淺談X射線檢測(cè)在制冷裝置殼管式換熱器壓力容器制造中的應(yīng)用

【摘 要】制冷裝置用殼管式換熱器壓力容器對(duì)接接頭是殼體上重要的受控接頭，內(nèi)部缺陷存在超標(biāo)缺陷會(huì)嚴(yán)重影響整個(gè)殼體，極端會(huì)使整個(gè)壓力容器報(bào)廢。制冷裝置用殼管式換熱器壓力容器對(duì)接接頭的材質(zhì)都為簿件，在無(wú)損檢測(cè)方法上優(yōu)先使用射線檢測(cè)技術(shù)。本文通過(guò)典型的產(chǎn)品LS1100冷凝器從X射線照相的原理、透照工藝、底片的評(píng)定的難點(diǎn)，避免對(duì)底片評(píng)片的誤評(píng)、漏評(píng)，提高X射線無(wú)損檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，保證焊縫質(zhì)量，使機(jī)組正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

【關(guān)鍵詞】殼管式換熱器；壓力容器；原理；透照工藝；評(píng)定；無(wú)損檢測(cè)

1.X射線照相法的檢測(cè)原理

射線在穿透物體中會(huì)物質(zhì)發(fā)生相互作用，因吸收和散射使其強(qiáng)度減弱。強(qiáng)度衰減程度取決于物質(zhì)的衰減系數(shù)和射線在物質(zhì)中穿越的厚度。如果被透照物休的局部存在缺陷，且構(gòu)成缺陷的物質(zhì)的衰減系數(shù)又不同于試件，該局部區(qū)域的透過(guò)射線強(qiáng)度就會(huì)與周圍了生差異。把膠片放在適當(dāng)位置使其在透過(guò)射線的作用下感光，經(jīng)暗室處理后得到底片。底片上各點(diǎn)的黑化程度取決于射線照射量（射線強(qiáng)度。照射時(shí)間），由于缺陷部位和完好部位的透射強(qiáng)度不同，底片上相應(yīng)部位就會(huì)出現(xiàn)黑度差異。底片上相鄰區(qū)域的黑度差定義為“對(duì)比度”。把底片放在觀片燈屏上借助透過(guò)光線觀察，可以看到由對(duì)比度構(gòu)成的不同形狀的景象，評(píng)片人員據(jù)此判斷缺陷情況并評(píng)價(jià)工作質(zhì)量。

2.用LS1100冷凝器作為典型的制冷裝置用殼管式換熱器壓力容器機(jī)型作X射線檢測(cè)技術(shù)的透照工藝

2.1設(shè)計(jì)參數(shù)

材質(zhì)，Q345R，厚度8mm，外徑410mm，殼程設(shè)計(jì)壓力2.1MPa，介質(zhì)為R22，屬于Ⅱ類容器，殼體由兩條A縫組合需成，產(chǎn)生1條B縫，另有1條B縫為Φ76彎頭與Φ76無(wú)縫鋼管焊接，要求為100%射線檢測(cè)，按JB/T4730.2-2005Ⅱ合格。

2.2分折采用的焊接方法

在焊接方法上，手工電弧焊較容易在焊縫中產(chǎn)生氣孔缺陷。氬弧焊出現(xiàn)條形缺陷機(jī)率很少，最影響焊接質(zhì)量是氬氣的流量，流量不當(dāng)引起產(chǎn)生氣孔缺陷。二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊控制或操作不當(dāng)容易產(chǎn)生氣孔。埋弧焊焊接參數(shù)焊接電流過(guò)大，形成氣孔、夾渣、及裂紋。電弧電壓過(guò)份增加時(shí)會(huì)產(chǎn)生焊縫未焊透，而且造成氣孔、咬邊等缺陷。焊接速度過(guò)分增加會(huì)產(chǎn)生未焊透、氣孔、咬邊等缺陷。因?yàn)锳1、A2、B1材質(zhì)為低合金鋼薄板，在焊接方法上應(yīng)采用氬弧焊打底手工蓋面或埋弧焊自動(dòng)焊，B2材質(zhì)為20，故優(yōu)先采用氬弧焊。

