铱-192γ射线透照工业管道焊缝工法

1、铱 1 92 射线透照工业管道焊缝工法放射照相是工业无损检测的重要手段之一。它包括X 射线、 射线、加速器、中子射线以及 射线照相等内容。便携式 X 光机满足不了厚壁管焊口和狭窄空间处（如排管、炉管等）射线探伤的要求。铱一 1 92 射线探伤机的研制成功，为我国探伤设备填补了一项空白。在南京扬子乙烯、中原化肥厂、锦西大化肥工程、孟加拉国JF 化肥厂、贵阳瓮福磷矿精矿浆长输管线等工程建设中利用铱- 192 源透照了近两万个管道焊口， 并在原曝光时间计算尺和曝光曲线的基础上试验总结出了曝光时间经验计算公式和照射量取值范围，使最大透照厚度达到了130mm ， 底片质量完全符合射线探伤标准要求。在总结

2、多个工程实践经验的基础上，编写了本工法。原理和特点原理 射线探伤，是利用放射性同位素原子核衰变时放出的 射线，来实现射线探伤的目的。和X 射线一样， 射线也是一种电磁波，其波长短、能量高，能够穿透可见光所不能穿透的物质，并在穿透过程中产生吸收和散射现象。不同的物质，对射线具有不同的吸收能力。如：焊缝金属对射线的吸收能力较强，透过的射线强度较小而焊缝金属中夹杂的缺陷如：气孔、夹渣、未焊透等，它们对射线的吸收能力较弱，透过的射线强度相对较大。因此， 可以通过探测射线透过物质后，其强度的变化来检测物质内部有无缺陷。目前， 在工业检测中应用最多的是射线照相法。射线照相法是采用感光胶片直接记录射线穿透工

3、件后其强度的变化。胶片经暗室处理即可得到具有不同黑度的底片，底片上射线照射强的部位感光多，黑度较大， 反之黑度较小，通过观察底片上影像的形状及黑度变化，即可达到对工件内部缺陷进行评定的目的。特点目前， 用于工业探伤的 射线源主要有CO60 、 Cs137 、 lr192 、 TM170等几种，见下表。几种常用放就性同位素的生要特性参数放射性同位素Cs137Ir192Co60Tm170射线能量Mev1.171.330.66630.300.610.0840.052相当于X 射线能量Mv230.61.50.30.80.10.3半衰期5.33375127半价层Cm （铅）1.20.80.50.1其中，

4、铱 - 192 适宜透照10- 100mm 钢材料 , 它具有以下特点：（1 ）射线能量适中，探测厚度范围广I r 192 放射出来的 射线由多条谱线组成，穿透能力比一般X 光机强 （一般 X 光机能量为200 300kv ） ， 相当于 300 800kVX 光机的有效能量，可部分代替加速器，但比加速器轻便和便宜得多。用它透照的射线底片，对比度和灵敏度较好，质量明显优于Co60 和Cs137 所透照的底片，而Tm170 只适宜透照较薄的工件。（2 ） 体积小， 重量轻。 目前国内使用最多的是丹东和成都制造的y 射线探伤仪， 主机重量分别为15kg 和 26kg 。 操作时不需要电源和水源，非

5、常适合野外和高空作业。（3 ）比活度高，焦点小。在常用的几种放射性同位素中，I 192 的比活度较高。源的尺寸相对来说就可以做的较小，一般100Ci 源的尺寸约为。3X3mm 。因此，用lr192 透照时，其几何不清晰度小，灵敏度较高。（4 ）探头直径小，能通过。25mnl 左右的孔隙伸人管道内部进行透照。适用于内照法和狭窄间隙处的焊缝探伤。能探测X 光机无法探测的部位。（5 ）拍片效率高。与X 光机相比，成本低，检测速度快，不需要间歇和训机时间，可连续工作。（6 ）半衰期短，适合不同厚度和规格的管道探伤。但根据工作情况需及时更换新源。（7 ）设备牢固耐用。与此相反，X 光机的 X 光管，高压

