如何确定厚壁小径管对接焊缝射线透照工艺

[2019-04-04]

燃煤火电厂125 MW机组受监金属部件中,有大量规格(specifications)为76 mm×11 mm的管子,需要对焊缝进行射线探伤。如按照习惯采取的曝光(exposure)工艺,虽然能扩大评片区,但底片对比度小,灵敏度低,像质计不清晰。为获得较好的射线底片质量,我们通过(tōng guò)理论分析和探伤实践,寻找出较好的探伤工艺参数。

国内有标准规定(guī dìng)小径管(外径小于89 mm)对接焊缝射线椭圆成像,为保证质量,一般曝光(exposure)量不低于15 mA.min[1];也有标准规定对外径小于或等于76 mm的管子允许选择较高管电压,曝光量小于7.5 mA.min,黑度范围1.5~3.5[2]。以上两标准均没有严格给出具体的透照工艺参数,只对底片质量提出对比度、灵敏度(Sensitivity)和黑度的要求。以前曾有标准列出了一些推荐参数(如高电压、短时间)[3],但在实际探伤中获得的底片质量较差,对比度小,灵敏度低,像质计显示不够清楚。

1 管电压的选择(xuanze)

在适当的范围内,射线底片的对比度差值越大则各种缺陷细节显示越清晰,因此在黑度一定的范围内,底片对比度越大,发现缺陷的灵敏度就越高。根据公式

ΔD=-0.434γ.μ.ΔΤ

式中 ΔD——底片对比度;

γ——胶片对比度;

μ——衰减(attenuation)系数;

ΔΤ——被透工件厚度差。

在胶片和被透工件不变的情况下,若要增大对比度ΔD,就要增大衰减系数μ。对于同一工件来说。

μ=τ=kρZ3λ

式中 τ——吸收系数;

k——常数;

ρ——被照工件密度(单位:g/cm3或kg/m3);

Z——被透工件原子序数;

λ——射线波长。

密度和原子序数是不变的,所以,若增大衰减系数必须增大射线波长λ。由于

式中 U——管电压。

若要增大射线波长λ则要降低管电压U。

由以上分析(Analyse)可以得出,要提高底片对比度ΔD,就要降低管电压U。但是对于厚壁小径管来说,厚度变化较大,为增大曝光宽容度,增大有效评片区,又必须提高电压,但同时也要考虑(consider)射线机的使用寿命(lifetime)。我们知道,当工作负荷为满负荷的80%~90%时,可以有效延长射线机的使用寿命。笔者认为,采用2505型射线机透照,管电压为230 kV,此时获得的底片质量较理想。

现场确定间隙距离式中 TA——透照厚度,mm;

D——管子外径(外缘直径),mm;

T——管子壁厚,mm。

经计算。

7 结论

厚壁小径管射线透照工艺选择,各标准规定不尽相同,各有一定的优缺点。实践证明,厚壁小径管采用上述透照工艺,既能达到较好的底片质量,又能获得较大的透照有效长度。

作者简介:潘军光(1966—),男,广东梅县人,工程(Engineering)师,学士,主要从事火电厂金属技术监督工作。

作者单位:梅县发电厂,广东 梅州 514032

参考文献

[1]GB3323—87,钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级[S]

[2]DL/T 5069—1996,电力建设施工及验收规范(钢制承压管道对接焊合接头射线检验篇)[S]

[3]SD143—85,电力建设施工及验收标准(钢制承压管道对接焊缝射线检验篇)[S]

2 曝光量的选择

文献[1]对管电压无具体要求,曝光量不小于15 mA.min。这样的话,管电压则较低。但对于厚壁小径管来说,过低的电压必然造成对比度过大,有效评片区过小。

文献[2]对曝光(exposure)量的要求小于7.5 mA.min,按此标准要求的管电压比较高,造成底片对比度小,灵敏度低。同时,要使用又大又重的3005型射线机,在现场操作控制增加了劳动强度和工作难度。我们通过实践,如曝光量确定为12.5 mA.min,则底片的质量较好,且仅需要使用2505型射线机就可透照。

3 透照距离的选择

为保证上下焊缝影像清晰,焦距不得低于600 mm[1]。通过最短焦距计算并结合工作效率(efficiency)的考虑(consider),对于76 mm×11 mm的管子,透照距离选择600~630 mm为宜,此时底片缺陷清晰度(Clarity)较高,底片质量较好。

4 开口间隙的选取与对焦方式

一般而言,小管对接焊缝透照时,上下两焊缝在底片上的成像呈椭圆形,间距以3~10 mm为宜[1,2]。笔者认为,上下两焊缝间距应小些为好,符合投影近清晰,远模糊的原理。间隙角大时,上焊缝清晰度和灵敏度低,对面状缺陷的检出率影响大。实践表明,上下焊缝投影间隙在3~6 mm范围(fàn wéi)为理想间隙距离。

现场透照时为使间距在3~6 mm范围(fàn wéi),可以采取直线法确定焦点位置。如图1,假定间隙距离选5 mm,则只要在工件上量出DE=5 mm,确定E点位置后,将射线管焦点
  O、前壁焊接缝A点、后壁E点连成直线,OE取600~630 mm,且垂直于射线窗口截面,对焦工作即告完成。 5 透照次数确定

小径管透照规程上规定可以不受k值限制,允许一次透照,但也有一定的技术要求:文献[1]要求可评范围不低于90%,要求100%透照的需转90°拍两次;文献[2]允许一次透照,管子内壁轮廓应清晰地呈现在底片上,黑度应在1.5~3.5范围。

实践证明(zhèng míng),在清晰度(Clarity)、灵敏度均达到要求的情况下,76 mm×11 mm厚壁管一次透照有效评片区弦长只达到52 mm,黑度范围边缘1.6,中心2.53,通过(tōng guò)计算可知,一次透照有效评片长度只有45%,因此厚壁管一次透照的漏检率很大。综合考虑各标准要求,确定拍片次数至少2次,后一次转动90°拍,若要达到100%焊接缝透照则需拍3次,后两次转动60°和120°。

6 像质计选择

小径管椭圆透照时,应选用由5根直径相同金属丝构成的I型专用像质计。金属硬度(Hardness)计
笔者认为,在确定像质计线径时,透照厚度按下式计算比较合理:76 mm×11 mm管子焊缝透照厚度为32.4 mm,选用线编号为8的像质计

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