非標(biāo)準(zhǔn)型燃機(jī)管道射線檢測(cè)工藝研究

王顯軍 姜 濤 謝 丁 陳 沖

(二重(德陽(yáng))重型裝備有限公司，四川618000)

燃汽輪機(jī)發(fā)電作為最穩(wěn)定的分布式供能方式之一，能源轉(zhuǎn)換效率高，可以將燃?xì)獍l(fā)電的效率提高到95%以上。隨著燃機(jī)國(guó)產(chǎn)化道路的持續(xù)推進(jìn)，我國(guó)主要以歐洲技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和美國(guó)ASME標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)為主。尤其是以歐洲標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行最為嚴(yán)苛。燃機(jī)制造中需大量的管道焊接，其中重要環(huán)節(jié)是燃機(jī)管道的射線檢測(cè)，燃機(jī)管道不同于一般管道，管道結(jié)構(gòu)及其復(fù)雜，屬于非標(biāo)準(zhǔn)型的薄壁工件。類似工件在射線檢測(cè)中難度較高。在燃機(jī)管道的生產(chǎn)制造中影響檢測(cè)質(zhì)量和檢測(cè)效率。

1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

管道主要以環(huán)形結(jié)構(gòu)為主，在環(huán)形結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上還有大量的膨脹節(jié)、碳鋼管以及非常小的大量短管節(jié)。為了確保制造工藝的需要，管道的壁厚均在8 mm以內(nèi)。由于制造難度較高，焊接余高難以控制，射線檢測(cè)中，底片黑度和檢測(cè)靈敏度難以保證。在采用DIN EN 1435標(biāo)準(zhǔn)B級(jí)檢測(cè)射線檢測(cè)中，檢測(cè)級(jí)別較高。由于其特殊的結(jié)構(gòu)形式和特殊的壁厚以及生產(chǎn)制造中余高、弧形等一系列難度因素，底片難以達(dá)到技術(shù)要求，為滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，底片拍片合格率極低，使項(xiàng)目的制造和檢測(cè)受到較大影響。因此，需要通過(guò)試驗(yàn)和總結(jié)，克服檢測(cè)中的不利因素，通過(guò)研究?jī)?yōu)化檢測(cè)工藝，提高拍片合格率，提高檢測(cè)效率。

2 項(xiàng)目的核心內(nèi)容

本項(xiàng)目的核心內(nèi)容是通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)和總結(jié)，通過(guò)改變不同的透照工藝參數(shù)提高檢測(cè)靈敏度以及降低余高對(duì)靈敏度的影響因素，改變不同的膠片組合達(dá)到形成新的檢測(cè)工藝，制作專用散射線屏蔽工裝實(shí)施檢測(cè)工作，有效提高底片合格率，從而達(dá)到檢測(cè)效果。

結(jié)合非標(biāo)準(zhǔn)型管道的特征和實(shí)際檢測(cè)中遇到的問題，試驗(yàn)總結(jié)出最佳檢測(cè)參數(shù)，并在此基礎(chǔ)上尋求最佳的膠片組合，輔以設(shè)計(jì)制作批量透照裝置和適用的散射線屏蔽擋塊，從而達(dá)到項(xiàng)目的預(yù)期效果。

3 原因分析

3.1 設(shè)備的影響

檢測(cè)設(shè)備的影響主要體現(xiàn)在設(shè)備的焦點(diǎn)尺寸、電壓、電流、曝光時(shí)間等一系列因素，針對(duì)不同檢測(cè)對(duì)象，檢測(cè)設(shè)備都有一個(gè)最佳檢測(cè)參數(shù)組合，在標(biāo)準(zhǔn)允許的參數(shù)范圍內(nèi)，通過(guò)工藝試驗(yàn)，測(cè)試出設(shè)備的最佳透照參數(shù)是解決問題的前提。

3.2 膠片組合的影響

膠片組合涵蓋了射線底片、暗袋、增感屏等，通過(guò)分析，在采用相同射線底片和暗袋的前提下，對(duì)靈敏度影響最大的因素為增感屏，結(jié)合實(shí)際檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，不同厚度的增感屏?xí)?duì)檢測(cè)靈敏度產(chǎn)生不同的影響，尤其是低電壓X射線機(jī)檢測(cè)中的影響更明顯。

3.3 散射線的影響

射線檢測(cè)中，散射線的來(lái)源非常廣泛，來(lái)自正面的、背面的、工件內(nèi)部的，包括管道檢測(cè)中來(lái)自余高影響的，因此，找到解決散射線屏蔽的方法是提高靈敏度的重要途徑。

4 實(shí)施方案

4.1 透照參數(shù)研究，確定設(shè)備最優(yōu)曝光參數(shù)。

針對(duì)該管道的特殊結(jié)構(gòu)，選取一種最具代表性以及檢測(cè)難度最大的管道進(jìn)行工藝研究與測(cè)試。在整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，規(guī)格為?27 mm×3.9 mm的管道檢測(cè)中靈敏度不足的問題最明顯，其厚度結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 ?27 mm×3.9 mm的管道結(jié)構(gòu)Figure 1 Configuration of ?27 mm×3.9 mm pipeline

