全容式LN G 儲(chǔ)罐內(nèi)罐射線檢測(cè)工藝的優(yōu)化

張志勇 高海東

天津華信工程檢測(cè)有限公司 天津 300270

液化天然氣（LNG）的主要成分是甲烷，被公認(rèn)為世界上最干凈的能源。很多國家都將LNG 列為首選燃料，因此該行業(yè)是全球增長最迅猛的能源行業(yè)。對(duì)于盛裝- 163℃的LNG 儲(chǔ)罐而言，必須保證“安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)”運(yùn)行，而儲(chǔ)罐建造過程中的射線檢測(cè)則是質(zhì)量控制的主要手段。

全容式LNG 儲(chǔ)罐的外罐（次儲(chǔ)罐）是水泥結(jié)構(gòu)，內(nèi)罐（主儲(chǔ)罐）由06Ni9DR 鋼板焊接組裝。20 萬m3的LNG 儲(chǔ)罐內(nèi)罐由12 圈鋼板組焊，第一圈壁板厚度為34mm，第十二圈壁板厚度為10mm。設(shè)計(jì)要求內(nèi)罐罐底邊緣板對(duì)接焊縫、壁板對(duì)接焊縫均進(jìn)行100%射線檢測(cè)，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為NB/ T 47013- 2015《承壓設(shè)備無損檢測(cè)》，檢測(cè)技術(shù)等級(jí)為AB 級(jí)。但像質(zhì)計(jì)應(yīng)識(shí)別絲號(hào)要比標(biāo)準(zhǔn)的要求提高一個(gè)指數(shù)，質(zhì)量等級(jí)為Ⅱ級(jí)。由于06Ni9DR 屬于高強(qiáng)鋼材料，射線檢測(cè)應(yīng)使用C4 類膠片。當(dāng)前，我國生產(chǎn)、生活對(duì)LNG 的需求量遠(yuǎn)大于供應(yīng)量，所以工期緊是LNG 儲(chǔ)罐安裝最大的特點(diǎn)。為此，施工單位會(huì)在有限的作業(yè)空間投入盡可能多的人力、物力，時(shí)間上實(shí)行“白加黑（白天夜里輪班）、五加二（周六周日不休息）”?，F(xiàn)場(chǎng)組裝時(shí)，下一批壁板組裝計(jì)劃要根據(jù)當(dāng)前組裝完的壁板焊縫檢測(cè)結(jié)果制定和實(shí)施。檢測(cè)單位為了及時(shí)完成檢測(cè)任務(wù)，也必須配備足夠的人、機(jī)、料，更要通過優(yōu)化工藝來提高檢測(cè)效率，從每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行管控，保證檢測(cè)結(jié)果及時(shí)出具。

以江蘇LNG（二期）工程1 臺(tái)20 萬m3的LNG 內(nèi)罐射線檢測(cè)為例，從人力、物力、檢測(cè)參數(shù)、檢測(cè)實(shí)施四個(gè)方面闡述了射線檢測(cè)工作的準(zhǔn)備、開展及注意事項(xiàng)、操作技巧等，以便優(yōu)化工藝、優(yōu)質(zhì)高效完成檢測(cè)任務(wù)，更希望能給相關(guān)同行些許啟發(fā)。

1 LNG 內(nèi)罐射線檢測(cè)人員配備

無論是管理人員還是操作人員，都應(yīng)該有類似工程檢測(cè)的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。至少，管理人員應(yīng)有5 萬m3或以上容積原油儲(chǔ)罐射線檢測(cè)的經(jīng)驗(yàn)。管理人員要及時(shí)與施工單位的相關(guān)人員溝通，掌握施工單位的工作計(jì)劃，以便調(diào)配人、機(jī)、料等資源，同時(shí)對(duì)操作人員進(jìn)行培訓(xùn)，使之盡快掌握操作技巧。一般情況下，要配備操作人員5—8 人，管理人員3—5 人。

