安神式管-管角焊縫射線檢測方法的研究

安神式管-管角焊縫射線檢測方法的研究

1檢測方法的探索隨著國家經(jīng)濟的快速發(fā)展，核電站“大壓小”的建設(shè)和擴建重建啟動了中國電網(wǎng)的全球發(fā)展階段。但近年來，時常發(fā)生管-管角焊縫在運行過程中泄漏，甚至有爆裂事故發(fā)生，給人身安全和經(jīng)濟安全造成巨大威脅。根據(jù)國家市場監(jiān)督管理局2018年7月發(fā)布的515號文件要求，需加大特種設(shè)備制造監(jiān)督檢驗，因此管-管角焊縫的檢測逐漸受到關(guān)注。焊接三通管件主要用于電站鍋爐管道的再熱冷段系統(tǒng)，管件廠家受檢測能力和檢測設(shè)備限制，對于焊制三通的角焊縫只進行表面檢測或超聲波檢測。表面檢測時僅能發(fā)現(xiàn)焊縫的表面或近表面缺陷，對焊縫內(nèi)部缺陷無法發(fā)現(xiàn)；超聲波檢測時，受到角焊縫形狀的影響，定位和定量難以實現(xiàn)，容易出現(xiàn)漏判錯判的現(xiàn)象。因此，探索焊接三通角焊縫的檢測方法尤為重要。本文以安放式管-管角焊縫為例，通過使用γ射線源的檢測方法，對焊制三通角焊縫射線檢測進行探索研究，依據(jù)NB/T47013.2—2015標(biāo)準(zhǔn)，選擇膠片擺放、焦距和透照參數(shù)，實現(xiàn)對管-管角焊縫內(nèi)部質(zhì)量的射線檢測。2人工缺陷檢測和定位使用氬弧焊打底+焊條電弧焊的方法焊制三通試件，材料選用SA106C，主管規(guī)格為φ508mm×16mm，支管規(guī)格為φ323mm×20mm。為了能準(zhǔn)確檢測和定位缺陷，在焊縫區(qū)放置人工缺陷時，詳細(xì)記錄人工缺陷位置、當(dāng)量和性質(zhì)。試樣三通焊接狀態(tài)如圖1所示。3膠片擺放位置和張拉方式(1）射線源的選擇由于焊接三通結(jié)構(gòu)形式和尺寸限制，使用X射線機檢測時，難以實現(xiàn)中心透照，中心定位和射線機擺放均無法實現(xiàn)，因此不宜采用X射線機檢測(2）透照方式的選擇用γ射線源檢測時，采用單壁中心透照的方式，可實現(xiàn)一次透照多位置。透照方式如圖2所示。(3）膠片布置為了減小透照次數(shù)，保證底片的黑度要求，在肩部厚度、焊縫寬度變化小的位置宜采用大膠片擺放；在腹部位置，由于焊縫厚度變化大，焊縫的寬度大，宜采用小尺寸膠片多張擺放。經(jīng)過多次試驗，肩部采用2張360mm×100mm膠片對稱擺放，腹部采用4張150mm×100mm膠片對稱擺放。膠片擺放位置和定位標(biāo)記如圖3所示。(4）透照次數(shù)和曝光參數(shù)的選擇由于焊接三通不同位置的焊縫厚度偏差較大，肩部位置焊縫厚度最厚，為32mm；腹部位置焊縫厚度最薄，為22mm，為了保證透照底片質(zhì)量合格，建議對不同厚度位置進行分批次透照。設(shè)定透照次數(shù)為三次：腹部位置1-2/4-5為1次，3-4/6-1為1次，肩部位置2-3/5-6為1次。不同厚度位置的曝光參數(shù)選擇見表1。(5）焦距的選擇依據(jù)AB級射線檢測技術(shù)，當(dāng)采用源在內(nèi)中心透照方式時，底片質(zhì)量符合要求，f值可適當(dāng)減小至規(guī)定值的50%。根據(jù)焊接的結(jié)構(gòu)形式，焦距選擇為采用中心透照時，f最小值應(yīng)>95mm，中心焦距應(yīng)避開主管內(nèi)壁尖角位置，根據(jù)安放式馬鞍的位置，透照肩部位置時，焦距應(yīng)略小于腹部透照。