加热炉水梁立柱对接接头的检测工艺探讨

12/12加热炉水梁立柱对接接头的检测工艺探讨蔡获云今年暑假，本人在参加广东番禺某公司一检测项目中，涉及到步进梁式加热炉的安装，加热炉的水梁立柱管道对接接头要求100%射线检测。水梁表面比较特殊，焊有锚固钉.立柱对接接头检测合格后其附近将补焊锚固钉，锚固钉补焊完后接头将无法检测。本人提出了工艺改进方法。水梁立柱管道材质为20#钢，设计压力为3.０MPa，坡口为“Ｖ”形，焊接方法为：手工钨极氩弧焊打底+J５06焊条电弧焊填充盖面。如图1所示:管道规格为:φ18０×20mｍ,内套小管规格为:φ60×5mｍ。该单位射线检测设备有：定向Ｘ射线机ＸXG－300５一台,γ射线探伤机Ｉr—1９2一台（当时强度为6５Cｉ）,γ射线探伤机Sｅ—7５一台（当时强度为82Ci）。按JＢ/T４73０－２005标准,透照方式选择双壁单影透照，根据AB级检测技术,射线源选择γ射线探伤机Ir-１92(6５Ci），焦点为:φ3×３mm。计算焦距Ｆ：AＢ级检测技术规定射线源至工件表面的最小距离,本次检测中b=20＋2=22mm,d=３mm,。为获得最大一次透照长度，所以焦距取最小焦距Ｆ=235．5+20＋2=2５７.５mm≈２5８mｍ.确定透照次数：因为T／Ｄｏ=２0／1８0=0。11,Dｏ/F=０.70，K值取1。1，查ＪＢ／T4730—２0０5标准图D.4得出透照次数为6次。一次透照长度＝πDo/6=９4。２5ｍm≈9５mｍ依据以上数据制定射线检测工艺卡1。表一检测对象与要求工件名称水梁立柱工件材质20＃工件规格(mm）φ1８0×20检测比例100％执行标准JB／T4730-200５技术等级AB级合格级别Ⅱ像质计灵敏度值Fｅ１0黑度2．0≤D≤4.0设备与器材射线源Ir—192γ射线探伤机胶片型号AgfaC7透照示意图:说明:焦点尺寸（ｍm）φ3×3胶片尺寸(mm）120×８0增感方式金属增感屏前屏厚度(mm)0.1增感材料Pb后屏厚度（mｍ）０．1透照技术参数透照方式纵缝：外透法□内透法□环缝:外透法■内透法□双壁单影法■双壁双影法□垂直法□源在中心□源不在中心□透照焦距(mｍ)２58曝光次数(N）6一次透照长度（mm）9５mｍ射线机摄片相关参数γ射线源摄片相关参数管电压/γ源强度65Ci曝光量/曝光时间３．7ｍin暗室处理显影温度20±2定影温度20±２显影时间５min定影时间15ｍin操作方法自动□盆洗□烘箱干燥□手动■槽洗■空气干燥■备注暗盒背面衬铅板屏蔽背散射编制XＸＸＲT－Ⅱ审核XXRT-Ⅲ批准ＸXＸ实施日期XXXX年XX月XＸ日根据表1工艺卡得到的射线照相底片模拟图如下：图２由图2图像可看出，底片两端搭接标记附近（一次透照长度范围内)各有1０ｍｍ左右的区域黑度较低,达不到最低要求，影响评片结果，易造成缺陷漏检.（实测值为：中心位置母材黑度D=2。7左右时，搭接标记附近焊缝中心黑度D=０。9左右)分析原因：因为φ180×２0mm管内套有φ６0×5mm的小管，依据表1的检测工艺卡，在透照范围内射线将穿过φ60×5mm的小管，如图3所示.图3依据工艺，α=１８0o/６=30ｏ，可依据余弦定理求得η＝10．45o，θ＝19．5５ｏ。而射线与小管外表面相切时，η=10．41o；射线与小管内表面相切时，η=8.66o.由图3可知：当１０.４1o＜η≤10.45o时，透照厚度只与大管壁厚及入射角有关，且随η值的增大而增大；当η≤１0.41o时，透照厚度不仅与大管壁厚及入射角有关,还与小管壁厚有关；且当η=8。66o时，透照厚度最大，通过计算Ｔ’=75.31mm,此时透照厚度比T’/T=75．31/50=1。５１.图5图4图5图4参照小径管的透照工艺以及图4,可得出图5所示的透照厚度变化曲线：在透照范围内,透照厚度Ｔ'随η值的变化而变化。