電站鍋爐安裝監(jiān)檢中射線檢測的質(zhì)量控制

牟彥春,陳躍飛,金南輝

(浙江省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院,杭州 310020)

隨著電力建設(shè)火電機(jī)組容量和參數(shù)的不斷增大,所用鋼種日益增多,材質(zhì)日趨復(fù)雜,現(xiàn)場安裝的焊口數(shù)量也越來越多,由亞臨界機(jī)組的3 萬余只焊口到超超臨界機(jī)組的8 萬余只焊口,大大增加了射線檢測的工作量。在現(xiàn)場安裝過程中,射線檢測的時(shí)間很緊,而且大多數(shù)檢測工作都是在晚上進(jìn)行的,檢測環(huán)境復(fù)雜,透照位置困難,施工難度極大,給射線檢測工作提出了更高的要求。因此,加強(qiáng)射線檢測質(zhì)量控制,對提高現(xiàn)場安裝焊口的缺陷檢出率,保證鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

鍋爐的安裝監(jiān)督檢驗(yàn)(簡稱安裝監(jiān)檢)主要是在安裝過程中對涉及安全性能的項(xiàng)目和質(zhì)量管理體系運(yùn)轉(zhuǎn)情況的監(jiān)督檢驗(yàn)。一般來說,監(jiān)檢工作中射線檢測的質(zhì)量控制包括人員資質(zhì)、檢測設(shè)備和環(huán)境管理、工藝方案的制定及實(shí)施、檢測比例、返修復(fù)探部位的對應(yīng)和跟蹤、擴(kuò)探比例及部位的對應(yīng)、底片質(zhì)量和缺陷評定準(zhǔn)確性等,以嚴(yán)格控制射線檢測質(zhì)量。

1 射線檢測人員資質(zhì)

射線檢測人員的素質(zhì)、技術(shù)水平和健康狀況直接決定射線檢測工作的質(zhì)量,必須對射線檢測人員加強(qiáng)管理。安裝監(jiān)檢工作開始時(shí),就應(yīng)重點(diǎn)核查射線檢測人員資質(zhì)、證書有效期以及是否為該檢測單位聘用人員,并與安裝告知書人員資質(zhì)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行核對。檢測單位在檢測前應(yīng)根據(jù)具體檢測對象和工作量要求,對持證人員進(jìn)行崗位培訓(xùn),使其熟悉工藝文件、掌握操作要點(diǎn)、明確各自職責(zé),以便更好地理解和執(zhí)行工藝規(guī)程。同時(shí),射線作業(yè)者上崗前應(yīng)接受輻射防護(hù)安全教育, 取得上崗證后方可上崗[1]。

對于大型電站鍋爐,由于安裝周期較長,在整個(gè)安裝過程中射線檢測人員可能發(fā)生變動(dòng),應(yīng)保證射線檢測人員和底片評定人員的數(shù)量、資質(zhì)滿足項(xiàng)目工作任務(wù)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。在鍋爐的安裝過程中,有的安裝單位可能將射線檢測工作外包,此種情況下安裝單位必須有相應(yīng)資質(zhì)的射線檢測人員對外包方的射線檢測質(zhì)量進(jìn)行控制,檢驗(yàn)報(bào)告中應(yīng)有安裝單位無損檢測人員的簽名確認(rèn)。對于外包情況的檢測工作,還應(yīng)檢查外包單位是否具有相應(yīng)的資質(zhì),安裝單位與外包單位之間是否簽訂有效的合同,射線檢測的外包單位是否為取得資質(zhì)的專業(yè)無損檢測公司。

2 射線檢測設(shè)備和環(huán)境

射線檢測的設(shè)備和器材是保證射線檢測工作質(zhì)量的基本條件,所使用的設(shè)備和器材必須適于進(jìn)行射線檢測工作及其相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的要求,其質(zhì)量必須處于有效、受控狀態(tài)。安裝監(jiān)檢過程一開始,就應(yīng)重點(diǎn)對射線檢測單位的檢測設(shè)備和檢測環(huán)境進(jìn)行檢查。包括對選用的X 或γ射線探傷機(jī)、膠片類別、黑度計(jì)、觀片燈及評片室、暗室等進(jìn)行檢驗(yàn)和檢查。射線檢測設(shè)備一般每年檢定一次,應(yīng)對每種設(shè)備制定檢定規(guī)程,嚴(yán)格按照檢定規(guī)程進(jìn)行檢定,要保存設(shè)備的檢定報(bào)告。

