壓力容器定期檢驗中射線探傷應注意的問題及對策

（杭州天工檢測技術有限公司，浙江，杭州，310023）

1 前言

《壓力容器定期檢驗規(guī)則》第21條規(guī)定：定期檢驗以宏觀檢驗為主，必要時可采用射線探傷等方法檢驗埋藏缺陷。可見射線探傷也是在用檢驗的主要手段之一。《容檢規(guī)》第23條又明確規(guī)定有5種情況應進行射線和超聲波探傷抽查，目的是檢查容器在使用過程中是否有裂紋類危及容器安全使用的缺陷產(chǎn)生，也就是說，射線探傷在在用檢驗中的主要目的是發(fā)現(xiàn)裂紋和未熔合等對設備安全使用危害性大的面性缺陷，更強調使用過程中產(chǎn)生的缺陷。因此，側重點與制造檢驗有所區(qū)別。作者根據(jù)多年來從事定期檢驗的經(jīng)驗，對檢驗過程中射線探傷需考慮的一些問題進行了分析，提出了一些自己的觀點。

2 射線探傷中應注意的問題及分析

2.1在選擇透照方式時，應優(yōu)先選用單壁透照。

射線探傷的靈敏度與射線照相的對比度和清晰度等有關。

（2.1）

式中：γ—膠片反差系數(shù)

μ—材料線衰減系數(shù)

n—散射比

—厚度差

在膠片和暗室處理條件固定的情況下，對比度與衰減系數(shù)μ和散射比n有關。在不考慮散射的情況下，對比度與衰減系數(shù)成正比，對特定的容器來說，衰減系數(shù)μ的大小只與射線的能量有關，能量越大，衰減系數(shù)μ越小。

為保證射線具有一定穿透力，射線的能量是根據(jù)工件的厚度來選取的，雙壁透照所需的射線能量無疑要比單壁透照所需的射線能量大許多，因此，單壁透照比雙壁透照具有更高的對比度。

此外，射線探傷的固有不清晰度也與射線的能量有關，能量越大，固有不清晰度越大。所以單壁透照的清晰度也比雙壁透照的高。

由此看來，單壁透照與雙壁透照相比具有對比度大、清晰度高的優(yōu)點，因此單壁透照比雙壁透照具有更高的檢驗靈敏度。

2.2單壁透照時，應優(yōu)先選用單壁外透法。

一般來說單壁透照時選用單壁內透法要優(yōu)于單壁外透法，主要原因是在K值一定的情況下，單壁內透法比單壁外透法有更長的一次透照有效長度，但是對在用檢驗來說，由于壓力容器的主體對接焊縫大多采用不對稱的X型破口，破口外大內小，根部靠近內表面，且為缺陷多發(fā)區(qū)。此外容器使用過程中，由于內表面長期與腐蝕介質接觸，近表面區(qū)域易產(chǎn)生應力腐蝕、晶間腐蝕和氫損傷等裂紋。

根部缺陷和近表面面性缺陷通常是在用檢驗的主要對象。從理論上分析，射線探傷對面性缺陷的檢出率除與透照方向有關外，還與透照的幾何不清晰度Ug有很大的關系。

(2.2)

式中：df—焦點尺寸

F—焦點至膠片的距離

b—缺陷至膠片的距離

從2.2式可以看出：在焦點尺寸和焦點固定的情況下，幾何不清晰度Ug與缺陷至膠片的距離有關，缺陷離膠片的距離越大，幾何不清晰度Ug也越大，缺陷的檢出率也越低。所以，采用單壁外透法時，膠片緊貼缺陷部位，缺陷透照的幾何不清晰度小，檢出率高。

2.3余高較高的焊縫，在透照時應選用較高的透照電壓，適當提高照相的寬容度。

選用較高的透照電壓可減小對比度，提高射線探傷的寬容度，使底片上不同區(qū)域的黑度差減小，保證在滿足標準規(guī)定的黑度要求外更適合于底片的評定。

在在用檢驗過程中，發(fā)現(xiàn)容器焊縫余高超過3mm的很多（尤其是自動焊容器），如果按常規(guī)參數(shù)透照此類焊縫，所得的射線底片反差很大，焊縫的黑度很小，母材的黑度很大，很難保證焊縫和母材的黑度均滿足標準要求，即使在標準規(guī)定的黑度范圍內，往往也會因反差太大，造成缺陷識別困難，特別是溶合區(qū)的缺陷。因此，對余高超高的焊縫在探傷時應適當增加管電壓，提高透照的寬容度，保證焊縫和母材的黑度均在合適的黑度差范圍內。

