王国栋 宋 宇 纪学良 张青松 褚洪俊

（1.山东凯斯达机械制造有限公司 济宁 272000）

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像质计（Image Quality Indicator，简称IQI）又称像质计指示器，是检查和定量评价射线底片影像质量的重要工具，是承压设备制造中质量检测的重要标尺，根据其结构不同，分为线型、孔型和槽型3种，其中孔型又分为阶梯孔型和平板孔型。中、美、英、德、日及国际标准均采用线型像质计，除此之外，美国同时也采用平板孔型像质计，中、英、法还采用阶梯孔型像质计。此外，还有一种用来测量射线照相不清晰度的双线型像质计[1]。本文着重介绍像质计在ASME规范[2]中的使用，与在国内相关标准规范中使用的不同点。

1 ASME常用像质计的种类及材料

ASME规范中既可以用线型像质计，也可用平板孔型像质计。需要注意的是，如果采用的像质计类型不同，即使照相方法相同，一般所得的像质计灵敏度也不相同。

1.1 线型像质计

ASME采用的是R10系列等比数列像质计，相邻金属线的直径比约为1.25。按照金属线的直径变化，将线型像质计分为4组，见表1，即A1～6、B6～11、C11～16、D16～21，共21种线径，其中1号线径最小，线径随线号增大而增大。JB／T 7902—2015《无损检测 线型像质计通用规范》采用的也是R10系列等比数列像质计，19种线径分为1～7、6～12、10～16、13～19等4组，线中心间距≥线径的3倍，只允许有正偏差，就是为了降低不同线之间相互干扰的不清晰度[3]。需要注意的是，与ASME规范相反，其1号线径最大，线径随线号增大而减小[4]。

表1 ASME线型像质计线号、组号和线径

1.2 平板孔型像质计

ASME、ASTM、MIL标准都可以使用平板孔型像质计。它是在均匀厚度的平板上钻一定尺寸小孔的像质计。其外形有矩形和圆形2种，其中圆形像质计主要用于检测厚度大的工件[5]。平板孔型像质计的灵敏度用“厚度-孔径”表示，厚度T分为1%、2%、4%共3种，孔径分为1T、2T、4T共3种，见表2，组合起来有9个灵敏度级别。在实际检测中，通常采用1-1T、1-2T、2-1T、2-2T、2-4T等5个灵敏度级别。平板孔型像质计的等效像质计灵敏度EPS相同或更小，就可用稍厚的像质计或者稍薄的像质计代用。EPS也可以比较不同透照厚度下，不同像质计显示灵敏度的高低，其计算方法见式（1)。

表2 平板孔型像质计的灵敏度级别及其EPS

式中：

EPS——等效IQI灵敏度，%；

X——被检材料截面厚度，mm；

T——IQI厚度，mm；

h——IQI孔径，mm。

1.3 像质计材料

ASME规范将材料按照其射线吸收系数不同分为8类，03、02、01类为轻金属，1～5类为重金属，见表3。这种分类系统是建立在用管电压180 kV、19 mm厚的试样的实验基础上，适用管电压在125 kV以上。ASME规范可使用比被透照材料射线吸收性能低的合金材料制作的像质计。

表3 ASME不同材料的像质计适用的材料范围

在NB／T 47013—2015《承压设备无损检测》中，将像质计材料仅分为5组，见表4。

表4 NB/T 47013—2015中不同材料的像质计适用的材料范围

2 像质计的选择及布置

2.1 像质计的选择

对于有余高焊缝，像质计的选择要依据单壁厚度加焊缝两面估计的余高。估计的余高须根据焊缝实际情况估算，这个估计的余高须具有实际焊缝的代表性，且该余高满足规范要求。无余高焊缝像质计选择仅依据名义厚度，不考虑垫板和衬环的厚度，见表5。需要特别注意的是，双壁透照时，选择依据仍是单壁厚度。NB／T 47013—2015则要考虑技术等级、放置位置以及透照方式等因素选择像质计，依据透照厚度而选择像质计灵敏度，都不用考虑余高。而ASME规范对像质计灵敏度的要求，仅根据其放置位置不同而不同，所要求的灵敏度要比NB／T 47013—2015中AB级要低一些。但在双壁透照时，ASME规范要求的灵敏度与AB级差别不大[6]。

表5 ASME像质计的选择

2.2 像质计的摆放

像质计应被放置在被检工件的放射源一侧，除非因为手无法伸入而无法把像质计放在射线源侧，才能放置在胶片一侧。放置在胶片一侧应和被检工件贴合，同时在像质计的旁边或上面放置一个铅字F，但在使用孔型像质计时，这个F不能遮蔽所指定的那个孔。

