長輸管道試壓頭的射線檢測方法探討

李向東，周學(xué)軍，王子龍

1.大慶石化安全環(huán)保工程監(jiān)督站，黑龍江大慶163714

2.中國石油長慶油田分公司技術(shù)監(jiān)測中心，陜西西安 710018

3.吉林亞新工程檢測有限責任公司，吉林吉林132021

長輸管道在進行分段試壓時，需要使用一個稱之為試壓頭的重要部件。對該試壓頭焊口的檢測，其要求與主線路一致，即要求進行100%射線檢測。由于長輸管道的設(shè)計壓力通常較高，其強度試驗最高壓力為設(shè)計壓力的1.5倍，并且穩(wěn)壓時間一般為4 h，壓力較高，穩(wěn)壓時間長，存在一定的安全風險，因此試壓頭的無損檢測顯得尤為重要。利用以往的檢測經(jīng)驗對試壓頭進行檢測時，需要經(jīng)過一系列復(fù)雜的計算，檢測效率相對較低，本次在大慶石化某項目長輸管道試壓頭焊縫檢測中，輔助采用了計算機軟件AutoCAD對試壓頭、射線源焦點位置等實物進行1∶1比例繪圖，確定了檢測區(qū)角度和長度，并對中心有障礙物的試壓封頭焊口射線檢測工藝進行優(yōu)化[1-5]，由此提高了檢測效率。以下介紹該次檢測的方法與經(jīng)驗，以期為類似項目提供借鑒。

1 試壓頭的設(shè)計與結(jié)構(gòu)

在進行試壓頭設(shè)計時，為避免發(fā)生卡球，通常情況下，上水隔離球選用直板雙向球，以便在管道試壓結(jié)束后可以作為反向掃水球使用，但是要使上水隔離球最后作為掃水球使用，必須確保球到上水末端時不被卡在試壓頭端部，要解決這個問題，需要在試壓頭最端部排水閥門外側(cè)加裝一只小閥門，在上水過程中，先在隔離球前端充入一定水量，在上水過程中小閥門始終處于關(guān)閉狀態(tài)，這樣上水球就不可能進入該閥門。在試壓結(jié)束后，通過向該閥門通氣，就可以把球趕出試壓頭，所連接的端口作為下個試壓段的供水口與后續(xù)流程連接。因此，設(shè)計的試壓頭具有如圖1所示的結(jié)構(gòu)，即將橢圓封頭、擋管、閘閥、針型閥、壓力表等安裝在一段直管段上，而橢圓封頭與直管段采用焊接的結(jié)構(gòu)形式，由此構(gòu)成了試壓頭。

圖1 試壓頭示意

2 中心有障礙物試壓頭檢測工藝的CAD輔助設(shè)計

（1）中心有障礙物試壓頭檢測工藝存在的問題。在對封頭與直管焊接形成的環(huán)向?qū)雍缚p進行檢測時，常采用雙壁單影檢測技術(shù)。但這種試壓頭，要使用擋管（見圖1）以保證推水直球、注水球與封頭之間的距離。由于擋管的存在，擋管遮擋部分無法被檢測，見圖2。因此，應(yīng)對中心有障礙物的試壓封頭焊口設(shè)計滿足檢測要求的射線檢測工藝。

圖2 遮擋部位底片影像

（2）中心有障礙物的試壓封頭焊口滿足檢測要求的射線檢測工藝設(shè)計。圖3所示為射線束的覆蓋范圍，射線束的覆蓋由L1、L2和L遮擋構(gòu)成。在進行檢測工藝設(shè)計時，為在滿足標準中對K值要求的情況下對L1、L2進行檢測，通過調(diào)整射線束焦點F的位置，優(yōu)化L1、L2的長度，使之滿足式（1）、式（2）要求，從而對試壓頭焊縫實現(xiàn)分段檢測。

圖3 射線束覆蓋范圍示意

式中：L1、L2為檢測區(qū)長度，L遮擋為遮擋區(qū)長度。

K值限定條件：查現(xiàn)行SY/T 4109—2015得到K值的最大值Kmax，通過式（2） 計算Tmax。

式中：K為透照厚度比；Kmax為透照厚度比最大值；Tmax為最大透照厚度；T為檢測區(qū)公稱厚度。

使用CAD進行1∶1繪圖，確定檢測區(qū)角度和長度，同時進行優(yōu)化，具體步驟如下：

第1步：根據(jù)所選擇的射線機型號，確定射線源焦點位置F，以F為起點向L1繪制R1和R2，其中R1要與支撐鋼管T外徑相切。

第2步：改變R1與外壁的位置，測量最大透照厚度t，當滿足t=Tmax時，固定R1位置。

第3步：從鋼管圓心向L1引2條角度輔助線A1和A2。A1與R2在外壁相交，A2與R1在內(nèi)壁相交，見圖3。

第4步：測量檢測區(qū)角度A，確定L1檢測的范圍。

第5步：計算檢測次數(shù)。

第6步：對檢測次數(shù)進行優(yōu)化，優(yōu)化后進行分段檢測。

（3）CAD輔助設(shè)計的中心有障礙物試壓頭檢測工藝的工程應(yīng)用。對直徑為φ60 mm的擋管以及規(guī)格為φ356 mm×6.4 mm的管道使用的試壓頭進行實際測試，焦距506 mm，分成20個檢測區(qū)，通過10次透照對整個周向焊縫進行了檢測。試驗使用的試件見圖4。檢測照片見圖5，從圖5可見，照片的靈敏度和黑度均達到標準要求。

圖4 試驗用試件

圖5 試驗試件的檢測結(jié)果

3 結(jié)束語

通過使用計算機AutoCAD輔助設(shè)計的中心有障礙物試壓頭檢測工藝，檢測底片的靈敏度和黑度均能夠達到標準要求，切實提高了檢測效率，節(jié)約了時間成本。在本建設(shè)項目實際實施中，共計使用試壓封頭10個，采用本射線檢測方法累計使試壓工序的工期提前了近2 d。