6、线包等均易损坏，经常需更换，且价格昂贵。（8 ）因 射线辐射不能人为加以控制，且能量较高，因此对防护要求较高，要求执行一系列防护规定，并有较X 射线更为严格的防护措施。适用范围本工法适用于用铱-192 源透照10mm TA 130mm 的管道焊缝透照方式为：（1 ）内透法；（2 ）双壁单投影法；（3 ）双壁双投影法（仅在x 光机无法透照时使用）。注内透法时：TA = T 十 h双壁单影和双壁双影法时：TA = 2T + h探伤工艺 射线探伤机Ir - 192 射线探伤机，通常由于以下几部分组成：（1 ） 源：一定尺寸的Zrl91 在核反应堆中俘获热中子而形成lr192 ，其具有放射性。 射线即

7、由此发出，称之为 源， 源用氢弧焊严密封装在不锈钢外壳内，外壳端头有与操作系统相连接的接头。2 ）工作容器（贫化铀罐）。工作容器用贫化铀制成， 源放在中间的输源通道内。输源通道通常有直通道和占型通道两种。工作容器的作用是屏蔽非工作状态下的射线辐射，使泄漏的射线剂量在安全剂量以下，该容器两端有快速接头， 一端与驱动钢缆相接，另一端与源导管相接。该容器上还有锁紧和快门等安全装置，能防止 源从容器内自行脱出和屏蔽源的通道射线的泄漏。3 ） 操作机构。操作机构的作用是利用驱动缆通过源导管把 源送出和收回驱动装置有电动和手动两种。4 ）支撑装置：支撑装置主要由支架组成，起支撑前三部分的作用.2 辅助器材

8、（ l ）铅字，像质计：铅字有阿拉伯数字、英文字母及其它识别标志，使用后能在底片上形成永久性的影像。像质计是检查底片影像质量的器件，有不同的编号，使用时根据透照厚度按标准选用。（2 ）暗袋：增感屏。暗袋选用不透光，对射线吸收小能方便地拆装胶片的材料制成。目前，使用最多的是黑塑料暗袋。增感屏有增加胶片感光的作用，应选用前屏 0。 05mm , 后屏 0 . 1mm 的铅箔增感屏（3 ）胶片： 射线探伤应选用GB3323 - 87 标准规定的J ：或 J ：型胶片。要求粒度细，伪像少，反差高。底片尺寸应根据管径大小及透片张数具体决定。其规格一般分为，150* 80mm , 240*80mm , 3

9、00 xsomm , 360*80mm 四种当焊缝宽度较大时，底片宽度可适当增加。（4 ）铅板：铅板的作用是屏蔽透照中来自胶片背面和侧面的散射线。其长和宽应稍大于暗袋尺寸，厚度24mm 。（5 ）标记带：自制标记带可按5cm 间隔把 0.5 、10 、15 , 等铅字固定在皮尺上，长度视需要而定，透照时把此标记带围在焊缝旁，并在与之相应的部位打印好定位识别标记，定位识别标记可用“0”沪和“ ”表示起点和延伸方向。（6 ）乳胶管、弹力贴片带或特制磁铁：透照时用于绑扎固定暗袋和铅板等（7 ）氧化锌胶布：用于固定铅字和像质计，标记带等。（8 ）手锤、冲子、记号笔等。用于在焊口旁标定定位识别标记，便于

10、焊口返修和复验。（9 ）计算器和计时器：用于计算曝光时间。（10 ） 安全警戒标志。有专用的绳、牌、 灯等 , 防止无关人员误人探伤区。（11 ）夜间工作所需要的照明灯具。（12 ）个人音响报警器等。.3 透明方式的选择（1 ）外径大于89mm 的管焊缝，采用双壁单影法分段透照，如下图。双壁单影法（2 ）外径小于等于89mm 的管焊缝，采用双壁双影法透照，如下左图。其椭圆间隙以310mm 为宜。如下右图。双壁双影法中心周向曝光法.4 工艺程序（1 ）焊缝径外观检查合格后，由施工单位填写射线探伤委托单，委托单上应注明装置号、管线号、焊工号、焊口号、规格、材质、执行标准等（2 ）检测人员经现场观察