2.4容器定期檢驗中要注意射線照射角（透照方向）的選擇。

容器定期檢驗中射線探傷的檢驗重點是查出容器在使用過程中產(chǎn)生的活缺陷，即裂紋類缺陷。為保證此類缺陷的有效檢出，在射線探傷時應嚴格控制射線照射角度。

射線探傷對體積性缺陷具有很高的檢出靈敏度，而對裂紋類缺陷的檢出率與透照方向有很大的關系，缺陷所在的平面與射線透照方向平行時，缺陷在射線透照方向上有最大的厚度差，從2.1式可以看出，此時射線透照的對比度也最大，缺陷的檢出率最高。而當缺陷所在的平面與射線透照方向垂直時缺陷在射線透照方向的厚度差幾乎為零，對比度也幾乎為零，缺陷無法通過射線探傷發(fā)現(xiàn)。

實驗證明：當射線對裂紋類缺陷的照射角（照射角是指射線照射方向與容器表面法線之間的夾角）超過15°時，就可能產(chǎn)生漏檢；當射線照射角等于15°，裂紋的檢出率為50%；當照射角等于10°時，裂紋的檢出率為70%，因此，為了能夠檢出容器上存在的裂紋類缺陷。其照射角應越小越好。

在用容器在使用的過程中產(chǎn)生的裂紋類缺陷特別是橫向裂紋絕大部分與焊縫表面垂直。因此對在用容器實施射線探傷時，只要將照射角控制在一定范圍內，就能達到較好的裂紋類缺陷的檢出率。

2.5在評定裂紋缺陷時應注意區(qū)分內表面介質垢層和氧化皮表面開裂。

JB/T 4730-2005標準規(guī)定，探傷前應對焊縫探傷部位進行清理，消除影響缺陷識別的因素，但在在用檢驗過程中因各種原因往往難以做到，介質垢層和氧化皮開裂在底片上的影像有時與容器本體上的裂紋很難區(qū)分，極易造成誤判。針對這種情況，對有懷疑的裂紋片應現(xiàn)場確認，排除垢層和氧化皮的影響，必要時還需進行二次拍片復驗。

2.6評定抽查射線底片，評定范圍不受搭接標記的限制，應為底片的通長。如果缺陷位于底片的端頭，無法確定缺陷的總長，應在抽查片有缺陷端增加拍片，以確定缺陷的延伸長度。

2.7使用射線探傷來復驗超聲探傷的結果時，射線探傷的結果只能作為缺陷定性的依據(jù)，而不能完全作為缺陷有無的判據(jù)。

射線探傷和超聲波探傷時兩種完全不同的埋藏缺陷檢測方法，在應用方面各有其優(yōu)缺點。

射線探傷對體積性缺陷具有很高的檢出靈敏度，而對裂紋類缺陷的檢出率與透照方向有很大的關系，如果照射角度掌握不好，在沒有夾渣等其他缺陷的情況下，有時很難發(fā)現(xiàn)。

而超聲波探傷是通過接收缺陷的反射回波來發(fā)現(xiàn)缺陷的，缺陷反射回波的大小除與缺陷的性質、大小、形狀等有關外，還與缺陷反射面的方位有關。當裂紋類等面性缺陷反射面與聲波的入射方向垂直時，入射聲波的反射率最高，檢出靈敏度也最高，反之，當缺陷反射面與聲波的入射方向平行時，聲波的反射率最低，檢出的靈敏度也最低。

在用容器在使用過程中產(chǎn)生的危險性比較大的缺陷，如裂紋和未熔合等，往往與焊縫表面成一定的角度，超聲波斜角探傷一般很容易發(fā)現(xiàn)。因此，采用射線探傷方法來復驗超聲探傷結果時，目的主要是為了確定缺陷的性質，絕對不能簡單地用射線探傷的結果來推翻超聲探傷的結果。

2.8在用檢驗中散射線的屏蔽是影響射線探傷靈敏度的關鍵之一。

在用檢驗的現(xiàn)場一般比較復雜，為檢驗搭設的腳手架、堆放的各種構件、保溫材料、相鄰的容器和管道都是射線探傷的散射源，從2.1式可以看出，在其他條件不變的情況下，射線照相的對比度與散射比n有關，散射比n越大，對比度越小。所以采用有效的屏蔽方法和選用的透照參數(shù)非常關鍵。具體的措施有：1、照相時暗袋后面必須依工況附加一定厚度鉛板屏蔽背散射。2、使用周向機單張透照時，一定要使用遮光板，限制透照區(qū)域。3、適當提高射線能量，縮短透照時間。

2.9在用容器射線探傷的靈敏度達不到要求時，應采取雙片法或其它適當?shù)臒o損檢測的方法對其進行補充檢測。

在用容器檢驗中射線探傷時的環(huán)境比制造時要復雜的多，如為檢驗搭設的腳手架、容器內構件、相鄰的容器和管道等都會影響射線源和膠片的放置，影響探傷時幾何參數(shù)的選擇，使得射線的探傷靈敏度達不到要求，此時應采用雙片法或其他無損檢測手段對其進行補充檢測。

3 結論

容器定期檢驗中由于射線探傷的條件和目的有別于制造檢驗，所以，應根據(jù)檢驗的目的和焊縫具體的形狀特征合理地選用射線透照方式和透照參數(shù)，達到最大限度檢出缺陷的目的。