小徑管X射線檢測透照布置的探討

呂 松

(天津冠杰石化工程有限公司,天津 300270)

1 標準對小徑管透照布置的要求

小徑管通常是指外徑Do≤100 mm的管子。對這類管子環焊縫的射線檢測一直以來都是管道檢測的一項主要工作。按JB/T 4730.2—2005標準[1]的規定,“當同時滿足T(壁厚)≤8 mm,g(焊縫寬度)≤Do/4時可采用橢圓成像法透照。橢圓成像時,應控制影像的開口寬度(上下焊縫投影最大間距)在1倍焊縫寬度左右。不滿足上述條件或橢圓成像困難時可采用垂直透照方式重疊成像”。

2 小徑管X射線透照存在的實際問題

在某工程項目現場爐管抽查中發現,爐管焊縫存在大量的根部缺陷(縱向),但這些焊縫是已在預制廠檢測合格的焊口。該爐管材質為35Cr-45Ni-Nb+MA,規格為φ89 mm×8 mm及φ60 mm×6 mm兩種,檢測執行標準均為 JB/T 4730.2—2005,技術等級AB級,Ⅱ級合格。

經過分析發現,在預制階段由于條件較好,所以按JB/T 4730.2—2005標準規定,采用橢圓成像法透照,相隔90°透照兩次。在這一階段也發現了少量的根部裂紋,但并未引起檢測人員的足夠重視。在爐管組裝運抵現場后,由于現場條件的限制,沒有采用橢圓成像法透照,而是采用垂直透照的方法進行檢測,相隔120°透照3次重疊成像,結果發現了大量的根部缺陷。為保證產品質量,對原射線底片進行了100%重新復審,并對部分已檢測的焊口改變檢測方式進行了重新檢測。結果發現:預制廠射線底片質量基本滿足要求,底片無超標缺陷顯示,但個別底片影像不清晰。工程現場抽拍時在改變了檢測方式(采用小徑管環向對接接頭垂直透照,重疊成像,相隔120°拍攝3張)時,由于角度改變,使得原來檢測時未能顯示的裂紋缺陷被檢出。將工程現場抽拍時的不合格缺陷底片與制造廠原底片進行對比發現,底片均對應,原底片質量滿足要求,原底片無超標缺陷顯示,而現場抽檢的焊口底片存在超標缺陷顯示。分析認為,現場檢測與原來廠內焊縫透照角度不同,使得原來未能檢出的裂紋缺陷被檢出。檢查中發現,因根部未熔合、未焊透等原因導致的返修比例較大,且返修過程中發現缺陷的自身高度不大。

基于上述情況,要求對所有運抵現場的爐管改變原檢測方法,按照垂直透照的方法進行100%重新檢測,同時要求預制廠在預制階段也采用同樣的方式進行檢測。但這一要求似乎并不完全符合JB/T 4730.2—2005標準的規定,檢測單位對此也有所顧忌。

3 小徑管常采用傾斜透照橢圓成像的原因

小徑管環焊縫在射線檢測中常首選傾斜透照橢圓成像法。該方法可以將源側和膠片側焊縫影像分開,便于影像的評定及缺陷的定位返修,而且在大多數條件下透照次數較少,既能減少成本又能提高檢測效率。筆者認為,小徑管采用傾斜透照橢圓成像檢測工藝優化的體現,是質量、費用、進度及返修難易程度相互平衡的共同結果。實踐證明,此方法確實是一種行之有效的透照方法,在可以實施的情況下也確應采用。

垂直透照重疊成像的方法對于根部裂紋、根部未熔合和根部未焊透等根部面狀缺陷的檢出率較高,但發現缺陷后由于分不清是源側還是膠片側的缺陷,會對缺陷的定位返修造成不便。焊縫表面的不規則也會影響影像的評定。此外,在檢測成本、檢測進度上也略遜于傾斜透照,所以常常作為傾斜透照的一種補充方法加以應用。綜上原因,在射線檢測中經常采用傾斜透照橢圓成像。

4 透照角度對小徑管裂紋檢出的影響

射線檢測中對于缺陷的檢出主要是通過裂紋檢出角來控制的。它是假想裂紋垂直于工件表面來進行研究的,因為垂直于工件表面的裂紋也是危害性最大一種缺陷,因此它是射線檢測重要控制的缺陷。裂紋檢出角分為橫向裂紋檢出角和縱向裂紋檢出角。試驗證明,透照角度在10°以下時,裂紋的識別情況變化不大,但透照角度超過15°時,隨著透照角度的增大,裂紋不能識別的情況就會增大很多,裂紋的檢出率會顯著降低[2]。在 JB/T 4730.2—2005中,透照方向實際上是對縱向裂紋檢出角的控制,但標準并未規定角度的控制范圍。而一次透照長度是以透照厚度比K的形式,間接地控制橫向裂紋檢出角的大小。無論是傾斜透照橢圓成像透照兩次或三次,還是垂直透照重疊成像透照三次,其對橫向裂紋檢出角的要求是基本相同的。但傾斜透照橢圓成像的縱向裂紋檢出角要明顯大于垂直透照重疊成像透照。按標準規定,橢圓成像時影像開口寬度為1倍焊縫寬度左右,當g≤Do/4時傾斜透照的角度約為25.56°,此時縱向裂紋的檢出率將大大下降[3]。此時橢圓成像過大的透照角度可能會導致根部面狀缺陷的漏檢,因此在可能存在根部面狀缺陷時橢圓成像的方法應慎用。從本次漏檢的缺陷來看,主要為根部縱向裂紋、未焊透等縱向超標缺陷,所以透照次數并不是造成漏檢的主要因素。筆者認為漏檢主要是傾斜橢圓成像透照布置所決定的,即其透照角度過大導致缺陷的漏檢。

