用γ射线检测管道环向对接接头技术的应用

赵振喜 何 龙

（1.濮阳市方正工程技术服务有限公司，河南 濮阳 457001；2.中原石油勘探局工程建设总公司，河南 濮阳 457001）

γ射线探伤设备与X 射线相比的优点在于：穿透能力强，检测厚度大；设备体积较小，质量轻，不易损坏，故障率；检测过程不需要电源，连续运行，受温度影响小。因此在大型装置工程、山区管道工程、在用设备射线检测时，γ射线比X 射线具有更广泛的应用性。本文按照JB/T 4730.2-2005《承压设备无损检测射线检测》标准要求，试述管道环向对接接头γ射线检测技术。

1 设备器材

1.1 射线源

可选用Se-75、Ir-192、Co-60，应根据透照厚度选用射线源，γ射线源的透照厚度范围应符合表1的规定。

表1 γ射线源的透照厚度范围

若采用中心透照方式，最小透照厚度为下限值的1/2，但必须满足灵敏度的要求。

1.2 射线胶片

在满足灵敏度要求的情况下，一般采用T3 类的胶片，当检测对裂纹敏感性大的材料时，采用T2类或更高类别的胶片。常用的T3 类胶片牌号有KodakAA、B，AgfaD7、D8，Dupout NDT70、NDT75，Fuji100，天津Ⅲ，上海GX-A7 等；常用的T2 类胶片牌号有KodakM、T，AgfaD4、D5，Dupout NDT55、NDT65，Fuji50、80，天津Ⅴ，上海GX-A5等。

1.3 增感屏

选用金属增感屏，增感屏的选用应符合表2的规定。增感屏表面应保持洁净平整，在透照过程中胶片和增感屏应始终紧密接触。

1.4 像质计

采用JB/T 7902-2006标准规定的像质计测定底片质量。像质计用与被检工件材质相同或对射线吸收性能相似的材料制作。像质计的型号应根据底片灵敏度要求选用。

2 检测表面要求

对接接头表面外观检测合格后才能进行射线检测，若表面的不规则的状态（例如表面沟槽、凹坑、咬边、预告过高等）掩盖或干扰缺陷影像，应对表面作适当的打磨或补焊。

3 检测时机

一般在焊接完工后进行。有延迟裂纹的倾向的材料应在焊接完成后24小时候进行检测。低合金高强度钢随着钢强度级别的提高，合金元素的增加，其淬硬倾向逐渐增大，发生延迟裂纹的倾向也越大。延迟裂纹敏感性大的材料主要包括：

⑴屈服强度450MPa以上或抗拉强度540MPa以上的低合金高 强 度 钢，牌 号 有15MnVNR、18MnMoNbg、18MnMoNbR、13MnNiMoNbR、07MnCrMoVR、07MnNiCrMoVDR等。

表2 增感屏的材料和厚度

⑵低合金耐热钢，牌号包括1.0Cr0.5Mo（15CrMo）、1.25 Cr0.5Mo（14Cr1Mo）、1Cr-0.5Mo-V、2.25Cr-1Mo（12Cr2Mo1）等；

⑶马氏体不锈钢，如1Cr13、2Cr13、4Cr13、2Cr12WMoV、2Cr12MoV、2Cr12Ni3MoV等。

4 检测工艺

4.1 透照方式

管道环向对接接头主要采用中心透照、双壁单影透照和双壁双影透照三种方式，只要实际可行优先采用单壁透照方式，当单壁透照方式不可行时，方可采用双壁透照方式。

4.2 几何条件

为保证射线照相的清晰度，满足几何清晰度要求，射线源至被检部位工件表面的距离应满足以下关系：

f≥10db2/3

式中：

f—射线源至被检部位工件表面的距离，mm；

b—射线源至被检部位工件表面的距离，mm；

d—有效焦点尺寸，mm（，a为射线源直径，b为射线源长度）。

也可以用AB 级射线检测技术确定焦点至工件表面距离的诺模图查出f值大小，诺模图的使用方法如下：在d线和b线上找到焦点尺寸和透照厚度对应的点，用直线连接这两个点，直线与f 线的交点即为f 的最小值。采用中心透照方式时，在满足底片黑度和灵敏度的条件下，f 值可以减小，但减小值不应超过规定值的1/2。

4.3 透照次数

4.3.1 小径管透照次数

外直径不大于100mm 的管子称为小径管，采用双壁双影透照方式，当同时满足a）T(壁厚)≤8mm，b）g（焊缝宽度）≤D0/4(D0管子外径)时，采用倾斜透照方式椭圆成像，上下焊缝投影最大间距约等于焊缝宽度。不能满足a）b）条件采用垂直透照方式重叠成像，椭圆成像有困难时，例如法兰接头、弯头接头、三通接头等，可采用垂直透照重叠成像。采用倾斜透照椭圆成像时，当T/D0≤0.12 时,相隔90°透照2 次，当T/Do＞0.12 时,相隔120°或60°透照3 次。垂直透照重叠成像时，相隔120°或60°透照3 次。由于结构原因，透照次数不能满足上述要求时，在采用有效措施扩大缺陷可检出范围的情况下（例如采用双胶片技术）可透照一次，评定有效区范围内黑度和灵敏度应满足要求。