11、认为确已具备现场检测条件后，方可签字接收委托。（3 ）接收委托单后，准备照明器材，并按委托单上提供的工件规格选用相应规格的胶片和增感屏装人暗盒中。（4 ）根据 GB3323 -87 、 GB / T 12605 -90标准和有关安全防护标准要求及透照对象的具体情况，选择透照方式，确定焦距，焦点位置，划定安全区。（5）计算曝光时间。（6）穿戴好防护用品，把探伤机运至工作地点，用剂量仪检查射线源是否在装置内。（7）将输源管和驱动缆与探伤机连接。（8）设置安全警戒标志。（9）标定和打印定位识别标记，把标记带固定在焊缝旁，底片中各种所需的标记按下图（1）进行排列。双壁双投影透照时，底片上所需标记可贴放

12、在射源或胶片侧。见下图（2）和（3）1）底片上标记布置图（ 2）双壁双影底片标记布置图3）双壁双投影透照布置（10 ）贴片）用内透法曝光时，先将乳胶管或弹力贴片带套在焊缝上扎紧，然后按标出的贴片置将衬有铅板的暗袋掐人乳胶管（或贴片带）与管外壁之间。相邻两片接头部分搭接10 20mm 。如下左图所示。）在双壁单投影和双段影透照时，贴片带扎法同上。把暗袋插人预定透照位置即可。（11 ）对焦）进行内透中心曝光时，把探头焦点固定在环焊缝的圆断面中心处。如下左图所示。） 进行双壁单投影透照时，把探头固定在管外壁的环焊缝旁，并使源点与对面焊缝贴片位置中心的连线通过焊缝圆环的中心（如下右图所示）。内透法中心

13、曝光透照布置双壁单投影透照布置）进行双壁双投影透照时，把探头固定在焊缝上表面LI 位置，并偏移至焊缝边沿距离9 处。如上图（3）双壁双投影透照布置所示。（12 ）像质计的放置：1 ） 进行中心曝光时，采用 GB5618 中规定的R10 系列像质计，按 GB3323 一87 标准规定放置）进行双壁单投影时，像质计种类同上，一般放置在胶片与管壁之间，具体位置是被检区长度的1 / 4 处。壁厚大于20mm 时需作对比试验。如下图所示。像质计放置示意图）进行双壁双投影透照时，像质计可采用R10 系列或小口径管外壁中心处，如图 36 - 8 所示。（13 ）做好防护准备，设专人监控，防止非工作人员进人，

14、确认安全警戒区内无其他人员。（ l4 ）旋转选择环到工作位置，操作驱动机构，将源送到曝光位置（即输源管头）开始曝光，计算时间。（15 ）达到预定时间，将源收回机内，并用剂量仪或音响报警器确认。（16 ）旋转选择环到锁紧位置。收片。同时，进行下一张片的透照准备，一般一道口最少照4 张。壁厚与直径比较值较大的因有效评定长度变小应至少照56 张。（17 ）暗室处理，按显影停影水洗干燥程序处理。（l8 ）进行底片评定和报告签发。主要施工机具及材料（见下表）主要施工机具一览表序 号名称规格型号单 位数 量1铱 - 192 射线探伤机Ts-1 型或TIF 型套1或视工作t 选择（ 1 ）探伤机主体（容器）

15、贪化铀罐台1（ 2 ）驱动缆16m 长条1（ 3 ）输源管三根2 5m 长软管根3( 4 )铱 - 192 源 50mm ） ，计算尺查得的曝光时间有较大偏差。经实验， 可用计算法确定曝光时间。现将两种确定曝光时间的方法介绍如下：.3.4.1 使用西南反应堆工程研究设计院制作的计算尺计算曝光时间（查尺法） :经长期探伤实践和实验，认为在透照厚度为10 50mm 范围内可使用 射线探伤曝光计算尺确定曝光时间，在采用天V 型胶片时，照射量取3 3 . 5 伦琴可取得理想的底片。举例： 已知铱 - 192 源三个月前为60 居里， 射源有效焦点尺寸为 3 * 3 ，现欲对 219 *8mm 钢制管道