電站鍋爐安裝過程的射線檢測一般采用AB 級(中靈敏度)或B 級(高靈敏度)檢測技術(shù),至少應(yīng)選用T3 類或更高級別的膠片;當(dāng)采用γ射線照相時(shí),宜采用高梯度噪聲比膠片(T1 或T2 類)。

曝光曲線對于提高和控制X 射線檢測質(zhì)量至關(guān)重要,因此在監(jiān)檢中應(yīng)核查在用X 射線設(shè)備曝光曲線的制作周期是否滿足要求,檢查設(shè)備維修記錄,射線設(shè)備是否更換重要部件或經(jīng)較大修理后是否及時(shí)對曝光曲線進(jìn)行校驗(yàn)或重新制作。

黑度計(jì)是對底片黑度進(jìn)行測量的重要設(shè)備,黑度計(jì)所測得的最大黑度應(yīng)不大于4.5,測量值的誤差應(yīng)不超過±0.05,黑度計(jì)至少每6 個(gè)月校驗(yàn)一次。校驗(yàn)黑度計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)黑度片至少應(yīng)每兩年送計(jì)量單位校驗(yàn)一次[2]。

觀片燈應(yīng)有足夠的強(qiáng)度,其最大亮度應(yīng)能滿足評片要求,即當(dāng)?shù)灼诙菵≤2.5 時(shí),透過底片評定范圍內(nèi)的亮度應(yīng)≤30 cd/cm2;當(dāng)?shù)灼诙菵＞2.5時(shí),透過底片評定范圍內(nèi)的亮度應(yīng)≤30 cd/cm2。必要時(shí),須現(xiàn)場檢測上述指標(biāo)[2]。

射線檢測單位的底片處理、評定和保存環(huán)境必須滿足檢驗(yàn)要求。底片處理暗室和處理槽應(yīng)恒溫,并盡可能避開產(chǎn)生污染的安裝現(xiàn)場。觀片室應(yīng)與其他工作崗位相隔離,單獨(dú)布置,觀片室應(yīng)整潔、安靜、溫度適宜且光線暗而柔和。

3 射線檢測工藝方案

射線檢測工藝是決定射線檢測工作質(zhì)量的具體過程,顯然,必須對其進(jìn)行嚴(yán)格的控制,才能保證射線檢測工作的質(zhì)量,確保射線檢測結(jié)果的可靠性。對射線檢測工藝的控制,主要是通過射線檢測通用工藝規(guī)程、射線檢測工藝卡、工藝穩(wěn)定性控制、新技術(shù)新工藝控制及工藝執(zhí)行情況控制等。通過這些方面的控制,使采用的射線檢測技術(shù)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求,從而處于嚴(yán)格受控的狀態(tài)。

國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局質(zhì)檢辦2006 年3月27 日發(fā)布的《關(guān)于鍋爐壓力容器安全監(jiān)察工作有關(guān)問題的意見》要求鍋爐壓力容器制造、安裝、維修和改造項(xiàng)目的無損檢測工作應(yīng)遵照J(rèn)B/T 4730—2005 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行,在此通知發(fā)布之日起半年內(nèi)原執(zhí)行的無損檢測標(biāo)準(zhǔn)(對于射線檢測來說,主要是GB 3323—2005,DL/T 821—2000 等)應(yīng)逐漸過渡至JB/T 4730—2005。

根據(jù)筆者多年來開展的電站鍋爐安裝監(jiān)檢工作實(shí)際情況和工作經(jīng)驗(yàn),結(jié)合JB/T 4730—2005 標(biāo)準(zhǔn)的要求,總結(jié)了安裝監(jiān)檢中射線檢測的工藝方面主要存在以下幾方面的問題:

(1)有些檢測單位只有無損檢測通用工藝規(guī)程,未針對當(dāng)前安裝的電站鍋爐的具體情況,編制各種規(guī)格的小徑管射線檢測專用工藝卡,在執(zhí)行射線檢測工藝時(shí)存在隨意性現(xiàn)象。

