小徑管焊接接頭伽瑪射線檢測專用工裝設(shè)計(jì)與應(yīng)用

徐承堯，李　鵬，陳厭災(zāi)，于成科，楊亞星

(1.洛陽中油檢測工程有限公司， 洛陽 471023;2.中國石油天然氣第一建設(shè)公司， 洛陽 471023)

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小徑管焊接接頭伽瑪射線檢測專用工裝設(shè)計(jì)與應(yīng)用

徐承堯1，李鵬1，陳厭災(zāi)1，于成科2，楊亞星2

(1.洛陽中油檢測工程有限公司， 洛陽 471023;2.中國石油天然氣第一建設(shè)公司， 洛陽 471023)

摘要：常用小徑管焊接接頭伽瑪射線檢測過程中,射線源存在著固定不方便、不牢靠,安裝后穩(wěn)定性不好等問題，設(shè)計(jì)出小徑管焊接接頭伽瑪射線檢測專用工裝并應(yīng)用于工程實(shí)踐。結(jié)果表明，該工裝可快捷、準(zhǔn)確、穩(wěn)固地固定射線源并能保持合適焦距，提高了工作效率及工作安全性。

關(guān)鍵詞：小徑管焊接接頭；伽瑪射線檢測；專用工裝

1傳統(tǒng)小徑管伽瑪射線檢測工裝的弊端

在大型化工、煉油裝置及工程建設(shè)領(lǐng)域的壓力管道施工中，小徑管焊接接頭的無損檢測主要依賴射線(X射線、γ射線)檢測，由于接頭數(shù)量多，所以工作量大。就小徑管(DN 100 mm以下規(guī)格，DN為管道公稱直徑)安裝過程中對接接頭在采用X射線檢測時(shí)存在檢測受空間位置限制、固定設(shè)備時(shí)對腳手架搭設(shè)位置及高度的依賴程度較大、設(shè)備笨重且易損壞等問題進(jìn)行分析。

圖1　垂直焊口透照傳統(tǒng)固定方法

小徑管伽瑪射線檢測時(shí)多采用如圖1,2所示的源頭固定方法，這些檢測方法在實(shí)際檢測施工中存在以下弊端：① 源頭固定不方便，多采用綁、扎和捆的固定方法，不僅操作復(fù)雜，且不能保證一次固定到位。② 多采用柔性固定，受導(dǎo)源管及定向曝光頭重力等因素的影響，水平或非垂直固定時(shí)容易產(chǎn)生位移，固定不牢固，從而導(dǎo)致橢圓成像困難、焦距不準(zhǔn)確、透照間隔角度不能滿足規(guī)范要求等問題。③ 不同管徑采用統(tǒng)一規(guī)格固定支撐控制焦距時(shí)，容易受空間位置的影響，不能實(shí)現(xiàn)最佳間隔角度和焦距透照檢測。④ 不同管徑采用不同規(guī)格的固定支撐控制最小焦距，不同管徑之間切換不方便，最小焦距的控制難于滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。⑤ 鉛防護(hù)罩(定向曝光頭)無法有效固定，對現(xiàn)場操作人員及周邊的安全環(huán)境存在極大的安全隱患。

基于此,筆者設(shè)計(jì)了小徑管對接接頭伽瑪射線檢測專用工裝并應(yīng)用于實(shí)踐中。

2小徑管射線檢測基本要求

在檢測工件、射線源和膠片系統(tǒng)確定的情況下，射線照相檢測幾何不清晰度決定著射線照相檢測靈敏度[1]，所以焦距控制成為有效解決小徑管焊縫伽瑪射線檢測時(shí)的關(guān)鍵。

2.1射線源至工作表面距離的要求

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)JB/T4730.2-2005《承壓設(shè)備無損檢測 第2部分 射線檢測》第4.3.1條要求：所選用的射線源至工件表面的距離f應(yīng)滿足以下要求：

AB級射線檢測技術(shù)：

(1)

式中:d為射線源的有效焦點(diǎn)尺寸;b為工件至膠片距離。

圖3　小徑管環(huán)向?qū)雍附咏宇^傾斜透照方式

圖4　小徑管環(huán)向?qū)雍附咏宇^垂直透照方式

計(jì)算得出管徑分別為φ33.7,φ42.4,φ48.3,φ60.3,φ73,φ88.9 mm時(shí),射線源至工件表面的距離f的數(shù)值分別為313,365,398,461,524,598 mm。

2.2透照布置要求

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)JB/T4730.2-2005中4.1.4條規(guī)定,小徑管采用雙壁雙影透照布置，當(dāng)同時(shí)滿足下列兩條件時(shí)應(yīng)采用傾斜透照方式橢圓成像：T(壁厚)不大于8 mm；g(焊縫寬度)不大于Do/4(Do為小徑管外直徑)。橢圓成像時(shí)，應(yīng)控制影像的開口寬度(上下焊縫投影最大間距)在1倍焊縫寬度左右。不滿足上述條件或橢圓成像有困難時(shí)可采用垂直透照方式重疊成像,傾斜和垂直透照方式如圖3,4所示。

