壓力容器凸緣焊縫γ射線偏心一次曝光工藝研究

李忠林

（大慶油田建設(shè)集團有限責任公司建材公司石油石化設(shè)備廠，黑龍江 大慶163714）

壓力容器凸緣焊縫γ射線偏心一次曝光工藝研究

李忠林

（大慶油田建設(shè)集團有限責任公司建材公司石油石化設(shè)備廠，黑龍江 大慶163714）

從凸緣焊縫檢測工藝改進入手，建立采用γ射線偏心一次曝光工藝檢測凸緣焊縫的方法，使用此方法對6臺液化氣球罐凸緣焊縫進行檢測，通過與單片曝光方法對比，產(chǎn)品檢測總時間縮短48天，項目檢測人工費用節(jié)省28800元，檢測人員受到殘余射線輻射危害大大降低。驗證了γ射線偏心一次曝光工藝的可行性，可有效提高檢測效率和檢測工作的安全性。

凸緣焊縫；γ射線；偏心一次曝光工藝

凸緣焊縫多出現(xiàn)在球形容器、高壓容器、超高壓容器及厚壁化工容器的殼體與接管的連接部位[1]，屬于對接焊縫。在壓力容器預(yù)制市場競爭日益激烈的今天，傳統(tǒng)的單片曝光法由于檢測效率低、射線放射頻次大、操作過程相對繁瑣等缺點，不能滿足容器預(yù)制進度的要求，且在多次曝光情況下，人員頻繁進出探傷室會增加檢測人員受到殘余射線輻射的危險。本文利用γ源具有全景輻射曝光的特點，對凸緣焊縫偏心一次曝光方法進行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)此方法能夠有效提高檢測效率和人員的安全系數(shù)。

1 檢測工藝原理

利用γ源（主要是Ir192γ源）穿透厚度范圍較大和具有全景輻射曝光的特點[2，3]，對凸緣焊縫進行整體一次曝光，完成檢測工作。如圖1所示（以球殼板凸緣為例），偏心一次曝光法能夠?qū)崿F(xiàn)一次曝光整條凸緣焊縫，在提高γ射線檢測效率的同時能夠有效的降低殘余射線對檢測人員的輻射危害，提高檢測工作的安全系數(shù)。

圖1 曝光工藝布置

2 γ源偏心一次曝光工藝最優(yōu)焦距的確定

2.1 γ源布置要求

（1）放射源曝光點必須在接管圓心與球心連線某個適當位置。

（2）焦距滿足NB/T47013.2-2015標準的對幾何不清晰度和橫向裂紋檢出角的要求。

2.2 最優(yōu)焦距計算

偏心一次曝光法的參數(shù)主要是計算最優(yōu)焦距，焦距確定后就可以通過源尺拉出相關(guān)曝光參數(shù)。如圖2所示，AB為凸緣半徑；OB為球形儲罐半徑；θ1為切線角；θ為射線入射角，則：

θ2＝ 90°- θ- θ1

θ1＝ arcsin（AB/OB）

在初步選擇焦距時，凸緣偏心一次曝光可以近似看成平板縱縫檢測，為了滿足NB/T47013.2-2015標準規(guī)定的橫向裂紋檢出角的要求[4]，即AC≥2AB，則有：

θ2＝ arctan（AC/AB）

但實際焊縫存在弧度，角度與切線角度相等，在滿足橫向裂紋檢出角的前提下，AC可以略小于2AB，即BC可以進一步減小，所以可以進一步優(yōu)化為：

其中：式（3）中L1為放射源到源側(cè)焊縫表面的距離；式（4）中T為焊縫厚度。

2.3 工藝要點

檢測時人員應(yīng)佩戴個人劑量計和計量報警儀。檢測前檢查驅(qū)動器，保證搖動靈活，無受卡、卡死現(xiàn)象，行程記錄儀為零值；查看導(dǎo)源管，確保無壓扁、折斷現(xiàn)象。

