射線檢測技術在工業鍋爐中的應用

武鑫焱，鄔冠華，黃長輝

(1.南昌航空大學，南昌 330063;2.江西省鍋爐壓力容器檢驗檢測研究院，南昌 330029)

1 檢測設備

工業運用中的鍋爐一般是由鍋筒(鍋殼)、下降管、聯箱、省煤器、受熱面管子、過熱器、再熱器、降溫器、爐膽、下腳圈、爐門圈、喉管、沖天管組成。當進行射線檢測時，射線源為X 射線源。

射線檢測設備是射線檢測工作質量保證的基本條件，根據工業鍋爐的特性，準備了一套射線檢測設備及技術要求，如表1所示。

表1 檢測設備技術要求

針對表格中涉及的黑度計應該做到至少每6 個月校驗一次，并且所使用的標準黑度片也應至少每2年送有關計量單位驗定。

曝光曲線又是一個影響X 射線檢測質量至關重要的因素，曝光曲線的制作在實際檢測中應滿足檢測要求，出現設備維修記錄或更換重要部件后應及時校驗或重新制作曝光曲線。

2 工藝方案

要控制好射線檢測質量就必須先編好檢測工藝方案，工藝方案的可行性決定了保檢測結果的可靠性。工藝方案的可行性主要由下面幾個方面確定:通用工藝規程;射線檢測工藝卡;工藝穩定性控制;新工藝的鑒定;工藝執行控制情況。

根據實際的工作情況和經驗，并結合相關標準，總結了安裝監檢時射線檢測的工藝問題:

1)應該針對已安裝好的工業鍋爐的具體情況編寫好不同規格的小管徑檢測工藝卡。

2)根據實際的透照厚度選擇γ 源。對于工業鍋爐安裝過程中受熱面管子的固定焊口，根據實踐經驗，較多采用192Ir 射線源，在進行雙壁雙影透照時，受熱管透照厚度小于20 mm，標準要求與其不符，則采用192Ir 射線源時，需要確定以下條件:①透照厚度下限≥10 mm;②得到施工單位和監理單位以及委托單位的認可;③采用符合標準要求的像質計靈敏度;④必要時采用有效補償措施。75Se 源比192Ir 源能量要低點，射線檢測底片的透照質量也將可能較好，因此在必要時，受熱面管固定焊口應采用75Se 射線源進行透照。

3)當采用γ 射線照相時，膠片類型根據標準JB/T4730—2005 確定，并且考慮結構及材料自身因數。針對一般性缺陷采用T2 類膠片，針對裂紋并敏感性較大的材料，可以采用T1 類膠片。由于至今鍋標規中未明確確定膠片類型，這樣導致了檢測人員應用JB/T4730—2005 標準時對膠片類型選用不重視。近些年，隨著工業鍋爐大量建設，其材質存在著許多對裂紋敏感性大的合金鋼焊口，且用的射線源是γ 源。由于γ 源產生的固有不清晰度大于X 射線源，將影響射線檢測細長缺陷的能力，所以采用γ 源進行射線檢測時，膠片的類型應選T1 或T2，因為這類膠片的高梯度噪聲可用來彌補檢測靈敏度的不足。針對Rm≥540 MPa 高強度材料，在對接焊接接頭進行射線檢測時，容易出現的細小裂紋，因此必須嚴格控制膠片類型

4)射線檢測實際還要求考慮到透照厚度、像質計。針對小徑管，應根據現行標準。透照厚度指的是兩倍公稱壁厚，而一些工業鍋爐的相關標準中規定的透照厚度TA=0.8 ×［(D-T)×T］0.5+T，式中:D 為鋼管外徑;T 為管壁厚度。

5)存在部分部件射線檢測比例不能滿足要求。《鍋監規》96 版中規定:受熱面管子接觸焊除外，當外徑D≥159 mm 或T≥20 mm 的環焊縫，應進行100%探傷。而工業鍋爐相關規范中涉及到的探傷比例取決于承受壓力。

3 前頂棚管射線檢測

前頂棚管(圖1)由聯箱和排管連接而成，排管之間由鰭片連接密封。頂棚管是爐膛及爐膛內大型部件安裝完成后的最后一道安裝工序。

圖1 頂棚管示意圖

當進行X 射線檢測時，通用的方法就是膠片貼在焊縫下部，射線機在焊縫的上部。這樣探傷人員就需要進入到鍋爐內部進行工作，將帶來諸多問題，如照明、內部空間小、人身安全等，且費時、費力、檢測效率低，因此本文不采用此檢測法。

前頂棚管在制造設計時，焊縫坡口距鰭片之間的垂直距離約500 mm。當前頂棚管安裝好以后，在未完成管子焊縫檢驗前，預留的500 mm 的距離不會焊上鰭片，可以用來安放放射源。工業鍋爐進行探傷時，用75Se 源進行焊縫檢測(圖2)。

從圖2 中可以看出，采用此法檢測，是將膠片貼在頂棚管焊縫外側，源將利用排管之間的空隙，從而伸進被檢焊縫下方，這樣檢測人員不需要進入鍋爐內部，進而減少了安全隱患，提高了效率。

圖2 75Se 源進行檢測焊縫

放射源前導管可固定在一根細鋼管上，可以與上排管平行地伸到被檢焊縫下方，并將鋼管固定。

針對小管徑頂棚管，采用雙壁雙影的透照方式。偏心距公式為

其中:L0為偏心距;b 為焊縫寬度;q 為橢圓開口寬度(橢圓影像短軸方向間距);L1為焦點至工件表面的距離;L2為工件表面至膠片的距離。

對某工業鍋爐頂棚管(Φ50 ×4)用75Se 檢測，那么透照厚度TA=0.8 ×［(D-T)×T］0.5+T=14.85 mm，按規范要求像質指數應達到12，實際達到了13，滿足規范要求。

［1］強天鵬.射線檢測［M］.2 版.北京:中國勞動社會保障出版社，2007:60 -61，99 -101.

［2］JB/T4730—2005，承壓設備無損檢測［S］.

［3］王曉雷.承壓類特種設備無損檢測相關知識［M］.2 版.北京:中國勞動社會保障出版社，2007:181.