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摘 要：通过对两台干燥器（产品编号：12-06和12-07）部分射线底片影像分析讨论，来辨别衍射斑纹的形貌特点和产生原因及其判别方法，区分其与真缺陷在底片上呈像的差别，意在为RT评片人员正确评定提供借鉴。
关键词：不锈钢 射线底片 衍射斑纹 判别方法
1.引言
在不锈钢设备焊接接头射线照相时，我们经常会发现一些颇似未焊透、纵向裂纹、气孔或条状夹渣等缺陷影像，多见于薄板中，且线条影像不是很明晰，对所发现的疑似缺陷做进一步分析研究，试验论证，排除危害缺陷的范畴。查阅相关资料表明：该现象是金属中定向排列的柱状晶间距与射线入射角及波长符合布拉格条件时由衍射效应造成的。对衍射斑纹形成原因、成像特征进行进行分析判断，以供RT评片人员借鉴比照，正确评定。
2.射线衍射现象及衍射斑纹
用于工业无损检测的X射线属于电磁波的范畴，具有电磁波的共性，其线谱是连续谱，即具有不同的波长且连续变化；同时还具有不同于可见光和无线电波等其他电磁辐射的特性。例如X射线可以在非常小的晶体组织的光栅中发生衍射现象。
因此，衍射斑纹影像的成因，主要取决于式（1）中的各个参数——波长λ、晶面间距d和衍射角θ。衍射斑纹的形状和尺寸除了决定于上述晶体的尺寸和排列状态之外，还取决于X射线波的特点，即管电压KV值大小和透照的几何条件（入射束方向，即θ大小，胶片与工件的距离等）。一般情况下，不容易同时满足这些条件，所以，我们在射线底片上很少见到衍射斑纹。即使在同种奥氏体不锈钢或铝合金板材对接焊缝中，也不容易见到黑色线状的X射线衍射斑纹。在奥氏体不锈钢焊缝射线照相底片上出现的衍射斑纹形貌较复杂，大致有线状、羽毛状和班点状三种。这些影像有时单独出现，但大多同时出现。透照奥氏体不锈钢手工焊或自动焊、单层焊或多层焊焊缝时，均可能遇见。
线状衍射斑纹的一般出现在焊缝中心附近，邻近还出现一条白线，类似于根部未焊透、纵向裂纹或条状夹渣等缺陷影像，但与它们的影象比较不够敏锐，多见于薄板，且线条影像不怎么明晰。羽毛状衍射斑纹从焊缝中心向两侧母材区呈羽毛状分开，形状很像从母材区向焊缝中心凝固的柱状晶组织的宏观金相图，羽毛状排列方向随焊接条件面变化。斑点状衍射斑纹多呈气孔或气孔群的小斑点状，均布于整个焊缝区，有时呈链状排列，也多与线状或羽毛状影像混杂一起出现。焊缝真缺陷在底片上的影象一般不随透照参数发生，明显的分布变化，而衍斑纹的影象常可以了生明显的变化。
3.对材质为316L，对接焊缝射线底片中衍射班纹的辨析
某厂2003年在制造编号为12-06和12-07两台干燥器（材质为316L，规格Φ 2000×25mm）时，在对其焊缝进行X射线透照检测中，发现底片焊缝影象中心线左右处有平行于焊缝黑白相间的一条或多条线状影象，其形态与一般机加工坡口焊缝未焊透相似。结合该厂的焊接工艺、焊缝射线透照以及采取各种实验等情况，做如下分析：
3.1该产品对接焊缝为X型坡口（如下图所示），坡口加工采用等离子切割呈 X 型（无钝边），再用砂轮磨光，其坡口没有机加工坡口那么规整。焊接采用手工氩弧焊打底，手工电弧焊填盖。因坡口加工和焊接均为手工逐段完成。在这种情况下，很难焊出如此归整的缺陷，在底片影象中心线左右形成平行于焊缝的直条黑线（见焊缝射线底片12-07-A6～7，12-06-A5～6）。
用砂轮机磨开较严重的两处，底片号（12-06-A5～6，12-07-A6～7）12-07-A6～7部位磨开长40mm，深20mm，宽20mm；12-06-A5～6部位磨开长40 mm，深13mm，宽15mm。磨开深度都超过板厚的二分之一，采用边磨边着色逐步检测法，自始至终未发现任何线状焊接缺陷。焊缝补焊后再拍片，仍有上述影象（见打磨补焊后的底片）。