2.3采用的透照方式

在檢測(cè)上單壁單影影像最為清晰，故A1、A2優(yōu)先采用C.1透照方式；B1采用C.2透照方式。B2屬于小徑管對(duì)接接頭，采用C.7透照方式。

2.4對(duì)于透照曝光參數(shù)的確定

一般是通過(guò)曝光曲線來(lái)確定，在這些參數(shù)中我們嘗試通過(guò)階梯試塊用探傷機(jī)型號(hào)XXG2505通過(guò)做試驗(yàn)參數(shù)以得到它們之間的關(guān)系，以便確定工藝參數(shù)：

通過(guò)更改時(shí)間、焦距的曝光參數(shù)可以得到這樣一個(gè)規(guī)律：各參數(shù)不變的情況下，增加厚度2mm≈焦距減少100mm≈電壓增加12-15KV；反之為減法。

從光化學(xué)反應(yīng)的互易定律中指出，決定光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物質(zhì)量的條件，只與總的曝光量相關(guān)，即取決于輻射強(qiáng)度和時(shí)間的乘積，而與這兩個(gè)因素的單獨(dú)作用無(wú)關(guān)。

3.底片質(zhì)量

制冷裝置用殼管式換熱器壓力容器射線檢測(cè)技術(shù)等級(jí)為AB級(jí)，合格的底片質(zhì)量要有以下要求。

（1）射線檢測(cè)靈敏度要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求。

（2）黑度D在標(biāo)準(zhǔn)范圍；AB級(jí)為2.0≤D≤4.0。

（3）標(biāo)記及擺放位置符合規(guī)定。

（4）底片沒(méi)有影響評(píng)定的偽缺陷。

4.缺陷類型區(qū)分、原因分析及對(duì)焊接接頭的影響

內(nèi)部缺陷的類型有氣孔、夾渣、未熔合、未焊透、裂紋。按JB/T4730-2005把長(zhǎng)寬比不大于3的氣孔、夾渣、和夾鎢等缺陷劃為圓形缺陷：長(zhǎng)寬比大于3的氣孔、夾渣、和夾鎢等缺陷為條形缺陷。

4.1氣孔

焊接時(shí)熔池的氣體未在金屬凝固前逸出，殘存在焊縫之中所形成的空穴，其氣體是熔池從外界吸收的。氣孔的危害是減小了焊縫的有效面積，降低接頭的強(qiáng)度，降低塑性，引起泄漏。氣孔是引起應(yīng)力集中的因素。這種缺陷多因焊劑或藥皮烘烤不夠，母材或填充金屬表面有銹、油污等。氣孔垂直焊縫表面，在底片上多呈現(xiàn)為較大的黑度，輪廓清晰、外形不規(guī)正的圓形影像，并出現(xiàn)在焊縫的軸線上或附近區(qū)域。

4.2夾渣

焊后熔渣殘存在焊縫中的現(xiàn)象。產(chǎn)生的原因多為手工焊時(shí)，焊條擺動(dòng)不正確，不利于夾渣的上?。粴寤『笗r(shí)，電源極性不當(dāng)，電流密度大，鎢極熔化脫落于熔池中。二氧化碳及埋弧焊接線能量小，焊接參數(shù)不當(dāng)。點(diǎn)狀?yuàn)A渣的危害與氣孔相似，帶有尖角的夾渣會(huì)產(chǎn)生尖端應(yīng)力集中，尖端還為發(fā)展為裂紋源，危害較大。

