CN110174420A - 一种火电厂管道焊缝的无损检测方法及探伤孔封堵件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种火电厂管道焊缝的无损检测方法，用于火电厂管道焊缝的无损检测，利用在管道上开设的探伤孔将射线源置于管道的圆心处，底片包覆于焊缝外侧，进行周向曝光探伤，探伤结束后，利用探伤孔封堵件对探伤孔进行密封，本发明还公开了探伤孔封堵件的结构，能够保证探伤孔的密封，确保管道的正常工作性能不被破坏。本发明能够保证射线顺利穿过比较厚的管壁，大大降低了射线能级和透照时间，并且使底片上的成像对应特定位置，不会出现重叠，确保成像准确。同时，本发明还根据管道设计温度和蠕变温度的关系，提出了不同的探伤孔和探伤孔封堵件结构，当管道的设计温度在蠕变温度范围内时，也能够利用螺纹接管座保证探伤孔得到有效密封。

Description

一种火电厂管道焊缝的无损检测方法及探伤孔封堵件

技术领域

本发明涉及火电厂管道焊缝无损检测技术领域，特别是一种火电厂管道焊缝的无损检测方法及探伤孔封堵件。

背景技术

火电厂四大管道(主蒸汽管道、热再热蒸汽管道、冷再热蒸汽管道、高压给水管道)在现场焊接完成后，需要对焊缝进行无损检测，保证焊缝的焊接质量，目前，普遍采用的检测方法是双壁透照法，即将射线源置于焊缝外侧，底片置于射线源对侧的焊缝处，射线穿过焊缝，将探伤结果显示在底片上，根据底片的成像结果，判断焊缝的焊接质量。但在实际工作中，双壁透照法存在一定的缺陷，当管道的管壁比较厚时，为了保证成像效果，射线源需要更高的能级和更长的透照时间，并且由于射线源和底片在焊缝相对的两侧，底片上的成像结果是两侧焊缝的重叠显示，辨识困难且容易发生误差。

周向曝光法是一种将射线源置于管道内侧的无损检测方法，射线只需穿过单层管壁，就能够解决上述问题，但周向曝光法在实际操作中存在较大难度，需要解决的核心问题是如何在不破坏管道使用性能的情况下，将射线源置于管道内部。经过专利检索，中国专利CN103645198A，申请日为2013年12月17日，发明名称为一种管道焊缝无损探伤系统的使用方法，该申请涉及无损探伤技术领域，公开了一种管道焊缝无损探伤系统，将运载系统放置于待探伤检测的管道内，在运载平台上安装支架系统，通过运载系统将整个管道焊缝无损探伤系统运载至管道内待检测的区域，使X射线探伤机正对焊缝进行弧形无损探伤。该申请解决了射线源跳电的问题，但在处理复杂管道，如转向或变径较多的火电厂四大管道时，运载系统会因管道的结构变化而难以顺利前进，降低工作效率，甚至不能到达探伤位置，无法实现管道焊缝的无损检测。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种火电厂管道焊缝的无损检测方法，能够用于复杂管道焊缝的射线探伤，使射线顺利穿过比较厚的管壁，保证底片上的成像清晰准确，并在探伤结束后利用探伤孔封堵件对探伤孔进行密封。同时本发明还提供了探伤孔封堵件的结构，保证管道上的探伤孔密封，不影响管道的正常使用性能。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种火电厂管道焊缝的无损检测方法，包括以下步骤：首先在管道上开设探伤孔，所述探伤孔的轴线和管道上焊缝坡口边缘之间的距离为100mm～250mm，然后将射线源由探伤孔伸入管道内，将底片包覆于焊缝外侧，打开射线源，进行射线探伤，探伤完成后从探伤孔中取出射线源，最后用探伤孔封堵件对探伤孔进行密封。

通过探伤孔实现射线源在管道内的进出，并且探伤孔的位置接近焊缝，能够保证射线源便捷地到达工作位置，避免了射线源在管道内长距离移动。

所述开设探伤孔在施工环境允许的情况下可以在火电厂管道出厂前开设，相比于焊接完成后在现场开设探伤孔，利用工厂的设备条件能够提高探伤孔的精度，保证探伤孔封堵件和探伤孔的配合，确保探伤孔的密封。