3.2用定向射线机对12-06和12-07两台产品的封头拼缝重新拍片，结果显示：影象局部有所改变，但仍然存在。这可能是由于同一部位用周相机和定向机拍片，其射线入射角的变化引起影象的局部改变。12-07A2S试板底片上存此影象，在焊缝磨平后再拍片，仍有黑白相间的线条。一般来说，焊工在焊接产品试板时，是严格执行焊工艺，理论上讲应不应该或很少出现如此严重的线性缺陷。对12-07-B2-21，有余高和无余高各拍一张底片，焊缝内部原气孔影象都清晰可见，但黑色线状影象不同，12-07-A3-5发现中心线标记右30mm至55mm线状焊缝缺陷25mm长。12-07-A3-5打磨长100mm，深15～18mm，返修后，25mm缺陷已返修掉，但附近还存在不太明显的线状影象。焊缝同一部位，用不同入射角度拍片：
-10°、-6°、-3°、0°、3°、6°、10°，线状影象形态和清晰度发生变化。
3.3焊缝断面形状结晶剖面图X1.5倍观察：明显看出九层焊道，未发现坡口、根部未熔合和根部未焊透。焊缝断面形状是X型坡口，一共分九道填盖焊满。氩弧焊打底，在清根时，已打磨掉，已不存在焊缝根部未焊透缺陷，由此推断：焊缝的独特枝晶结构是引起X射线衍射的重要条件。焊缝断面显微组织照片X100倍更清楚地显示出焊缝独特枝晶结构特征，而未发现焊缝内部缺陷。
3.4从上述焊接工艺分析，坡口是手工加工，即等离子切割，砂轮打磨，无钝边，不整齐。氩弧焊打底，但在清根时又被打磨掉，进行手工电弧焊填盖。在这种情况下是不可能存在焊缝根部未焊透，未熔合等很规整的黑色线状影象。采用边打磨边着色的逐步检查法，深度已超过二分之一以上母材厚度，未发现线状焊接缺陷。从焊缝断面和X1.5倍断面照片观察并通过焊缝组织金相检验未发现焊缝缺陷。缺陷影象一般不随透照参数发生明显的分布变化，而衍射斑纹影象常随透照参数条件的改变而发生变化。尤其是改变射线入射角，能引起衍射斑纹影象的变化。对焊缝强度也做了试验比较：316L，标准规定σb≥480Mpa； 试板2012-06， σb：596Mpa，母材处断，侧弯工件（180°），合格。
590Mpa，母材处断，侧弯工件（180°），合格。
2012-07，σb：593Mpa，母材处断，侧弯工件（180°），合格。
578Mpa，母材处断，侧弯工件（180°），合格。
从焊缝强度，试验值σb 大于σb标准值。如果黑色线状影象是未焊透或未熔合的话，焊缝的强度试验值是不会这么大的。
综上所述，材质为316L，母材厚度为25mm的对接焊缝X射线底片中出现的黑色线状影象不是由未焊透和未熔合焊缝缺陷引起的，而是由奥氏体不锈钢焊缝规则排列的枝晶组织，且具有一定晶粒尺寸，符合X射线衍射条件，又在符合衍射透照参数条件下透照产生的线状衍射斑纹。
4.真缺陷和衍射斑纹的判别方法
衍射斑纹的判别有客观性强的摄片判别法和参考照片加经验判别法。但由于衍射斑纹的种类和成因不同，其判别方法各异，具体选择也较复杂。一般多倾向于用对比参考片加经验判别法，以下对奥氏体钢焊缝中真缺陷和衍射斑纹的判别方法进行简介。
4.1对比参考照片
选择板厚和焊接条件类似的参考照片，通过对衍射斑纹形貌的比较，进行判别。
4.2应用扩散法
与参考照片作对比判别有困难时，首先采用扩散法。将扩散法所摄底片与原始底片进行比较，判别影像是真缺陷还是衍射斑纹。
4.3应用变角法或屏蔽
尽管已比较参考照片判定为衍射斑纹，但出于会同检查等需要，须作客观说明时，或者应用扩散法有困难时，也可采用变角法重新摄片进行判别。若认为屏蔽法更有效，用屏蔽法也未尝不可。
4.4综合分析法
对以上用各种摄片法所得到底片进行精密观察和综合分析，判别影像是真缺陷还是衍射斑纹。不论结果如何，最终判别仍有困难时，均作“缺陷”处理。
5.结束语
奥氏体不锈钢焊缝的射线照相，涉及到不锈钢的特性（焊接金属凝固组织柱状晶体的大小、取向、晶格间距、晶面指数等）。这些特性与射线线质的关系（布拉格条件，衍射效应等），以及对射线底片上所产生的各种衍射影像采用适当手段进行诊断和判别，其技术问题较多。实验表明：这类“缺陷”对焊缝强度的影响不大，不应同裂纹、未焊缝、气孔等真缺陷相混淆，但因其判别较困难，在实际生产中，也应引起足够重视。