綜上所述，小徑管對接接頭透照首先要滿足射線源至工件表面的最小距離，同時(shí)便于傾斜透照橢圓成像或垂直透照重疊成像，即可最大限度地解決實(shí)踐中的透照難題。

3專用工裝設(shè)計(jì)

3.1主體固定部分

主體固定部分決定著整個(gè)工裝系統(tǒng)的穩(wěn)定性，需要一個(gè)外加固定裝置以達(dá)到快速固定工裝的目的，從而確保導(dǎo)源管曝光頭和定向曝光頭固定后整體工裝的穩(wěn)固性，避免透照過程中發(fā)生位移導(dǎo)致透照方向和焦距發(fā)生變化。

3.2焦距控制部分

射線源至工件表面的最小距離決定著射線檢測幾何不清晰度，設(shè)計(jì)工裝需要將常用小徑管的焦距設(shè)計(jì)為可選擇式定距模式，使用時(shí)在最短時(shí)間內(nèi)對焦距定位。

3.3曝光固定部分

曝光固定該部分的主要作用是固定導(dǎo)源管曝光頭和定向曝光頭，同時(shí)提供一個(gè)鉛防護(hù)罩固定位置，降低作業(yè)人員的安全風(fēng)險(xiǎn)。

3.4基本模型

根據(jù)預(yù)設(shè)的功能和構(gòu)架，在滿足規(guī)范和現(xiàn)場使用條件的前提下，設(shè)計(jì)了小徑管對接接頭伽瑪射線檢測專用工裝的模型,如圖5所示。

該工裝利用鏈條固定整個(gè)工裝，鏈條的作用力可以抵消源管、支架、防護(hù)罩三者在任意透照位置的重力疊加；同時(shí)利用兩個(gè)0～90°范圍內(nèi)可調(diào)的轉(zhuǎn)軸(圖5中A、B點(diǎn))來調(diào)節(jié)焦距和透照角度；在AB點(diǎn)間的滑桿上設(shè)有焦距定位刻度，以快速確定透照焦距；同時(shí)，在圖5中C部位設(shè)計(jì)有導(dǎo)源管固定位和防護(hù)罩固定板，能快速固定源管，安裝防護(hù)罩，降低作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)。

4應(yīng)用與評價(jià)

工程實(shí)踐中，使用該工裝對各種管徑的對接接頭進(jìn)行透照試驗(yàn)和對比。圖6為φ60.3 mm的對接接頭橢圓透照的檢測實(shí)景，圖7為φ88.9 mm的對接接頭垂直透照檢測實(shí)景。射線源均為Se-75。

圖6　φ60.3 mm的對接接頭傾斜透照示意

圖7　φ88.9 mm的對接接頭垂直透照示意

實(shí)踐表明，使用該工裝進(jìn)行檢測的準(zhǔn)備時(shí)間僅需1 min左右，使用非常方便、快捷，且工裝安裝后穩(wěn)定性良好，焦距和透照角度在工裝自身及源管重力作用下未產(chǎn)生位移和變形,透照質(zhì)量滿足規(guī)范要求。

5結(jié)語

(1) 設(shè)計(jì)的工裝靈活、方便、可靠，且不受任何工位的限制，極大地提高了檢測效率。

(2) 在實(shí)際應(yīng)用中，不但提高了效率，縮短了工期，也減少了輔助人員數(shù)量，顯著地節(jié)約了成本。

(3) 由于保證了最小焦距數(shù)值的一致性，因此檢測質(zhì)量得以保證和穩(wěn)定。

(4) 鉛防護(hù)罩的有效固定，對操作人員及周邊的輻射強(qiáng)度大大降低，提升了人身安全防護(hù)。

Design and Application of Special Gamma Ray Testing Tool for Butt Joint of Small Diameter Tube

XU Cheng-yao1, LI Peng1, CHEN Yan-zai1, YU Cheng-ke2, YANG Ya-xing2

(1.Luoyang China Petroleum Nondestructive Testing Engineering Co., Ltd., Luoyang 471023, China；2.China Petroleum First Construction Corporation, Luoyang 471023, China)

Abstract：The fix of gamma ray source in the process of radiographic testing of commonly used small butt joint has disadvantages. Through analysis and research, a specialized tool set was designed for the gamma radiation detection of small tube butt joint, which solved the problem of how to fix the ray source in a fast, accurate, stable manner and to maintain appropriate focus, thus improving the work efficiency and work safety.

Key words:Butt joints of small diameter tube； Gamma ray radiographic testing；Specialized tool

收稿日期：2015-07-30

作者簡介：徐承堯(1964-),男,高級技師,主要從事煉油、化工裝置無損檢測施工及管理工作。通信作者:李鵬(1974-),男,本科,工程師,主要從事企業(yè)無損檢測管理工作,E-mail: lipeng@cnpndt.com。

DOI:10.11973/wsjc201605016

中圖分類號：TG115.28

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1000-6656(2016)05-0066-03