4.3未焊透

母材金屬未熔化，焊縫金屬?zèng)]有進(jìn)入接頭根部的現(xiàn)象。對(duì)于焊縫的危害是減少焊縫的有效面積，使接頭強(qiáng)度下降，還因未焊透引起的應(yīng)力集中嚴(yán)重降低焊縫的疲勞強(qiáng)度，比強(qiáng)度下降的危害大得多。還可難成為裂紋源，是造成焊縫破壞的重要因素質(zhì)。產(chǎn)生的原因多為焊接電流小，熔深淺；坡口和間隙尺寸不合理，鈍邊太大；層間及焊根清不良。按其焊接方法可分為單面焊根部未焊透、雙面焊X型坡口中心根部未焊透。

4.4未熔合

焊縫金屬與母材金屬，或焊縫金屬之間未熔化結(jié)合在一起的缺陷。未熔合是一種面積性缺陷，坡口未熔合、單面焊根部未熔合會(huì)使承載面積明顯減小，使應(yīng)力集中變得比較嚴(yán)重，其危害性僅次于裂紋。產(chǎn)生原因多為焊接電流?。缓附铀俣冗^(guò)快；焊條角度不對(duì)；氬弧焊時(shí)產(chǎn)生的弧偏吹現(xiàn)象。

4.5裂紋

金屬原子的結(jié)合遭到破壞，形成新的界面而產(chǎn)生的縫隙。是焊接缺陷中危害性最大的一種。具有快速脆性破壞特性，帶來(lái)的危害是災(zāi)難性的。熱裂紋產(chǎn)生的原因有合金原素和雜質(zhì)的影響；冷卻速度的影響，結(jié)晶應(yīng)力與拘束應(yīng)力的影響。

5.在評(píng)定中容易錯(cuò)評(píng)與漏評(píng)的內(nèi)容

（1）對(duì)重要缺陷性質(zhì)評(píng)定有誤，根部未熔合經(jīng)常評(píng)定為根部咬邊或條形缺陷。

（2）評(píng)定忽略深孔缺陷，這種缺陷是承壓設(shè)備焊接接頭一種潛在性危害缺陷，嚴(yán)重影響焊接接頭的致密性，在評(píng)定經(jīng)常按圓形缺陷直徑來(lái)評(píng)定，未評(píng)定為Ⅳ級(jí)，因沒(méi)有對(duì)深孔缺陷返修，給設(shè)備安全運(yùn)行留下事故隱患。

（3）對(duì)缺陷定量不準(zhǔn)確，圓形缺陷長(zhǎng)徑大于壁厚的1/2時(shí)，未評(píng)定為Ⅳ級(jí)，底片存在多處缺陷時(shí)，評(píng)定級(jí)別選的位置不是最嚴(yán)重部位，圓形缺陷與條形缺陷綜合評(píng)級(jí)時(shí)，沒(méi)有按各自缺陷評(píng)級(jí)之和再減一作為綜合評(píng)級(jí)最終等級(jí)，條形缺陷組綜合評(píng)定時(shí)，計(jì)量條形缺陷組不準(zhǔn)確，形成誤判。

6.結(jié)論

通過(guò)對(duì)X射線檢測(cè)在制冷裝置殼管式換熱器壓力容器制造中典型機(jī)型的應(yīng)用總結(jié)，對(duì)焊接接頭產(chǎn)生內(nèi)部缺陷的分類分析及影響，掌握好焊接方法對(duì)材質(zhì)產(chǎn)生可能內(nèi)部缺陷，選擇合理的焊接方法與焊接參數(shù)，并用射線檢測(cè)技術(shù)得到焊縫的內(nèi)部質(zhì)量情況，從底片中準(zhǔn)確評(píng)定缺陷的性質(zhì)，保證制冷裝置殼管式換熱器壓力容器焊接接頭的質(zhì)量，消除機(jī)組運(yùn)行后的質(zhì)量隱患。

【參考文獻(xiàn)】

[1]JB/T4730—2005 《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)》.

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[3]NB/T47012—2010 《制冷裝置用壓力容器》.