当η从０o增至8。６6ｏ时，T’由５0ｍm增至75。３1ｍm，当η从８。66o增至10.4１o时，T’由75．３1mm减小至43mm,当η由10。４１ｏ继续增大时，T’将从43mm开始增大。经以上分析，可确定造成底片两端搭接标记附近区域黑度较低的原因是:在搭接标记附近区域透照厚度太大,最大为75.4ｍm;一次透照长度范围内厚度差太大,使透照质量失效。根据JB/T４7３０-20０5标准及以往经验，要解决此问题，必须采用一些特殊工艺或技术措施.大厚度比试件透照的特殊技术措施主要有：提高管电压技术、双胶片技术和补偿技术等。因为已采用γ射线机进行透照，所以提高管电压技术在此处不适用。补偿技术在此处也应用不上。双胶片技术应该能应用,但由于多种原因未做实验验证，本文不予讨论.在《指南》中提高底片质量和灵敏度的补偿措施还有：选用更高类别的胶片，提高底片黑度,改换更好的源，改变透照布置,减少散射线等。本人建议选取的措施是:改变透照布置，减少散射线.改变透照布置主要考虑的是：在图2所示底片中,黑度低的区域主要集中在两端靠近搭接标记的位置。减小一次透照长度，增加透照次数，避开厚度差较大的区域,应该可以得到符合标准的合格底片。透照次数求证过程如下：1、透照次数增加至７次，一次透照长度=πＤｏ／7=80。8ｍｍ≈８1mm依据工艺，α=1８0ｏ/7=25．7１o,可依据余弦定理求得η＝8.98o，θ=１6．7３o。而射线与小管外表面相切时,η=1０。4１o；射线与小管内表面相切时,η=8.66ｏ。此时，8。６6o〈η＜10.41o,且接近于8。6６o,即射线将穿过小管较厚部分。计算得出T’=７2。６mm，此时透照厚度比T’/T=72。6／5０＝1.４５,仍偏大，不可取.图62、透照次数增加至8次，一次透照长度=πDo/８=70．6９mｍ≈71mm依据工艺，α=１80o／8=22.5o，可依据余弦定理求得η＝7。87o，θ=１4.6３o.而射线与小管外表面相切时,η=1０．41o；射线与小管内表面相切时，η=8.66o.此时,η〈8.66o,即射线已避开小管较厚部分,计算得出Ｔ’＝6０mm,此时透照厚度比T’/T=60/50=1。2.即在一次透照长度范围内,透照厚度差≤1．2。可接受。据此编制检测工艺卡２，见表２。采用8次透照,并适当提高曝光量，使底片灵敏度达到标准要求。散射线防护采用在管与胶片间加０.5mm铅滤板。实验证明，采用表２工艺对加热炉水梁立柱对接焊缝进行射线透照可获得质量较好的底片,缺陷检出率较高.图7结论：采用增加透照次数的工艺方法可控制透照厚度比，使底片评定范围内黑度变化差值控制在标准范围内,提高了检测灵敏度。假如采取双胶片技术，每一焊口将需要１２张胶片，而本方法只需８张胶片，检测成本得到有效控制.本工艺方法有一定局限性。当内套管管径太小时，即使增加透照次数也很难避开大厚度差区域,应采取别的补偿措施，例如采用双胶片技术,或者与甲方协商采用UＴ补充检测。表二检测对象与要求工件名称水梁立柱工件材质20＃工件规格（ｍm）φ18０×20检测比例1０0％执行标准JＢ／T４7３０—200５技术等级AB级合格级别Ⅱ像质计灵敏度值Fe10黑度２.０≤Ｄ≤4．0设备与器材射线源Ir－１92γ射线探伤机胶片型号ＡgfaC7透照示意图:说明:焦点尺寸(mm）φ3×3胶片尺寸(mm）120×80增感方式金属增感屏前屏厚度(ｍm）０．1增感材料Pb后屏厚度(mm）0.1透照技术参数透照方式纵缝：外透法□内透法□环缝：外透法■内透法□双壁单影法■双壁双影法□垂直法□源在中心□源不在中心□透照焦距（mｍ)258曝光次数（N）８一次透照长度（mm）71mm射线机摄片相关参数γ射线源摄片相关参数管电压/γ源强度6５Ｃｉ曝光量／曝光