角接接頭X射線檢測(cè)方法探討

馬志堅(jiān)

(廣州華利恒化工裝備有限公司，廣東　廣州　511442)

?

角接接頭X射線檢測(cè)方法探討

馬志堅(jiān)

(廣州華利恒化工裝備有限公司，廣東廣州511442)

離心機(jī)篩籃的篩籃身與底板在連接部位經(jīng)過(guò)焊接成型后，形成了環(huán)向角接接頭，需要對(duì)其進(jìn)行100%射線檢測(cè)。采用源在外單壁透照方式，底片在靠近篩籃身部分過(guò)黑，不能實(shí)現(xiàn)100%檢測(cè)；采用源在內(nèi)單壁透照方式，底片在靠近篩籃身部分過(guò)白，亦不能實(shí)現(xiàn)100%檢測(cè)。通過(guò)對(duì)射線檢測(cè)原理分析，采用源在內(nèi)單壁透照方式，調(diào)整入射角度，最終得到合理的射線檢測(cè)工藝，解決了離心機(jī)篩籃角接接頭射線檢測(cè)的問(wèn)題。

環(huán)向接頭；角接接頭；射線檢測(cè)；入射角度

化工行業(yè)使用的設(shè)備，大多承載著易燃易爆、高溫、腐蝕、有些還有劇毒等氣體或液體介質(zhì)。其安全運(yùn)行涉及人民生命和財(cái)產(chǎn)安全，所以，要重視化工設(shè)備制造中的生產(chǎn)過(guò)程，特別是焊接環(huán)節(jié)。焊接質(zhì)量直接影響到化工設(shè)備的產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)成本和效率。

離心機(jī)設(shè)備廣泛應(yīng)用于石油、化工、醫(yī)藥、食品和環(huán)保等領(lǐng)域。應(yīng)用于化工行業(yè)的離心機(jī)，一般在易燃易爆或潮濕的環(huán)境下工作，化工行業(yè)使用的離心機(jī)，其部分介質(zhì)具有腐蝕性，篩籃是離心機(jī)設(shè)備高速旋轉(zhuǎn)部件，其運(yùn)行轉(zhuǎn)速高達(dá)1100 rpm，工作環(huán)境惡劣。焊接接頭的焊接質(zhì)量關(guān)系到產(chǎn)品的安全性，所以對(duì)焊接接頭焊接質(zhì)量要求較高[1]。圖紙要求，所有焊接接頭按NB/T47013.2-2015標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行100%AB級(jí)射線檢測(cè)，Ⅱ級(jí)合格[2]。在對(duì)篩籃身與攔液板和底板連接環(huán)向角接接頭進(jìn)行射線檢測(cè)時(shí)，采用環(huán)向角接接頭源在外單壁透照方式或環(huán)向角接接頭源在內(nèi)單壁透照方式，均不能達(dá)到100%檢測(cè)要求。

1　設(shè)備概況

篩籃身、攔液板、底板材料為S32304，篩籃規(guī)格：DN1 600 mm×1160 mm×28 mm，篩籃身內(nèi)端部與攔液板、底板焊接連接成環(huán)向角接接頭。

2　射線檢測(cè)原理、特點(diǎn)及射線透照方式

2.1射線檢測(cè)原理

射線在穿透物體過(guò)程中會(huì)與物質(zhì)發(fā)生相互作用，因吸收和散射而使其強(qiáng)度減弱，強(qiáng)度衰減程度取決于物質(zhì)的衰減系數(shù)和射線在物質(zhì)中穿越的厚度。如果被透照物體(試件)的局部存在缺陷，且構(gòu)成缺陷的物質(zhì)的衰減系數(shù)又不同于試件，該局部區(qū)域的透過(guò)射線強(qiáng)度就會(huì)與周?chē)a(chǎn)生差異。把膠片放在適當(dāng)位置使其在透過(guò)射線的作用下感光，經(jīng)暗室處理后得到底片。底片上各點(diǎn)的黑化程度取決于射線照射量(射線強(qiáng)度乘以照射時(shí)間)，由于缺陷部位和完好部位的透射射線強(qiáng)度不同，底片上相應(yīng)部位就會(huì)出現(xiàn)黑度差異。底片上相鄰區(qū)域的黑度差定義為“對(duì)比度”。把底片放在觀片燈光屏上借助透過(guò)光線觀察，可以看到對(duì)比度構(gòu)成的不同形狀的影像，評(píng)片人員據(jù)此判斷缺陷情況并評(píng)價(jià)試件質(zhì)量[3]。

