耐熱鋼射線照相的B級(jí)檢測(cè)

席永紅

(洛陽(yáng)欣隆工程檢測(cè)有限公司，河南洛陽(yáng) 471012)

耐熱鋼射線照相的B級(jí)檢測(cè)

席永紅

(洛陽(yáng)欣隆工程檢測(cè)有限公司，河南洛陽(yáng) 471012)

闡述表達(dá)裂紋形態(tài)自身特性的參數(shù)，簡(jiǎn)述了影響裂紋檢出的因素，在對(duì)易裂材料進(jìn)行射線檢測(cè)時(shí)對(duì)各種因素需綜合考慮的同時(shí)，還要選擇優(yōu)化參數(shù)。

裂紋;能量;焦距;透照方式;散射線

洛陽(yáng)欣隆工程檢測(cè)有限公司受委托對(duì)2臺(tái)煉油廠焦化裝置的主要設(shè)備——焦炭塔的制造過程進(jìn)行檢測(cè)。按圖紙要求，在制造過程中對(duì)鋼板刨后坡口，單面焊后背面清根，堆焊中及堆焊后、熱處理后、水壓試驗(yàn)后的不同階段實(shí)施磁粉、滲透、超聲和射線檢測(cè)。射線照相技術(shù)等級(jí)為B級(jí)，超聲檢測(cè)為C級(jí)。采用高靈敏度的檢測(cè)級(jí)別原因是：焦炭塔是采用耐熱鋼制造的疲勞容器，其介質(zhì)是易燃易爆的渣油。

在這里，對(duì)本次的檢測(cè)對(duì)象所采取的射線照相B級(jí)檢測(cè)需注意的幾個(gè)方面進(jìn)行討論。

焦炭塔的結(jié)構(gòu)由上封頭、筒體、下錐段組成。其中上封頭和筒體的上四節(jié)是材質(zhì)基層為15CrMoR，復(fù)層為410S的復(fù)合板，筒體的下四節(jié)和下錐段是材質(zhì)為15CrMoR的鋼板。筒體直徑Φ6 100 mm，厚度從上到下分別為19 mm到28 mm不等。

在本次檢測(cè)時(shí)，制造方特別提出要采用X射線照相。因?yàn)橐荒昵爸圃斓摩? 000 mm焦炭塔在水壓試驗(yàn)后，對(duì)復(fù)合板部分的焊道堆焊層進(jìn)行滲透檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)大量微裂紋，查看水壓試驗(yàn)前的γ射線照相膠片，因固有不清晰度較大，沒有發(fā)現(xiàn)微裂紋。X射線照相膠片的對(duì)比度、清晰度、顆粒度均優(yōu)于γ射線照相膠片，吸取以往教訓(xùn)，特提出以上要求。

15CrMoR為耐熱鋼，在焊接過程中受各種因素影響，極易出現(xiàn)熱裂紋和冷裂紋。焊道復(fù)層的堆焊層焊接時(shí)采用小能量多道焊，焊接工藝稍掌握不好易出現(xiàn)微裂紋。

裂紋的檢出是本次檢測(cè)的首要目的。裂紋是一種面積型缺陷，表達(dá)裂紋形態(tài)自身特性的參數(shù)有：裂紋的長(zhǎng)度、走向，裂紋離表面的距離，裂紋平面對(duì)工件表面法線的傾角，裂紋在試件厚度方向的尺寸，兩裂紋面之間的間距。影響裂紋檢出的因素有：①透照角度;②裂紋的開口寬度和透照幾何條件;③裂紋截面形狀;④透照厚度;⑤射線源和膠片種類。對(duì)于給定的試件，供選擇的因素主要是①、②、⑤。

根據(jù)圖紙、制造廠和對(duì)裂紋檢出的要求，射線機(jī)采用XXG3005 X射線機(jī)和XXH3005錐靶X射線機(jī)(平靶周向X射線機(jī)對(duì)環(huán)縫作內(nèi)透中心法傾斜全周向曝光時(shí)，由于射線有傾斜角度，對(duì)焊縫中縱向面狀缺陷的檢出有影響)。AGFA C4膠片(T2類)。前0.03 mm，后0.1 mm鉛箔增感屏。顯影液及定影液是藍(lán)格套藥。