前述的火电厂管道焊缝的无损检测方法中，射线源位于管道焊缝所在截面的中心处，使射线垂直穿过焊缝，能够防止底片上的成像因照射角度不同而变形，保证得到准确的探伤结果。

在前述的火电厂管道焊缝的无损检测方法中，探伤孔的轴线和焊缝坡口边缘之间的距离为100mm～250mm，如果距离过小，射线源的调整范围就会较小，还有可能会破坏焊缝，而距离过大则会影响射线源的定位，为达到更好的工作效果，探伤孔的轴线和焊缝坡口边缘之间的距离范围可以进一步地缩小到100mm～150mm，具体的距离根据实际的工作情况进行调整，将探伤孔开设在管道的合适位置处，例如长直管道结构简单，影响条件较少，可以将探伤孔开设在距离焊缝坡口边缘120mm处。

火电厂管道的工作环境时常伴随高温高压，特别是超临界机组及超超临界机组，主蒸汽和再热蒸汽的温度高达570℃以上，主蒸汽和高压给水的压力高达25MPa以上，因此在设置探伤孔时应综合考虑管道材料、管道壁厚以及设计温度等的影响。

探伤孔的开设方式和探伤孔封堵件根据管道设计温度与蠕变温度的关系作出调整，所述设计温度是指管道在运行工况下，管道内介质的最高温度。蠕变温度是材料发生蠕变时温度的范围值，由材料本身的性能决定，不同材料有不同的蠕变温度范围，当材料的温度在蠕变温度范围内时，材料的应变将不再完全属于弹性应变，将会发生部分不可恢复的塑性应变，存在破坏管道结构的可能性。

当管道的设计温度在材料蠕变温度以下时，管道的结构稳定，管道上开设的探伤孔为螺纹孔，螺纹孔内侧开设有内螺纹，所述探伤孔封堵件为探伤丝堵。当管道的设计温度在蠕变温度范围内时，管道材料会在焊后热处理或后期的正常使用中发生蠕变，影响探伤孔的结构，如果探伤孔采用螺纹孔，内螺纹可能会发生变形，探伤丝堵难以固定，无法保证探伤孔的密封，因此，将管道上开设的探伤孔设计为光滑孔，探伤孔封堵件包括探伤丝堵和螺纹接管座，确保管道的密封，保证管道具备正常的使用性能。

在前述的火电厂管道焊缝的无损检测方法中，需要使用探伤孔封堵件对探伤孔进行密封，保证管道的使用性能不会因开设探伤孔而被破坏，在探伤过程完成后，探伤孔封堵件设于探伤孔上，并将探伤孔封堵件和管道的外壁焊接固定，以保证探伤孔的密封。

如前所述，本发明中的探伤孔封堵件需要根据管道的设计温度与蠕变温度之间的关系进行调整，当管道的设计温度在蠕变温度以下时，所述管道上的探伤孔为螺纹孔，螺纹孔内侧开设有内螺纹，探伤孔封堵件为探伤丝堵，探伤丝堵包括螺栓头、焊接头和螺纹杆，所述螺栓头、焊接头和螺纹杆顺次连接，且一体成型，所述螺纹杆的外侧开设有与螺纹孔内侧内螺纹相匹配的外螺纹，螺纹杆旋紧于螺纹孔内，所述焊接头为圆柱体，圆柱体的底面和管道的外壁接触，圆柱体的侧面和管道的外壁焊接固定。探伤丝堵和探伤孔螺纹连接，并在管壁外侧焊接固定，保证管道能够正常使用。

当管道的设计温度在蠕变温度的范围内时，为防止螺纹孔变形，探伤丝堵发生泄露，将管道上的探伤孔设置为光滑孔，探伤孔封堵件也做出了相应的调整，包括探伤丝堵和螺纹接管座，探伤丝堵结构不变，包括螺栓头、焊接头和螺纹杆，所述螺栓头、焊接头和螺纹杆顺次连接，且一体成型，所述螺纹杆上开设有外螺纹。螺纹接管座包括连接座、焊接座和接管头，所述连接座、焊接座和接管头均为环形，且内径相等，连接座、焊接座和接管头顺次连接，且一体成型，所述螺纹接管座内侧开设有和螺纹杆外侧外螺纹相匹配的内螺纹。

螺纹连接座的接管头插入管道上的光滑孔内，焊接座和管道的外壁焊接固定，所述探伤丝堵旋紧于螺纹接管座内，探伤丝堵的焊接头和连接座的顶面焊接固定。增加的螺纹接管座避免了探伤丝堵直接和探伤孔螺纹连接，当管道材料发生蠕变时，也不会影响探伤孔封堵件对探伤孔的密封，依然能够保证管道的正常使用性能。

