小徑管射線底片黑度合格率低的原因分析及改進

賀朝靖

（福建福清核電有限公司技術(shù)支持處，福建 福清 350300）

【關(guān)鍵字】小徑管；射線檢驗；黑度

0 引言

在對工件進行射線檢驗時，射線穿透工件后，透過不同厚度部位射線的強度就不同，曝光后經(jīng)暗室處理得到的底片上不同部位就會產(chǎn)生不同的黑度。射線照相底片上的影像是由不同黑度的陰影構(gòu)成的，陰影和背景的黑度差使得影像能夠被識別。把底片上某一小區(qū)域和相鄰區(qū)域的黑度差稱為底片反差，反差越大，缺陷越容易被檢出，同時，底片反差過大也會產(chǎn)生密度計測量不準等不利后果，故底片黑度是否合格，對底片上的缺陷是否能被檢出與檢測的靈敏度有重要影響。福清核電廠在小徑管焊縫射線檢驗過程中采用雙壁雙影垂直透照的方式如圖1所示，此類焊縫外徑小于88.9 mm，透照時，放射源置于焊縫平面的外側(cè)，將源側(cè)和膠片側(cè)的焊縫重疊投影在底片上。此類焊縫在底片上的黑度變化很大，一般來說管道軸線處的熱影響區(qū)黑度最大，管壁內(nèi)側(cè)附近焊縫黑度最小；單張底片的焊縫上肯定存在黑度低于2.7的區(qū)域，故需多張底片疊加覆蓋整條焊縫評定區(qū)域；依據(jù)RCCM規(guī)范，MC3161：雙片黑度應(yīng)大于2.7但不超過4.5。若黑度不合格，將導(dǎo)致底片質(zhì)量不合格，影響底片上缺陷的評判。

圖1 小徑管焊縫透照示意

1 歷次大修小徑管焊縫底片黑度排查情況

對福清核電 101、201、202、301 大修 射線 檢驗237條小徑管焊縫，共計474張底片進行核查，發(fā)現(xiàn)黑度異常底片314張，占比66%?？傮w拍攝一次黑度合格率僅為34%，且歷次大修小徑管焊縫底片黑度一次拍攝合格率均小于50%，其中201大修只有10%，如表1所示。

表1 歷次大修小徑管焊縫一次拍攝合格率統(tǒng)計

2 底片黑度不合格原因分析

2.1 黑度測量方式

RCC-M M3161規(guī)定：底片黑度應(yīng)使用密度計測量。除本規(guī)范另有規(guī)定外，雙片黑度應(yīng)高于2.7，并且符合工業(yè)用觀片燈的亮度水平；但黑度不應(yīng)超過4.5，雙片可評定區(qū)內(nèi)的黑度應(yīng)是逐漸變化的。規(guī)范規(guī)定了雙片黑度應(yīng)大于2.7但不超過4.5，但未細化底片黑度的測量方式，黑度測量無相應(yīng)指導(dǎo)文件。理論上底片有無數(shù)個測量點，在無測量指導(dǎo)文件的情況下，評片人員在實際測量時較難找到底片上黑度值的上下限值所在區(qū)域，容易誤將黑度不合格底片判為合格底片，導(dǎo)致黑度測量結(jié)果無效。

2.2 曝光量不足

2.2.1 焊縫所在管道內(nèi)存在介質(zhì)導(dǎo)致曝光量不足

通過排查歷次大修現(xiàn)場拍攝的底片發(fā)現(xiàn)部分底片影像顯示焊縫所在管道內(nèi)有介質(zhì)存在。此種類型的底片中間區(qū)域黑度較低值小于2.7。

大修期間使用放射源尺寸為3 mm×3 mm放射源強度為60Ci，在透照規(guī)格為60.3 mm×8.74 mm的鋼材質(zhì)對接焊縫時，焦距700 mm的情況下，在管道內(nèi)無介質(zhì)且不考慮焊縫余高時的曝光時間為11.10分。

在管道內(nèi)有介質(zhì)的情況下，相當(dāng)于增加內(nèi)徑厚度的介質(zhì)，大部分情況下介質(zhì)為水，即42.82 mm，水的射線吸收率約為鋼的1/3，所以帶水，相當(dāng)于增加了42.82/3=17.48 mm的鋼厚。計算曝光時間應(yīng)為22.84分，偏差為105%。

