厚壁小径管的射线检验特殊工艺

孙志勇 崇 义

(黑龙江火电第三工程公司，黑龙江 哈尔滨150000)

0 引言

随着大容量高参数电站锅炉发展，面临着许多厚壁小径管高合金耐热钢小径管及其异种钢对接焊缝的检验问题。如何合理地选择透照参数，以扩大电站厚壁管和高合金管对接焊缝双壁双影一次椭圆成像的检出范围，确保危险缺陷如：根部缺陷和裂纹等的检出率，以及如何有效跟踪底片检出范围和灵敏度具有十分重要意义。对此从实践中依据理论基础找到良好的方法。

1 管电压的选择

在适当的范围内,射线底片的对比度差值越大则各种缺陷细节显示越清晰,因此在黑度一定的范围内,底片对比度越大,发现缺陷的灵敏度就越高。 根据公式ΔD=－0.434γ.μ.ΔT,

式中ΔD——底片对比度;

γ——胶片对比度;

μ——衰减系数;

ΔT——被透工件厚度差。

在胶片和被透工件不变的情况下,若要增大对比度ΔD,就要增大衰减系数μ。 对于同一工件来说,

μ=τ=KρΖ3λ，

式中τ——吸收系数;

K——常数;

ρ——被照工件密度;

Ζ——被透工件原子序数;

λ——射线波长。

密度和原子序数是不变的,所以,若增大衰减系数必须增大射线波长λ。 由于λ=12.4/K.U,式中U 管电压。

由以上分析可以得出,要提高底片对比度ΔD,就要降低管电压U。但是对于厚壁小径管来说,厚度变化较大,为增大曝光宽容度,增大有效评片区,又必须提高电压,但同时也要考虑射线机的使用寿命。 常规做法,当工作负荷为满负荷的80%～90%时,可以有效延长X 射线机的使用寿命。 时间得知,采用2505 型X 射线机透照,管电压为230kV,此时获得的底片质量较理想。

2 曝光量的选择

一种情况：JB/4730.2－2005 标准规定对管电压有上限要求,AB 级射线检测技术曝光量不小于15mA.min。 由于曝光量可以长些选择管电压可以较低。 但对于厚壁小径管来说,过低的电压必然造成对比度过大,有效评片区过小。

另一种情况：DL/T820－2002 标准规定对曝光量的要求小于7.5mA.min,按此标准要求的管电压较高,造成底片对比度小,灵敏度低。那么,要使用又大又重的3005 型X 射线机,在现场操作增加了劳动强度和工作难度。 通过实践,如曝光量确定为12.5mA.min,则底片的质量较好,且仅需要使用2505 型X 射线机就可透照，底片质量满足标准要求。

3 透照距离的选择

3.1 透照布置

常规电站安装检验小径管对接焊缝采用双壁双影一次椭圆成像透照技术如国家射线书籍第二版透照图， 它比一般的焊缝透照要复杂，由于要使得射源侧及底片侧焊缝清晰地投影在胶片上，所以透照参数焦距F=L1＋L2,偏心距L0=L1(b＋q)/L2，椭圆开口间距q，透照电压及曝光时间的合理选择至关重要，这些参数恰当的选择目的是提高焊缝面状缺陷的检出率。 正确选择曝光条件，尽量减少由于曲率所造成的底片厚度差，能将有效检测范围内黑度控制在规定范围内，这是形成清晰影像的主要因素。

3.2 焦距的选择

国内各有关标准对小径管对接焊缝射线检验中焦距的选择并非是焦距不能小于600mm，是个定数，这一要求出处是GB3323－87 标准中的规定，为了保证上下焊缝的清晰度，焦距不能小于600mm，这样规定对于不同的小径管Ug 值是不同的，根据公式计算使得Ug 值随着管径的增大而增大， 看出这一规定不够合理。 根据几何不清晰度度Ug=db/(F－b)（其中d 为有效焦点尺寸，焦距为焦点到胶片距离F=L1＋L2，b 为缺陷到胶片距离）可知，对于同一管径的焊缝，焦距越大，几何不清晰度Ug 就越小，发现缺陷就越有利，评定就越准确。 所以为了控制一定的几何不清晰度Ug 值JB/T4730－2005 要求不同的射线检测技术等级要求的射线源至工件表面的最小距离f 也不同。

（1）A 级射线检测技术，射线源至工件表面的最小距离f≥7.5db2/3。

（2）AB 级射线检测技术，射线源至工件表面的最小距离f≥10db2/3。

（3）B 级射线检测技术，射线源至工件表面的最小距离f≥15db2/3。

为保证上下焊缝影像清晰,焦距不得低于标准。 通过最短焦距计算并结合工作效率的考虑,对于ø76×12.5 的管子,透照距离选择470～500mm 为宜,此时底片缺陷清晰度较高,底片质量较好。

4 开口间隙的选取与对焦方式

常规情况下,小管对接焊缝透照时,上下两焊缝在底片上的成像呈椭圆形,间距以3～10mm 为宜这是标准要求。 在实践中上下两焊缝间距应小些为好,符合投影近清晰,远模糊的原理。 间隙角大时,上焊缝清晰度和灵敏度低,对面状缺陷的检出率影响大。 实践表明,上下焊缝投影间隙在3～6mm 范围为理想间隙距离。 现场透照时为使间距在3～6mm 范围,可以采取直线法确定焦点位置。 假定间隙距离选5mm,则只要在工件上量出q=5mm,根据偏心距L0=L1(b＋q)/L2，确定L1位置后,将射线管焦点S、沿上焊缝射线束前边缘点连成直线到底片,选取460～500mm,且垂直于X 射线窗口截面,对焦工作也就完成。

5 透照次数确定

小径管透照规程上规定可以不受k 值限制,允许一次透照,但也有一定的技术要求：实践证明,在清晰度、灵敏度均达到要求的情况下,ø76×12.5 厚壁管一次透照有效评片区弦长只达到51mm, 黑度范围边缘1.8,中心2.5,通过计算可知,一次透照有效评片长度只有45%,因此厚壁管一次透照的漏检率很大。 综合考虑各标准要求,确定拍片次数至少2 次,后一次转动90°拍,若要达到100%焊缝透照则需拍3 次,后两次转动60°和120°。 这样既满足了JB/4730.2－2005 标准要求，也满足检出率。

6 像质计选择

小径管椭圆透照时, 应选用由5 根直径相同金属丝构成的I 型专用像质计。 在确定像质计线径时,透照厚度按下式计算比较合理：

TA=0.8[(D－T)T]1/2＋T,

式中TA——透照厚度，mm;

D——管子外径,mm;

T——管子壁厚,mm。

经计算,ø76×12.5 管子焊缝透照厚度为3214mm, 选用线编号为8的像质计。

7 结论

厚壁小径管X 射线透照工艺选择,各标准规定不尽相同,各有一定的优缺点。实践证明,厚壁小径管采用上述透照工艺,既能达到较好的底片质量,又能获得较大的透照有效长度。

［1］JB/T4730-2005 承压设备无损检测[S].

［2］DL/T 820- 2002 钢制承压管道对接焊接接头射线检验技术规程[S].

［3］DL/T 869-2002 火力发电厂焊接技术规程[S].

［4］GB3323-2012 钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级[S].