(6）像質(zhì)計選擇試驗選用線形像質(zhì)計，像質(zhì)計置于膠片側(cè)，放置“F”標(biāo)記。因為每張膠片的透照厚度均不相同，所以每張膠片都應(yīng)放置像質(zhì)計，像質(zhì)計盡量緊貼焊縫表面，避免因距離膠片較遠(yuǎn)使絲的影像放大，從而使絲的靈敏度顯示虛假提高(7）定位標(biāo)記檢測區(qū)邊緣的定位標(biāo)記應(yīng)選在外壁支管焊縫邊緣5mm位置，焊縫邊緣的定位標(biāo)記應(yīng)選在主管焊縫根部位置。定位標(biāo)記位置如圖4所示。4膠片質(zhì)量信息(1）膠片質(zhì)量拍照膠片使用手工沖洗的方式處理，經(jīng)膠片質(zhì)量檢查，像質(zhì)計、黑度、搭接標(biāo)記、焊縫及附近區(qū)域均能清晰顯示，膠片質(zhì)量合格。膠片質(zhì)量信息見表2。(2）缺陷顯示和評定通過對膠片有效區(qū)位置進行評定，缺陷的位置顯示、缺陷的性質(zhì)及缺陷的當(dāng)量基本與放置的人工缺陷當(dāng)量一致，射線檢測效果達到目標(biāo)要求。缺陷評定見表3。5焊縫分區(qū)的確定1）當(dāng)角焊縫采用射線檢測時，受主管和支管尺寸限制，宜采用γ射線源進行檢測，滿足γ射線源和膠片放置時，可實現(xiàn)多類型角焊縫的射線檢測。2）在選擇曝光焦距時，除了計算f值外，還需考慮結(jié)構(gòu)形式的影響，對于主管開孔內(nèi)壁未經(jīng)打磨焊縫，拍照時透照主射線應(yīng)避開尖角位置，以免在膠片上形成形狀顯示，影響結(jié)果評定。3）結(jié)果評定時，母材公稱壁厚應(yīng)選用主管或支管的最小壁厚。4）由于角焊縫不同位置的焊縫寬度和厚度不同，且偏差較大，在進行拍照前應(yīng)通過理論計算或壁厚測量的方法確定焊縫的實際厚度，并根據(jù)焊縫厚度進行分區(qū)，保證同一張膠片的黑度偏差不宜過大。(1)焊縫分區(qū)的選擇應(yīng)考慮焊縫厚度的影響，厚度變化>10mm時，宜分區(qū)。(2)焊縫分區(qū)的選擇應(yīng)考慮焊縫實際寬度的影響，焊縫寬度大，膠片擺放的弧度大，不利于焊縫成像，宜分區(qū)。(3)焊縫分區(qū)不宜過多，否則焊縫透照膠片多，導(dǎo)致檢測效率低。(4)對于焊縫厚度變化大的位置，可以使用多膠片技術(shù)進行檢測。6檢測結(jié)果分析為了驗證安放式管-管角焊縫射線檢測工藝，選用某電廠再熱冷段系統(tǒng)和旁路系統(tǒng)6種規(guī)格共計24件焊接三通進行應(yīng)用試驗，通過使用γ射線中心透照方式，選擇焦距、透照時間等參數(shù)，合理選擇膠片及擺放位置等手段，對24道角焊縫進行檢測，結(jié)果見表4。從表4可知，本文研究的射線檢測方法可以有效檢測出安放式管-管角焊縫的內(nèi)部缺陷，通過對缺陷進行打磨，驗證缺陷未知和當(dāng)量基本與檢測結(jié)果一致，可以實現(xiàn)φ2mm氣孔的檢測。同時，從檢測結(jié)果來看，24道角焊縫共計拍片數(shù)量為188張，7張膠片具有氣孔或夾渣缺陷，焊接合格率僅96.3%。由此可知，安放式管-管角焊縫急需進行焊縫內(nèi)部質(zhì)量的檢測，而射線檢測具有檢出率高、當(dāng)量和定位準(zhǔn)確的特點，且操作具有可實施性，通過檢測能夠有效保證焊縫的焊接質(zhì)量。7膠片的選擇和透照安