如何确定厚壁小径管对接焊缝X射线透照工艺

li_lingyu2007

燃煤火电厂125 MW机组受监金属部件中，有大量规格为http://www.weldr.net/skill/uploadfile/200707/20070703021726916.gif76 mm×11 mm的管子，需要对焊缝进行X射线探伤。如按照习惯采取的曝光工艺，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X射线底片质量，我们通过理论分析和探伤实践，寻找出较好的探伤工艺参数。
　　国内有标准规定小径管(外径小于89 mm)对接焊缝X射线椭圆成像，为保证质量，一般曝光量不低于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。
! E6 u" ^: t$ M4 g+ X) d  K
( Q  E( g2 T+ t, }; u5 U7 n, |1　管电压的选择
　　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；
- @( w5 N/ C9 i0 z8 l1 V& q% g　　　μ——衰减系数；
　　　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；
5 P" o0 r2 v$ H- P+ k　　　k——常数；
　　　ρ——被照工件密度；
　　　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

http://www.weldr.net/skill/uploadfile/200707/20070703021755107.gif

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，但同时也要考虑射线机的使用寿命。我们知道，当工作负荷为满负荷的80%～90%时，可以有效延长X射线机的使用寿命。笔者认为，采用2505型X射线机透照，管电压为230 kV，此时获得的底片质量较理想。
3 i7 F. x% v) A( l

- V8 D( |& D; R. p# |1 n2 L

http://www.weldr.net/skill/uploadfile/200707/20070703021830228.gif

图1　现场确定间隙距离

! N7 w- Y: f5 E9 t# J3 z2 X
3 P3 K. Q+ u4 v8 G" a1 u/ a# b
- w3 K( _2 E" y2 |/ Q2 W; @

http://www.weldr.net/skill/uploadfile/200707/20070703021848373.gif

式中　TA——透照厚度，mm；
　　　D——管子外径，mm；
# {* c/ ~/ W; J　　　T——管子壁厚，mm。
4 A- n) T4 l9 y9 ?7 z　　经计算，

7　结论
) T* E! r) _& p6 H' k# Y5 b. O　　厚壁小径管X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
& u- a5 y( S( o9 w［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接接头射线检验篇)［S］
［3］SD143—85，电力建设施工及验收规范(钢制承压管道对接焊缝射线检验篇)［S］

8 H4 T! v& |8 a8 B8 z6 i# {4 ^. D) Q2　曝光量的选择
* A! `- A  \& k3 a. A　　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。
+ b! n! F4 A3 f1 V　　文献［2］对曝光量的要求小于7.5 mA.min，按此标准要求的管电压较高，造成底片对比度小，灵敏度低。同时，要使用又大又重的3005型X射线机，在现场操作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X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的考虑，对于http://www.weldr.net/skill/uploadfile/200707/20070703021726916.gif76 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较高，底片质量较好。

. ~$ c  }1 c6 ]. n' K4　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范围为理想间隙距离。
　　现场透照时为使间距在3～6 mm范围，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、前壁焊缝A点、后壁E点连成直线，OE取600～630 mm，且垂直于X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，在清晰度、灵敏度均达到要求的情况下，http://www.wanfangdata.com.cn/qikan/periodical.articles/gddl/gddl99/gddl9904/image4/Image146.gif76 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%焊缝透照则需拍3次，后两次转动60°和120°。
* j- q2 i' `. B  d4 L! ?
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。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： http://www.weldr.net/skill/uploadfile/200707/20070703021726916.gif76 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。