，由于L7型胶片的感光度高于IX100型，在相同的透视条件和暗室处理条件下，为使不锈钢试块达到相同黑度，IX100 所需的电压比L7 高出3～5 kV，电压的增大势必会降低影像对比度。为提高裂纹类线状缺陷的检出率，理论上应选用低一些的电压，延长曝光时间以增加曝光量来达到合适的底片黑度［5］，但会降低检测效率；所以在发动机产品检测的实际应用中，针对不同的产品特点应统筹兼顾检测质量和效率。

3.2 胶片在产品中的应用

依据两种胶片在不同材料下的曝光曲线，选用合适的透视参数，对部分具有代表性的发动机产品进行检测，分析比较两种胶片在实际产品检测中的差异，以确定L7型胶片在发动机上的适用范围。

被选取的产品，首先根据工艺文件，采用IX100型胶片对产品进行正常的透视，测量IX100型底片黑度，调整透照参数后，采用L7 型胶片进行重复透视，使两种型号的底片黑度一致，且处于2.0～3.0 区间内，记录透视结果和影像质量。

3.2.1 在铸造产品中的应用

选取ZG1Gr18Ni9Ti、ZL104、ZTC4、K4202、S-08 4 种材料，厚度分布区间为2 ～38 mm 的10 种铸造产品进行试验比对。

由现场射线底片影像可知，相同透视参数下，L7型胶片在用于检测具有厚度差的铝铸件时，底片灰雾度和影像不清晰度稍高于IX100，但具有更好的宽容度，如图6所示。L7 型应用于钢铸件和钛铸件检测时，底片影像综合质量与IX100型胶片接近。

图6 铝铸件夹杂检测结果对比Fig.6 Comparison of detection results of inclusions in aluminum castings

3.2.2 在焊接产品中的应用

选取熔焊、电子束焊接、钎焊、扩散焊产品共计14种，厚度区间为1～20 mm。

由现场射线底片影像可知，相同透视参数下，L7型胶片可以应用于液体火箭发动机产品上的铣槽钎焊道堵塞检测和大部分熔焊缝的射线检测。如图7所示，相同透照参数下，L7型胶片检测出的熔焊焊缝未焊透影像轮廓不清晰度高于IX100型胶片，但缺陷长度接近，说明L7型胶片影像对比度稍差，不建议应用于钎焊缝焊角处缺陷的射线检测。