影响LNG储罐无损检测准确性的因素分析

张辉宇，谢建桥

（中石化集团胜利石油管理局 海上石油工程技术检验中心，山东 东营257064）

影响LNG储罐无损检测准确性的因素分析

张辉宇，谢建桥

（中石化集团胜利石油管理局 海上石油工程技术检验中心，山东 东营257064）

针对国内LNG储罐内罐材料（06Ni9DR）焊接接头进行100%X射线检测时存在的问题，分析了影响无损检测准确性的因素。分析结果表明，焊缝余高、增感屏厚度等参数都会影响底片的黑度，散射线和暗室处理操作不当也会影响评定结果的准确性。只有射线检测拍出的底片黑度、灵敏度、灰雾度等技术指标达到标准的要求，才能完成对材料缺陷的无损检测，得到准确的检测评定结果。

LNG储罐；焊接接头；无损检测；底片黑度；双胶片技术；增感屏厚度；散射线防护

1 概 述

射线检测的工作原理是X射线透照物体时缺陷和焊材、母材对射线衰减程度不同，透过射线能量也就不同，透过X射线使底片上AgBr感光，经暗室显影处理后，在底片上形成固定的影像。国内LNG储罐内罐材料为06Ni9DR，焊接材料为ENiCrMo-6。焊接评定结果显示，该焊接材料焊接接头屈服强度为515 MPa、抗拉强度为695 MPa。众所周知，材料抗拉强度＞540 MPa时就属于高强钢。材料强度越大其焊接性就会变得越差，焊接后容易产生裂纹。依据相关标准的要求，当拍出底片的灵敏度、清晰度、灰雾度等技术指标达到相应要求时才能更好的发现裂纹等危害性缺陷。本研究针对9Ni钢材质的特点，通过试验，对影响底片评定准确性的因素进行了逐一排查和消除，为9Ni钢的无损检测提供了有力保证。

目前，国内建设的LNG储罐材质为06Ni9DR（以下简称9Ni钢），焊材为ENiCrMo-6镍基焊条，焊材的化学式为NiCr14MoFe。由于焊材和母材的Ni含量和其他合金含量的不同，导致对射线的吸收不同。检测9Ni钢时，在一张底片上无法同时满足黑度在2.0～4.0之间的要求，因此采用了双胶片技术，即一个暗袋内同时放三张增感屏，两张底片，并对影响底片评定的因素进行了分析。

2 底片黑度

底片黑度是影响底片评定的主要因素之一，一张合格的底片，其底片黑度应在2.0～4.0之间，黑度过高或过低都会影响底片的评定。焊缝余高、增感屏厚度等参数会影响底片的黑度。

2.1 焊缝余高

普通碳钢和9Ni钢焊接接头黑度对比如图1所示。由图可见，普通碳钢的焊缝和母材之间的黑度差在0.5～0.8范围内，而9Ni钢材料的焊缝和母材之间的黑度差在1.3～1.7范围内。通过试验还发现，9Ni钢材料焊缝的余高对底片黑度有较大的影响，9Ni钢材料不同焊缝余高曝光对比结果见表1，不同焊缝余高对底片黑度的影响如图2所示。通过图2底片的黑度比较可以看出，打磨掉余高的焊缝，其与母材的黑度差更小，更能有效控制好底片的黑度范围。

图1 普通碳钢和9Ni钢焊接接头的黑度对比

表1 9Ni钢材料不同焊缝余高曝光对比

图2 9Ni钢不同焊缝余高对底片黑度的影响

2.2 增感屏厚度

9Ni钢射线检测时，采用的是双胶片技术，即一个暗袋内放置三张增感屏，两张底片，如图3所示。通过调整增感屏厚度来控制底片的黑度。增感屏可以产生二次电子和二次射线，以上物质极易被胶片吸收，从而增加胶片的感光作用。

较厚的增感屏会减少散射线，但会降低底片的增感效果。铅箔增感屏的增感率和散射线消除率的关系如图4所示，由图可见，铅箔厚度也不能过大，实际上使用铅箔的厚度与使用的射线能量有关。为此，对9Ni钢在透照厚度24 mm、拍片电压280 kV、曝光时间3 min的条件下，对不同厚度的3组增感屏进行了对比试验，结果见表2。

根据现场执行的检测标准JB/T 4730—2005规定，无论是焊材还是母材底片黑度均应在2.0～4.0之间，底片本底灰雾度不超过0.3。

图3 金属箔增感屏的构造

图4 铅箔增感屏的增感率和散射线消除率的关系

表2 不同厚度增感屏的黑度对比

分析表2的对比结果可见：①第一组增感屏厚度下，底片灰雾度很大，造成底片发花，很难进行准确评定。9Ni钢焊接时易产生微裂纹，底片灰雾度大会造成漏检。前片和后片的黑度接近标准极限数值，而现场实际检测时很难将底片控制在标准2.0～4.0。故不宜选择该组的增感屏厚度。②第三组增感屏厚度下，底片灰雾度大，母材黑度超标，底片母材黑度无法评定，母材和焊材的黑度值相差较大，实际现场不易使用。同样也不宜选择该组的增感屏厚度。③第二组增感屏厚度下，底片灰雾度适合，而且前片和后片的黑度相差仅有1.2，前片评定母材，后片评定焊材，在可控范围内，符合现场操作的特点。因此，检测时宜选择该组的增感屏厚度。