关键词：不锈钢 射线底片 衍射斑纹 判别方法
1.引言
在不锈钢设备焊接接头射线照相时，我们经常会发现一些颇似未焊透、纵向裂纹、气孔或条状夹渣等缺陷影像，多见于薄板中，且线条影像不是很明晰，对所发现的疑似缺陷做进一步分析研究，试验论证，排除危害缺陷的范畴。查阅相关资料表明：该现象是金属中定向排列的柱状晶间距与射线入射角及波长符合布拉格条件时由衍射效应造成的。对衍射斑纹形成原因、成像特征进行进行分析判断，以供RT评片人员借鉴比照，正确评定。
2.射线衍射现象及衍射斑纹
用于工业无损检测的X射线属于电磁波的范畴，具有电磁波的共性，其线谱是连续谱，即具有不同的波长且连续变化；同时还具有不同于可见光和无线电波等其他电磁辐射的特性。例如X射线可以在非常小的晶体组织的光栅中发生衍射现象。
因此，衍射斑纹影像的成因，主要取决于式（1）中的各个参数——波长λ、晶面间距d和衍射角θ。衍射斑纹的形状和尺寸除了决定于上述晶体的尺寸和排列状态之外，还取决于X射线波的特点，即管电压KV值大小和透照的几何条件（入射束方向，即θ大小，胶片与工件的距离等）。一般情况下，不容易同时满足这些条件，所以，我们在射线底片上很少见到衍射斑纹。即使在同种奥氏体不锈钢或铝合金板材对接焊缝中，也不容易见到黑色线状的X射线衍射斑纹。在奥氏体不锈钢焊缝射线照相底片上出现的衍射斑纹形貌较复杂，大致有线状、羽毛状和班点状三种。这些影像有时单独出现，但大多同时出现。透照奥氏体不锈钢手工焊或自动焊、单层焊或多层焊焊缝时，均可能遇见。
线状衍射斑纹的一般出现在焊缝中心附近，邻近还出现一条白线，类似于根部未焊透、纵向裂纹或条状夹渣等缺陷影像，但与它们的影象比较不够敏锐，多见于薄板，且线条影像不怎么明晰。羽毛状衍射斑纹从焊缝中心向两侧母材区呈羽毛状分开，形状很像从母材区向焊缝中心凝固的柱状晶组织的宏观金相图，羽毛状排列方向随焊接条件面变化。斑点状衍射斑纹多呈气孔或气孔群的小斑点状，均布于整个焊缝区，有时呈链状排列，也多与线状或羽毛状影像混杂一起出现。焊缝真缺陷在底片上的影象一般不随透照参数发生，明显的分布变化，而衍斑纹的影象常可以了生明显的变化。
3.对材质为316L，对接焊缝射线底片中衍射班纹的辨析
某厂2003年在制造编号为12-06和12-07两台干燥器（材质为316L，规格Φ 2000×25mm）时，在对其焊缝进行X射线透照检测中，发现底片焊缝影象中心线左右处有平行于焊缝黑白相间的一条或多条线状影象，其形态与一般机加工坡口焊缝未焊透相似。结合该厂的焊接工艺、焊缝射线透照以及采取各种实验等情况，做如下分析：
3.1该产品对接焊缝为X型坡口（如下图所示），坡口加工采用等离子切割呈 X 型（无钝边），再用砂轮磨光，其坡口没有机加工坡口那么规整。焊接采用手工氩弧焊打底，手工电弧焊填盖。因坡口加工和焊接均为手工逐段完成。在这种情况下，很难焊出如此归整的缺陷，在底片影象中心线左右形成平行于焊缝的直条黑线（见焊缝射线底片12-07-A6～7，12-06-A5～6）。
用砂轮机磨开较严重的两处，底片号（12-06-A5～6，12-07-A6～7）12-07-A6～7部位磨开长40mm，深20mm，宽20mm；12-06-A5～6部位磨开长40 mm，深13mm，宽15mm。磨开深度都超过板厚的二分之一，采用边磨边着色逐步检测法，自始至终未发现任何线状焊接缺陷。焊缝补焊后再拍片，仍有上述影象（见打磨补焊后的底片）。