操作過程主要包括檢測器材準備、做標記、布片、固定曝光頭、鏈接γ射線機、曝光和暗示處理等步驟。

3 測試實例

以2 000 m3球罐為例，直徑D=15 700 mm，凸緣外緣直徑φ=1 050 mm，焊縫厚度T=50 mm，放射源焦點尺寸d=3 mm，按上述計算方法計算相關(guān)參數(shù)如下：

根據(jù)式（4），可計算出最優(yōu)焦距，為：

F ＝ L1+T/cosθ=1 708+50/0.97=1 759.5 mm

根據(jù)計算的最優(yōu)焦距及已知條件，可確定相關(guān)工藝參數(shù)，如表1所示。

表1 曝光參數(shù)表

4 測試效果分析

采用偏心一次曝光工藝檢測6臺2 000 m3液化氣球罐（直徑D=15 700 mm，焊縫厚度T=50 mm，放射源焦點尺寸d=3 mm），每臺球罐有上下兩張極中板，每張極中板有六個凸緣焊縫，不同規(guī)格凸緣具體布片過程如圖3所示，檢測時安裝γ射線機如圖4所示。其中：（1）Ir192γ源半衰期為74天，經(jīng)歷53天，放射源衰減至60Ci，平均下來單片法每張底片43分鐘（曝光時間根據(jù)Ir192γ源標準源尺計算得出），而偏心一次曝光法經(jīng)歷15天放射源衰減不大；（2）檢測機組每天工作按8 h計算，至少2個人，每人每天人工費按300元計算；（3）曝光次數(shù)決定檢測人員出入探傷室次數(shù)。采用偏心一次曝光工藝的效果與單片法檢測對比如表2所示。

圖3 凸緣布片

圖4 安裝γ射線機

表2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

由表2數(shù)據(jù)統(tǒng)計表可以看出偏心一次曝光檢測法相比于單片曝光檢測法檢測效率提高約4.3倍，產(chǎn)品檢測總時間縮短46天，項目檢測人工費用節(jié)省27 600元，檢測人員出入探傷室減少600次，即受到殘余射線輻射危害大大降低。綜上所述，偏心一次曝光工藝對于凸緣類對接焊縫的高效檢測和安全檢測有著重要意義。

5 結(jié)論

（1）經(jīng)過多次的實踐證明，利用γ射線偏心一次曝光對凸緣焊縫進行檢測能夠提高檢測效率、降低檢測成本、減少工作人員受殘余射線輻射危害。

（2）近年來，采用此工藝應(yīng)用于我單位46臺壓力容器凸緣焊縫檢測實踐中，取得了良好的效果，說明凸緣偏心一次曝光檢測工藝在其他種類壓力容器凸緣焊縫或類似產(chǎn)品的檢測中具有一定的推廣價值。

[1]趙寶強.壓力容器檢驗中夾套罐焊縫致密性的檢測方法探析[J].科技與企業(yè)，2015（23）：197.

[2]向 陽，施鵬飛.微輻射γ源在現(xiàn)場檢測中的應(yīng)用[J].無損探傷，2011（05）：37-38.

[3]盧秀波，周黎明.球罐γ源照相曝光不足部位的解決方法[J].無損檢測，1997（02）：46-47.

[4]全國鍋爐壓力容器標準化技術(shù)委員會.NB/T47013.2-2015承壓設(shè)備無損檢測[S].北京：新華出版社，2015.

The Offset Exposure Process Research on Flange Weld of Pressure Vessel with γ Ray

LI Zhong-lin
（Daqing Petrochemical Company Refinery，Daqing Heilongjiang 163714，China）

This paper starts from the improvement of the detection process for flange weld，off center exposure using γ ray for detection of flange weld is established，the flange welds of 6 LPG balloon tanks were tested by this method，compared with the single exposure，the total time of the product detection is shortened by 48 days，the labor cost of the project is saved by 28000 yuan，and the danger of the residual ray radiation for the testing people is greatly reduced.The feasibility of the γ ray off center exposure process is verified，the efficiency and the safety of the detection are improved effectively.

flange weld；γray；single off center exposure process

X933.4

A

1672-545X（2017）08-0209-02