用γ射線檢測管道環(huán)向?qū)咏宇^技術(shù)的應(yīng)用

趙振喜 何 龍

（1.濮陽市方正工程技術(shù)服務(wù)有限公司，河南 濮陽 457001；2.中原石油勘探局工程建設(shè)總公司，河南 濮陽 457001）

γ射線探傷設(shè)備與X 射線相比的優(yōu)點(diǎn)在于：穿透能力強(qiáng)，檢測厚度大；設(shè)備體積較小，質(zhì)量輕，不易損壞，故障率；檢測過程不需要電源，連續(xù)運(yùn)行，受溫度影響小。因此在大型裝置工程、山區(qū)管道工程、在用設(shè)備射線檢測時，γ射線比X 射線具有更廣泛的應(yīng)用性。本文按照J(rèn)B/T 4730.2-2005《承壓設(shè)備無損檢測射線檢測》標(biāo)準(zhǔn)要求，試述管道環(huán)向?qū)咏宇^γ射線檢測技術(shù)。

1 設(shè)備器材

1.1 射線源

可選用Se-75、Ir-192、Co-60，應(yīng)根據(jù)透照厚度選用射線源，γ射線源的透照厚度范圍應(yīng)符合表1的規(guī)定。

表1 γ射線源的透照厚度范圍

若采用中心透照方式，最小透照厚度為下限值的1/2，但必須滿足靈敏度的要求。

1.2 射線膠片

在滿足靈敏度要求的情況下，一般采用T3 類的膠片，當(dāng)檢測對裂紋敏感性大的材料時，采用T2類或更高類別的膠片。常用的T3 類膠片牌號有KodakAA、B，AgfaD7、D8，Dupout NDT70、NDT75，F(xiàn)uji100，天津Ⅲ，上海GX-A7 等；常用的T2 類膠片牌號有KodakM、T，AgfaD4、D5，Dupout NDT55、NDT65，F(xiàn)uji50、80，天津Ⅴ，上海GX-A5等。

1.3 增感屏

選用金屬增感屏，增感屏的選用應(yīng)符合表2的規(guī)定。增感屏表面應(yīng)保持潔凈平整，在透照過程中膠片和增感屏應(yīng)始終緊密接觸。

1.4 像質(zhì)計

采用JB/T 7902-2006標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的像質(zhì)計測定底片質(zhì)量。像質(zhì)計用與被檢工件材質(zhì)相同或?qū)ι渚€吸收性能相似的材料制作。像質(zhì)計的型號應(yīng)根據(jù)底片靈敏度要求選用。

2 檢測表面要求

對接接頭表面外觀檢測合格后才能進(jìn)行射線檢測，若表面的不規(guī)則的狀態(tài)（例如表面溝槽、凹坑、咬邊、預(yù)告過高等）掩蓋或干擾缺陷影像，應(yīng)對表面作適當(dāng)?shù)拇蚰セ蜓a(bǔ)焊。

3 檢測時機(jī)

一般在焊接完工后進(jìn)行。有延遲裂紋的傾向的材料應(yīng)在焊接完成后24小時候進(jìn)行檢測。低合金高強(qiáng)度鋼隨著鋼強(qiáng)度級別的提高，合金元素的增加，其淬硬傾向逐漸增大，發(fā)生延遲裂紋的傾向也越大。延遲裂紋敏感性大的材料主要包括：

⑴屈服強(qiáng)度450MPa以上或抗拉強(qiáng)度540MPa以上的低合金高 強(qiáng) 度 鋼，牌 號 有15MnVNR、18MnMoNbg、18MnMoNbR、13MnNiMoNbR、07MnCrMoVR、07MnNiCrMoVDR等。

表2 增感屏的材料和厚度

⑵低合金耐熱鋼，牌號包括1.0Cr0.5Mo（15CrMo）、1.25 Cr0.5Mo（14Cr1Mo）、1Cr-0.5Mo-V、2.25Cr-1Mo（12Cr2Mo1）等；

⑶馬氏體不銹鋼，如1Cr13、2Cr13、4Cr13、2Cr12WMoV、2Cr12MoV、2Cr12Ni3MoV等。

4 檢測工藝

4.1 透照方式

管道環(huán)向?qū)咏宇^主要采用中心透照、雙壁單影透照和雙壁雙影透照三種方式，只要實(shí)際可行優(yōu)先采用單壁透照方式，當(dāng)單壁透照方式不可行時，方可采用雙壁透照方式。

