管子—管板焊縫的射線照相無損檢測技術(shù)

顧 堯，許章飛

（國核電站運行服務(wù)技術(shù)有限公司，上海200233）

0 引言

一般對于列管式換熱器以及反應(yīng)器管子、管板連接進行焊接時，更多會應(yīng)用焊接、脹接+焊接這兩種結(jié)構(gòu)，該連接位置對于整體設(shè)備來說是其中的薄弱之處。因為焊縫過程中可能會面臨氣孔缺陷，加上腐蝕作用會使設(shè)備正式應(yīng)用之后出現(xiàn)泄漏事故，不僅會帶來經(jīng)濟方面的損失，還會污染環(huán)境。所以，焊接之前必須要確定管子-管板焊縫氣孔，這是焊接工作中的難點。如果使用表面探傷方法，不能發(fā)現(xiàn)焊縫內(nèi)部缺陷，常規(guī)射線檢測方法不具備管子-管板焊縫照相功能。所以，射線照相無損檢測技術(shù)的應(yīng)用便非常重要，可以準(zhǔn)確檢測出氣孔，保證檢測靈敏度達到0.5 mm，并且有很好的適應(yīng)性，為此下文對其展開介紹。

1 管子—管板焊縫的射線照相無損檢測技術(shù)作用

對于管子—管板焊縫的射線照相技術(shù)，實際應(yīng)用過程中的作用重點體現(xiàn)在泄漏失效導(dǎo)致的后果以及損失這兩個方面，具體如下：（1）泄漏方面：泄漏主要分為容許、有限容許以及不容許這三種；（2）安全方面：一旦發(fā)生泄漏，可能會引發(fā)爆炸以及設(shè)備損壞，甚至還會威脅到人身安全；（3）環(huán)境方面：泄漏的產(chǎn)生必然會對周邊環(huán)境造成污染，且污染本身是無法快速消散的；（4）腐蝕方面：泄漏問題的出現(xiàn)會形成腐蝕作用，導(dǎo)致生產(chǎn)設(shè)備損壞，并且影響到生產(chǎn)的正常進行；（5）質(zhì)量方面：泄漏同時還會對產(chǎn)品質(zhì)量帶來影響，導(dǎo)致質(zhì)量下降。為了解決以上問題，必須要應(yīng)用射線照相無損檢測技術(shù)，降低泄露等問題發(fā)生概率，保護周圍環(huán)境，實現(xiàn)生產(chǎn)的有序進行。

2 射線照相無損檢測技術(shù)運行原理

一般射線照相無損檢測技術(shù)中包括成像系統(tǒng)以及方法，下面對其運行原理展開分析：

2.1 底片掃描法

底片掃描法是使用高分辨率對射線照相底片進行掃描，再將掃描所得結(jié)果轉(zhuǎn)變成射線照相底片影像，最終獲得數(shù)字圖像之后，應(yīng)用數(shù)字化掃描功能掃描底片，將結(jié)果輸入到計算機內(nèi)，提高底片影像分辨率，增加射線照相底片中涉及信息量的同時，也能夠?qū)⑾袼匦揪噙M行改變。實際應(yīng)用中底片掃描法運行流程如下：第一，在暗盒內(nèi)放置射線膠片，通過X射線曝光潛影；第二，沖洗加工操作之后便可以獲得底片；第三，對底片進行掃描會得到數(shù)字圖像，將其儲存到計算機內(nèi)，使用監(jiān)視器的顯示屏進行判定。

2.2 CR成像系統(tǒng)

CR成像系統(tǒng)的應(yīng)用，將載體視為熒光成像板，從中獲取射線影響信息，再利用射線將其曝光之后，使用掃描器掃描出信息，輸入到計算機內(nèi)處理相關(guān)圖像，最終便可以得到平面圖像[1]。對于熒光成像板，其中熒光成像層是IP熒光成像板中最為重要的涂層。對于CR掃描器，使用激光掃描IP板，這時光電倍增管便會將熒光影像導(dǎo)入其中，并且將其轉(zhuǎn)變成為電信號，通過數(shù)字信號的方式讀取。

3 技術(shù)要求與實施

3.1 焊接要求

第一，錐形脹接。在正式焊接之前杜絕全面積脹接、預(yù)滾管子，在滑移到位之后，管端只能夠和管孔內(nèi)側(cè)實現(xiàn)線接觸。第二，應(yīng)用TIG焊實施定位焊處理。針對普通鋼以及低合金鋼可以應(yīng)用填充金屬。具體焊接工藝的選擇，建議以手工電弧焊、TIG焊以及工藝組合焊接為主。

如果使用手工電弧焊和手工TIG焊工藝，注意不能焊接過程中不能夠“向下立焊”。實際焊接過程中，收弧焊道要將起焊道加以覆蓋，如果采用多層焊，那么根部焊道則要被之后的焊道覆蓋[2]。與此同時，焊接過程中焊縫要延伸至管子內(nèi)壁處，管子-管板接頭位置如果需要返修，則要使用與焊接坡口相同的工藝。