3.2用定向射线机对12-06和12-07两台产品的封头拼缝重新拍片，结果显示：影象局部有所改变，但仍然存在。这可能是由于同一部位用周相机和定向机拍片，其射线入射角的变化引起影象的局部改变。12-07A2S试板底片上存此影象，在焊缝磨平后再拍片，仍有黑白相间的线条。一般来说，焊工在焊接产品试板时，是严格执行焊工艺，理论上讲应不应该或很少出现如此严重的线性缺陷。对12-07-B2-21，有余高和无余高各拍一张底片，焊缝内部原气孔影象都清晰可见，但黑色线状影象不同，12-07-A3-5发现中心线标记右30mm至55mm线状焊缝缺陷25mm长。12-07-A3-5打磨长100mm，深15～18mm，返修后，25mm缺陷已返修掉，但附近还存在不太明显的线状影象。焊缝同一部位，用不同入射角度拍片：
-10°、-6°、-3°、0°、3°、6°、10°，线状影象形态和清晰度发生变化。
3.3焊缝断面形状结晶剖面图X1.5倍观察：明显看出九层焊道，未发现坡口、根部未熔合和根部未焊透。焊缝断面形状是X型坡口，一共分九道填盖焊满。氩弧焊打底，在清根时，已打磨掉，已不存在焊缝根部未焊透缺陷，由此推断：焊缝的独特枝晶结构是引起X射线衍射的重要条件。焊缝断面显微组织照片X100倍更清楚地显示出焊缝独特枝晶结构特征，而未发现焊缝内部缺陷。
3.4从上述焊接工艺分析，坡口是手工加工，即等离子切割，砂轮打磨，无钝边，不整齐。氩弧焊打底，但在清根时又被打磨掉，进行手工电弧焊填盖。在这种情况下是不可能存在焊缝根部未焊透，未熔合等很规整的黑色线状影象。采用边打磨边着色的逐步检查法，深度已超过二分之一以上母材厚度，未发现线状焊接缺陷。从焊缝断面和X1.5倍断面照片观察并通过焊缝组织金相检验未发现焊缝缺陷。缺陷影象一般不随透照参数发生明显的分布变化，而衍射斑纹影象常随透照参数条件的改变而发生变化。尤其是改变射线入射角，能引起衍射斑纹影象的变化。对焊缝强度也做了试验比较：316L，标准规定σb≥480Mpa； 试板2012-06， σb：596Mpa，母材处断，侧弯工件（180°），合格。
590Mpa，母材处断，侧弯工件（180°），合格。
2012-07，σb：593Mpa，母材处断，侧弯工件（180°），合格。
578Mpa，母材处断，侧弯工件（180°），合格。
从焊缝强度，试验值σb 大于σb标准值。如果黑色线状影象是未焊透或未熔合的话，焊缝的强度试验值是不会这么大的。
综上所述，材质为316L，母材厚度为25mm的对接焊缝X射线底片中出现的黑色线状影象不是由未焊透和未熔合焊缝缺陷引起的，而是由奥氏体不锈钢焊缝规则排列的枝晶组织，且具有一定晶粒尺寸，符合X射线衍射条件，又在符合衍射透照参数条件下透照产生的线状衍射斑纹。
4.真缺陷和衍射斑纹的判别方法
衍射斑纹的判别有客观性强的摄片判别法和参考照片加经验判别法。但由于衍射斑纹的种类和成因不同，其判别方法各异，具体选择也较复杂。一般多倾向于用对比参考片加经验判别法，以下对奥氏体钢焊缝中真缺陷和衍射斑纹的判别方法进行简介。
4.1对比参考照片
选择板厚和焊接条件类似的参考照片，通过对衍射斑纹形貌的比较，进行判别。
4.2应用扩散法
与参考照片作对比判别有困难时，首先采用扩散法。将扩散法所摄底片与原始底片进行比较，判别影像是真缺陷还是衍射斑纹。
4.3应用变角法或屏蔽
尽管已比较参考照片判定为衍射斑纹，但出于会同检查等需要，须作客观说明时，或者应用扩散法有困难时，也可采用变角法重新摄片进行判别。若认为屏蔽法更有效，用屏蔽法也未尝不可。
4.4综合分析法
对以上用各种摄片法所得到底片进行精密观察和综合分析，判别影像是真缺陷还是衍射斑纹。不论结果如何，最终判别仍有困难时，均作“缺陷”处理。
5.结束语
奥氏体不锈钢焊缝的射线照相，涉及到不锈钢的特性（焊接金属凝固组织柱状晶体的大小、取向、晶格间距、晶面指数等）。这些特性与射线线质的关系（布拉格条件，衍射效应等），以及对射线底片上所产生的各种衍射影像采用适当手段进行诊断和判别，其技术问题较多。实验表明：这类“缺陷”对焊缝强度的影响不大，不应同裂纹、未焊缝、气孔等真缺陷相混淆，但因其判别较困难，在实际生产中，也应引起足够重视。