浅谈小径管透照实用技术

【摘要】在石油化工装置建设过程中，小径管射线检测的一次拍片成功率往往比较低。本文介绍了一种快速且不易出错的透照布置方式和分析了2种透照方式的优劣及对透照工艺的优化，以提高小径管的一次拍片成功率。

【关键词】小径管；透照；曝光参数

射线照相是无损检测的主要方法之一，由于它能直接获得缺陷的直观图像，对缺陷的定性，尺寸的定量比较准确，而且结果可以长期保存，所以被广泛采用。同时由于射线照相对体积型缺陷（气孔、夹渣等）的检出率很高，所以在小径管探伤中得到了更多的应用。

1.椭圆成像透照布置的快速确定

外径D0≤100mm的管子称为小径管，根据JB/T4730.2-2005标准规定，同时满足T（壁厚）≤8mm和g（焊缝宽度）≤D0/4的小径管应采用倾斜透照方式椭圆成像。

小径管椭圆成像常规透照布置首先必须计算偏移距离，再根据偏移距离来摆正射线机和工件的相对位置，偏移距离L0计算公式为：

L0=（b+q）L1/L2=（b+q）[F-（D0+△h）]/（D0+△h） （1）

式中：L1——射线源到工件的距离；

L2——工件到胶片的距离；

△h——焊缝余高；

b——焊缝宽度；

q——椭圆开口宽度（椭圆影像短轴方向间距）。

小径管在石油化工管道装置、高温、高压蒸汽锅炉、热水锅炉中广泛存在。以一台300MW的火力发电机组为例：它一台1060t/h的锅炉安装焊口总数大约18000道左右，而小径管焊口就约为15000左右，约占83%。由于现场小径管规格繁多，D0、△h、b都不尽相同，实际检验过程中一一计算偏移距离略显复杂，而且由于现场安装管道所处的位置差异，拉开焦距之后再量定偏移距离也是比较困难的。一般射线机发射的X射线束约为40°左右的立体锥角，为了使被检工件焊缝处于射线辐射场之内，射线机头需有一定的偏转，偏转不当将使得被检工件焊缝处于射线辐射场之外，造成曝光失败。

为了提高检测效率和拍片成功率，现介绍一种适合现场检验使用的透照方法，检验方法示意如图1所示。

（1）根据标准要求确定射线机焦点至工件表面的距离L1，将射线机放置在这一距离位置；

（2）在工件的胶片侧选取点A，使A点到焊缝边缘的距离大致等于焊缝宽度；

（3）在工件的射线源侧选取焊缝边缘的B点；

（4）用一细线连接AB两点，绷紧拉直，调整射线机焦点处于D点位置；

（5）以D点为轴旋转射线机，使射线机窗口中心C点也处于ABD直线上；

使用此方法有以下优点：

（1）无需计算偏移距离，所以特别适合现场检测使用，可实现快速检测；

（2）椭圆开口宽度较好控制，成像美观；

（3）可以保证使用射线机的主射线进行检测，检测灵敏度较高；

（4）方法简便易学，现场检测不易出错。

2.透照3次时相隔120°和60°的选择

JB/T4730.2-2005标准规定，小径管环向对接焊接接头100%检测透照3次时，一般应相隔120°或60°透照3次。但是相隔120°透照和相隔60°透照对检测结果有什么区别并没有指出。经过分析，笔者认为二者之间还是有一定区别的。

现在以倾斜透照椭圆成像来分析二者的区别，如图2所示，如果将小径管按120°分割成等分的3个部分。因为在AB段几何不清晰度和影像畸变都最小，所以缺陷检出率无疑是最高的，现将此段称为检测最优段，则相隔120°透照和相隔60°透照检测最优段的覆盖情况如图3、图4所示。

由此可知，倾斜透照椭圆成像相隔120°透照3次时检测最优段可正好覆盖整条焊缝，而相隔60°透照3次时检测最优段无法覆盖到图4所示的A3-B1段，即整条焊缝的1/3区域。同理可知，垂直透照重叠成像和倾斜透照椭圆成像检测最优段覆盖情况相同。所以为了保证小径管缺陷检出率，在现场条件允许的情况下，应尽可能采用相隔120°透照。

3.曝光参数修正

因透照小径管时，焦距远大于管子直径，射线束可粗略地看作是平行入射于管子。透照厚度情况如图5所示。

在不考虑焊缝余高的情况下，透照厚度最小值为管壁厚度的2倍（即2T），理论最大值为假定射线束与内圆相切时的射线行程，即[2]。如果考虑焊缝余高，则透照厚度最小值不变，而透照厚度最大值为：

如：石油化工管道中常见的φ60×4mm焊口，在不考虑焊缝余高的情况下，最小透照厚度为8mm，最大透照厚度为30mm。若焊缝余高为2mm，则最大透照厚度为37.3mm。所以在小径管透照时曝光参数的选择应适当增加管电压，以满足透照厚度宽容度的需要。具体做法为：

（1）根据焦距计算所需最小曝光量：JB/T4730.2-2005标准规定700mm焦距时，AB级检测曝光量应不小于15mA·min，当焦距改变时按平方反比定律进行换算；

（2）查找曝光曲线，选取符合曝光量的管电压，如果有多组曝光参数满足要求，取管电压高的一组；

（3）考虑到焊缝余高和偏移照射所引起的透照厚度增大和透照厚度不均匀所需的宽容度要求，根据有关研究，管电压应增大20KV至25KV；

如：某一小径管透照时，焦距800mm，根据平方反比定律计算，最少需要19.6mA·min的曝光量。查得曝光曲线时有管电压125KV，曝光量25mA·min和管电压130KV，曝光量20mA·min两组曝光参数满足要求，则取后者。并且将管电压再增大20KV至25KV作为最终曝光参数。

4.检测时机

由于小径管透照需要比较大的焦距和活动空间，无法像透照普通管道那样直接将探伤机捆绑在被检件上进行。对于一些管廊上架空的焊口和一些限制了探伤机移动区域的焊口将难以检测，所以对于此类焊口应尽可能的在预制阶段检测，这需要施工单位的大力配合。

参考文献

[1]JB/T4730.2-2005，承压设备无损检测：射线检测.

[2]强天鹏.射线检测[M].中国劳动社会保障出版社（第2版）.

[3]罗更生，邬冠华.基于RT技术的小径管焊缝质量控制的试验研究[J].中国特种设备安全，2010，9.

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