長輸管道試壓頭的射線檢測方法探討

李向東，周學軍，王子龍

1.大慶石化安全環保工程監督站，黑龍江大慶163714

2.中國石油長慶油田分公司技術監測中心，陜西西安 710018

3.吉林亞新工程檢測有限責任公司，吉林吉林132021

長輸管道在進行分段試壓時，需要使用一個稱之為試壓頭的重要部件。對該試壓頭焊口的檢測，其要求與主線路一致，即要求進行100%射線檢測。由于長輸管道的設計壓力通常較高，其強度試驗最高壓力為設計壓力的1.5倍，并且穩壓時間一般為4 h，壓力較高，穩壓時間長，存在一定的安全風險，因此試壓頭的無損檢測顯得尤為重要。利用以往的檢測經驗對試壓頭進行檢測時，需要經過一系列復雜的計算，檢測效率相對較低，本次在大慶石化某項目長輸管道試壓頭焊縫檢測中，輔助采用了計算機軟件AutoCAD對試壓頭、射線源焦點位置等實物進行1∶1比例繪圖，確定了檢測區角度和長度，并對中心有障礙物的試壓封頭焊口射線檢測工藝進行優化[1-5]，由此提高了檢測效率。以下介紹該次檢測的方法與經驗，以期為類似項目提供借鑒。

1 試壓頭的設計與結構

在進行試壓頭設計時，為避免發生卡球，通常情況下，上水隔離球選用直板雙向球，以便在管道試壓結束后可以作為反向掃水球使用，但是要使上水隔離球最后作為掃水球使用，必須確保球到上水末端時不被卡在試壓頭端部，要解決這個問題，需要在試壓頭最端部排水閥門外側加裝一只小閥門，在上水過程中，先在隔離球前端充入一定水量，在上水過程中小閥門始終處于關閉狀態，這樣上水球就不可能進入該閥門。在試壓結束后，通過向該閥門通氣，就可以把球趕出試壓頭，所連接的端口作為下個試壓段的供水口與后續流程連接。因此，設計的試壓頭具有如圖1所示的結構，即將橢圓封頭、擋管、閘閥、針型閥、壓力表等安裝在一段直管段上，而橢圓封頭與直管段采用焊接的結構形式，由此構成了試壓頭。

圖1 試壓頭示意

2 中心有障礙物試壓頭檢測工藝的CAD輔助設計

（1）中心有障礙物試壓頭檢測工藝存在的問題。在對封頭與直管焊接形成的環向對接焊縫進行檢測時，常采用雙壁單影檢測技術。但這種試壓頭，要使用擋管（見圖1）以保證推水直球、注水球與封頭之間的距離。由于擋管的存在，擋管遮擋部分無法被檢測，見圖2。因此，應對中心有障礙物的試壓封頭焊口設計滿足檢測要求的射線檢測工藝。

圖2 遮擋部位底片影像

（2）中心有障礙物的試壓封頭焊口滿足檢測要求的射線檢測工藝設計。圖3所示為射線束的覆蓋范圍，射線束的覆蓋由L1、L2和L遮擋構成。在進行檢測工藝設計時，為在滿足標準中對K值要求的情況下對L1、L2進行檢測，通過調整射線束焦點F的位置，優化L1、L2的長度，使之滿足式（1）、式（2）要求，從而對試壓頭焊縫實現分段檢測。

圖3 射線束覆蓋范圍示意

式中：L1、L2為檢測區長度，L遮擋為遮擋區長度。

K值限定條件：查現行SY/T 4109—2015得到K值的最大值Kmax，通過式（2） 計算Tmax。

式中：K為透照厚度比；Kmax為透照厚度比最大值；Tmax為最大透照厚度；T為檢測區公稱厚度。

使用CAD進行1∶1繪圖，確定檢測區角度和長度，同時進行優化，具體步驟如下：

第1步：根據所選擇的射線機型號，確定射線源焦點位置F，以F為起點向L1繪制R1和R2，其中R1要與支撐鋼管T外徑相切。

第2步：改變R1與外壁的位置，測量最大透照厚度t，當滿足t=Tmax時，固定R1位置。

第3步：從鋼管圓心向L1引2條角度輔助線A1和A2。A1與R2在外壁相交，A2與R1在內壁相交，見圖3。

第4步：測量檢測區角度A，確定L1檢測的范圍。

第5步：計算檢測次數。

第6步：對檢測次數進行優化，優化后進行分段檢測。

（3）CAD輔助設計的中心有障礙物試壓頭檢測工藝的工程應用。對直徑為φ60 mm的擋管以及規格為φ356 mm×6.4 mm的管道使用的試壓頭進行實際測試，焦距506 mm，分成20個檢測區，通過10次透照對整個周向焊縫進行了檢測。試驗使用的試件見圖4。檢測照片見圖5，從圖5可見，照片的靈敏度和黑度均達到標準要求。

圖4 試驗用試件

圖5 試驗試件的檢測結果

3 結束語

通過使用計算機AutoCAD輔助設計的中心有障礙物試壓頭檢測工藝，檢測底片的靈敏度和黑度均能夠達到標準要求，切實提高了檢測效率，節約了時間成本。在本建設項目實際實施中，共計使用試壓封頭10個，采用本射線檢測方法累計使試壓工序的工期提前了近2 d。