小径管X射线检测透照布置的探讨

2010-03-20吕松

无损检测 2010年7期

吕松

(天津冠杰石化工程有限公司,天津 300270)

1 标准对小径管透照布置的要求

小径管通常是指外径Do≤100 mm的管子。对这类管子环焊缝的射线检测一直以来都是管道检测的一项主要工作。按JB/T 4730.2—2005标准[1]的规定,“当同时满足T(壁厚)≤8 mm,g(焊缝宽度)≤Do/4时可采用椭圆成像法透照。椭圆成像时,应控制影像的开口宽度(上下焊缝投影最大间距)在1倍焊缝宽度左右。不满足上述条件或椭圆成像困难时可采用垂直透照方式重叠成像”。

2 小径管X射线透照存在的实际问题

在某工程项目现场炉管抽查中发现,炉管焊缝存在大量的根部缺陷(纵向),但这些焊缝是已在预制厂检测合格的焊口。该炉管材质为35Cr-45Ni-Nb+MA,规格为φ89 mm×8 mm及φ60 mm×6 mm两种,检测执行标准均为 JB/T 4730.2—2005,技术等级AB级,Ⅱ级合格。

经过分析发现,在预制阶段由于条件较好,所以按JB/T 4730.2—2005标准规定,采用椭圆成像法透照,相隔90°透照两次。在这一阶段也发现了少量的根部裂纹,但并未引起检测人员的足够重视。在炉管组装运抵现场后,由于现场条件的限制,没有采用椭圆成像法透照,而是采用垂直透照的方法进行检测,相隔120°透照3次重叠成像,结果发现了大量的根部缺陷。为保证产品质量,对原射线底片进行了100%重新复审,并对部分已检测的焊口改变检测方式进行了重新检测。结果发现:预制厂射线底片质量基本满足要求,底片无超标缺陷显示,但个别底片影像不清晰。工程现场抽拍时在改变了检测方式(采用小径管环向对接接头垂直透照,重叠成像,相隔120°拍摄3张)时,由于角度改变,使得原来检测时未能显示的裂纹缺陷被检出。将工程现场抽拍时的不合格缺陷底片与制造厂原底片进行对比发现,底片均对应,原底片质量满足要求,原底片无超标缺陷显示,而现场抽检的焊口底片存在超标缺陷显示。分析认为,现场检测与原来厂内焊缝透照角度不同,使得原来未能检出的裂纹缺陷被检出。检查中发现,因根部未熔合、未焊透等原因导致的返修比例较大,且返修过程中发现缺陷的自身高度不大。

基于上述情况,要求对所有运抵现场的炉管改变原检测方法,按照垂直透照的方法进行100%重新检测,同时要求预制厂在预制阶段也采用同样的方式进行检测。但这一要求似乎并不完全符合JB/T 4730.2—2005标准的规定,检测单位对此也有所顾忌。

3 小径管常采用倾斜透照椭圆成像的原因

小径管环焊缝在射线检测中常首选倾斜透照椭圆成像法。该方法可以将源侧和胶片侧焊缝影像分开,便于影像的评定及缺陷的定位返修,而且在大多数条件下透照次数较少,既能减少成本又能提高检测效率。笔者认为,小径管采用倾斜透照椭圆成像检测工艺优化的体现,是质量、费用、进度及返修难易程度相互平衡的共同结果。实践证明,此方法确实是一种行之有效的透照方法,在可以实施的情况下也确应采用。

垂直透照重叠成像的方法对于根部裂纹、根部未熔合和根部未焊透等根部面状缺陷的检出率较高,但发现缺陷后由于分不清是源侧还是胶片侧的缺陷,会对缺陷的定位返修造成不便。焊缝表面的不规则也会影响影像的评定。此外,在检测成本、检测进度上也略逊于倾斜透照,所以常常作为倾斜透照的一种补充方法加以应用。综上原因,在射线检测中经常采用倾斜透照椭圆成像。

4 透照角度对小径管裂纹检出的影响

射线检测中对于缺陷的检出主要是通过裂纹检出角来控制的。它是假想裂纹垂直于工件表面来进行研究的,因为垂直于工件表面的裂纹也是危害性最大一种缺陷,因此它是射线检测重要控制的缺陷。裂纹检出角分为横向裂纹检出角和纵向裂纹检出角。试验证明,透照角度在10°以下时,裂纹的识别情况变化不大,但透照角度超过15°时,随着透照角度的增大,裂纹不能识别的情况就会增大很多,裂纹的检出率会显著降低[2]。在 JB/T 4730.2—2005中,透照方向实际上是对纵向裂纹检出角的控制,但标准并未规定角度的控制范围。而一次透照长度是以透照厚度比K的形式,间接地控制横向裂纹检出角的大小。无论是倾斜透照椭圆成像透照两次或三次,还是垂直透照重叠成像透照三次,其对横向裂纹检出角的要求是基本相同的。但倾斜透照椭圆成像的纵向裂纹检出角要明显大于垂直透照重叠成像透照。按标准规定,椭圆成像时影像开口宽度为1倍焊缝宽度左右,当g≤Do/4时倾斜透照的角度约为25.56°,此时纵向裂纹的检出率将大大下降[3]。此时椭圆成像过大的透照角度可能会导致根部面状缺陷的漏检,因此在可能存在根部面状缺陷时椭圆成像的方法应慎用。从本次漏检的缺陷来看,主要为根部纵向裂纹、未焊透等纵向超标缺陷,所以透照次数并不是造成漏检的主要因素。笔者认为漏检主要是倾斜椭圆成像透照布置所决定的,即其透照角度过大导致缺陷的漏检。