2.2.2 焊縫余高較高導(dǎo)致曝光量不足

通過排查歷次大修現(xiàn)場拍攝的底片發(fā)現(xiàn)大部分底片影像顯示焊縫余高較高，此種類型底片在焊縫余高較高部位的黑度值小于2.7。

福清核電廠大修期間使用放射源尺寸為3mm×3mm放射源強度為60Ci，在透照規(guī)格為60.3 mm×8.74 mm的鋼材質(zhì)對接焊縫時，焦距700 mm的情況下，在管道內(nèi)無介質(zhì)且不考慮焊縫余高時的曝光時間為11.10分。

在充分考慮焊縫余高的情況下，在底片上測量焊縫余高為6 mm，雙壁增加了12 mm透照厚度，計算曝光時間應(yīng)為24.61分。偏差為121%。

3 提高小徑管焊縫一次拍攝底片黑度合格率的改進措施

3.1 規(guī)范射線底片黑度測量方式

圖2 小徑管透照厚度變化示意

小徑管的透照厚度T′在X=0處最小，在X=r時最大。

由以上分析可以得出結(jié)論，底片上的黑度較大區(qū)域在焊縫中心的熱影響區(qū)，而黑度較小區(qū)域在焊縫兩側(cè)邊緣部分。

因此，編制并執(zhí)行《射線底片質(zhì)量評定細則》，規(guī)范雙壁雙影垂直透照法底片黑度的測量方式為對焊縫中心熱影響區(qū)和焊縫兩側(cè)邊緣部分進行黑度測量。

3.2 優(yōu)化曝光工藝

3.2.1 優(yōu)化現(xiàn)場曝光條件確認

對需要控制黑度的小徑管焊縫應(yīng)提前測水，存在介質(zhì)的管道應(yīng)安排補充排水。對于有流動水的管道需安排探傷過程中對管道持續(xù)抽水，保證在管道無水的狀態(tài)下拍片。

3.2.2 增加透照次數(shù)

小徑管焊縫的壁厚變化和焊縫余高較大，需要增加透照次數(shù)以達到在受檢焊縫完整覆蓋要求的情況下減小單張底片焊縫評定區(qū)使底片黑度更容易合格。在兩次透照時單張底片有效評定區(qū)范圍占底片影像區(qū)的比例為70%（圓內(nèi)接正方形邊長與圓直徑之比），在三次透照時單張底片有效評定區(qū)范圍占底片影像區(qū)的比例為50%（圓內(nèi)接正六邊形邊長與圓直徑之比），由于單張底片上焊縫余高較高的位置位于焊縫兩側(cè)邊緣部分，此區(qū)域透照厚度最大，底片黑度最低，難以滿足底片黑度的要求，減小單張底片焊縫有效評定區(qū)可以較好地減小此區(qū)域的占比，從而提高小徑管焊縫射線檢驗一次拍攝底片黑度合格率。

4 結(jié)論

通過理論分析、現(xiàn)場檢查、核實計算分析了歷次大修小徑管焊縫底片黑度合格率低的原因并提出了改進措施，改進措施已在401、203大修實施并成功地提高了兩次大修小徑管焊縫底片黑度合格率。

歷次大修小徑管焊縫底片黑度合格率低的原因包括：

（1）黑度測量無相應(yīng)指導(dǎo)文件，評片人員在實際測量時較難找到底片上黑度值的上下限值所在區(qū)域，容易誤將黑度不合格底片判為合格底片，導(dǎo)致黑度測量結(jié)果無效；

（2）焊縫所在管道內(nèi)有介質(zhì)存在導(dǎo)致實際曝光量不足；

（3）焊縫余高較高導(dǎo)致實際曝光量不足。

改進措施：

（1）編制并執(zhí)行《射線底片質(zhì)量評定細則》，規(guī)定小徑管焊縫所使用的雙壁雙影垂直透照法底片黑度的測量。

（2）對需要控制黑度的小徑管焊縫應(yīng)提前測水，存在介質(zhì)的管道應(yīng)安排補充排水。對于有流動水的管道需安排探傷過程中對管道持續(xù)抽水，保證在管道無水的狀態(tài)下拍片。

（3）增加透照次數(shù)以達到在受檢焊縫完整覆蓋要求的情況下減小單張底片焊縫評定區(qū)使底片黑度更容易合格。

實施效果：

通過改進，已完成401、203大修射線探傷過程中射線檢驗底片黑度一次合格率的成功控制。在2次大修中，射線檢驗底片黑度一次合格率較之前歷次大修有明顯改善，其中401大修的射線檢驗底片黑度一次合格率為92%，203大修射線檢驗底片黑度一次合格率為96%，總體一次合格率達到95%，如表2所示。

表2 401、203大修小徑管黑度一次合格率統(tǒng)計表