4.2 幾何條件

為保證射線照相的清晰度，滿足幾何清晰度要求，射線源至被檢部位工件表面的距離應(yīng)滿足以下關(guān)系：

f≥10db2/3

式中：

f—射線源至被檢部位工件表面的距離，mm；

b—射線源至被檢部位工件表面的距離，mm；

d—有效焦點(diǎn)尺寸，mm（，a為射線源直徑，b為射線源長度）。

也可以用AB 級射線檢測技術(shù)確定焦點(diǎn)至工件表面距離的諾模圖查出f值大小，諾模圖的使用方法如下：在d線和b線上找到焦點(diǎn)尺寸和透照厚度對應(yīng)的點(diǎn)，用直線連接這兩個點(diǎn)，直線與f 線的交點(diǎn)即為f 的最小值。采用中心透照方式時，在滿足底片黑度和靈敏度的條件下，f 值可以減小，但減小值不應(yīng)超過規(guī)定值的1/2。

4.3 透照次數(shù)

4.3.1 小徑管透照次數(shù)

外直徑不大于100mm 的管子稱為小徑管，采用雙壁雙影透照方式，當(dāng)同時滿足a）T(壁厚)≤8mm，b）g（焊縫寬度）≤D0/4(D0管子外徑)時，采用傾斜透照方式橢圓成像，上下焊縫投影最大間距約等于焊縫寬度。不能滿足a）b）條件采用垂直透照方式重疊成像，橢圓成像有困難時，例如法蘭接頭、彎頭接頭、三通接頭等，可采用垂直透照重疊成像。采用傾斜透照橢圓成像時，當(dāng)T/D0≤0.12 時,相隔90°透照2 次，當(dāng)T/Do＞0.12 時,相隔120°或60°透照3 次。垂直透照重疊成像時，相隔120°或60°透照3 次。由于結(jié)構(gòu)原因，透照次數(shù)不能滿足上述要求時，在采用有效措施擴(kuò)大缺陷可檢出范圍的情況下（例如采用雙膠片技術(shù)）可透照一次，評定有效區(qū)范圍內(nèi)黑度和靈敏度應(yīng)滿足要求。

4.3.2 外徑大于100mm時透照次數(shù)

采用中心透照時，透照一次檢測一周。采用雙壁單影透照時，每次透照所檢測的焊縫長度應(yīng)透照厚度比K≤1.1的要求，最小透照次數(shù)可用計算法和查圖法得到，一次透照長度為周長除以透照次數(shù)。

（1）計算法

N=180°/α，α=θ+η，θ=cos-1[1+(K2-1)T/D0]/K，η=sin-1[D0sin θ/(2F-D0)]

L3=πD0/N，當(dāng)D0>>T時，θ=cos-1K-1式中：N 為最小透照次數(shù)，K 為透照厚度比，T 為管件厚度，D0為管外徑，L3為一次透照長度。

（2）查圖法

如JB/T 4730.2 附 錄D 圖D.4。例如透照管外徑（D0）711mm，管件厚度（T）20mm的管道對接接頭,T/D0=0.028，D0/F≈1，F(xiàn)為焦距，查圖得到最小透照次數(shù)為4。

4.4 曝光量

曝光時間不小于輸送源往返所需時間的10倍。曝光時間應(yīng)根據(jù)放射源強(qiáng)度、焦距大小、被檢工件材質(zhì)、膠片特性及暗室處理條件等因素綜合考慮。可采用曝光曲線法確定曝光時間。

4.5 無用射線和散射線屏蔽

采用金屬增感屏、鉛板、準(zhǔn)直器限制檢測部位面積，減少接頭前方散射線。當(dāng)工件后有地面或其它物體時，采用加厚增感屏的后屏或在暗盒后加鉛板，減少后方散射線。對初次使用的檢測工藝，或使用中的檢測工藝的條件、環(huán)境發(fā)生改變時，應(yīng)進(jìn)行背散射防護(hù)檢查。檢測背散射防護(hù)的方法是，將一個高度為13mm，厚度為1.6mm的簽字“B”貼附在暗盒背面，按檢測工藝的規(guī)定透照和暗室處理。如在較黑的背景上出現(xiàn)較淡的“B”影像，說明背散射防護(hù)不夠，應(yīng)增大背散射防護(hù)鉛板的厚度。如在較淡的背景上出現(xiàn)“B”的較黑影像，說明背散射防護(hù)符合要求。