2.2射線檢測(cè)的特點(diǎn)

射線檢測(cè)在鍋爐、壓力容器、石油化工設(shè)備的制造檢驗(yàn)和在用檢驗(yàn)中得到廣泛的應(yīng)用，它適宜的檢測(cè)對(duì)象是各種熔化焊接方法(電弧焊、氣體保護(hù)焊、電渣焊、氣焊等)的對(duì)接接頭。也適宜檢查鑄鋼件，特殊情況下也可以用于檢測(cè)角焊縫或其他一些特殊結(jié)構(gòu)試件。一般不適宜鋼板、鋼管、鑄件的檢測(cè)，也較少用于纖焊、摩擦焊等焊接方法的接頭的檢測(cè)。

射線檢測(cè)法用底片作為記錄介質(zhì)，可以直接得到缺陷的直觀圖像，且可以長(zhǎng)期保存。通過(guò)觀察底片能夠比較準(zhǔn)確地判斷出缺陷的性質(zhì)、數(shù)量、尺寸和位置。

射線檢測(cè)法容易檢出那些形成局部厚度差的缺陷。對(duì)氣孔和夾渣之類(lèi)的體積型缺陷有較高的檢出率，對(duì)裂紋類(lèi)面積型缺陷的檢出率則受透照角度的影響。它不能檢出垂直照射方向的薄層缺陷，例如鋼板的分層。

射線檢測(cè)法適用于幾乎所有的材料，不僅可用于金屬材料(黑色金屬和有色金屬)，也可用于非金屬材料和復(fù)合材料的檢測(cè)，特別是它還可以用于放射性材料的檢驗(yàn)。在鋼、鈦、銅、鋁等金屬材料上使用均能得到良好的效果，該方法對(duì)試件的形狀、表面粗糙度沒(méi)有嚴(yán)格的要求，材料晶粒度對(duì)其不產(chǎn)生影響[4]。

射線檢測(cè)法成本較高，檢測(cè)速度慢。射線對(duì)人體有傷害，需要采取防護(hù)措施。

2.3射線透照方式

2.4透照方式的選擇

應(yīng)根據(jù)工件特點(diǎn)和技術(shù)條件的要求選擇適宜的透照方式。2.3列出了典型的透照方式，這些透照方式分別適用于不同的場(chǎng)合。其中單壁透照是最常用的透照方式，在可以實(shí)施的情況下應(yīng)優(yōu)先選用單壁透照方式，在單壁透照不能實(shí)施時(shí)，才允許采用雙壁透照方式[5]。雙壁透照一般用在射源或膠片無(wú)法進(jìn)入內(nèi)部的小直徑容器和管道焊縫透照，雙壁雙影法一般只用于直徑在89 mm以下的管子環(huán)焊縫透照，雙壁雙影直透法則多用于直徑小于20 mm的管子的環(huán)焊縫透照。

選擇透照方式時(shí)，應(yīng)綜合考慮各方面的因素，權(quán)衡擇優(yōu)。有關(guān)因素包括：①透照靈敏度；②缺陷檢出特點(diǎn)；③透照厚度差和橫向裂紋檢出角；④一次透照長(zhǎng)度；⑤操作方便性；⑥試件(工件)及探傷設(shè)備具體情況。

3　角接接頭射線檢測(cè)

設(shè)備和材料：XXHG-3505型X射線探傷機(jī)，黑度計(jì)(透射式黑白密度計(jì))，觀片燈，6/12號(hào)FE金屬絲型像質(zhì)計(jì)，300 mm×80 mm暗盒和愛(ài)克發(fā)工業(yè)X射線膠片，鉛箔增感屏，標(biāo)記帶，鉛字(數(shù)字、字母、中心標(biāo)記、搭接標(biāo)記)。

