厚壁管道对接焊缝的射线探伤技术

摘要：厚壁管道对接焊缝在电厂安装建设中的应用广泛，射线探伤技术已成为厚壁管道焊接质量的重要工艺。由于厚壁管道的特点，给射线探伤施工带来了较大的难度。本文对焊缝射线探伤时胶片紧贴焊缝和胶片紧贴管壁两种透照方式的实验对比， 验证了不同透照方式对缺陷检出的影响效果，具有一定的参考价值。

关键词：厚壁管道 焊缝检测 射线探伤

1、厚壁管道焊缝射线擦伤的布片方式

受结构尺寸和安装条件的影响，厚壁管道焊缝射线探伤常用双壁单影法透照。常采用的布片方式因其焊接形式特殊而与常规检验方法有很大不同。两种布片方式胶片紧贴焊缝（方法a）和胶片紧贴管壁外（方法b）的示意图见图1。

2、两种布片方式的特点

2.1 方法a

（1）优点：射线照相灵敏度高，小缺陷检出率高（小缺陷是指垂直于射线透照方向的，尺寸远小于射线源焦点尺寸的缺陷），同种透照条件下焦距可选得较近，从而适当减少曝光量。

（2）缺点：底片可评定区域受焊缝坡口及暗袋影响，再加上必需的定位和识别标记，造成两侧坡口处无法检测。且由于布片时底片与两侧管壁摩擦，易造成暗袋破损漏光或用力不当，使胶片折压感光而产生废片。

2.2 方法b

采用方法b布片时，首先需在暗袋表面边缘处用记号笔标出各种定位和识别标记，然后将各种定位和识别标记粘贴在标定的位置上。再在暗袋中间部位覆盖上一块宽60mm，略长于暗袋的厚3mm铅板。接着进行第一次曝光，曝光量应尽可能小，以底片冲洗后能清晰显示出各种定位和识别标记为宜。将经过第一次曝光的暗袋贴在焊缝外的管子上，注意将第一次曝光时被铅板覆盖的部分对准焊缝上方；同时将暗袋上各种定位和识别标记标在管子的同一位置上，以利于超标缺陷返修，最后按照焊缝厚度和焦距等确定曝光量，进行第二次曝光，完成全部曝光过程。

（1）优点：底片分两次曝光，底片可评定区域不受焊缝坡口、暗袋宽度、定位和识别标记等影响，可评定区域为整个焊缝宽度。布片方便，不会因暗袋破损漏光或胶片折压感光而产生废片，废片评定、整理和保存叫方便。

（2）缺点：受散射线影响，射线照相灵敏度低，底片灰雾度大，小缺陷易漏检，缺陷定位有偏差。

3、布片方式对射线照相灵敏度的影响

3.1 对射线照相清晰度的影响

对射线照相清晰度的影响主要体现在对最大几何不清晰度Ugmax的影响上：

式中 L1——焦点至工件表面的距离；

d——焦点尺寸（有效焦点）；

L2——射线源侧工件表面至胶片的距离。

由上式可知，采用方法a布片时，L2为焊缝实际焊接厚度；而采用方法b布片时，L2为管道壁厚。以某在建电厂屏式过热器至高温过热器连接管（φ508mm×86mm）为例，当焦点尺寸 d和焦点至工件表面的距离L1一定时，假设焊缝实际焊接厚度20mm，则Uga/Ugb=20/86=1/4.3，即采用方法b布片的Ugmax值是采用方法a布片所得Ugmax值的4.3倍。

3.2 对射线照相对比度的影响

对射线照相对比度的影响主要体现在对散射比的影响上。因透照厚度相同，两种布片方式采用的射线能量相差不多。但采用方法b布片时，焊缝与两侧管子厚度差较大，同时受两侧坡口影响，散射线增多，使底片的灰雾度增大，影像对比度较低，从而使射线照相对比度降低。

3.3 对小缺陷对比度的影响

影响小缺陷对比度的几何因素有五个，即焦点尺寸d、焦点至缺陷距离L1、缺陷至胶片距离L2、缺陷截面形状F和缺陷宽度W。

设d=2mm，焊缝至胶片距离为2mm，L1为管道外径减一个壁厚，若只改变缺陷至胶片距离L2，由公式W＇＝d·L2/（L1+L2）可得：

W＇a（max）≈0.1mm，W＇a（min）≈0.01mm

W＇b（max）≈0.35mm，W＇b（max）≈0.28mm

W＇与缺陷宽度W的比值决定缺陷是否有本影。根据缺陷本影消失的临界条件W＇/W＝1可知：在相同条件下，采用透照方式a，宽度＞0.1mm的缺陷都有本影；而采用透照方式b，即便在焊缝外表面，宽度＜0.28mm的缺陷都没有本影。可见采用透照方式a时，底片的小缺陷对比度要明显高于采用透照方式b。

4、试验验证对缺陷检出率的影响

4.1 对透照灵敏度的影响

采用75Se射线源，柯达AA400胶片，0.1mm厚铅增感屏，双壁单影法透照，像质计在胶片侧，自动洗片机冲洗。所得底片透照灵敏度见表1。

4.2 对缺陷检出的影响

透照底片上显示的缺陷情况如表2所示。可见。实际检测中在相同条件下，采用方式a的缺陷检出率较高，而采用方式b无法检出裂纹和小七孔。

5、结语

采用胶片粘在管壁外透照时，由于几何不清晰度增大、散射比增加和小缺陷对比度降低的共同作用，裂纹及较小的缺陷无法检出。从保证检验质量、保障机组安全运行的角度出发，根据预期检测缺陷种类的不同可作如下选择：对于可焊性较差，容易产生延迟裂纹和再热裂纹的高合金和高强度钢材焊缝，射线探伤必须选择胶片紧贴焊缝经行透照。普通材质的射线探伤以检出未焊透、未熔合和超出规程要求的大缺陷为目的，可选用胶片紧贴管壁外的透照方式，但应采取有效措施，如选择高梯度胶片、适当提高底片黑度和射线能量、采用小焦点射线源以及控制散射线等来保证底片的质量。

参考文献

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[2]全国锅炉压力容器无损检测人员资格鉴定考核委员会.射线探伤[M].北京：劳动人事出版社，1997.

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