16、环焊缝进行射线照像，选用天v 胶片计算曝光时间。1 ）采用源点贴壁透照，双壁单影法，则焦距为219 + 2 = 221mm ，透照厚度为 2T + h = 16 十 2 = 18mm 。）照射量取3 伦琴，移动计算尺滑标，使发线对准下定尺的3 伦琴处。）移动下滑尺，使源衰变时间3 个月对准发线。）移动滑标，使发线对准下滑尺之钢厚18mm 处。）移动上滑尺，使源强60 居里对准发线。）移动滑标，使发线对准上滑尺焦距22 .1 km 处，此时发线对准上定尺的曝光时间为1 分 15 秒。6.3.4.2计算法式中t = 2n . R2 . K 1 . K 2. K3a / At 曝光时间（min ）;

17、R焦距（m ） ;n 母材的透照厚度半价层厚度（14mm ） ; .Kl 胶片感光系数；K 2 透照方式系数，中心法和双壁双影法1.0，偏心法1 . 1 ，双壁单影法1 . 11.3 （其中 T 30mm 时， K = 1 . 130 TA 60mm 时 K = 1 . 3 ） ;K3 暗室综合系数0 . 8 1 .0;A Ir192 源的强度（居里）;a 量纲系数Ci （ min / m 2 ） 。该公式亦可利用阶梯试块测试不同的K 值或 A 的近似值，非常简便。例： 已知 1r - 192T 源强度为60Ci ， 现欲对规格为。406*62mm 的钢制管道固定焊口进行双壁单影法射线照像，选

18、用AGFA - D7 胶片，计算曝光时间）系数选取：对 AGFA - D7 胶片 K1 = 270双壁单影法透照TA 60mm 时 K2 = 1 . 3暗室综合系数K 3= 1半价层厚度为14mm）曝光时间：t =2n R2 kl k2 k3a / A = 2124 / 14* 0 . 4082 *270 *1 . 3 / 60 = 452 （ min ）散射线的屏蔽现场透照应用最方便的方法是铅板屏蔽，其方法有：1）暗袋后面用铅板屏蔽背散射。暗袋必须紧贴工件。2）用铅、钨光栏限制射线的透照面积。3）用铅板屏蔽侧面的散射线。暗室处理控制暗室处理应严格执行暗室工作守则，胶片的显影停影定影水洗操作最

19、好在恒温洗片机中进行，以保证底片质量。采用手工槽式显影需特别注意以下几点：（1 ）必须严格按不同胶片显定影配方规定的先后次序如放药品，并应注意到药品的溶解程度显定影液能力应保持正常。（2 ）显影时间严格控制在5 8min 。显影温度为20 士 2 ，并保持相对稳定。（3 ）定影温度应保持在16 24 为宜，定影时间应高于通透时间的两倍。（4 ）显定影时应加强底片的抖动。（5 ） 水洗时间应为15 30min ， 控制水流速度并保证水流平衡。水洗后，必须严格检查底片表面的水洗效果。必须时应用海棉擦洗底片表面后，置于空气中自然晾干。安全措施（1 ） 严格划定安全警戒区和设置安全警戒标志白天工作时拉

20、上警戒绳，悬挂警戒牌，晚上工作时放置射线专用标志灯和警戒红灯，防止无关人员误人照射区，警戒区半径以 源为中心划定，具体计算方法如下：按 GB4792 - 84 标准的有关规定，放射工作人员允许年剂量极限为不超过5000mk ，按每年法定工作时间为2000h 计算，可得出射线剂量为2.5mR / H ，然后以每周允许100mk 的剂量及实际曝光时间计算出安全界线上的剂量率水平。见下表.每周光时间（h ）24681012剂量率水平MR / H502516.712.5108.4然后根据计算公式计算出不同 源强度和不同剂量率水平所对应的安全区半径长度。（见下表）控翻区半径长度（m ）控制区剂量率MR/