射線照相B級(jí)檢測(cè)技術(shù)：f≥15d·b2/3，曝光量不小于20 mA·min，2.3≤D≤4.0，像質(zhì)計(jì)靈敏度的具體要求。

下面具體以19 mm厚度的復(fù)合板的A縫和B縫為例說明透照工藝。

1 射線能量的選擇

根據(jù)JB/T4730.2-2005 4.2.1的規(guī)定，X射線透照19 mm的鋼時(shí)，允許采用的最高電壓約為280 kV。管電壓越高，線質(zhì)越硬，能穿透的厚度越大。由射線照相對(duì)比度公式ΔD=0.434GμΔT/(1+n)可知，μ越大，對(duì)比度ΔD越大。衰減系數(shù)μ、散射比n與試件材質(zhì)厚度和射線能量有關(guān)，在試件材質(zhì)厚度給定的情況下，透照的射線能量越低，線質(zhì)越軟，μ值越大，n越小。因此，為增大對(duì)比度，宜選用能量較低的射線。經(jīng)試驗(yàn)，當(dāng)F=700 mm，V=280 kV時(shí)，曝光時(shí)間為4min。V=260kV時(shí)，曝光時(shí)間為5 min。一般射線機(jī)的曝光時(shí)間最多都設(shè)置為5 min。且需1∶1休息。因此，選用電壓260 kV，曝光時(shí)間為5 min。此參數(shù)符合射線照相B級(jí)要求。另外，射線能量的增大，會(huì)增大照相膠片的固有不清晰度和顆粒度，使射線照相靈敏度下降，影響細(xì)小缺陷的檢出。因此，如果檢測(cè)時(shí)間能夠保證，在保證穿透力的前提下，應(yīng)采用更低的電壓。影響膠片對(duì)比度G的因素有膠片種類，底片黑度和顯影條件。在實(shí)際應(yīng)用中采用AGFAC4膠片，黑度控制在2.5～3.5，顯影溫度20℃，顯影時(shí)間5～7 min來(lái)提高G。

2 焦距的選擇

焦距對(duì)射線照相靈敏度的影響主要表現(xiàn)在幾何不清晰度上。由Ug=dfL2/(F-L2)可知，當(dāng)固定df后，焦距F越大，Ug越小，底片上的影像越清晰，當(dāng)L1的變化引起到達(dá)膠片的射線在裂紋張口最寬處的截距大于裂紋張口寬度時(shí)，即W'/W＞1，對(duì)比度會(huì)急劇下降。實(shí)踐證明，當(dāng)F＜600 mm時(shí)，即屬于W'/W＞1，檢出靈敏度也急劇下降。根據(jù) JB/ T4730.2-2005 4.3.1的規(guī)定，采用B級(jí)射線檢測(cè)時(shí)，射線源至工件表面的距離應(yīng)滿足f≥15d·b2/3。當(dāng)d=3 mm，b=19 mm時(shí)，應(yīng)有f≥321 mm?？紤]到透照?qǐng)龅拇笮。瑢?shí)際焦距要大于321 mm。焦距的增大，按照強(qiáng)度平方反比定律，就需要增加曝光時(shí)間。理論分析和透照試驗(yàn)的結(jié)果均表明：對(duì)窄裂紋之類的平面型小缺陷進(jìn)行透照，當(dāng)射源—膠片距離增大時(shí)，檢出率會(huì)明顯提高。當(dāng)焦距引起的幾何不清晰度Ug減小到與所使用的射源能量下的固有不清晰度Ui數(shù)值相同時(shí)，此時(shí)的焦距稱為優(yōu)化焦距。實(shí)際應(yīng)用時(shí)常以優(yōu)化焦距的70%作為實(shí)用的焦距。實(shí)用焦距兼顧了幾何不清晰度與工作效率。由資料可得射線能量為250 kV時(shí)，實(shí)用的優(yōu)化焦距為650 mm。