5 对JB/T 4730.2—2005小径管透照布置的理解

JB/T 4730.2—2005标准中射线检测的透照布置分为五条,即透照方式、透照方向、一次透照长度、小径管的透照布置和透照次数。其实后两条仅是针对小径管这一特定检测对象而言的,其含义也包含于前三条之中。

(1)小径管的透照布置无论是倾斜透照还是垂直透照,都为双壁双影法。

(2)小径管的透照方向是通过椭圆的开口度来控制的,倾斜透照时有一定的透照角度,垂直透照时透照角度为0°。小径管透照布置规定,当同时满足T≤8 mm,g≤Do/4时应采用倾斜透照方式椭圆成像。而JB/T 4730.2—2005中4.1.2条(透照方向)规定,透照时射线束中心一般应垂直指向透照区中心,需要时也可选用有利于发现缺陷的方向透照。从这一方面看,两者似乎相互矛盾,但笔者认为,在发现大量根部纵向缺陷的情况下,倾斜透照不利于缺陷检出时,JB/T 4730.2—2005中4.1.2条也应成为指导小管问题处理透照方式的一个原则,针对实际中可能出现的情况灵活应用,这样才能更有利于缺陷的检出。

(3)小径管透照次数是一次透照长度的体现。无论是倾斜透照椭圆成像透照两次或三次,还是垂直透照重叠成像透照三次,其透照厚度比K都约为1.7左右[3]。从小径管的K值可以看出,其已不能满足标准的要求,标准之所以这样规定只是优化工艺的结果。

因此我们在执行标准时需要灵活应用,不能照抄照搬。在检测中如已发现许多根部面状缺陷或对缺陷的检出率存在疑问时,应采用垂直透照进行补充检测;在已经发现大量根部面状缺陷时,要应采用垂直透照进行检测,这样才能提高根部面状缺陷的检出率。

6 其它因素对裂纹检出的影响

小径管由于其特殊的结构,影响裂纹的检出因素还有:

(1)小径管采用双壁双影的透照布置,由于源侧焊缝距离胶片较远,所以几何不清晰度较大,从而对源侧裂纹的检出影响也较大。

(2)焊缝与胶片距离较大,屏-片贴紧程度造成固有不清晰度较大。

(3)由于透照厚度差,底片黑度不均匀,甚至部分区域黑度较低,从而影响了胶片对比度与底片颗粒度。

(4)小径管边蚀严重,散射比较大。

(5)为了提高底片的宽容度,小径管往往采用高电压、短时间的方法进行透照,其对主因对比度、固有不清晰度及底片颗粒度也会造成不利的影响。

7 复检时裂纹检出率提高的原因

由于此次漏检的缺陷主要为根部纵向裂纹和未焊透等,现场抽检时小径管透照方式采用垂直透照,使炉管环焊缝的纵向裂纹检出角为0°,射线的主射线束垂直于被检件表面,有效提高了根部纵向裂纹检出率,透照的角度有利于根部纵向裂纹的检出。透照次数由原来的两次改为三次,减小底片有效评定长度,提高了底片影像的灵敏度;同时由于胶片数量的增加,使原先位于源侧的焊缝在重检时位于胶片侧,由于几何不清晰度降低,使原本位于源侧不能被发现的裂纹在重检时位于胶片侧得以发现。所以在改变炉管检测工艺后,现场检测大大提高了裂纹检出率。

8 对像质计放置位置的建议

JB/T 4730.2—2005规定,小径管可选用通用线型像质计或规定的专用(等径金属丝)像质计,金属丝应横跨焊缝放置。而JB/T 4730.2—2005主要是参照欧洲标准制定的,但现行的欧洲标准则是要求金属丝平行焊缝放置,两者要求明显不同。通过上文的实例和分析,笔者认为像质计的放置方式与控制纵向裂纹检出角和横向裂纹检出角有关。横向裂纹检出角由透照次数决定,纵向裂纹检出角与开口宽度有关,开口宽度过大会影响纵向缺陷的检出(尤其是纵向根部缺陷的检出),而小径管漏检纵向根部缺陷的情况是经常出现的。由于纵向缺陷平行于焊缝,因此笔者建议像质计金属丝也应平行焊缝放置,这样金属丝显示影像与纵向缺陷的检出关联性更强。同时由于小径管透照时透照厚度变化较大,金属丝横跨焊缝放置显示的像质计灵敏度值并不能代表有效评定区是否全部满足要求(利用通用线型像质计时对应关系更差),而平行焊缝放置时可利用显示的像质计灵敏度值验证有效评定区,并可选用通用线型像质计,避免像质计选择不当(现场常常出现选用等径金属丝线径太小而底片上无任何显示的情况),对现场操作而言简单、方便、易行。