2 LNG 內(nèi)罐射線檢測(cè)主要器材和雙膠片方法

選用的X 射線機(jī)型號(hào)為管電流5mA、最高管電壓300kV（或350kV，選用350kV 設(shè)備要避免使用過高的管電壓）、膠片類別C4 類（規(guī)格為300mm×80mm）、增感屏前后屏厚度為0.03mm 和中屏（采用雙膠片方法時(shí)需要使用中屏，中屏是雙面的）厚度為0.1mm×2 的鉛箔增感屏，像質(zhì)計(jì)型號(hào)為10Ni JB。自購和自制小滑車（設(shè)計(jì)小滑車的規(guī)格時(shí)要考慮到焦距，就是要保證最厚部位的焊縫，即第一圈壁板縱向焊縫透照時(shí)不小于標(biāo)準(zhǔn)要求的最小焦距）、龍門架和倒鏈等輔助器材，配備暗室設(shè)施和器材、評(píng)片設(shè)施和器材等，還需要記號(hào)筆、膠帶（06Ni9DR 鋼板不允許接觸磁性物質(zhì)，故使用膠帶將裝有膠片的暗袋粘貼在檢測(cè)部位）、鉛字、皮尺（用來做定位標(biāo)記帶）、卷尺和手電筒等。

雙膠片方法（不同于NB/ T47013 中的雙膠片技術(shù)）：LNG 內(nèi)罐鋼板材料牌號(hào)是06Ni9DR（簡稱9 鎳鋼），Ni 含量在8.5%～9.5%；為保證焊接接頭的低溫韌性，所用焊材的Ni 含量在60%～70%左右。兩者Ni 含量相差較大，使得密度差較大，造成底片上母材（熱影響區(qū)）影像與焊縫影像的黑度相差較大。單膠片透照時(shí)底片黑度很難滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，因此要用兩張膠片，之間放置厚度適宜的增感屏裝在同一暗袋中。黑度大的底片用于焊縫評(píng)級(jí)，黑度小的用于母材（熱影響區(qū)）評(píng)級(jí)。

3 LNG 內(nèi)罐射線檢測(cè)參數(shù)

LNG 內(nèi)罐組裝之前，工藝試板的對(duì)接焊縫需要進(jìn)行射線檢測(cè)。該時(shí)期有充足的時(shí)間對(duì)每臺(tái)擬用的X 射線機(jī)檢測(cè)參數(shù)進(jìn)行逐一驗(yàn)證，同一廠家的同種型號(hào)、同批次的X 射線機(jī)能量差別不大，所以確定了一臺(tái)X 射線機(jī)最優(yōu)的參數(shù)組合后，其余的就相對(duì)容易了。雖然試板的規(guī)格只有2、3 種，但仍可以利用驗(yàn)證得到的最優(yōu)參數(shù)，通過插入法計(jì)算，對(duì)X 射線機(jī)的曝光曲線進(jìn)行修訂，以便編制射線檢測(cè)操作指導(dǎo)書。表1 列舉了使用某廠家的X 射線機(jī)透照不同厚度鋼板縱向焊縫（長度均為3291mm）時(shí)的主要檢測(cè)參數(shù)。環(huán)向焊縫多為不同厚度的鋼板焊接，檢測(cè)參數(shù)要按兩種板厚的算術(shù)平均值調(diào)整。

使用C4 類膠片需要比使用C5 類膠片更長的曝光時(shí)間。另外，曝光時(shí)間的平方與焦距成正比，一次透照長度與焦距成正比關(guān)系。所以，為了提高檢測(cè)效率，不必追求更大的一次透照長度，上述膠片規(guī)格300mm×80mm，是將一次透照長度控制在250mm 以內(nèi)。例如高度為3291mm 的縱縫，表1 中所列最厚的第一圈壁板縱向焊縫（厚度為34mm）一次透照長度為235.1mm，有效評(píng)定長度為251.8mm，一張片位曝光時(shí)間為9.0min。配備6—8臺(tái)X 射線機(jī)（其中2—4 臺(tái)備用）就能滿足現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的設(shè)備需求。

表1 X 射線檢測(cè)參數(shù)

