管道射線檢測底片評定及其質量控制研究

杜慶臣

（海洋石油工程股份有限公司惠州分公司，廣東 惠州516082）

壓力管道是現(xiàn)代工程建設中常用的管道類型，主要用于輸送易燃、易爆、腐蝕性介質。在壓力管道投入使用后，在高溫、高壓、高負荷等作用下，壓力管道極易形成變形、泄露等安全隱患。管道射線檢測是識別管道內部質量缺陷的重要技術手段，其所形成的底片標記了壓力管道內部缺陷的形狀、大小等，底片評估人員通過自身經驗、專業(yè)技能與知識評估底片以對壓力管道內部質量缺陷進行定性分析，可以控制壓力管道焊接質量，繼而提高壓力管道投入使用后的安全性。但在管道射線檢測過程中，由于檢測參數(shù)設置不當、底片運輸及保管方式不正確、底片裝填及沖洗過程中受到干擾等因素的影響，極有可能導致管道射線檢測底片評估失準。為此，研究管道射線檢測底片評定技術要求及方法、控制底片質量的手段成為一項重要的課題。

1 缺陷影像性質的分析與判斷

管道焊接過程中會出現(xiàn)不同類型的質量缺陷，不同性質的缺陷也會在底片上形成具有差異性幾何形狀、空間分布特點的影像。從缺陷影像的本質來看，其是管道焊接質量缺陷的幾何形狀按照一定的規(guī)律在平面上投影形成的圖形，因此，管道射線檢測底片上缺陷影像的形狀與實際的焊接質量缺陷幾何形狀具有極為密切的聯(lián)系。底片評定人員在分析底片上的缺陷影像形狀時應當綜合考慮多個方面，例如單個或局部影像的形狀、多個或整體影像的分布特點、影像邊緣線是否整齊或規(guī)則等。同時，影像的黑度也是底片評定的重要依據之一。不同形式的質量缺陷對射線的吸收程度不同，影響的黑度也會呈現(xiàn)出明顯的差異性，為此，底片評定人員需要綜合對比影像黑度以及管道焊縫自身黑度，并考慮影像黑度的分布特點。此外，缺陷影像在底片中的位置反映了實際焊接缺陷在管道焊縫中的位置，底片評定人員需要掌握兩者相對應的規(guī)律，在底片評定時必須注意避免雜散光線影像缺陷影像的識別。

2 管道常見質量缺陷的識別

在管道焊接施工過程中，由于焊接施工工藝選擇不正確、焊接施工技能不足、焊接材料選擇不符合施工標準、焊接結構設計不合理等原因，管道焊接部位可能出現(xiàn)諸多類型的質量缺陷，嚴重影響管道整體的質量與安全性。為此，文章該部分以管道焊接為主，闡釋如何通過底片評估識別各類型管道焊接質量缺陷。

在通過底片評定識別管道焊接質量缺陷前，評定人員需要了解管道焊接接頭的坡口類型及具體的尺寸數(shù)據，以獲取底片評定的基礎資料。同時，評定人員需要了解管道焊接所采用的工藝以及其焊接施工所需遵循的焊接技術規(guī)定，尤其是要掌握焊接接頭的成形方法以及焊接道數(shù)。在獲取完善焊接工藝信息及數(shù)據后才能進行底片評定。具體的管道焊接質量缺陷識別方式如下：

2.1 管道焊接熔和不良類質量缺陷的識別。管道焊接熔和不良類質量缺陷包括未焊透及未熔合兩種類型。未焊透是指焊接金屬和管道沒有融化成一個整體，而是出現(xiàn)在溝槽的根部，因此通常被稱為根部未焊透。未焊透缺陷形成的原因可能是焊接規(guī)范不正確（電壓，電流，預熱等），焊接操作不正確，坡口角小，鈍邊之間的縫隙小等。底片上的未焊透是很容易識別缺陷。因為坡口的加工邊緣是直的，并且坡口的直邊位于焊縫的中心，所以未焊透缺陷影像通常在底片上顯示為黑色條狀圖像，并且在焊縫圖像的中心。實際上，未焊透缺陷的影像可以以其他形式看到，例如斷續(xù)的黑線，伴隨其他形狀圖像的線性圖像或具有一定寬度的條形圖像。由于透照的方向不同，它也可能偏離中心。圖1 為未焊透底片影像。

圖1 未焊透影像（局部伴有氣孔）

2.2 管道焊接裂紋類質量缺陷的識別。管道焊接裂紋類質量缺陷包括熱裂紋、冷裂紋。星形（輻射線）形狀：主要出現(xiàn)在弧形或弧形火山口裂縫中，因此通常被稱為火山口裂縫。團簇形狀：通常從熔合線作為起點，到與熔合線垂直的基材或焊接方向。裂紋影像的特性還與射線照相中射線束的方向有關。圖2 為根部裂紋影像及橫向裂紋影像。

