小徑管透照布置方式的探討

潘 杰，王 倉，孟凡輝，常文見

（新鄉(xiāng)市啄木鳥管道無損檢測有限公司，新鄉(xiāng) 453003）

小徑管射線檢測具有工作場所復(fù)雜、工作量大的特點，為提高工作效率，必須對檢測環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，筆者提出了一種節(jié)省透照布置時間的方法，對透照3次時相隔120°和60°的透照方式進(jìn)行了分析，并舉例說明了曝光參數(shù)的修正方法。

1 橢圓成像透照布置的確定

外徑D0不大于100mm 的管子稱為小徑管，根據(jù)JB／T4730.2—2005《承壓設(shè)備無損檢測 射線檢測》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，同時滿足T（壁厚）不大于8mm 和g（焊縫寬度）不大于D0／4 的小徑管應(yīng)采用傾斜透照方式橢圓成像。

小徑管橢圓成像常規(guī)透照布置首先須計算偏移距離，再根據(jù)偏移距離來擺正射線機(jī)和工件的相對位置，偏移距離L0計算公式為：

式中：L1為射線源到工件的距離；L2為工件到膠片的距離；△h為焊縫余高；b為焊縫寬度；q為橢圓開口寬度（橢圓影像短軸方向間距）。

由于石油化工管道裝置小徑管規(guī)格繁多，D0、△h、b都不盡相同，實際檢驗過程中一一計算偏移距離略顯復(fù)雜，而且由于現(xiàn)場安裝管道所處的位置差異，拉開焦距之后再量定偏移距離也是比較困難的。一般射線機(jī)發(fā)射的X 射線束約為40°左右的立體錐角，為了使被檢工件焊縫處于射線輻射場之內(nèi)，射線機(jī)頭需有一定的偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)不當(dāng)將使得被檢工件焊縫處于射線輻射場之外，造成曝光失敗。

為了提高檢測效率和拍片成功率，現(xiàn)介紹一種適合現(xiàn)場檢驗使用的透照方法，檢驗方法示意如圖1所示：

（1）根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求確定射線機(jī)焦點至工件表面的距離L1，將射線機(jī)放置在這一距離位置。

（2）在工件的膠片側(cè)選取點A，使A點到焊縫邊緣的距離大致等于焊縫寬度。

（3）在工件的射線源側(cè)選取焊縫邊緣的B點。

（4）用一細(xì)線連接AB兩點，繃緊拉直，調(diào)整射線機(jī)焦點處于D點位置。

（5）以D點為軸旋轉(zhuǎn)射線機(jī)，使射線機(jī)窗口中心C點也處于ABD直線上。

圖1 小徑管現(xiàn)場透照檢驗示意圖

使用此方法有以下優(yōu)點：無需計算偏移距離，所以特別適合現(xiàn)場檢測，可實現(xiàn)快速檢測；橢圓開口寬度較好控制，成像美觀；可以保證使用射線機(jī)的主射線進(jìn)行檢測，檢測靈敏度較高；方法簡便易學(xué)，現(xiàn)場檢測不易出錯。

2 透照3次時相隔120°和60°的選擇

JB／T 4730.2－2005標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，小徑管環(huán)向?qū)雍附咏宇^100%檢測透照3次時，一般應(yīng)相隔120°或60°透照3次。但是相隔120°透照和相隔60°透照對檢測結(jié)果的區(qū)別，標(biāo)準(zhǔn)中并沒有指出。經(jīng)過分析，筆者認(rèn)為二者之間還是有一定區(qū)別的。

以傾斜透照橢圓成像來分析二者的區(qū)別，如圖2所示，將小徑管按120°分割成等分的3 個部分。因為在AB段幾何不清晰度和影像畸變都最小，所以缺陷檢出率無疑是最高的，現(xiàn)將此段稱為檢測最優(yōu)段，則相隔120°透照和相隔60°透照檢測最優(yōu)段的覆蓋情況如圖3所示。

由此可知，傾斜透照橢圓成像相隔120°透照3次時，檢測最優(yōu)段可正好覆蓋整條焊縫，而相隔60°透照3次時，檢測最優(yōu)段無法覆蓋到圖3（b）所示的A3－B1段，即整條焊縫的1／3區(qū)域。同理可知，垂直透照重疊成像和傾斜透照橢圓成像檢測最優(yōu)段覆蓋情況相同。所以為了保證小徑管缺陷檢出率，在現(xiàn)場條件允許的情況下，應(yīng)盡可能采用相隔120°透照。

3 曝光參數(shù)修正

因透照小徑管時，焦距遠(yuǎn)大于管子直徑，射線束可粗略地看作是平行入射于管子。透照厚度情況如圖4所示。

圖2 傾斜透照及其對應(yīng)底片圖

圖3 相隔不同角度透照檢測最優(yōu)段的覆蓋情況

圖4 小徑管透照厚度

在不考慮焊縫余高的情況下，透照厚度的最小值為管壁厚度的2倍（即2T），理論最大值為假定射線束與內(nèi)圓相切時的射線行程，即。如果考慮焊縫余高，則透照厚度最小值不變，而透照厚度最大值為：

式中：T為工件名義厚度；D為管子外徑。

如：石油化工管道中常見的φ60mm×4mm 焊口，在不考慮焊縫余高的情況下，最小透照厚度為8mm，最大透照厚度為30 mm。若焊縫余高為2mm，則最大透照厚度為37.3mm。所以在小徑管透照選擇曝光參數(shù)時應(yīng)適當(dāng)增加管電壓，以滿足透照厚度寬容度的需要。具體做法為：

（1）根據(jù)焦距計算所需最小曝光量：JB／T 4730.2－2005標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定700 mm 焦距時，AB 級檢測曝光量應(yīng)不小于15 mA·min，當(dāng)焦距改變時按平方反比定律進(jìn)行換算。

（2）查找曝光曲線，選取符合曝光量的管電壓，如果有多組曝光參數(shù)滿足要求，取管電壓高的一組。

（3）考慮到焊縫余高和偏移照射所引起的透照厚度增大和透照厚度不均勻所需的寬容度要求，根據(jù)有關(guān)研究，管電壓應(yīng)增大20～25kV。

如：某小徑管透照時，焦距800 mm，根據(jù)平方反比定律計算，最少需要19.6mA·min的曝光量。查得曝光曲線有管電壓125 kV，曝光量25mA·min和管電壓130kV，曝光量20mA·min兩組曝光參數(shù)滿足要求，則取后者；并且將管電壓再增大20～25kV 作為最終曝光參數(shù)。

4 結(jié)語

射線探傷是目前小徑管對接焊縫質(zhì)量檢測的主要方法，介紹了一種節(jié)省時間的透照布置方式，對透照3次時相隔120°和60°的透照方式進(jìn)行了分析，并提出了曝光參數(shù)的修正方法。分析表明，采用相隔120°透照工藝的缺陷檢出率優(yōu)于相隔60°的透照工藝，可提高小徑管的一次拍片成功率。

［1］強天鵬.射線檢測第2版［M］.北京：中國勞動社會保障出版社，2007.

［2］羅更生，鄔冠華.基于RT 技術(shù)的小徑管焊縫質(zhì)量控制的試驗研究［J］.中國特種設(shè)備安全，2010（9）：13－15.