3 透照方式的選擇和一次透照長(zhǎng)度

3.1 縱縫的基層透照

縱縫采用內(nèi)單V坡口自動(dòng)焊，基層焊滿后外面清根自動(dòng)焊蓋面。內(nèi)部焊接時(shí)，外面用電加熱片加熱保溫，溫度控制較穩(wěn)定，焊接條件較好。外部焊接時(shí)，由于受條件限制，內(nèi)部采用火焰加熱，受熱均勻性相對(duì)較差，產(chǎn)生缺陷的機(jī)率相對(duì)較高。因此，透照時(shí)采用源在內(nèi)的單壁透照方式，以減小焊縫中近外表面缺陷的幾何不清晰度。

3.2 縱縫的復(fù)層透照

復(fù)層的不銹鋼堆焊層采用小電流多道焊焊接工藝，過渡層焊后滲透檢測(cè)合格開始表層堆焊，表層滲透檢測(cè)合格后射線照相。為使堆焊層內(nèi)缺陷的幾何不清晰度最小，選用源在外的單壁透照方式。

透照時(shí)，由于裂紋是一種面積型缺陷，射線從不同方向透照穿過裂紋的行程不一樣。當(dāng)射線方向與裂紋方向一致時(shí)，底片上裂紋的對(duì)比度最大，檢出率最高。因此要求主射線束與工件表面垂直。

一次透照長(zhǎng)度。根據(jù)JB/T4730.2-2005 B級(jí)檢測(cè)的規(guī)定，K≤1.01即L3≤0.3L1，常用膠片長(zhǎng)為300 mm，按有效長(zhǎng)度260 mm算，F(xiàn)=260/0.3+19= 886 mm。由前邊能量的選擇可知，F(xiàn)=700 mm，V= 260kV時(shí)，t=5min;當(dāng)F=886mm，V=260kV時(shí)，t=8 min。工作效率降低許多。因此選用長(zhǎng)240 mm膠片，有效長(zhǎng)度200 mm，選用F=700 mm，V=260 kV時(shí)，t=5 min。此參數(shù)符合射線照相B級(jí)檢測(cè)要求。

3.3 環(huán)縫的透照

為達(dá)到最小的橫裂檢出角，環(huán)縫采用內(nèi)透中心法。筒體外半徑3 069 mm即為焦距，由于焦距較遠(yuǎn)，可選用適當(dāng)?shù)脑试S高電壓，經(jīng)試驗(yàn)T=19mm，F(xiàn)=3069mm，V=260kV時(shí)，t=35min，顯影時(shí)間7 min，底片黑度3.0，可識(shí)別像質(zhì)絲號(hào)為13，完全符合B級(jí)檢測(cè)要求。因K=1，所以膠片可選用長(zhǎng)300 mm或360 mm規(guī)格。

4 散射線的控制

在對(duì)縱縫及環(huán)縫透照時(shí)，焊縫兩邊厚度相等，焊縫余高磨平，散射比可明顯減小，獲得更好的照相質(zhì)量。鉛箔增感屏具有吸收低能散射線的作用，使用合適厚度的增感屏是減小散射線最方便、最經(jīng)濟(jì)的方法。但背散射線不容忽視，當(dāng)暗盒背后近距離內(nèi)有導(dǎo)致強(qiáng)烈散射的物體時(shí)，要在暗盒后面加鉛板以屏蔽背散射線。使用鉛罩和鉛光闌可以減小照射場(chǎng)范圍，從而在一定程度上減小散射線。

5 結(jié)論

對(duì)耐熱鋼的B級(jí)射線照相，為了能得到清晰度較好的底片，最大程度檢出細(xì)小裂紋，射線照相時(shí)對(duì)能量、焦距、透照方式的選擇都要采用最優(yōu)化數(shù)值。

TQ050.7

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1003-3467(2010)12-0030-02

2010-04-21