射线检测在钢桥中厚板及试板对接焊缝上的应用
2021-09-18董肖壮刘志刚杨晓希
董肖壮 刘志刚 杨晓希
【摘要】 随着我国基础设施建设飞速发展，钢结构桥梁以其独特的优势迅速推广应用于跨江、河、湖、海的交通建设中，并逐步进入高速公路领域。射线检测作为保证钢结构桥梁实体质量的一种无损检测手段，是质量控制环节重要的一部分，其中厚板检测中人身安全是射线检测的难点和重点，本文阐述了相关问题产生的原因，并提出解决办法。
【关键词】 钢结构桥梁;射线检测;检测工装
【DOI编码】 10.3969/j.issn.1674-4977.2021.05.016
On the Application of RT Technique on Butt Weld of Thick Plate and Testing Plate of Steel Bridge
DONG Xiao-zhuang1，LIU Zhi-gang2，YANG Xiao-xi3
（1.China Railway Baoji Bridge
Abstract： With the rapid development of China's infrastructure construction，the steel structure bridge has been quickly and widely applied in the river-crossing，lake-crossing and sea-crossing transportation construction in the unique advantages，and has been gradually entering into the expressway construction field. As a nondestructive testing method to guarantee the quality of the steel structure bridge，radiographic testing is an important part of the quality control link，among which the thick plate testing and personal safety in the process are the difficulty and focus of radiographic testing. This paper expounds the causes and solutions of relevant problems.
Key words： steel structure bridge;radiographic inspection;inspection tooling
随着钢桥制造逐步普及，无损检测作为控制实体质量重要方法被大量使用。相比其他无损检测方法，射线检测（简称RT检测）具有设备笨重、检测周期长、过程注意环节多等问题，尤其是对于厚板检测，过程稍有不慎就会造成复检，从而耽误工期。对于焊评试板常在曝光室进行，其安全和成片质量也至关重要。根据多年实的检测经验，我们把现场中摸索形成的一些技巧及方法做简要说明。
1 设备选择
对于厚板的RT检测可用X射线源或γ射线源。但是考虑以下两点因素，一是目前国家对γ射线源管控越来越严，且γ射线源防护要求远远高于X射线源;二是X射线的成像质量优于γ射线源，故在桥梁射线检测中宜用X射线源。根据以往经验板厚30 mm≤T<50 mm选用300 KV的射线机，50 mm≤T<80 mm选用360 KV的射线机。
2 厚板检测方案
2.1 现场厚板检测常规检测布置（如图1）
被检构件放置在支撐马凳上，射线源置于被检构件上方，由焦距定位装置支撑，胶片紧贴于被检工件背面，射线源由上往下对被检构件焊缝进行拍摄检测。
2.2 易出现问题及原因分析
在厚板RT检测过程中，使用我们图1通用的检测布置时，在暗室处理完的胶片上总显示暗色的斑纹，位置不固定，且随着板厚增加此问题趋于严重。根据底片显示和现场实际环境对比，分析是由于长时间地面散射造成。因为随着板厚增加，曝光时间随之延长，且地面凹凸不平，导致射线到达地面有些地方的散射线加强，有些地方的散射减弱（尽管我们当时已经把板子架到1米多高外加防背散射铅板，以减小背散射影响）。长时间的在某一部位加强和减弱，使胶片接收到的射线量不均匀，因而导致胶片出现上述问题。
2.3 解决思路及实施方案