4.3.2 外径大于100mm时透照次数

采用中心透照时，透照一次检测一周。采用双壁单影透照时，每次透照所检测的焊缝长度应透照厚度比K≤1.1的要求，最小透照次数可用计算法和查图法得到，一次透照长度为周长除以透照次数。

（1）计算法

N=180°/α，α=θ+η，θ=cos-1[1+(K2-1)T/D0]/K，η=sin-1[D0sin θ/(2F-D0)]

L3=πD0/N，当D0>>T时，θ=cos-1K-1式中：N 为最小透照次数，K 为透照厚度比，T 为管件厚度，D0为管外径，L3为一次透照长度。

（2）查图法

如JB/T 4730.2 附 录D 图D.4。例如透照管外径（D0）711mm，管件厚度（T）20mm的管道对接接头,T/D0=0.028，D0/F≈1，F为焦距，查图得到最小透照次数为4。

4.4 曝光量

曝光时间不小于输送源往返所需时间的10倍。曝光时间应根据放射源强度、焦距大小、被检工件材质、胶片特性及暗室处理条件等因素综合考虑。可采用曝光曲线法确定曝光时间。

4.5 无用射线和散射线屏蔽

采用金属增感屏、铅板、准直器限制检测部位面积，减少接头前方散射线。当工件后有地面或其它物体时，采用加厚增感屏的后屏或在暗盒后加铅板，减少后方散射线。对初次使用的检测工艺，或使用中的检测工艺的条件、环境发生改变时，应进行背散射防护检查。检测背散射防护的方法是，将一个高度为13mm，厚度为1.6mm的签字“B”贴附在暗盒背面，按检测工艺的规定透照和暗室处理。如在较黑的背景上出现较淡的“B”影像，说明背散射防护不够，应增大背散射防护铅板的厚度。如在较淡的背景上出现“B”的较黑影像，说明背散射防护符合要求。

4.6 像质计和的使用

4.6.1 中心透照

像质计放置在源侧，如果无法放置在源侧，允许放置在胶片侧，在像质计上适当位置放置铅字“F”作为标记，“F”标记的影像应与像质计的标记同时出现在底片上。放置胶片侧时应进行对比试验，对比试验方法如下：在源侧和胶片侧各放一个像质计，用与工件相同的工艺透照，测出源侧和胶片侧灵敏度的差异，以此修正应识别的像质计丝号。至少在圆周上等间隔地放置3个像质计，金属丝横跨焊缝。

4.6.2 双壁单影透照

像质计放在胶片侧被检区长度的1/4左右位置，金属丝横跨焊缝，细丝置于外侧，每次透照均应用像质计。

4.6.3 双壁双影透照

像质计放在源侧，也可放置在胶片侧，金属丝横跨焊缝。当一次透照一个接头时，每张底片上均应用像质计影像；当一次透照多个接头时，至少在第一张、中间一张和最后一张底片上有像质计影像。

4.7 标记

标记用铅制数字、字母及符合构成，包括识别标记和定位标记，标记需在底片适当的位置显示，距焊缝边缘至少5mm，所有标记的影像不应重叠，不得干扰有效评定范围内的影像。

4.7.1 识别标记

识别标记一般应包括工程编号、对接接头编号（焊口号）、部位编号（片号）、板厚、透照日期等。返修部位还应有返修标记R1、R2……（脚码表示返修次数）。

4.7.2 定位标记

定位标记包括搭接标记（↑）和中心标记（↑→），当搭接标记用字母或数字表示时，可不用中心标记。定位标记通常沿介质流向从平焊位置顺时针划定。采用中心透照方式时，搭接标记可放在射源侧，也可放在胶片侧。采用双壁单影透照方式时，搭接标记放应在胶片侧。

5 结语

γ射线与X射线的照相质量存在差异，主要原因是X射线为连续谱，γ射线为线状谱，连续谱有利于提高对比度。X 射线管能量可以根据接头厚度选用管电压，从而获得高对比度，γ射线的能量由同位素种类决定的，其能量不可调节，得不到最佳对比度。但由于条件限制，很多情况下只能采用γ射线照相，采用γ射线照相时，应在透照方式、透照器材选用、胶片选用、透照参数选择、散射线屏蔽等方面采取措施，尽量提高照相灵敏度，增加缺欠的检出率。

[1]JB/T 4730.1-2005，承压设备无损检测第1 部分：通用要求〔S〕

[2]JB/T 4730.2-2005，承压设备无损检测第2 部分：射线检测〔S〕

[3]SY/T 4109-2005，石油天然气钢制管道无损检测〔S〕

强天鹏.承压设备无损检测学习指南〔M〕.北京:新华出版社