3 散射线的影响

LNG储罐分为内罐和外罐，外罐为水泥墙，内罐为9Ni钢材质，内外罐之间距离为800 mm。在对内罐9Ni钢焊接接头进行射线检测时，射线机放置在内罐壁里面照射，胶片贴在内罐壁外面。照射时，背部散射非常严重，容易造成二次曝光，在底片上形成不属于焊缝的虚影，影响了底片评定。因此，拍片时在胶片背面放置铅皮，以防止背部散射线，提高底片的清晰度，进而得到准确的评定结果。

现场射线检测如图5所示。为了提高检测效率， 一次贴三张底片（编号为 1#，3#，5#）， 并依次进行照射拍片。由于射线能量呈发散状，会影响相邻胶片并在相邻底片上形成虚影，影响底片的评定，为此在射线机窗口设置一个铅屏蔽罩，使射线机照射角度从40°减小到30°以下，从而降低了对相邻底片的影响。

图5 现场射线检测示意图

4 暗室处理

暗室处理时，如果操作不当也会对底片造成不同程度的损坏，如划伤、水迹、底片发花等，这些现象都会影响底片评定的准确性。

划伤分为底片本身划伤、干片机划伤和自身洗片时的划伤。为了减少底片划伤，对暗室处理做了严格规定：首先，底片保存和冲洗要严格遵守操作规程，控制温度和湿度；其次，洗片过程中，要仔细认真，减少手指甲及洗片夹等对底片的划伤；再次，使用干片机烘干时，要确保干片机清洁并运转正常，定期对干片机进行保养。水迹现象是由于脱水剂过少，无法及时脱水造成的，因此要使用适量的脱水剂进行脱水。显影剂浓度过高，造成显影过快，底片就会发花，因此要严格按照药液使用说明配制显影剂。

底片的好坏直接影响检测评定结果的准确性，因此要严格控制底片质量，进而提高射线检测评定结果的准确性。

5 结 语

LNG储罐内罐材料为06Ni9DR，焊材使用的是ENiCrMo-6镍基焊条，设计要求对内罐的焊接接头进行100%的X射线检测。焊接评定结果显示，该种焊接材料属于高强钢，焊接性差，焊接后容易产生裂纹。射线检测拍出的底片黑度、灵敏度、灰雾度等技术指标达到标准要求，才能完成对材料缺陷的无损检测工作。笔者参加了国内LNG储罐施工建设的无损检测工作，发现了9Ni钢焊接接头射线检测的特点，并对影响底片评定准确性的因素逐一排查和消除，摸索出一条9Ni钢检测的方法。

［1］强天鹏.射线检测[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2007.

［2］JB/T 4730—2005，承压设备无损检测[S].

［3］SH/T 3537—2002，立式圆筒形低温储罐施工技术规程[S].

［4］ 张立伟.50 000 m3LNG储罐9%Ni钢对接焊缝射线检测技术[J].安装，2009(11)：29-31.

［5］徐峥，叶海明，江强.50 000 m3LNG储罐9%Ni钢的焊接质量检验[J].化工装备技术,2009,30(03):56-58.

［6］宋立群.9Ni钢10 000 m3乙烯低温储罐的焊接[J].石油工程建设，1996(05)：29-36.

［7］刘祥儒.9Ni钢低温储罐焊接施工经验与工艺问题探讨[J].石油工程建设，1997(05)：14-18.

［8］蔡国强.9Ni钢低温储罐焊接工艺研究[J].机械制造，2008(07)：35-37.

［9］张亚余，顾福明，蔡国强，等.9Ni钢焊接工艺评定的比较研究[J].金属加工(热加工)，2008(24)：44-46.

［10］严春妍，李午申，薛振奎，等.LNG储罐用9%Ni钢及其焊接性[J].焊接学报，2008(03)：54-57.

Analysis on the Factors of Affecting NDT Accuracy to LNG Store Tank

ZHANG Huiyu,XIE Jianqiao
（Offshore Oil Engineering Technology Inspection Center,Sinopec Shengli Petroleum Administration Bureau,Dongying 257064,Shandong,China）

Aiming at the problems existed in 100%X-ray detection for the welded joints of the inner tank material（06Ni9DR）of China domestic LNG store tank,it analyzed the factors of affecting NDT accuracy in this article,the results indicated the weld reinforcement,intensifying screen thickness and other parameters all affect the film blackness,and the improper operation of scattered rays and darkroom processing also can affect the evaluation result accuracy.Only the film blackness,sensitivity,fog density and other technical parameters of radiographic detection reach standard requirements,the NDT for material defects can be completed,and obtained accurate evaluation results.

LNG store tank;welded joints;NDT； film blackness;double film technique;Intensifying screen thickness;scattered rays protection

TE88

B

1001－3938（2015）05-0050-04

张辉宇（1970—），男，高级工程师，长期从事无损检测工作。

2014-09-22

谢淑霞