(2)選擇的γ射線源超出標(biāo)準(zhǔn)要求的透照厚度范圍。在電站鍋爐安裝過程中,對于高空受熱面管子的固定焊口,檢測單位一般采用γ射線檢測,包括192Ir 和75Se 射線源,而由于192Ir 射線源的半衰期和能量較適中,施工單位,較多地采用192Ir 射線源,受熱面管子進(jìn)行192Ir 雙壁雙影透照時(shí),一般透照厚度＜20 mm,不滿足標(biāo)準(zhǔn)的常規(guī)要求,此時(shí)若要采用192Ir 射源進(jìn)行檢測,應(yīng)確認(rèn)使用的檢測方法能否同時(shí)滿足下列四個(gè)條件:①透照厚度下限≥10 mm。②得到業(yè)主/監(jiān)理單位、委托檢驗(yàn)方等合同相關(guān)各方對192Ir 射源使用的書面確認(rèn)。③底片像質(zhì)計(jì)靈敏度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。 ④必須采取有效的補(bǔ)償措施,主要是指提高底片黑度、選用T2 或T1類膠片以及增強(qiáng)散射線屏蔽等[2]。

由于75Se 源較192Ir 源能量低,射線底片的透照質(zhì)量也比較好,因此建議在電站鍋爐受熱面管對接接頭進(jìn)行γ射線檢測時(shí)應(yīng)采用75Se 射線源進(jìn)行透照。

(3)膠片類型選用不符合標(biāo)準(zhǔn)要求:JB/T 4730—2005 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,當(dāng)采用γ射線照相時(shí),可以采用T3 類膠片,但當(dāng)對裂紋敏感性大的材料進(jìn)行射線檢測時(shí),明確規(guī)定應(yīng)采用T2 類或更高類別的膠片。由于DL/T 821—2002 標(biāo)準(zhǔn)[3]對γ射線照相所用膠片的類別沒有明確要求,很多檢測人員就疏忽了JB/T 4730—2005 標(biāo)準(zhǔn)對膠片類型選用的規(guī)定。在近幾年的大容量、高參數(shù)電站鍋爐建設(shè)中,存在著許多裂紋敏感性大的合金鋼焊口,且現(xiàn)場較多采用γ射線照相。由于γ射線照相所獲得的固有不清晰度要比X 射線照相大得多,將影響射線檢測細(xì)長缺陷的能力,所以當(dāng)采用γ射線進(jìn)行射線透照時(shí),宜采用高梯度噪聲(T1 或T2)膠片,以作為實(shí)際檢測靈敏度的一種彌補(bǔ)。尤其對于σb≥540 M Pa 的高強(qiáng)度材料對接焊接接頭,由于缺口敏感性高,產(chǎn)生細(xì)長形冷裂紋的趨勢比較明顯,因此為了保證透照靈敏度和受熱面焊口的焊接質(zhì)量,必須嚴(yán)格控制膠片類型。

(4)部分部件射線檢測比例不能滿足要求,原因之一是部分電力規(guī)范與《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程(1996 版)》在一些具體要求方面存在抵觸。此時(shí),《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程(1996 版)》的要求必須首先得到有效的執(zhí)行。監(jiān)檢過程中發(fā)現(xiàn),檢測單位比較容易忽視以下幾方面的無損檢測規(guī)定。

《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程(1996 版)》規(guī)定:外徑＞159 mm 或壁厚≥20 mm 的集箱、管子、管道和其它管件的環(huán)焊縫(受熱面管子接觸焊除外),不論其受壓大小都應(yīng)進(jìn)行100%射線或超聲波探傷。而電站鍋爐相關(guān)規(guī)范對此類部件的探傷比例要求則是與其所承受壓力有關(guān)。《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程(1996 版)》又規(guī)定:受熱面管子以及鍋爐汽水管道如采用無直段彎頭時(shí), 無直段彎頭與管道對接焊縫應(yīng)100%射線探傷。在監(jiān)檢時(shí)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)此類部件的檢測比例按管道要求進(jìn)行,也進(jìn)行了100%無損檢測,但其中射線探傷和超聲波探傷各占一定比例,而非100%的射線探傷。在處理無直段彎頭焊縫無損探傷問題上,因無直段彎頭數(shù)量太多,焊縫位置分布特殊,安裝單位無法做到100%射線探傷,結(jié)合DL/T 869-2004《火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程》,經(jīng)相關(guān)單位協(xié)商,最終同意安裝單位對無直段彎頭與管道之間環(huán)縫進(jìn)行100%超聲波探傷加25%射線探傷。

(5)透照厚度和像質(zhì)計(jì)選用問題:對小徑管來說,JB/T 4730.2—2005 中透照厚度是指兩倍的公稱壁厚,而DL/T 821—2002 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為橢圓透照的透照厚度再加一個(gè)余高;小徑管橢圓成像的透照厚度TA要按下列公式計(jì)算[3]:

式中D為鋼管外徑;T為管壁厚度。

表1 是對幾種電站鍋爐常用規(guī)格的小徑管的透照厚度和像質(zhì)計(jì)按兩種標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定取值進(jìn)行的比較。

