CN106053472A - Iter方管焊缝在线无损检测方法 - Google Patents

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李山
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Abstract

本发明公开了一种ITER 方管焊缝在线无损检测方法，根据ASME标准中T‑271 .2 双壁透照技术，采用射线通过ITER 方管双壁并使两壁的焊缝在同一张底片上进行观察，针对ITER 方管的焊缝，采用双壁双影垂直透照技术，通过观察人工缺陷的清晰程度及出现的次数来确定适合的透照次数；最后对实验结果进行分析，确定焊缝的缺陷。本发明能够实现对焊缝中存在的缺陷定性、定位及初步定量检测，具有操作简单，易实现，缺陷影像清晰，易于识别的优点，可广泛用于 ITER 中 方管焊缝的在线检测。

Description

ITER方管焊缝在线无损检测方法
技术领域
本发明涉及ITER方管检测方法领域，具体是一种ITER方管焊缝在线无损检测方法。
背景技术
在国际热核聚变实验堆(International Thermonuclear ExperimentalReactor,简称ITER)磁体系统中，极向场线圈(PF线圈)在等离子体约束中起着至关重要的作用。它由PF铠甲及内部电缆组成。PF铠甲约为900多米，是由外方内圆，平均长度约为9米316L不锈钢对接焊而成。为保证PF铠甲焊缝质量，无损检测方法是必要的。按照ITER PA1.1.P6C.CN.01 ANNEX B 4.7.9.技术规范要求，明确规定须采用无损检测方法对PF管焊缝进行检测。
然而对于方管焊缝的无损检测，国内研究还是一片空白。目前存在的无损检测方法，主要针对平板焊缝，中薄壁圆管焊缝或者压力容器，石油管道焊缝进行检测。针对圆周方向厚度不均匀的焊缝，尚无成熟的无损的检测方法。目前常用的方法主要是射线照相方法及基于超声波原理的一系列超声检测方法。但是无论哪种方法，其使用条件都受到很大的限制。一方面，对于超声类检测来说，方管铠甲材质为316L，焊缝晶体为柱状晶，噪声干扰较大及其不规则使超声波回波复杂，难于识别缺陷，无法达到检测要求；另一方面，对于射线照相来说，射线源侧焊缝比胶片侧焊缝离胶片的距离相差一个管子直径，故射线源尺寸的影响较大，使几何不清晰度Ug值增加，小缺陷对比度降低，对小缺陷的检测不敏感。透照方向厚度差较大，黑度差大，不利于缺陷的识别；ITER方管铠甲焊接完成后长度900多米，在生产线上无法转动，因此给在线检测带来很大的困难。传统的无损检测方法无法直接实现对方管焊缝的在线检测。
发明内容
本发明的目的是提供一种ITER方管焊缝在线无损检测方法，以实现对ITER方管焊缝中存在的缺陷的定性、定位及初步定量检测。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
ITER方管焊缝在线无损检测方法，其特征在于：根据ASME标准中T-271.2双壁透照技术，对于外径小于等于31/2in即89mm的ITER方管焊缝，采用射线通过ITER方管双壁并使两壁的焊缝在同一张底片上进行观察；针对ITER方管的焊缝，采用双壁双影垂直透照技术，并适当的增加曝光次数以保证焊缝100％的检查，通过观察人工缺陷的清晰程度及出现的次数来确定适合的透照次数；最后对实验结果进行分析，确定焊缝的缺陷。
所述的ITER方管焊缝在线无损检测方法，其特征在于：采用双壁双影垂直透照技术时，其中对角透照采用射线束偏离对角15°。
和现有技术相比，本发明的优点如下：
本发明方法能够对ITER方管焊缝进行在线无损定性，定位检测及初步定量检测，填补了该领域在线无损检测方法的空白；且本方法具有操作简单，易实现，影像清晰，易于识别，能广泛用于ITER中方管焊缝的在线检测。
本发明检测使用的旋转工装，加工简单，即可进行近距离触摸式操作，也可进行远程操作。操作简单方便，易于控制。
附图说明
图1为具体实施方式中射线4次透照法示意图。
图2为具体实施方式中射线6次透照法示意图。
图3为具体实施方式中黑度差对比试验数据变化曲线。
图4为具体实施方式中ITER方管尺寸示意图。
图5为具体实施方式中方管人工刻伤示意图。
具体实施方式
ITER方管焊缝在线无损检测方法，根据ASME标准中T-271.2双壁透照技术，对于外径小于等于31/2in即89mm的ITER方管焊缝，采用射线通过ITER方管双壁并使两壁的焊缝在同一张底片上进行观察；针对ITER方管的焊缝，采用双壁双影垂直透照技术，并适当的增加曝光次数以保证焊缝100％的检查，通过观察人工缺陷的清晰程度及出现的次数来确定适合的透照次数；最后对实验结果进行分析，确定焊缝的缺陷。