5 對JB/T 4730.2—2005小徑管透照布置的理解

JB/T 4730.2—2005標準中射線檢測的透照布置分為五條,即透照方式、透照方向、一次透照長度、小徑管的透照布置和透照次數。其實后兩條僅是針對小徑管這一特定檢測對象而言的,其含義也包含于前三條之中。

(1)小徑管的透照布置無論是傾斜透照還是垂直透照,都為雙壁雙影法。

(2)小徑管的透照方向是通過橢圓的開口度來控制的,傾斜透照時有一定的透照角度,垂直透照時透照角度為0°。小徑管透照布置規定,當同時滿足T≤8 mm,g≤Do/4時應采用傾斜透照方式橢圓成像。而JB/T 4730.2—2005中4.1.2條(透照方向)規定,透照時射線束中心一般應垂直指向透照區中心,需要時也可選用有利于發現缺陷的方向透照。從這一方面看,兩者似乎相互矛盾,但筆者認為,在發現大量根部縱向缺陷的情況下,傾斜透照不利于缺陷檢出時,JB/T 4730.2—2005中4.1.2條也應成為指導小管問題處理透照方式的一個原則,針對實際中可能出現的情況靈活應用,這樣才能更有利于缺陷的檢出。

(3)小徑管透照次數是一次透照長度的體現。無論是傾斜透照橢圓成像透照兩次或三次,還是垂直透照重疊成像透照三次,其透照厚度比K都約為1.7左右[3]。從小徑管的K值可以看出,其已不能滿足標準的要求,標準之所以這樣規定只是優化工藝的結果。

因此我們在執行標準時需要靈活應用,不能照抄照搬。在檢測中如已發現許多根部面狀缺陷或對缺陷的檢出率存在疑問時,應采用垂直透照進行補充檢測;在已經發現大量根部面狀缺陷時,要應采用垂直透照進行檢測,這樣才能提高根部面狀缺陷的檢出率。

6 其它因素對裂紋檢出的影響

小徑管由于其特殊的結構,影響裂紋的檢出因素還有:

(1)小徑管采用雙壁雙影的透照布置,由于源側焊縫距離膠片較遠,所以幾何不清晰度較大,從而對源側裂紋的檢出影響也較大。

(2)焊縫與膠片距離較大,屏-片貼緊程度造成固有不清晰度較大。

(3)由于透照厚度差,底片黑度不均勻,甚至部分區域黑度較低,從而影響了膠片對比度與底片顆粒度。

(4)小徑管邊蝕嚴重,散射比較大。

(5)為了提高底片的寬容度,小徑管往往采用高電壓、短時間的方法進行透照,其對主因對比度、固有不清晰度及底片顆粒度也會造成不利的影響。

7 復檢時裂紋檢出率提高的原因

由于此次漏檢的缺陷主要為根部縱向裂紋和未焊透等,現場抽檢時小徑管透照方式采用垂直透照,使爐管環焊縫的縱向裂紋檢出角為0°,射線的主射線束垂直于被檢件表面,有效提高了根部縱向裂紋檢出率,透照的角度有利于根部縱向裂紋的檢出。透照次數由原來的兩次改為三次,減小底片有效評定長度,提高了底片影像的靈敏度;同時由于膠片數量的增加,使原先位于源側的焊縫在重檢時位于膠片側,由于幾何不清晰度降低,使原本位于源側不能被發現的裂紋在重檢時位于膠片側得以發現。所以在改變爐管檢測工藝后,現場檢測大大提高了裂紋檢出率。

8 對像質計放置位置的建議

JB/T 4730.2—2005規定,小徑管可選用通用線型像質計或規定的專用(等徑金屬絲)像質計,金屬絲應橫跨焊縫放置。而JB/T 4730.2—2005主要是參照歐洲標準制定的,但現行的歐洲標準則是要求金屬絲平行焊縫放置,兩者要求明顯不同。通過上文的實例和分析,筆者認為像質計的放置方式與控制縱向裂紋檢出角和橫向裂紋檢出角有關。橫向裂紋檢出角由透照次數決定,縱向裂紋檢出角與開口寬度有關,開口寬度過大會影響縱向缺陷的檢出(尤其是縱向根部缺陷的檢出),而小徑管漏檢縱向根部缺陷的情況是經常出現的。由于縱向缺陷平行于焊縫,因此筆者建議像質計金屬絲也應平行焊縫放置,這樣金屬絲顯示影像與縱向缺陷的檢出關聯性更強。同時由于小徑管透照時透照厚度變化較大,金屬絲橫跨焊縫放置顯示的像質計靈敏度值并不能代表有效評定區是否全部滿足要求(利用通用線型像質計時對應關系更差),而平行焊縫放置時可利用顯示的像質計靈敏度值驗證有效評定區,并可選用通用線型像質計,避免像質計選擇不當(現場常常出現選用等徑金屬絲線徑太小而底片上無任何顯示的情況),對現場操作而言簡單、方便、易行。

9 結語

通過以上分析及筆者在實際中的應用,筆者認為不要按步就班執行標準,而要理解標準,從檢測的原理出發了解標準制定的原理及目的,這樣才能更好地應用標準服務于實際檢測工作,才能真正做到質量、費用、進度的協調統一,優化檢測工藝。

[1] JB/T 4730—2005 承壓設備無損檢測[S].

[2] 強天鵬.射線檢測[M].北京:中國勞動社會保障出版社,2007:84-85.

[3] 強天鵬.承壓設備無損檢測學習指南[M].北京:新華出版社,2005:36-38.