螺纹接管座中接管头的外径和管道上开设的光滑孔的内径相同，保证接管头和光滑孔壁的紧密贴合，焊接座靠近接管头的一侧外径逐渐减小，形成一个焊接斜面，有利于螺纹接管头和管道外壁的焊接固定。

与现有技术相比，本发明的有益之处在于：提供了一种火电厂管道焊缝的无损检测方法，能够用于复杂管道焊缝的无损探伤，在管道焊缝附近开设探伤孔，将射线源置于管道内，底片包覆于焊缝外，既能够保证射线顺利穿过比较厚的管壁，又可以使底片上的成像准确，最后利用探伤孔封堵件对探伤孔进行密封，保证管道的使用性能。同时，本发明还提供了探伤孔封堵件的结构，并且根据管道的设计温度与蠕变温度之间的关系对探伤孔封堵件进行了适应性调整，确保管道不会因开设探伤孔影响正常的使用性能。

附图说明

图1是双壁透照法的轴向截面示意图；

图2是双壁透照法的侧向截面示意图；

图3是本发明中无损检测方法的轴向截面示意图；

图4是本发明中无损检测方法的侧向截面示意图；

图5是本发明中螺纹孔示意图；

图6是本发明中探伤丝堵的结构示意图；

图7是本发明中探伤丝堵和螺纹孔的安装示意图；

图8是本发明中光滑孔示意图；

图9是本发明中螺纹接管座的结构示意图；

图10是本发明中螺纹接管座、探伤丝堵和光滑孔的安装示意图。

附图标记的含义：1-焊缝坡口，2-射线源，3-底片，4-螺纹孔，5-探伤丝堵，6-光滑孔，7-螺纹接管座，8-螺栓头，9-焊接头，10-螺纹杆，11-连接座，12-焊接座，13-接管头，14-焊接斜面，15-探伤孔，16-探伤孔封堵件。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

具体实施方式

本发明的实施例1：一种火电厂管道焊缝的无损检测方法，包括以下步骤：首先在管道出厂前开设探伤孔15，探伤孔15的轴线和焊缝坡口1边缘之间的距离为120mm，利用工厂的设备和仪器保证探伤孔15精确标准，然后将射线源2由探伤孔15伸入管道内，射线源2选用体积小、效率高的伽马射线源，将底片3包覆于焊缝外侧，底片3上的成像能够显示焊缝的内部结构，打开射线源2，进行射线探伤，探伤结束后从探伤孔15中取出射线源2，最后用探伤孔封堵件16对探伤孔15进行密封，探伤孔15和探伤孔封堵件16的结构根据前述的技术方案选择。

本发明的实施例2：如图3或图4所示，在本发明所述的火电厂管道焊缝的无损检测方法中，射线源2的工作位置位于管道焊缝所在截面的中心处，能够保证射线垂直穿过焊缝，照射于底片3上，这样底片3上的成像能够和焊缝位置一一对应，使探伤结果更直观。

本发明的实施例3：在对结构复杂的管道焊缝进行无损检测时，按照以下步骤进行：首先在管道焊接完成后，在焊缝附近选取不影响管道关键结构的位置开设探伤孔15，探伤孔15的轴线和焊缝坡口1边缘之间的距离在100mm-250mm之间，如果施工环境允许，探伤孔15的轴线和焊缝坡口1边缘之间的距离可以进一步缩小到100mm-150mm，如125mm。探伤孔15开设完毕后，将射线源2由探伤孔15伸入管道内焊缝对应位置处，将底片3包覆于焊缝外侧，打开射线源2进行射线探伤，在探伤结束后取出射线源2，最后用探伤孔封堵件16对探伤孔15进行密封。

本发明的实施例4：如图5或图8所示，所述的火电厂管道焊缝的无损检测方法中，为了适应火电厂管道高温高压的工作环境，需要根据管道的设计温度与蠕变温度之间的关系对探伤孔15和探伤孔封堵件16进行适应性调整，以保证管道的密封。当管道的设计温度在蠕变温度以下时，管道上开设的探伤孔15为螺纹孔4，螺纹孔4内侧开设有内螺纹，所述探伤孔封堵件16为探伤丝堵5。当管道的设计温度在蠕变温度范围内时，管道上开设的探伤孔15为光滑孔6，所述探伤孔封堵件16包括探伤丝堵5和螺纹接管座7。