线型像质计摆放原则：线型像质计必须横向于焊缝的轴线。要求识别的线必须处在决定线径大小的工件厚度的关注区域。如图1和图2所示，在评定区范围内所代表的厚度处应识别要求的线号。如果工件表面形状允许的话，标识的数字及铅字F不应放置在要被检测的区域。

图1 像质计横穿轴线

图2 要求识别线位置

孔型像质计摆放原则：像质计可以被放置在焊缝旁边或上面。如果工件表面形状允许的话，标识的数字及铅字F不应放置在要被检测的区域。

与NB／T 47013—2015相比，ASME规范对像质计放在源侧的要求更严格一些。双壁双影也要求像质计放在源侧，因受透照几何条件不同对几何不清晰度的影响、透照几何条件不同对细金属线（孔）影像对比度的影响、散射线的影响及几何放大的影响，所以像质计放在射线源侧可以反映透照真实灵敏度。越靠近胶片半影就越小，成像越清楚。如果放在上面能显示出来，说明靠近工件上表面相应大小的缺陷也能显示出来。反之，像质计放在胶片侧，虽然在底片上像质计要求识别的线显示出来了，但不能说明在工件中相应大小的缺陷都能反映出来。在摆放像质计时，NB／T 47013—2015关于射线透照区内放置在灵敏度较低部位的要求，比ASME规范更具体一些，如要求细丝朝外等。

2.3 像质计的数量

当工件上放置了1个或1个以上的暗盒并同时曝光，每个底片上应显示至少有1个像质计，除了以下2种情况：

1）对于圆筒型容器，射线源位于工件的轴线上，1个或多个暗盒同时使用，对整个圆周采用一次曝光进行射线照相时，应至少采用3个像质计，彼此相隔120°放置。当环缝和纵缝的交界处，纵缝同时和环缝进行射线照相时，另外一个像质计应被放置在该段环缝远离与被检环缝交接的每条纵缝上；

2）对于圆筒型容器，射线源位于工件的轴线上，4个以上暗盒同时使用，对部分圆周采用一次曝光进行射线照相时，应至少采用3个像质计，其中1个应放置在这一段圆周的大约中心位置，另外在两端各放置1个。当这一段圆周超过240°，2.3章节1）条所提要求应该被满足。每张底片上至少应显示1个像质计的图像，否则可能要另加胶片定位以得到必要的像质计间距。

2.4 像质计与黑度评价

如果用放置1个以上的像质计来满足底片黑度的要求，那么应该有1个像质计来表示最亮的检测区域，而另一个来表示最暗的检测区域，介于其间的照相射线的黑度应被认为是合格的。ASME规范要求以孔型像质计本体黑度或线型像质计相应编号线的邻近区域的黑度为基准，被检区的任一处黑度变化与它们相比不能超过-15%或者+30%。但在实际检测中，母材和焊缝处的孔型像质计本体黑度，或母材和焊缝处线型像质计相应编号线的邻近区域的黑度，均可以作为基准。底片的任一处黑度满足任意一处基准（母材和焊缝处）的黑度变化要求，即认为该片黑度合格。当垫片和孔型像质计一起使用时，像质计灵敏度满足的情况下，黑度变化可以超出+30%限制，且最小黑度要求的绝对值就不受限制，但是黑度变化不能超出-15%。

3 结论

1）在实际检测中，与线型像质计相比，孔型像质计受透照方向影响较大，当射线入射角比较大时，孔的影像无法识别；孔型像质计对检测工艺要求更高，当环缝透照时，孔型像质计容易接触不实。因此，目前还是普遍使用线型像质计。

2）ASME规范中像质计的可选择材料较多，可使用比被透照材料射线吸收性能低的合金材料制作的像质计，选择方法更加灵活。2021版规定，也可以用更细的线来代替应该达到的那根线。国标的像质计也可用于ASME规范，像质计的材料要符合ASME的要求且满足该线径不大于ASME规范要求的线径。

3）对于像质计灵敏度，ASME规范要求较松，但对于像质计放置在源侧的要求较严。这样是考虑如果源的尺寸很大，或者焦距很小，或者工件表面到胶片距离很大，或者需要识别的线径很细，或者散射比很大，都会造成像质计放置在源侧与放置在胶片侧的灵敏度差异比较大。在摆放像质计时，NB／T 47013—2015关于射线透照区内显示灵敏度较低部位的要求，比ASME规范更具体一些。如线型像质计应放在焊接接头的一端（在被检区长度的1／4左右位置），且细丝朝外。当一张胶片同时透照多条焊接接头时，像质计放置在透照区最边缘的焊缝处。在实际检测中，这些也可参照执行，按照最不利原则，灵敏度低部位如果像质计显示合格的话，则认为整体的灵敏度是合格的。