(1)角接接頭參照環(huán)向焊接接頭源在外單壁透照方式采用環(huán)向角接接頭源在外單壁透照方式射線檢測(cè)按操作方便性考慮，采用環(huán)向角接接頭源在外單壁透照方式對(duì)角接接頭實(shí)施射線檢測(cè)，具體實(shí)施方法如下：

工藝參數(shù)：X射線機(jī)機(jī)頭布置在篩籃身外，焦距F=600 mm，射線源垂直指向角接接頭焊縫透照中心區(qū)，在篩籃身內(nèi)部環(huán)向角接接頭位置布置膠片，管電壓300 kV，管電流5 mA，曝光時(shí)間5 mim，顯影溫度25 ℃，顯影時(shí)間5 mim。

拍片結(jié)果：底片靠近篩籃身部分約占焊接接頭的20%黑度大于4.5，不能達(dá)到100%檢測(cè)要求。

(2)角接接頭參照環(huán)向焊接接頭源在內(nèi)單壁透照方式采用環(huán)向角接接頭源在內(nèi)單壁透照方式射線檢測(cè)由于環(huán)向角接接頭源在外單壁透照方式不能實(shí)現(xiàn)100%射線檢測(cè)，再采用環(huán)向角接接頭源在內(nèi)單壁透照方式進(jìn)行試驗(yàn)，具體實(shí)施方法如下：

工藝參數(shù)：X射線機(jī)機(jī)頭布置在篩籃身內(nèi)，焦距F=600 mm，由于篩籃身和X射線機(jī)構(gòu)造原因，射線源偏離角接接頭焊縫中心區(qū)約150 mm入射，在篩籃身外部角接接頭位置布置膠片，管電壓310 kV,管電流5 mA，曝光時(shí)間5 mim，顯影溫度25 ℃，顯影時(shí)間5 mim。

拍片結(jié)果：底片靠近篩籃身部分約占焊接接頭的30%偏白，黑度低于1.0，不能達(dá)到100%檢測(cè)要求。

4　分　析

(1)角接接頭采用環(huán)向角接接頭源在外單壁透照方式射線檢測(cè)時(shí)，一部分射線在篩籃身壁反射后穿過(guò)焊接接頭與正常穿過(guò)焊接接頭的射線一起被膠片吸收，造成底片靠近篩籃身部分吸收射線比其他部位過(guò)多，黑度過(guò)大，無(wú)法評(píng)定，也就是說(shuō)，角接接頭靠近篩籃身壁部分無(wú)法檢測(cè)，造成漏檢。

(2)角接接頭采用環(huán)向角接接頭源在內(nèi)單壁透照方式射線檢測(cè)時(shí)，由于篩籃身和X射線機(jī)構(gòu)造原因，射線不能直接穿過(guò)靠近篩籃身壁的部分焊接接頭，只是有微弱的散射線穿過(guò)這部分焊接接頭，被膠片吸收，所以，這部分底片黑度低于1.0，無(wú)法評(píng)定，角接接頭靠近篩籃身部分無(wú)法檢測(cè)，造成漏檢。

5　射線檢測(cè)

角接接頭采用環(huán)向角接接頭源在內(nèi)單壁透照方式改變機(jī)頭入射角度射線檢測(cè)。

在采用環(huán)向角接接頭源在外單壁透照方式和源在內(nèi)單壁透照方式均不能實(shí)現(xiàn)100%射線檢測(cè)的情況下，參照插入式管座角焊縫單壁外透照方式，采用環(huán)向角接接頭源在內(nèi)單壁透照方式，調(diào)整X射線機(jī)頭入射角度對(duì)角接接頭進(jìn)行射線檢測(cè)試驗(yàn)，具體實(shí)施方法如下：