圖2 橫向裂紋影像

2.3 管道焊接孔洞類質量缺陷的識別。管道焊接孔洞類質量缺陷主要包括氣孔及縮孔。以氣孔質量缺陷為例，該缺陷形成的主要原因在于焊接過程中保護氣并未在熔池結晶環(huán)節(jié)益處，而是殘留在焊縫金屬中，繼而使焊縫表面形成孔洞。氣孔在管道射線檢測底片上呈現(xiàn)為黑度大于背景黑度的斑點狀影像，一般情況下氣孔所成影像黑度較大，并且影像清晰，因此該缺陷易于通過底片評定進行識別。氣孔缺陷的影像形狀可能為圓形、橢圓形、梨形、條形。影像的分布形式主要包括四種：其一為孤立氣孔，通常包含多種影像形狀；其二為密集氣孔，分布密集成群；其三為鏈狀氣孔（如圖3 所示）。

圖3 鏈狀氣孔影像

2.4 管道焊接夾雜物類質量缺陷的識別。管道焊接夾雜物類質量缺陷包括夾珠質量缺陷、夾鎢質量缺陷。其中，夾珠質量缺陷是指焊接后焊縫中有氧化物、硫化物等非金屬雜質殘留。其在底片上呈現(xiàn)的影像具有形狀不規(guī)則、邊緣不整齊、黑度較大且均勻的特點，通常包括三種形態(tài)：單個并且長寬比不大于3 的影像一般為點狀夾珠。分布類似于密集氣孔的影像一般為密集夾珠（如圖4 所示）。長寬比大于3、呈現(xiàn)長條線性形狀、有一定寬度并且延伸方向與焊縫走向一致的影像為條狀夾珠；夾鎢質量缺陷是指在采用鎢極惰性氣體保護焊工藝是，焊縫中有鎢粒殘留。其在底片上的影像一般包括兩種形態(tài)：孤立點狀、密集點狀。（如圖5 所示）

圖4 密集夾珠影像

圖5 夾鎢影像

3 提高底片成像質量的方法

首先，底片評定人員需要明確底片評定的主要內容，包括評定底片本身質量的合格性、正確識別底片上的影像、依據從底片上得到的工件缺陷數(shù)據等信息并按照驗收標準或技術條件對工件質量作出評定、完成有關的各種原始記錄和資料整理。以此來掌握底片評定的重點，保證底片評定工作的正確性。在底片本身質量合格性的評定中，評定人員需要掌握底片質量的基本要求，具體包括底片黑度的規(guī)定范圍、射線照相靈敏度的要求、標記系的標準、外觀質量的規(guī)定。

其次，正確選擇底片評定設備。其一，底片觀察燈應具有足夠的光強度，以確保通過黑度≤2.5 的底片后的可見光應為30CD/m2，也就是說，透照前的照明度應至少為3000CD/m2。在黑度>2.5 的薄膜之后，可見光應為10CD/m2，也就是說，透射前的照明度應至少為3200CD/m2。亮度應可調、穩(wěn)定、安全可靠，噪聲應小于30dB。觀看底片時，遮光板應能夠確保底片的邊緣不會產生強光的眩暈并影響底片的評定。其二，黑度計應具有準確的讀數(shù)和良好的穩(wěn)定性，并且可以準確地測量透射樣品的密度在4.0 以內。其穩(wěn)定分辨率為+0.02，測量誤差應≤±0.05，光學孔徑要求應小于1.0mm。黑度計應至少每六個月校準一次，標準黑度膠片應至少每三年發(fā)送到法定測量單位進行驗證。其三，放大鏡應為3～5 倍，刻度為0-2cm。借助放大鏡，審閱者可以識別負片上缺陷的細節(jié)，并進行微量定性分析。膠片評估標尺應具有準確的讀數(shù)刻度，標尺的中心應為“0”刻度，兩端的凹槽至少應為200mm，并且標尺應具有10×10、10×20、10×30 毫米評估框線。

最后，選擇專業(yè)技能基礎扎實的底片評定人員。底片評定人員必須接受系統(tǒng)的專業(yè)培訓，并通過有關部門的檢查，以確認他們具有從事這項工作的能力和資格。同時，其應該在底片評定方面有一些實際的工作和經驗，并應具有一定的焊接、材料和熱處理相關的專業(yè)知識。此外，底片評定人員應熟悉相關規(guī)范和標準，能夠正確理解并嚴格按照標準進行評定，具有良好的職業(yè)道德和高度責任感。在進行底片評定之前，有必要充分了解材料、焊接工藝、接縫槽類型，可能發(fā)生的焊接缺陷的類型和部位以及射線照相工藝。

4 結論

管道射線檢測中底片評定工作尤為重要，一方面，檢測單位需要選拔專業(yè)技能基礎扎實、經驗豐富的人員擔任此工作，并為其提供必要的工作設備；另一方面，底片評定人員需要不斷提升自身知識儲備、總結工作經驗，掌握常見管道焊接質量缺陷影響識別方法，以有效識別管道焊接中的質量缺陷，保證底片成像、管道焊接施工質量。