鋁母線管為什么比鋼難獲得更理想的X射線底片

陸進(jìn)亮

（廣西壯族自治區(qū)特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院 廣西南寧 530219）

鋁母線管為什么比鋼難獲得更理想的X射線底片

陸進(jìn)亮

（廣西壯族自治區(qū)特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院 廣西南寧 530219）

分析了鋁母線管焊縫X射線底片中缺陷影像邊緣模糊不易分辨的原因。

鋁合金管母線；焊接；射線檢測(cè)；分析

引言

鋁合金管母線是母線的主導(dǎo)產(chǎn)品之一，主要作為我國(guó)電力建設(shè)工程中電網(wǎng)輸電導(dǎo)線與變電站變壓器之間的連接導(dǎo)體、輸電線路中的跳線導(dǎo)體以及大電流直流融冰裝置中的過流導(dǎo)體，對(duì)輸變電系統(tǒng)及電力設(shè)備的安全、可靠運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，但是鋁及鋁合金的焊接性能較差，焊接時(shí)易產(chǎn)生缺陷，在用射線照相方法對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)的過程中，由于鋁及其合金的射線照相對(duì)比度很小，缺陷影像模糊不易分辨，為了能夠?qū)︿X母線管焊縫進(jìn)行更好的質(zhì)量控制，本文結(jié)合在對(duì)鋁合金管母線進(jìn)行檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)的問題，提出一些建議及看法。

1 鋁及鋁合金的焊接

鋁及鋁合金的焊接性能較差，工業(yè)上用于焊接的主要有純鋁（熔點(diǎn)658℃）、鋁錳合金、鋁鎂合金及鑄鋁。鋁的焊接特點(diǎn)：在焊接時(shí)鋁容易氧化成Al2O3（熔點(diǎn)2050℃），Al2O3易在焊縫形成夾渣，而且組織致密，易覆蓋于金屬表面，阻礙金屬熔合；鋁及鋁合金液態(tài)時(shí)能吸收大量的氫氣，但在凝固點(diǎn)附近氫的溶解度下降20倍，易形成氣孔；由于鋁高溫強(qiáng)度低、塑性差，而且膨脹系數(shù)大、焊接應(yīng)力大，極易使焊接件變形開裂；除純鋁外，各種鋁合金由于易熔共晶的存在，易產(chǎn)生熱裂紋；鋁及鋁合金從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時(shí)，無塑性過程及顏色的變化，因此，焊接操作時(shí)，很容易造成溫度過高，焊縫塌陷，燒穿等缺陷。

2 鋁合金管母線焊縫的檢測(cè)

（1）檢查焊縫外表面的裂紋可參照《承壓設(shè)備無損檢測(cè)》（NB/T47013-2015）[5]用滲透檢測(cè)方法進(jìn)行探傷，操作較為簡(jiǎn)單，在這里不作詳述。

（2）檢查焊縫內(nèi)部的缺陷，由于工件壁厚較小（一般為5～12mm），用超聲波檢測(cè)方法檢測(cè)較為困難，目前普遍的做法是用射線照相方法進(jìn)行檢測(cè)，目前電力行業(yè)母線焊接技術(shù)規(guī)程《母線焊接技術(shù)規(guī)程》（DL/T754-2013）[3]規(guī)定了鋁母線管的焊接方法及射線檢測(cè)方法，但是筆者發(fā)現(xiàn)底片黑度在2.8～3.2時(shí)，鋁的缺陷影像模糊不易分辨；黑度在3.2以上的底片根本分不清缺陷界限，整張底片模糊漆黑無法進(jìn)行評(píng)片；底片黑度控制在2.3～2.5觀片效果比較理想。透照鋁制品應(yīng)采用線質(zhì)較軟的射線源進(jìn)行透照。

3 鋁與鋼射線檢測(cè)對(duì)比度對(duì)比分析

表1 影像射線照相靈敏度的因素[2]

