封头压制成形后不在封头中心的焊接接头检测灵敏度的影响因素和提高措施

摘要 在压力容器封头实际使用过程中封头中心往往会进行开孔安装工艺接管，当在封头中心拼接焊接接头时对压力容器产品质量有一定影响。为了避免中心开孔的矛盾，又为了节省材料，在大直径封头上往往采用不在中心拼接焊接接头的方式，因此封头上大多数焊接接头是不通过封头中心的。

关键词 封头拼接；焊接；接头

中图分类号TG4 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）110-0051-02

河北省锅炉压力容器协会编写的无损检测通用工艺与产品工艺中的封头拼接焊接接头的射线照相工艺从椭圆封头结构、JB/T4730标准中对K值的要求等角度系统分析了椭圆封头焊接接头的射线透照工艺，不但避免了缺陷漏检，而且大大提高了生产效率。

1 大圆弧段bcd段探伤工艺简述

河北省锅炉压力容器协会编写的无损检测通用工艺中的封头拼接焊接接头的射线照相工艺中的大圆弧段bcd段探伤工艺简述如下。

1.1 标准椭圆曲线

如图1所示，椭圆曲线是由以O为圆心，以OC为半径的圆弧bcd和分别以A、B为圆心，以Aa和eB为半径的圆弧ab、ed所组成。对标准椭圆形封头，拼接焊接接头通过封头顶点时，大圆弧半径OC≈0.9D，小圆弧半径Aa＝eB≈0.17D。D封头公称直径。

1.2 大圆弧bcd段拼缝的内透法射线探伤

1）将射线源置于O点对大圆弧bcd段焊接接头进行射线透照，属环缝内透中心法。但拼接焊接接头的封头公称直径一般比较大，射源至工件上表面距离OC(OC=0.9Di)距离较大，这时就需要采用较高的KV值，透照反差降低，且需加大曝光量，曝光时间要长，检测效率势必降低，增加散射剂量，影响X射线机的使用寿命；

2）为减少射线源至工件内表面的距离，在满足JB/T 4730-2005对K值（纵缝AB级K≤1.03）的要求情况下，一次透照大圆弧bcd的最小距离Lmin（即sc段）＝0.57Di，此时所需辐射角∠bsd＝81.56°；

3）将射线源置于OS之间的任一点均能对大圆弧bcd为拼缝用周向机一次曝光完成，所需射源辐射角介于53.84°81.56°之间。用封头公称直径表达为：射线源置于封头中心轴线时，其可移动的范围为0.57Di0.9Di；

1.3 椭圆形封头压制成形后拼接焊接接头射线检测工艺要点：

1） Di值的测定及各点位置的确定

（1）对于经过封头顶点的拼缝，Di值即为该封头的公称直径；对于不经过封头顶点的拼缝，由实际量得的焊接接头两端内表面之间的距离长度作为Di值代入上述各式即可。

（2）c点为已知点，a、b、d、e四点可用量各段拼缝长度的方法确定：

弧长bc=弧长cd=0.42Di+0.47t

弧长ab=弧长ed=0.19Di+1.1t

（3）sc=0.57Di，oc=0.9Di；

（4）透照圆弧bcd段拼缝时，置射线机焦点于SO之间，并尽量靠近S点。

（5）透照直边ga段、小圆弧ab段及jbk块拼缝时，将射线机焦点置于Ar之间，在保证Ug值的前提下，应使焦点尽可能靠近圆心A点。这样透照效果好，横裂纹检出能力高。用同样的方法透照ged段拼缝。

1.3 椭圆形封头压制成形后每条拼接焊接接头的最少检测次数：

1）采用周向检测机检测：圆弧bcd段拼缝用周向检测机一次曝光完成；直边及小圆弧gab或ged段拼缝分别用周向机一次曝光完成。这样，每条拼缝需曝光三次；

2）采用定向检测机检测：圆弧bcd段拼缝也可采用定向机分2―3次检测（因所需的辐射角介于53.84°81.56°）；小圆弧（ab、ed）、直边（ga、ge）及bjk、duy为可将定向机焦点放置于Ar之间分2-3次检测（因所需的辐射角介于49.22°76.94°）。每条拼缝如用定向机检测需6―9次。具体次数取决于定向机的辐射角、辐射场的强度分布情况和焦点的具置。

2 当封头拼接焊接接头不在中心时，对射线照相对比度、底片黑度差和裂纹检出灵敏度的影响因素主要考虑以下两点

2.1 当封头拼接焊接接头不在中心时，焊接接头偏移对裂纹检出率的影响

封头拼接焊接接头不在中心时，焊接接头的偏移就相当于射线照射角度的偏移。日本学者所做试验统计出来的的照射角度和裂纹平均检出率的关系如下：

从图3可知，照射角度在10°以下时，裂纹的识别情况变化不大；但照射角度超过15°时，随着照射角度的增大，裂纹不能识别的情况就增多，裂纹检出率显著降低。

封头拼接焊接接头不在中心时，假设射线源在椭圆封头圆心处O点，焊接接头的偏移如图4所示

可以看出偏移量S=sinα×1/2D0 ，随着焊接接头离开封头中心的距离增大，α角将逐渐增大。按照照射角度和裂纹平均检出率的关系，当α角增大到一定角度时，裂纹不能识别的情况就增多，裂纹检出率将显著降低。

3 结论

根据以上两点可以得出一下结论：随着焊接接头离开封头中心的距离逐渐增大，裂纹检出率将逐渐减少，焊接接头投影形状畸变将逐渐增大。当增大焦距时将有效增大裂纹检出灵敏度，减小焊接接头投影形状畸变对底片黑度差和对比度的影响，有效提高焊接接头检测质量。理论分析和透照试验结果均表明：对窄裂纹之内的平面形小缺陷进行透照时，选择优化焦距FOPT将有效提高缺陷检出率。将河北省锅炉压力容器协会编写的无损检测通用工艺中的封头拼接焊接接头的射线照相工艺中“透照圆弧bcd段拼缝时，置射线机焦点于SO之间，并尽量靠近S点”修改为：“透照圆弧bcd段拚缝时，置射线机焦点于SO之间，当焊接接头在封头中心±15o时或材料的可焊性好，焊接工艺稳定，射线机焦点尽可能靠近S点；当对裂纹倾向性比较强的材料或者对需检出窄裂纹之内的平面形小缺陷的焊接接头进行透照时，在焊接接头离开封头中心大于±15o时，在满足射线条件的情况下且优化焦距FOPT大于0.57Di时，应选择优化焦距，以提高裂纹检出灵敏度，减小焊接接头投影形状畸变对底片黑度差和对比度的影响，有效提高焊接接头检测质量。在射线能量较高的时候（200kV以上），优化焦距应进行折中选择。”

参考文献

[1]GB150.1-150.4-2011钢制压力容器[S].中国标准出版社，2011.

[2]JB4730.1-4730.6-2005承压设备无损检测.新华出版社，2005.

[3]TSG R0004-2009 固定式压力容器安全技术监察规程.新华出版社，2009.