4 LNG 內(nèi)罐射線檢測(cè)實(shí)施要點(diǎn)

4.1 片位號(hào)（定位標(biāo)識(shí)）標(biāo)注技巧

鋼板預(yù)制后，操作人員根據(jù)坡口形式，選兩個(gè)鄰邊（圖1）用皮尺實(shí)測(cè)其高度和長度，根據(jù)擬分段數(shù)平均分段；用記號(hào)筆（或蠟筆）在鋼板的兩個(gè)面畫好片位號(hào)，根據(jù)設(shè)計(jì)的圖紙或各檢測(cè)單位的工藝規(guī)程，片位號(hào)標(biāo)注也可以采用其他方式。鋼板高度3291mm（縱向焊縫），分為14 個(gè)片位；長度為11026mm（環(huán)向焊縫），分為46 個(gè)片位。第一個(gè)片位號(hào)是“2”，最后一個(gè)是“1”，長度方向的第一個(gè)片位和最后一個(gè)片位是其他片位長度的一半，組焊后與鄰近鋼板合成為一個(gè)片位：1- 2。在兩個(gè)面同時(shí)畫片位號(hào)的目的是罐內(nèi)側(cè)X 射線機(jī)對(duì)焦和外側(cè)貼膠片不至于錯(cuò)位，使超標(biāo)缺陷的定位不論從罐內(nèi)側(cè)還是外側(cè)都準(zhǔn)確無誤。

圖1 片位號(hào)標(biāo)注（左：安裝后內(nèi)罐內(nèi)壁視圖，右：內(nèi)罐外壁視圖）

預(yù)制階段沒能夠完成片位號(hào)標(biāo)注的，在組焊完成后要盡快標(biāo)注。由于環(huán)向焊縫存在弧度，內(nèi)側(cè)周長和外側(cè)周長不等，這時(shí)候就要確定一定數(shù)量的位置，這些位置的內(nèi)外標(biāo)記在徑向線上。通俗的講，就是“找中心”。先要確定該條焊縫兩端的O 點(diǎn)內(nèi)外標(biāo)記在徑向線上（一張鋼板兩側(cè)的縱向焊縫與環(huán)向焊縫交叉的中心點(diǎn)），再確定O 點(diǎn)間的中心位置A 點(diǎn)（內(nèi)外標(biāo)記各1 處）在徑向線上，然后確定O 點(diǎn)與A 點(diǎn)之間的中心位置B 點(diǎn)（內(nèi)外標(biāo)記各2 處）。以此類推，逐步確定OB 之間、BA 之間、AB 之間、BO 之間的C 點(diǎn)（4 處）、D 點(diǎn)（8 處）、E 點(diǎn)（16 處）等多個(gè)中心點(diǎn)，再參照中心點(diǎn)進(jìn)行片位號(hào)標(biāo)記。中心點(diǎn)越多，罐內(nèi)側(cè)和外側(cè)片位的吻合度越高。

實(shí)際操作時(shí)，片位號(hào)采用鉛制的數(shù)字，用膠帶粘貼在X 射線機(jī)側(cè)的焊縫邊緣?？v向焊縫的片位“1”和“15”由于處于環(huán)向焊縫處，可用環(huán)向焊縫影像作為定位標(biāo)記，不貼鉛字。

4.2 X 射線機(jī)布置注意事項(xiàng)

（1）在遠(yuǎn)離貼片的區(qū)域完成訓(xùn)機(jī)，之后進(jìn)行X 射線機(jī)布置。X 射線機(jī)風(fēng)扇側(cè)的射線強(qiáng)度與電纜線接口側(cè)不同，要盡量使X 射線發(fā)生器的機(jī)體軸向與焊縫長度方向垂直；

（2）環(huán)向焊縫布置多臺(tái)X 射線機(jī)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格等間距固定，使每臺(tái)X 射線源正對(duì)所要檢測(cè)片位的中心；

（3）X 射線機(jī)曝光時(shí)需要較大電量，現(xiàn)場(chǎng)電源不能滿足4 臺(tái)同時(shí)曝光，因此要依次進(jìn)行曝光。

4.3 像質(zhì)計(jì)擺放及布片技巧

按照NB/ T 47013 標(biāo)準(zhǔn)的要求：線型像質(zhì)計(jì)（表1 中的10 Ni JB）應(yīng)放在焊接接頭的一端（被檢區(qū)長度的1/ 4左右位置），金屬絲應(yīng)橫跨焊縫，細(xì)金屬絲置于外側(cè)。圖2中一次性布置了4 臺(tái)X 射線，則要在每個(gè)片位適當(dāng)位置都貼一個(gè)像質(zhì)計(jì)。