21、H半径长度r源强度Ci502516.712.5108.410030.943.653.661.969.275.55021 930.937.943.648.953.42515.421 926.830.934.637.712 . 510.915.418.921 924.426.76 257.7410.913.415.417.318.8注：非放射工作人员受到的照射剂量当量应低于放射人员允许剂量的十分之一。2 ）现场探伤人员必须穿戴防护用品，佩带安全帽，并充分利用光栏和周围设施进行屏蔽防护。无屏蔽设施时，应有专用探伤车或铅房，多台 探伤仪同时工作时要有专人进行协调。3 ） 射线探伤操作人员应人手一只射线

22、音响报警器，以便随时监测工作地点的安全另外， 操作人员要随身佩带其它射线剂量监测器材，便于安全和劳动保护部门统计累积射线剂量。4 ） 源的采购、运输、保管等必须严格遵守 放射性同位素与射线装置放射防护条例 等国家有关部门的规定，并取得当地公安、卫生防疫部门的认可。5 ）建立、健全 源的使用和管理制度，操作人员应严格执行 射线安全操作规程，以保证工作顺利进行。一旦出现 源无法顺利送出或收回工作容器等意外情况，要有组织地进行处理，尽量减小放射线对人员的伤害。6 ）故障的处理）故障可能出现的三种情况：源脱出；源输人或输出时卡住；源由于某种原因不在容器内。）原因分析及排除故障方法见下表。故障类型原因分

23、析排除故障 硕输出 收回时卡住A 、输源管没按规定放置，曲率半径小于400mmB 、抽送管没拉直C、源彼接头变形D 、抽源管破损或软轴老化螺距增大A 、来回摇动手柄收回或短时间内把 软导管拉直后收回B 、查明原因，检查排除C 、必要时更换新输源管或软轴驭动齿轮 与软轴脱开A 、手柄固定级丝松动 B 、手柄齿轮损坏 C 、软轴老化、级距增大或减小短时间内拆开摇柄与驭动统连接处用手迅速把金属软轴拉回，使 源收回容器内y 源脱出A 、了源鞭断裂B 、 源鞭与软轴连接处脱开A 、迅速用铅板覆盖住 源B 、封恢现场C 、上报故障情况D 、请专业人员进行处理探伤效果与经济分析底片质量1 ）按照本工法要求透

24、照的底片黑度、灵敏度及其它质量参数均达到了GB3323 - 87 和 GB / T12605 - 90 标准的要求。2 ）提高了底片一次透照合格率采用此工法前底片一次透照合格率约在85 左右，废片的原因多为曝光时间计算不准和无成熟探伤工艺所致。采用此工法后， 底片透照一次合格率升至95 以上， 因计算曝光时间本身造成的废片几乎为零。缩短了探伤时间（1 ）用 源进行管道焊缝探伤、操作灵活、固定探头方便，辅助工作时间较X 光机节省三分之二。以透照 59*14 的管道焊缝为例：用X 光机需要三人工作，透照4 张片子辅助工作时间至少需15min ，而用 y 探伤机仅需要两人工作，辅助工作时间只需35 min ，曝光时间仅需X 光机的二分之一左右。（2 ）由于减少了试照片和重照片，可节省20 以上的透照时间。（3 ）由于 源呈球状放射，辅射范围宽，一次曝光可透照多张底片，缩短了曝光时间，减少了曝光次数。总之，用铱- 192 射线对管道焊缝曝光拍片，使用本工法可提高平均工效近二倍，检测费用是使用X 光机的二分之一。用Ir - 192 源能透照普通X 光机无法透照的部位和无法穿透的厚度，拓宽了射线检验的范围。 探伤机结构简单，设备牢固耐用，与X 光机相比无需经常维修，因此即保证了施工检测需要，又节省了维修费用本工法为高压厚壁管道焊缝采用铱- 1