4.6 像質(zhì)計和的使用

4.6.1 中心透照

像質(zhì)計放置在源側(cè)，如果無法放置在源側(cè)，允許放置在膠片側(cè)，在像質(zhì)計上適當(dāng)位置放置鉛字“F”作為標(biāo)記，“F”標(biāo)記的影像應(yīng)與像質(zhì)計的標(biāo)記同時出現(xiàn)在底片上。放置膠片側(cè)時應(yīng)進(jìn)行對比試驗(yàn)，對比試驗(yàn)方法如下：在源側(cè)和膠片側(cè)各放一個像質(zhì)計，用與工件相同的工藝透照，測出源側(cè)和膠片側(cè)靈敏度的差異，以此修正應(yīng)識別的像質(zhì)計絲號。至少在圓周上等間隔地放置3個像質(zhì)計，金屬絲橫跨焊縫。

4.6.2 雙壁單影透照

像質(zhì)計放在膠片側(cè)被檢區(qū)長度的1/4左右位置，金屬絲橫跨焊縫，細(xì)絲置于外側(cè)，每次透照均應(yīng)用像質(zhì)計。

4.6.3 雙壁雙影透照

像質(zhì)計放在源側(cè)，也可放置在膠片側(cè)，金屬絲橫跨焊縫。當(dāng)一次透照一個接頭時，每張底片上均應(yīng)用像質(zhì)計影像；當(dāng)一次透照多個接頭時，至少在第一張、中間一張和最后一張底片上有像質(zhì)計影像。

4.7 標(biāo)記

標(biāo)記用鉛制數(shù)字、字母及符合構(gòu)成，包括識別標(biāo)記和定位標(biāo)記，標(biāo)記需在底片適當(dāng)?shù)奈恢蔑@示，距焊縫邊緣至少5mm，所有標(biāo)記的影像不應(yīng)重疊，不得干擾有效評定范圍內(nèi)的影像。

4.7.1 識別標(biāo)記

識別標(biāo)記一般應(yīng)包括工程編號、對接接頭編號（焊口號）、部位編號（片號）、板厚、透照日期等。返修部位還應(yīng)有返修標(biāo)記R1、R2……（腳碼表示返修次數(shù)）。

4.7.2 定位標(biāo)記

定位標(biāo)記包括搭接標(biāo)記（↑）和中心標(biāo)記（↑→），當(dāng)搭接標(biāo)記用字母或數(shù)字表示時，可不用中心標(biāo)記。定位標(biāo)記通常沿介質(zhì)流向從平焊位置順時針劃定。采用中心透照方式時，搭接標(biāo)記可放在射源側(cè)，也可放在膠片側(cè)。采用雙壁單影透照方式時，搭接標(biāo)記放應(yīng)在膠片側(cè)。

5 結(jié)語

γ射線與X射線的照相質(zhì)量存在差異，主要原因是X射線為連續(xù)譜，γ射線為線狀譜，連續(xù)譜有利于提高對比度。X 射線管能量可以根據(jù)接頭厚度選用管電壓，從而獲得高對比度，γ射線的能量由同位素種類決定的，其能量不可調(diào)節(jié)，得不到最佳對比度。但由于條件限制，很多情況下只能采用γ射線照相，采用γ射線照相時，應(yīng)在透照方式、透照器材選用、膠片選用、透照參數(shù)選擇、散射線屏蔽等方面采取措施，盡量提高照相靈敏度，增加缺欠的檢出率。

[1]JB/T 4730.1-2005，承壓設(shè)備無損檢測第1 部分：通用要求〔S〕

[2]JB/T 4730.2-2005，承壓設(shè)備無損檢測第2 部分：射線檢測〔S〕

[3]SY/T 4109-2005，石油天然氣鋼制管道無損檢測〔S〕

強(qiáng)天鵬.承壓設(shè)備無損檢測學(xué)習(xí)指南〔M〕.北京:新華出版社