表1 透照厚度及像質(zhì)計(jì)靈敏度的比較

由表1 可見,兩標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)像質(zhì)計(jì)靈敏度及相應(yīng)透照厚度范圍的規(guī)定并不相同,透照相同規(guī)格的管子,JB/T 4730.2—2005 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的像質(zhì)計(jì)靈敏度(AB 級)普遍高于DL/T 821—2002 標(biāo)準(zhǔn)。因?qū)π焦苌渚€檢測時(shí),像質(zhì)計(jì)一般選用5 根絲的專用像質(zhì)計(jì),審查底片靈敏度時(shí)應(yīng)注意像質(zhì)指數(shù)是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求。

(6)局部射線探傷時(shí),發(fā)現(xiàn)不合格焊口后增檢焊口數(shù)量不符合要求。根據(jù)《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程(1996 版)》的要求,當(dāng)發(fā)現(xiàn)不合格焊口時(shí),應(yīng)對該焊工抽查焊口數(shù)量的雙倍數(shù)目進(jìn)行擴(kuò)探。一些檢測單位發(fā)現(xiàn)不合格焊口后的擴(kuò)探數(shù)量為發(fā)現(xiàn)不合格焊口數(shù)的兩倍,這不符合相關(guān)要求。在監(jiān)檢過程中,應(yīng)對照焊口統(tǒng)計(jì)表、焊工焊接質(zhì)量自檢表、射線檢驗(yàn)委托單等相關(guān)資料進(jìn)行檢查,確保擴(kuò)探比例及抽檢方法滿足要求。

(7)現(xiàn)場安裝射線檢測透照次數(shù)不符合標(biāo)準(zhǔn)要求。在質(zhì)檢辦特函(2006)144 號文(關(guān)于鍋爐壓力容器安全監(jiān)察工作有關(guān)問題的意見)發(fā)布之前,散裝電站鍋爐射線探傷大多依據(jù)DL/T 821—2002 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。雖然發(fā)文之后一些單位已逐漸采用JB/T 4730.2—2005 標(biāo)準(zhǔn),但是在實(shí)際檢測操作過程中部分檢測人員仍然沒有完全按照J(rèn)B/T 4730.2—2005標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。究其原因一方面是由于使用原標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間較長,已形成了慣性;另一方面,由于檢測單位未就JB/T 4730.2—2005 進(jìn)行專門的宣貫,使得檢測人員對該標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)技術(shù)要求掌握不透徹。

監(jiān)檢中筆者還發(fā)現(xiàn),對于一些不存在特殊結(jié)構(gòu)的受熱面小徑管(如預(yù)制組合場受熱面小徑管)射線檢測,仍采用雙壁雙影一次透照的方式,沒有嚴(yán)格地滿足JB/T 4730.2—2005 標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于透照次數(shù)的要求。

當(dāng)采用雙壁單影法透照大口徑管時(shí),透照次數(shù)仍沿用DL/T 821—2002 標(biāo)準(zhǔn)的條文,較多采用3次或4 次,未能按JB/T 4730.2—2005 標(biāo)準(zhǔn)要求查附錄圖表或計(jì)算得出合乎要求的透照次數(shù),透照厚度比超出標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,致使橫向裂紋檢出率降低。

4 射線檢測底片質(zhì)量和評定質(zhì)量

要得到準(zhǔn)確的檢測結(jié)果,進(jìn)行評定的底片必須是合格的底片。對底片質(zhì)量的主要要求可分為四個(gè)方面:①黑度應(yīng)處于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍。 ②射線檢測靈敏度應(yīng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。 ③標(biāo)記及擺放位置應(yīng)符合有關(guān)的規(guī)定。 ④表觀質(zhì)量應(yīng)滿足規(guī)定的要求。

在監(jiān)檢過程中,射線檢測底片質(zhì)量普遍存在的問題包括標(biāo)記不齊或標(biāo)記擺放位置不當(dāng)、暗室處理質(zhì)量不合格、底片的像質(zhì)指數(shù)及黑度不符合要求等。

底片評定方面存在的問題基本上可以歸納成以下幾方面:

(1)對重要缺陷的性質(zhì)評定有誤。如監(jiān)檢過程中發(fā)現(xiàn)根部未熔合經(jīng)常被評定為根部咬邊而未予返修。

(2)對缺陷的定量不準(zhǔn)確,包括:圓形缺陷的長徑大于壁厚的1/2 時(shí),未評定為Ⅳ級:底片上存在多處缺陷時(shí),評定級別所選部位非缺陷最嚴(yán)重部位;圓形缺陷與條形缺陷綜合評級時(shí),選擇區(qū)域不是缺陷最嚴(yán)重部位;條形缺陷組綜合評級時(shí),由于條形缺陷組的確定不準(zhǔn)確導(dǎo)致誤判。

(3)深孔缺陷(針孔缺陷)是承壓設(shè)備焊接接頭的一種潛在性危害缺陷,嚴(yán)重影響焊接接頭的致密性。當(dāng)對接接頭存在深孔缺陷時(shí)其質(zhì)量級別應(yīng)直接評為Ⅳ級。在底片抽查過程中發(fā)現(xiàn)有的評片人員對于深孔缺陷仍然按照圓形缺陷的直徑進(jìn)行評級,沒有對深孔缺陷及時(shí)返修,給設(shè)備的安全運(yùn)行留下事故隱患。

(4)對底片上存在的外表面質(zhì)量問題不予指出,留下設(shè)備安全隱患。例如焊接接頭余高過高,對焊接接頭缺陷的檢出有一定的影響;焊縫外表面存在的咬邊、凹坑和溝槽等掩蓋了對接接頭內(nèi)的缺陷,使之漏檢。焊接接頭表面質(zhì)量與底片的有效性、可靠性及缺陷檢出靈敏度有很大關(guān)系,在底片審查時(shí)必須給予高度重視。

(5)底片上不加放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的小徑管專用(深度)對比試塊,在底片評定過程中對內(nèi)凹、未焊透和根部咬邊等缺陷的準(zhǔn)確評定帶來了一定的困難。

(6)電站鍋爐安裝工期短,射線檢測工作量大,有些檢測單位考慮工程進(jìn)度,對一些不合格底片不予復(fù)拍,檢測人員對不合格底片繼續(xù)評定,易造成缺陷的漏檢,降低了射線檢測的可靠性。

(7)在射線底片評定質(zhì)量分級時(shí),評片人員對小徑管底片影像兩端存在的黑度較大的缺陷未進(jìn)行評定,但在返修時(shí),經(jīng)常發(fā)現(xiàn)這類底片投影上的圓形缺陷實(shí)際上是條形氣孔。建議對底片兩端位置存在缺陷的焊接接頭如果有可能相隔90°再透照一次,以避免超標(biāo)缺陷的漏檢。

5 建議

根據(jù)近幾年筆者在電站鍋爐安裝監(jiān)檢射線檢測中發(fā)現(xiàn)的問題,提出如下幾點(diǎn)建議:

(1)安裝單位、檢測單位與監(jiān)督檢驗(yàn)單位應(yīng)加強(qiáng)溝通,對發(fā)現(xiàn)的問題和現(xiàn)場工作中存在的實(shí)際困難應(yīng)及時(shí)反饋,相互協(xié)調(diào)解決。監(jiān)督檢驗(yàn)單位應(yīng)及時(shí)將法規(guī)的頒布和更新信息通知相關(guān)單位。

(2)安裝單位及檢測單位須加強(qiáng)有關(guān)射線檢測法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的宣貫工作,將質(zhì)監(jiān)系統(tǒng)與電力行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求、異同以及有關(guān)技術(shù)合同的要求在施工前明確交底。

(3)鍋爐安裝的監(jiān)檢工作應(yīng)盡可能在安裝工作開始之前將射線檢測的具體要求告知安裝單位和檢測單位。

(4)在監(jiān)檢中發(fā)現(xiàn)射線檢測工作質(zhì)量偏差時(shí),應(yīng)在當(dāng)日以檢驗(yàn)工作意見通知書的書面形式交給鍋爐安裝單位,鍋爐安裝單位按所提的問題和意見逐條整改至符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

(5)電站鍋爐安裝單位近幾年來安裝任務(wù)繁重,射線檢測人員雖然實(shí)際經(jīng)驗(yàn)豐富,但長期在安裝工地上工作,對無損檢測理論和新標(biāo)準(zhǔn)缺少更深入的學(xué)習(xí)和研究,安裝單位應(yīng)加強(qiáng)檢測人員的培訓(xùn)學(xué)習(xí)工作。

[1] 強(qiáng)天鵬.射線檢測[M] .北京:中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社, 2007.

[2] JB/T 4730.2—2005 承壓設(shè)備無損檢測 射線檢測[S] .

[3] DL/T 821—2002 鋼制承壓管道對接焊接接頭射線檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)程[S] .