3.1 根據(jù)表1知

射線照相靈敏是射線照相對(duì)比度（缺陷影像與其周圍背景的黑度差）、不清晰度（影像輪廓邊緣黑度過度區(qū)的寬度）和顆粒度三大要素的綜合結(jié)果。對(duì)鋼和鋁進(jìn)行射線檢測(cè)時(shí)，當(dāng)使用射線源條件（焦點(diǎn)尺寸、射線的質(zhì)）和膠片系統(tǒng)、增感屏、透照條件均相同的情況下，當(dāng)透照鐵和鋁的底片黑度相同時(shí)，由表1知道，鋁和鋼的射線照相顆粒度、射線照相不清晰度、膠片對(duì)比度是相同的，影響射線照相靈敏度的因素為主因?qū)Ρ榷取?/p>

3.2 影響主因?qū)Ρ榷纫蛩胤治?/p>

（1）在此我們假設(shè)鋁和鋼對(duì)接管焊縫中的缺陷大小是相同的，即△T是相同的。

（2）線衰減系數(shù)μ與試件材質(zhì)和射線能量有關(guān)。在材質(zhì)的一定情況下，透照的射線能量越低，線質(zhì)越軟，μ值越大。而由表2知，鐵在同等射線能量級(jí)別照射下的線衰減系數(shù)約是鋁的3倍。

表2 幾種材料的線衰減系數(shù)[2]

（3）透照散射有效控制和屏蔽措施相同的情況下，透照鋼和鋁時(shí)的散射比n是一致的。

（4）由公式主因?qū)Ρ榷裙健鱅/I=μ△T/（1＋n）知：鐵的照相主因?qū)Ρ榷燃s為鋁的3倍（鐵底片中缺陷影像與其周圍背景黑度差約為鋁的3倍）即底片中分辨鋁缺陷的難度約為分辨鐵缺陷難度的3倍，故相對(duì)鐵而言，鋁難獲得較為理想的底片。

4 結(jié)語

用相同的透照條件透照鋁和鋼時(shí)，鋁的照相對(duì)比度約是鋼的1/3，這是底片中鋁的缺陷影像比鋼缺陷影像邊界模糊的原因。雖然鋁比鐵較難獲得理想的底片，但是我們可以通過降低管電壓、增加焦距、射線過濾等方式提高鋁的線衰減系數(shù)，獲得所需的靈敏度。另外，《母線焊接技術(shù)規(guī)程》（DL/T754-2013）[3]及其引用的文件《鋼制承壓管道焊接接頭射線檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》（DLT821-2002）[4]對(duì)制作曝光曲線、選取焦距、計(jì)算一次透照長(zhǎng)度等規(guī)定并不直觀，筆者認(rèn)為除了像質(zhì)計(jì)選取、缺陷評(píng)定符合《母線焊接技術(shù)規(guī)程》（DL/T754-2013）[3]規(guī)定外，其他應(yīng)滿足《承壓設(shè)備無損檢測(cè)》（NB/T47013.5-2015）[5]的規(guī)定，且《母線焊接技術(shù)規(guī)程》（DL/T754-2013）[3]引用的標(biāo)準(zhǔn)《鋼制承壓管道焊接接頭射線檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》（DLT821-2002）[4]完全可以用《承壓設(shè)備無損檢測(cè)》（NB/T47013-2015）[5]進(jìn)行代替。

[1]艾云龍，劉長(zhǎng)虹，羅軍明.工程材料及成形技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2008.

[2]中國(guó)特種設(shè)備檢驗(yàn)協(xié)會(huì).射線檢測(cè)[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2007.

[3]《母線焊接技術(shù)規(guī)程》（DL/T754-2013）[S].

[4]《鋼制承壓管道焊接接頭射線檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》（DL/T821-2002）[S].

[5]《承壓設(shè)備無損檢測(cè)》（NB/T47013.2-2015）[S].

TG441.7

A

1004-7344（2016）12-0221-01

2016-4-1

陸進(jìn)亮（1986-），男，助理工程師，本科，主要從事特種設(shè)備檢驗(yàn)工作。