3.2 射線技術(shù)實施

某企業(yè)進行管子-管板焊縫的焊接，由于焊縫較深，無法使用肉眼看到，技術(shù)人員采用了射線照相檢測技術(shù)，通過X射線、G射線將試件穿透，并且用膠片進行信息記錄。X射線、R射線進行膠片照射期間和普通光線相同，可以在膠片乳劑層內(nèi)鹵化銀形成潛影，因為密度不同，物質(zhì)對于射線吸收的系數(shù)不同，照射至膠片的射線能量存在一定區(qū)別。針對這一問題，技術(shù)人員在實際操作過程中，按照暗室處理之后的底片黑度差很好的判斷了缺陷，使檢測工作得以順利進行。具體對該技術(shù)的應(yīng)用，為了保證應(yīng)用效果，操作人員進行了充足的準(zhǔn)備，具體分析如下：

3.2.1準(zhǔn)備工作

選擇合適的工藝將內(nèi)、外兩側(cè)焊縫波紋，表面不規(guī)則問題及時解決，為后期透照作業(yè)期間補償塊的放置提供方便，也可以免于底片缺陷影像混淆。

3.2.2射線檢測技術(shù)條件

第一，放射源建議選擇Ir192同位素，結(jié)合焊接需求使用微小焦點放射源，降低幾何不清晰度，關(guān)于源尺寸以φ0.5 mm×1.0 mm為最佳；第二，焊接過程中的透照布置方法主要有“向后透照”“向前透照”兩種，建議選擇前者；第三，建議應(yīng)用T2類膠片，膠片的最佳尺寸是100 mm×120 mm；第四，按照管子內(nèi)徑d1可以確定焦點到膠片之間的距離，期間必須要對減小投影畸變以及照相靈敏度這兩點因素進行考慮；第五，曝光時間不能超過30 s；第六，以免出現(xiàn)邊蝕散射現(xiàn)象，需要應(yīng)用補償塊；第七，通過濾板降低散射幾率；第八，特制焊縫照相靈敏度鑒定試塊，該試塊中的人工缺陷是若干小孔。通過技術(shù)鑒定試驗便可以將其檢驗出來。

3.2.3底片質(zhì)量檢查

第一，底片不能夠出現(xiàn)邊蝕散射現(xiàn)象，管口位置黑度和評定焊縫區(qū)域的均勻性相同；第二，底片所有焊縫影像所形成的變形程度不能夠?qū)θ毕葑R別造成影響；第三，底片評定區(qū)域黑度數(shù)值集中在2.5～3.5之間[3]。

4 管子—管板焊縫射線檢測技術(shù)創(chuàng)新點

化工廠生產(chǎn)最重要的是避免換熱器泄漏，會導(dǎo)致環(huán)境污染。那么在管子—管板焊縫施工期間，應(yīng)用射線照相無損檢測技術(shù)，這是非常有效的預(yù)防性控制舉措。通過一直以來的實踐顯示，射線照相無損檢測技術(shù)與傳統(tǒng)檢測技術(shù)想比，很好地避免了換熱器與反應(yīng)器失效，換熱器泄漏幾率從原來的18%降低到3%，節(jié)省了工廠生產(chǎn)成本，這是該技術(shù)應(yīng)用最最重要的創(chuàng)新點。除此之外，在技術(shù)性能和技術(shù)研究方面也有明顯的創(chuàng)新，具體如下：

4.1 技術(shù)創(chuàng)新——提高技術(shù)性能

我國現(xiàn)有管子—管板焊縫射線檢測技術(shù)本身具有寬容度、靈敏性以及清晰度等諸多優(yōu)勢，能夠在鋁合金鑄件以及鋁合金焊件等檢測中應(yīng)用[4]。針對管子-管板焊縫射線檢測技術(shù)今后的發(fā)展，還需要進一步創(chuàng)新，將膠片照相靈敏性、高溫快速加工的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來。

4.2 技術(shù)研發(fā)——射線照相無損檢測新技術(shù)

目前管子-管板焊縫射線檢測技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，但是為了實現(xiàn)焊接技術(shù)的長遠發(fā)展，必須要以現(xiàn)有技術(shù)為基礎(chǔ)，研發(fā)數(shù)字射線照相技術(shù)新技術(shù)[5]。例如可以針對熒光體成像板以及CR成像系統(tǒng)等方面深入研究，提高數(shù)字射線照相規(guī)范性，借鑒國外一些成功的研發(fā)經(jīng)驗與技術(shù)，從而推動我國管子—管板焊縫射線檢測技術(shù)發(fā)展[6]。

5 結(jié)束語

綜上所述，管子—管板焊縫的射線照相無損檢測技術(shù)有諸多優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在曝光時間與檢測時間短，射線檢測效率高等方面。所以，在實際焊接操作過程中應(yīng)用射線照相無損檢測技術(shù)有非?？捎^的前景。同時，針對射線照相無損檢測技術(shù)的分析，總結(jié)以下兩點：其一，該技術(shù)能夠降低泄露幾率，有利于保護環(huán)境；其二，通過照相、成像系統(tǒng)，可以提高檢測信息準(zhǔn)確性，提高焊接檢測效率與質(zhì)量，實現(xiàn)工廠生產(chǎn)的有序進行，同時也為今后焊接檢測工作提供更有價值建議。