設(shè)備和材料：XXHG-3505型X射線探傷機(jī)，黑度計(jì)(透射式黑白密度計(jì))，觀片燈，6/12號(hào)FE金屬絲型像質(zhì)計(jì)，300 mm×80 mm暗盒和愛(ài)克發(fā)工業(yè)X射線膠片，鉛箔增感屏，標(biāo)記帶，鉛字(數(shù)字、字母、中心標(biāo)記、搭接標(biāo)記)，不同厚度木條若干。

工藝參數(shù)：X射線機(jī)機(jī)頭在篩籃身內(nèi)部布置，射線源與篩籃身母線呈17°～30°入射角接接頭，焦距F=530 mm，在篩籃身外部角接接頭位置布置膠片，管電壓310 kV，管電流5 mA，曝光時(shí)間5 min，顯影溫度25 ℃，顯影時(shí)間5 min。

拍片結(jié)果：經(jīng)過(guò)調(diào)整X射線機(jī)機(jī)頭入射角度試驗(yàn)，最終確定射線源在篩籃身內(nèi)與篩籃身母線呈17°～22°入射角接接頭時(shí)，所得到的底片符合100%檢測(cè)要求。這時(shí)的底片黑度在2.0～4.0范圍，像質(zhì)指數(shù)10，符合NB/T47013.2-2015承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)《射線檢測(cè)》標(biāo)準(zhǔn)AB級(jí)檢測(cè)要求[5]，滿(mǎn)足了圖紙100%射線檢測(cè)的技術(shù)要求。角接接頭射線透照方式示意圖見(jiàn)圖1。角接接頭射線檢測(cè)底片見(jiàn)圖2。

圖1　角接接頭射線透照方式示意圖

圖2　角接接頭射線檢測(cè)底片

6　結(jié)　論

通過(guò)選擇合適的入射角度，角接接頭可以進(jìn)行X射線檢測(cè)。用X射線檢測(cè)角接接頭時(shí)，透照布置比較困難，而且攝得的底片黑度變化大，成像質(zhì)量不夠理想，為保證產(chǎn)品質(zhì)量，應(yīng)增加表面無(wú)損檢測(cè)(鐵磁性材料焊接接頭優(yōu)先選用磁粉檢測(cè)，非鐵磁性材料焊接接頭可選用滲透檢測(cè))。因此，有射線檢測(cè)要求的焊接接頭，應(yīng)盡量避免采用角接接頭型式，以免增加無(wú)損檢測(cè)的難度。當(dāng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)原因無(wú)法避免時(shí)，才可采用角接接頭型式。

[1]國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB19815-2005 離心機(jī) 安全要求[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2005.

[2]全國(guó)鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).GB150.1-4-2011 壓力容器[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2011:334-337.

[3]強(qiáng)天鵬.射線檢測(cè)[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2007:16-58.

[4]李家偉,陳積懋.無(wú)損檢測(cè)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2002:45-82.

[5]全國(guó)鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)．NB/T47013.2-2015 承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)射線檢測(cè)[S]．北京：新華出版社,2015．

Method of Testing Corner-joint X-radiographic

MA Zhi-jian

(Guangzhou Hua-Li-Heng Chemical Industry Equipment Co., Ltd., Guangdong Guangzhou 511442, China)

After welding centrifuge rotor body and baseboard by connection, it turned to shape and formed circumferential corner joint. It needed to be 100% radiographic tested. Using method of X-ray source ectad in single welled transillumination, negative was particially black, because it was too closed to centrifuge rotor body. And it could not be fully tested. Using method of X-ray source inide in single welled transillumination, negative was paticially white, because it was too closed to centrifuge rotor body, it could not live up to 100% testing. Through ananization of rediographic testing’s principle, using method of X-ray source inside in single welled transillumination, and adjusted the angle of incidence degree, it finally gained reasonable technology in rediographic testing, which solved the problem of corner joint radiographic testing in centrifuge rotor.

circumferential joint; corner joint; radiographic testing; incidence degree

馬志堅(jiān)(1959-)，男，化工機(jī)械工程師，從事石油化工設(shè)備無(wú)損檢測(cè)。

TQ051.8

B

1001-9677(2016)016-0176-03