圖2 環(huán)向焊縫射線檢測(cè)

焊接完成后，先進(jìn)行的是余高打磨及表面缺陷的修磨，以實(shí)施滲透檢測(cè)。由于滲透檢測(cè)后處理不徹底，以及焊縫余高打磨的原因，使得夜間的射線檢測(cè)人員很難確定焊縫的中心線，貼的片位號(hào)或其他標(biāo)識(shí)距焊縫邊緣的距離難以滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，膠片中心線與焊縫中心線不吻合，出現(xiàn)“Pb”(鉛字上焊道）、焊縫影像不全等問題，造成廢片。因此，管理人員要安排白班的滲透檢測(cè)人員作業(yè)前在焊縫中心線兩個(gè)延伸方向的適當(dāng)位置做好標(biāo)記，滲透檢測(cè)完成后用墨斗將兩個(gè)標(biāo)記連接為一條直線，給射線檢測(cè)人員提供方便。這里需要特別注意的是：為了避免“滲碳”發(fā)生，墨斗裝的染料應(yīng)控制碳元素含量。

無論是環(huán)向焊縫，還是縱向焊縫，在工藝驗(yàn)證（重點(diǎn)是散射線檢查）后，均可按照隔一個(gè)片位貼一張膠片的方式布片。注意，當(dāng)射線檢測(cè)技術(shù)等級(jí)采用B 級(jí)時(shí)，要使用厚度大于5mm 的鉛板減小X 射線機(jī)的輻射角，或采用隔兩個(gè)片位貼一張膠片的方式。對(duì)于環(huán)向焊縫，當(dāng)上下兩圈壁板厚度不同時(shí)，膠片要與厚壁鋼板適度緊貼，不要同時(shí)貼緊薄壁鋼板。

4.4 暗室處理要領(lǐng)和結(jié)果出具

LNG 內(nèi)罐射線檢測(cè)的最大特點(diǎn)就是結(jié)果需要及時(shí)準(zhǔn)確的出具?，F(xiàn)場(chǎng)操作、暗室處理、底片評(píng)審、結(jié)果出具這四大環(huán)節(jié)銜接很重要。為此，管理人員應(yīng)做如下安排：操作人員每檢測(cè)完一條焊縫，都要把膠片按片位順序單獨(dú)存放；待完成當(dāng)天任務(wù)的3/ 5 左右時(shí)，將膠片送交暗室人員；暗室人員逐批處理每條焊縫的膠片，保證片位有序；干燥后，將排列有序的底片送交評(píng)審人員，使得評(píng)片人員能夠快速地整理。當(dāng)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量不合格的底片時(shí)，要列出清單、注明原因，拍照后以微信、短信形式發(fā)送給操作人員，并電話告知其及時(shí)補(bǔ)拍。這時(shí)候，剩下的2/ 5 的工作量也基本上完成了。

5 結(jié)語

當(dāng)前LNG 儲(chǔ)罐工程建設(shè)，更能體現(xiàn)“開局便是是決戰(zhàn)、起步就要沖刺”的精神，但檢測(cè)工作仍需腳踏實(shí)地，嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，保證檢測(cè)質(zhì)量和進(jìn)度。由于X 射線的輻射生物效應(yīng)（對(duì)生物細(xì)胞有損害），射線檢測(cè)作業(yè)一般安排在其他工種下班后，多是夜間作業(yè)、高處作業(yè)，甚至有作業(yè)時(shí)間被占用的情況。射線檢測(cè)能否順利進(jìn)行、工作能否順利完成，是管理人員首要關(guān)注的；更應(yīng)該在以身作則的同時(shí)，加強(qiáng)安全管理，提高操作人員的技術(shù)水平、工作質(zhì)量，以減少返工。這樣不僅可減小安全風(fēng)險(xiǎn)，而且是保證檢測(cè)進(jìn)度的前提。在工作期間，還要集思廣益、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、反思教訓(xùn)、優(yōu)化工藝，使LNG 內(nèi)罐射線檢測(cè)更加優(yōu)質(zhì)高效。