本发明的实施例5：根据前述的火电厂管道焊缝的无损检测方法，在探伤过程完成后，需要使用探伤孔封堵件16对探伤孔15进行密封，为达到密封效果，探伤孔封堵件16对探伤孔15进行封堵后，还需要将探伤孔封堵件16和管道的外壁进行焊接固定。

本发明的实施例6：如图6或图7所示，如前所述，探伤孔15和探伤孔封堵件16需要根据管道的设计温度与蠕变温度之间的关系进行调整，因此，当管道的设计温度在蠕变温度以下时，所述管道上的探伤孔15为螺纹孔4，螺纹孔4内侧开设有内螺纹，探伤孔封堵件16为探伤丝堵5，探伤丝堵5包括螺栓头8、焊接头9和螺纹杆10，所述螺栓头8、焊接头9和螺纹杆10顺次连接，且一体成型，所述螺纹杆10的外侧开设有与螺纹孔4内侧内螺纹相匹配的外螺纹，螺纹杆10旋紧于螺纹孔4内。所述焊接头9为圆柱体，圆柱体的底面和管道的外壁接触，圆柱体的侧面和管道的外壁焊接固定。管道的设计温度在蠕变温度以下时，管道结构稳定，不会发生形变，因此采用螺纹连接的方式进行固定，能够保证探伤孔15密封，不会影响管道的使用性能。

本发明的实施例7：如图8和图9所示，当管道的设计温度在蠕变温度的范围内时，管道会在焊后热处理或后续的使用过程中发生形变，有可能会影响探伤孔15的结构，因此，管道上的探伤孔15为光滑孔6，探伤孔封堵件16包括探伤丝堵5和螺纹接管座7，探伤丝堵5包括螺栓头8、焊接头9和螺纹杆10，所述螺栓头8、焊接头9和螺纹杆10顺次连接，且一体成型，所述螺纹杆10上开设有外螺纹；所述螺纹接管座7包括连接座11、焊接座12和接管头13，所述连接座11、焊接座12和接管头13均为环形，且内径相等，连接座11、焊接座12和接管头13顺次连接，且一体成型，所述螺纹接管座7内侧开设有和螺纹杆10外侧外螺纹相匹配的内螺纹。

本发明的实施例8：如图10所示，接管头13插入管道上的光滑孔6内，焊接座12和管道的外壁焊接固定，所述探伤丝堵5旋紧于螺纹接管座7内，探伤丝堵5的焊接头9和连接座11的顶面焊接固定。接管头13插入光滑孔6内，焊接座12和管道外壁焊接密封，只需对螺纹接管座7进行封堵即可保证管道得到充分密封。

本发明的实施例9：如图9或图10所示，接管头13的外径和管道上开设的光滑孔6的内径相同，保证接管头13和光滑孔6紧密贴合，所述焊接座12靠近接管头13的一侧外径逐渐减小，形成一个焊接斜面14，便于螺纹接管座7和管道外壁的固定焊接。

本发明的工作原理：如图1或图2所示，目前在火电厂管道焊缝无损检测领域仍广泛采用双壁透照法，射线透过两层管壁，两层管壁的焊接情况在底片3上显示。双壁透照法在管壁较厚时并不适用，且底片3上是两层管壁的投影，会干扰探伤结果的判断。本发明将射线源2置于管道焊缝所在截面的中心处，底片3包覆于焊缝外侧，射线只需要穿过一层管壁，大大降低了射线的能级和透照时间，且底片3上的成像和焊缝对应，避免了双重成像的干扰。本发明和双壁透照法相比具有射线能级低、透照时间短、成像清晰准确等优点。

传统的周向曝光法中，射线源2利用运载系统到达工作位置，这种方法在情况复杂的火电厂管道焊缝无损检测中实施难度较大，而本发明通过开设探伤孔15的方法，直接将射线源2放置在管道焊缝处，避免了射线源2在管道内长距离移动，适用于火电厂管道焊缝的无损检测。

在管道上开设探伤孔15用于射线源2的进出，为了保证管道的正常使用，还需要增加探伤孔封堵件16对探伤孔15进行密封。当管道的设计温度在蠕变温度以下时，管道不会在焊后热处理和后续的工作中发生蠕变，管道上的探伤孔15结构稳定，密封情况也能得到保证，因此，探伤孔15设计成螺纹孔4，通过探伤丝堵5进行封堵，并焊接密封，足够保证管道的正常使用性能。当管道的设计温度在管道材料的蠕变温度范围内时，管道会在焊后热处理和后续的使用中发生蠕变，进一步的，会影响探伤孔15的结构，内部开设有螺纹的螺纹孔4不适用于这种情况，增加螺纹接管座7能够解决此问题。探伤孔15设计成光滑孔6，在管道材料发生蠕变时变形不会影响连接结构。螺纹接管座7密封焊接在管道的外壁上，再利用探伤丝堵5对螺纹接管座7进行密封，可以避免因管道发生蠕变而导致探伤孔15密封不严的问题。