該管道理論公稱壁厚3.9 mm，按照DIN EN 1435標(biāo)準(zhǔn)B級(jí)雙壁雙影透照，采用X射線機(jī)檢測(cè)，源側(cè)應(yīng)選用W15像質(zhì)計(jì)，由于焊縫為非均勻壁厚變化，焊縫實(shí)際厚度大于4 mm，甚至更多，實(shí)際檢測(cè)時(shí)，因其沒有達(dá)到10 mm像質(zhì)計(jì)可識(shí)別區(qū)域，靈敏度難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，為此進(jìn)行工藝性驗(yàn)證研究，透照布置見圖2，可調(diào)電流設(shè)備透照參數(shù)試驗(yàn)表見表1，固定電流設(shè)備透照參數(shù)試驗(yàn)表見表2。

圖2 透照布置示意圖Figure 2 Transillumination arrangement

表1 可調(diào)電流設(shè)備透照參數(shù)試驗(yàn)表Table 1 Transillumination parameters test of adjustable current device

表2 固定電流設(shè)備透照參數(shù)試驗(yàn)表Table 2 Transillumination parameters test of fixed current device

從上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，此類焊縫的靈敏度因其結(jié)構(gòu)特殊，采用從低到高的檢測(cè)參數(shù)均無(wú)法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求值，且由于不同材料厚度的電壓值有最高限制，因此不能再持續(xù)提高電壓值和改變電流值，結(jié)合上述參數(shù)，即使可調(diào)電流的設(shè)備，其電壓值在雙壁8 mm的范圍內(nèi)，電壓不得高于200 kV，因此，圍繞200 kV、5 mA、5 min的透照參數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步試驗(yàn)。

4.2 膠片組合工藝研究，確定檢測(cè)工藝參數(shù)。

射線檢測(cè)中，膠片組合由暗袋、增感屏、膠片等部分組成，不同的增感屏和膠片組合達(dá)到的檢測(cè)結(jié)果存在較大的靈敏度差異，標(biāo)準(zhǔn)中只規(guī)定了可以使用的增感屏厚度范圍和膠片使用型號(hào)的要求范圍，而實(shí)際檢測(cè)中，針對(duì)不同設(shè)備、不同結(jié)構(gòu)、不同厚度、不同靈敏度要求等一系列不同因素需要進(jìn)行詳細(xì)的工藝試驗(yàn)，以實(shí)現(xiàn)最佳靈敏度。在實(shí)際運(yùn)用中，以標(biāo)準(zhǔn)要求的像質(zhì)計(jì)清晰識(shí)別10 mm為基準(zhǔn)進(jìn)行膠片組合測(cè)試。

增感屏的作用在射線檢測(cè)中非常重要，使用的增感屏厚度必須符合標(biāo)準(zhǔn)要求，除ASME標(biāo)準(zhǔn)沒有明確增感屏厚度外，歐標(biāo)DIN EN1435標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于X射線中增感屏的材料及厚度規(guī)定見表3。

表3 歐標(biāo)對(duì)于X射線中增感屏的材料及厚度要求Table 3 Intensifying screen material and thickness in X-ray required by European standards

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，選擇前屏與后屏厚度0.01～0.20 mm、透照電壓200 kV、透照電流5 mA、透照時(shí)間5 min進(jìn)行工藝性測(cè)試(單膠片測(cè)試，無(wú)需中屏)，測(cè)試結(jié)果見表4。

從表4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，在透照參數(shù)200 kV、5 mA、5 min下進(jìn)行工藝測(cè)試，采用厚度為0.03 mm的鉛增感屏?xí)r，完全能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的靈敏度參數(shù)，有效解決了靈敏度不足的問題。

表4 工藝性測(cè)試結(jié)果Table 4 Process test results

4.3 制作適宜工裝和散射線屏蔽組件。

(1)為盡可能減少因工件內(nèi)部以及多種因素導(dǎo)致的散射線對(duì)射線照相靈敏度的影響，需要根據(jù)被檢工件的實(shí)際結(jié)構(gòu)和透照方式制作足夠屏蔽效果的散射線屏蔽組件，降低散射線對(duì)檢測(cè)靈敏度的影響。

(2)為了確保實(shí)際操作過(guò)程中因操作誤差導(dǎo)致的結(jié)果偏差，制作專用的滾輪裝置和同心旋轉(zhuǎn)裝置，提高每次檢測(cè)操作的一致性，確保每次檢測(cè)時(shí)與透照參數(shù)密切相關(guān)的焦距、射線中心束與工件的相對(duì)位置等達(dá)到理想效果，確保檢測(cè)結(jié)果。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)檢測(cè)設(shè)備性能參數(shù)的實(shí)驗(yàn)，獲取最佳數(shù)據(jù)，確定在最佳透照電壓、電流、透照時(shí)間等參數(shù)的前提下，制作有足夠屏蔽效果和操作便利的工裝輔具的同時(shí)，根據(jù)最佳透照參數(shù)進(jìn)一步對(duì)檢測(cè)過(guò)程中的暗袋組合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并最終達(dá)到所需的檢測(cè)效果，獲得符合標(biāo)準(zhǔn)要求的射線底片。

射線檢測(cè)中，底片質(zhì)量和檢測(cè)靈敏度極其重要。尤其在一些高標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)中，如何有效提高檢測(cè)靈敏度，保證底片質(zhì)量，降低檢測(cè)難度是射線檢測(cè)在適應(yīng)和滿足不同標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)過(guò)程中需要持續(xù)不斷提高和改善的方向，需射線檢測(cè)人員在實(shí)際操作中不斷摸索和總結(jié)，逐步提高。