为避免长时间曝光引起地面散射造成的影响。首先，我们改变照射布局，从下往上进行拍摄，这样可以避免地面散射造成的影响。起初我们使用三轮车作为射线机的支撑及定位，采用木垫来调整焦距（见图2和图3）。但又有新的问题出现，由于地面不平导致三轮车本身不平整，木垫厚度也不规则，垫的厚度不均匀，造成我们关注范围内焦距不一致，最后导致底片黑度不均而被判定为不合格。
为了解决上述问题，我们再次改进思路，如能让射线机与地面脱离，就不用受地面的影响。由此，我们设计了以板单元为基准，同时使射线机脱离地面，并满足焦距不变的工装，示意图见下图4。
1）把H型的支撑架横跨构件板单元，平行于焊缝，一是用来固定吊装架，二是方便整体左右移动，使射线机窗口中心对准所关注检测部位。2）吊装架的高度要与我们射线检测工艺参数匹配，它悬挂于H型支撑架与H型的支撑架配合使用，这样可以固定射线工艺上的焦距参数，避免了较长构件上下变形引起的焦距变化（注：因为此工装整体以板单元为基准，若板单元上下变形，此工装紧跟板单元形成同样程度的变形，可保证基于板单元的焦距参数不变，从而保证胶片所接受的剂量与工艺一致，进而保证暗室处理完的底片满足规范要求。如胶片接收到的剂量与工艺不一致，剂量过高会导致底片黑度过大，剂量过低，会引起底片黑度过低，都会引起底片不满足规范的质量要求）。3）把口字型稳定架横跨于吊装装置放置，射线机放置于稳定架上，主要目的是为了固定射线机，防止射线机来回滚动，造成射线中心束偏移关注区域。
根据上述工装设计目的，此工装主要由3部分组成。
1）H型的支撑架：横跨板单元放置，用来固定吊装架（见图5）。此部分可用钢筋或钢管制作，或根据我们现场取材，但应具有足够的刚性和承重能力。
<2）吊装架：悬挂于H型的支撑架上，用来吊装射线机及固定焦距（见图6）。此部分可用钢筋或钢管制作，建议用钢管，这样可以减小吊装架的重量，或根据我们现场取材制作，但应具有足够的刚性和承重能力。
3）稳定架：横跨于吊装装置，用于固定射线机，防止射线机在吊装架上滚动，也是为了方便对所需要片位的对焦（见图7）。此稳定架主要起固定作用，尽量选取较轻的材质制作。
现场使用效果见图8﹑图9。
使用上述方案后可减小重拍次数，提高胶片合格率，节省材料和人工成本，从而大大节约时间成本，加快生产进度。
3 焊评试板检测方案
3.1 曝光室内焊评试板检测常规检测布置（如图10）
3.2 易出现问题及原因分析
日常在曝光房對试验样板拍片过程中，按照以往图10的拍片布置，焦距不易控制，试板不易固定，散射线大，且有安全风险（试板不稳定易砸伤人）。
3.3 解决思路及实施方案
3.3.1 解决问题
1）解决试板固定问题，因为现有试板摆放不稳定，有安全隐患。
2）解决焦距测量误差问题，应为射线机水平放置地面，不同的操作人员摆放射线时测量焦距会有误差。
3）对于不同规格的试板，需要上下调整机头窗口，这样射线机窗口对焊缝的中心会有不同程度的偏转，影响焊缝列为检出角及影像的变形。
4）解决地面散射线对底片质量的影响。
3.3.2 解决实施方案
根据我们常用曝光参数，试板常用尺寸采用50×50×3 mm角钢制作相应工装以解决上述问题，检测布置见图11。
将支撑架放置于我们将实施检测的场地，试板横跨于支撑架放置，稳定架置于地面上方，支撑架下方，射线机放置于稳定架上。
根据上述工装设计目的，此工装主要由2部分组成。
1）试板支撑架：试板放置架主要有两个目的，一是固定试板与射线机焦距，二是放置被检试板，保证试板平稳。此结构可采用钢管或角钢制作，必须具有一定的刚度和承重试板的能力（见图12）。
2）稳定架：用于固定射线机，防止射线机在地面上滚动，导致射线中心束偏移（见图13）。此稳定架主要起固定作用，尽量选取较轻的材质制作。
使用上述方案可解决以下问题。
1）可固定焦距，避免不同操作人员的测量误差影响焦距。
2）可平稳固定试板，保证安全。
3）可移动试板或射线机，使射线中心对准焊缝中心，解决裂纹检出角问题。
4）射线束向上可解决地面散射引起胶片质量问题。
下表1是我们针对69.9 mm厚板对接焊缝使用常规检测布置与制定工装检测效果对比。
4 结语
随着我国钢结构桥梁逐步推广，我们须从实际检测工作中总结经验技巧，在确保产品质量的同时，尽量缩减人员和时间成本。
【参考文献】
[1] 焊缝无损检测 射线检测 第1部分：X和伽玛射线的胶片技术：GB/T 3323.1—2019[S].
[2] 孙金鑫.钢结构桥梁施工质量检测重难点分析[J].中国建材科技，2020（4）：19-20.
【作者简介】
董肖壮，男，1985年出生，助理工程师，学士，研究方向为钢结构桥梁无损检测。