采用双壁双影垂直透照技术时，其中对角透照采用射线束偏离对角15°。
具体实施例：
如图1-图5所示：
1.透照方式的选取：根据ASME标准第V部分第二章射线照相检验T-271.2双壁透照技术的选择中规定，当对于外径小于等于31/2in(89mm)焊缝可采用双壁透照技术。ITER方管焊缝为外方内圆结构，尺寸为54.2mm*54.2mm*Φ38mm，如图4所示。ITER方管焊缝透照方式选择双壁双影透照技术。
2.像质指示器选取：依据ASME 2007版第V卷表T-276 IQI的选用，在此透照试验中，1、3、5、6位置选用孔型像质指示器20#，2、4位置选用更高灵敏度的孔型像质指示器12#。透照位置如4所示。像质指示器放置在射线源侧。通过像质指示器2T孔在底片上的影像来控制底片的质量。表1为12#和20#像质指示器的参数。
表1像质指示器参数
名称 厚度/in(mm) 1T孔直径/in(mm) 2T孔直径/in(mm) 3T孔直径/in(mm)
12# 0.0125(0.32) 0.0125(0.32) 0.025(0.64) 0.050(1.27)
20# 0.020(0.51) 0.020(0.51) 0.040(1.02) 0.080(2.03)
3.焦距F的选择：根据射线源至工件表面的距离f应满足公式f≥10d*b2/3要求(其中d为射线机焦点尺寸，b为工件到胶片的距离)，推算得到f≥358mm，，进而得出焦距F≥358+54.2＝412mm。查焦点至工件表面距离的诺谟图，得出f＝350mm左右，进而计算出F＝404.2mm。两者之间差别不大。因此焦距F的选择应不小于412mm。经多次实验，，对于ITER方管焊缝，为了得到较高的对比度和清晰度，焦距F选择为850mm，既满足焦距要求，同时满足几何不清晰度要求。
4.几何不清晰度确定：根据射线照相几何不清晰度计算公式Ug＝Fd/D(其中F为焦点尺寸；D为射线源到工件表面的距离；d为被检焊缝到胶片的距离)，推算出透照1、3、5、6位置时，几何不清晰度Ug＝0.2478mm；透照2、4位置时，几何不清晰度Ug＝0.17026mm。几何不清晰度满足ASME标准T-274.2中规定的几何不清晰度的限值(0.51mm)。
5.人工试块的制作：ITER方管试块材料选用的是与被检焊缝管材同尺寸和同一材料(化学成分和生产方式相同)的一段管子来制作。详细的缺陷位置及缺陷尺寸见表2及图5所示。
表2人工缺陷编号、尺寸及位置
编号 缺陷尺寸 缺陷位置
A 长2mm和深0.5mm的半圆纵槽 中心位置
B 长2mm和深0.5mm的半圆横槽 对角45°度位置
C 长2mm和深0.5mm的半圆纵槽 对角45°位置
D 长2mm和深0.5mm的半圆横槽 中心位置
2 Φ0.5mm孔，深度为7.2mm 对角45°位置
4 Φ0.5mm孔，深度为7.2mm 中心位置
1.5.7 Φ0.5mm孔，深度为1mm 对角45°位置
6 Φ0.5mm孔，深度为1mm 中心位置
3 Φ0.3mm孔，深度为7.2mm 对角45°位置
6.倾斜15°角的控制：当透照1、3、5、6位置时(如图4所示)，需要进行对角度15°的控制。起始位置(射线源垂直于被检工件表面)设为0°，当透照1位置时，角度设为0°+15°；透照位置2时，透照角度设为45°；透照位置3时，角度设为90°+15°；透照位置4时，角度设为135°；透照位置5时，角度设为180°+15°；透照位置6时，角度设为270°+15°，如图1所示。
7.曝光参数选择：对1，3，5，6四个方向进行透照时(如图4所示)，透照厚度约为39mm，采用透照电压275KV,曝光时间为2.7min。对2，4两个方向进行透照时(如图4所示)，透照厚度16mm，采用透照电压为175KV，曝光时间为2.6min。

Claims (2)

1.ITER 方管焊缝在线无损检测方法，其特征在于：根据ASME标准中T-271 .2 双壁透照技术，对于外径小于等于3½in 即89mm的ITER 方管焊缝，采用射线通过ITER 方管双壁并使两壁的焊缝在同一张底片上进行观察；针对ITER 方管的焊缝，采用双壁双影垂直透照技术，并适当的增加曝光次数以保证焊缝100%的检查，通过观察人工缺陷的清晰程度及出现的次数来确定适合的透照次数；最后对实验结果进行分析，确定焊缝的缺陷。
2.根据权利要求1所述的ITER 方管焊缝在线无损检测方法，其特征在于：采用双壁双影垂直透照技术时，其中对角透照采用射线束偏离对角15°。
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