Claims (9)

1.一种火电厂管道焊缝的无损检测方法，其特征在于，包括以下步骤：首先在管道上开设探伤孔(15)，所述探伤孔(15)的轴线和管道上焊缝坡口(1)边缘之间的距离为100mm～250mm，然后将射线源(2)由探伤孔(15)伸入管道内，将底片(3)包覆于焊缝外侧，打开射线源(2)，进行射线探伤，探伤完成后从探伤孔(15)中取出射线源(2)，最后用探伤孔封堵件(16)对探伤孔(15)进行密封。

2.根据权利要求1所述的火电厂管道焊缝的无损检测方法，其特征在于：所述射线源(2)位于管道焊缝所在截面的中心处。

3.根据权利要求1所述的火电厂管道焊缝的无损检测方法，其特征在于：所述探伤孔(15)的轴线和焊缝坡口(1)边缘之间的距离为100mm～150mm。

4.根据权利要求1、2或3所述的火电厂管道焊缝的无损检测方法，其特征在于：当管道的设计温度在蠕变温度以下时，管道上开设的探伤孔(15)为螺纹孔(4)，螺纹孔(4)内侧开设有内螺纹，所述探伤孔封堵件(16)为探伤丝堵(5)；当管道的设计温度在蠕变温度范围内时，管道上开设的探伤孔(15)为光滑孔(6)，所述探伤孔封堵件(16)包括探伤丝堵(5)和螺纹接管座(7)。

5.如权利要求1-4任意一项所述的火电厂管道焊缝的无损检测方法中，使用的探伤孔封堵件，其特征在于：在探伤完成后，探伤孔封堵件(16)设于探伤孔(15)上，且探伤孔封堵件(16)和管道的外壁焊接固定。

6.根据权利要求5所述的探伤孔封堵件，其特征在于：当管道的设计温度在蠕变温度以下时，所述管道上的探伤孔(15)为螺纹孔(4)，螺纹孔(4)内侧开设有内螺纹，探伤孔封堵件(16)为探伤丝堵(5)，探伤丝堵(5)包括螺栓头(8)、焊接头(9)和螺纹杆(10)，所述螺栓头(8)、焊接头(9)和螺纹杆(10)顺次连接，且一体成型，所述螺纹杆(10)的外侧开设有与螺纹孔(4)内侧内螺纹相匹配的外螺纹，螺纹杆(10)旋紧于螺纹孔(4)内；所述焊接头(9)为圆柱体，圆柱体的底面和管道的外壁接触，圆柱体的侧面和管道的外壁焊接固定。

7.根据权利要求5所述的探伤孔封堵件，其特征在于：当管道的设计温度在蠕变温度的范围内时，所述管道上的探伤孔(15)为光滑孔(6)，探伤孔封堵件(16)包括探伤丝堵(5)和螺纹接管座(7)，探伤丝堵(5)包括螺栓头(8)、焊接头(9)和螺纹杆(10)，所述螺栓头(8)、焊接头(9)和螺纹杆(10)顺次连接，且一体成型，所述螺纹杆(10)上开设有外螺纹；所述螺纹接管座(7)包括连接座(11)、焊接座(12)和接管头(13)，所述连接座(11)、焊接座(12)和接管头(13)均为环形，且内径相等，连接座(11)、焊接座(12)和接管头(13)顺次连接，且一体成型，所述螺纹接管座(7)内侧开设有和螺纹杆(10)外侧外螺纹相匹配的内螺纹。

8.根据权利要求7所述的探伤孔封堵件，其特征在于：所述接管头(13)插入管道上的光滑孔(6)内，焊接座(12)和管道的外壁焊接固定，所述探伤丝堵(5)旋紧于螺纹接管座(7)内，探伤丝堵(5)的焊接头(9)和连接座(11)的顶面焊接固定。

9.根据权利要求7所述的探伤孔封堵件，其特征在于：所述接管头(13)的外径和管道上开设的光滑孔(6)的内径相同，所述焊接座(12)靠近接管头(13)的一侧外径逐渐减小，形成一个焊接斜面(14)。