CN113984800A - 一种中小径薄壁管对接焊缝单壁透照射线检测工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种中小径薄壁管对接焊缝单壁透照射线检测工艺方法，采用6根管件两两叠加、并排的检测方式，采用环焊缝单壁外透法，一次检测6道焊缝，分6次透照36张底片，每透照一次后，转动6根管件一次，换片时先换下面3个管件的胶片，露出需透照部位，其余已透照过和未透照部位仍用铅板遮挡好。本发明应用以上透照方法，可以提高工作效率5倍，本发明既提高了透照效率，又避免了射线束倾角带来的不利影响。

Description

一种中小径薄壁管对接焊缝单壁透照射线检测工艺方法

技术领域

本发明涉及一种中小径薄壁管对接焊缝单壁透照射线检测工艺方法，针对中小径薄壁管对接焊缝的结构特点，提出了采用单壁环缝叠加外透法大批量检测此类对接焊缝的有效方法，属于无损检测领域。

背景技术

中小径薄壁管是化工、电力生产中常见的管件形式，其中管子外径D₀≤189，管子壁厚T≤8mm规格的管子最为常见。由于此类管件对接焊缝要求100％射线检测，且管子曲率较大，即按照NB/T47013.2-2015规定的检验等级为AB级允许的透照厚度比K≤1.2的前提下，采用环焊缝单壁外透法，根据透照次数N：

求得θ＝31.9°

求得η＝4.06°

其中F：焦距，取800mm。

求得N＝5.01

其中L₃：有效透照长度。

求得L₃＝119

求得N＝5.01，向上取整得N＝6,按照常规检验方法，每个管子对接焊缝就得透照6次。而实际操作中需检测大批量的此类管子对接焊缝，由此可见，在满足检测质量的前提下，检测效率问题是重点考虑的对象。

目前河北省电力研究院中小径薄壁管对接焊缝单壁透照射线检测工艺研究《冶金自动化》2012年S2中研究了一次透照3道焊缝的解决方法，湖北省电力建设公司研究了小径管对接焊缝透照厚度的选择，尽可能扩大检出范围。

射线检测中透照方式的选择是保证检测质量的关键环节，也对检测效率有直接影响。在透照方式的选择上，有条件单壁透照的前提下须采用单壁透照而不用双臂透照。在电力行业焊工考试中，考试试件均较短(一般不大于150mm)，焊接后总长不超过300mm，容易实现内壁贴片，所以选择单壁环焊缝外透法。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种既提高了透照效率，又避免了射线束倾角带来的不利影响的中小径薄壁管对接焊缝单壁透照射线检测工艺方法。

本发明的技术方案：

传统的中小径薄壁管对接焊缝射线检测透照工序繁琐，检测效率低。针对电力行业焊工考试用外径D0≤189，管子壁厚T≤8mm规格的管件对接焊缝的检验，提出采用3排管件两两叠加、并排的检测方式，焦距F选择800mm，透照能量选择190KV/2min的透照工艺，可以高效的完成对此类管件对接焊缝的检验。此外，对于焊缝纵向裂纹的检测提出了一次透照3道焊缝的解决方法。

一种中小径薄壁管对接焊缝单壁透照射线检测工艺方法，采用6根管件两两叠加、并排的检测方式，采用环焊缝单壁外透法，一次检测6道焊缝，分6次透照36张底片，每透照一次后，转动6根管件一次。

优选的，换片时先换下面3个管件的胶片，露出需透照部位，其余已透照过和未透照部位仍用铅板遮挡好。

优选的，中小径薄壁管的规格：管子外径D0≤189，管子壁厚T≤8mm。

优选的，检测过程中焦距F选择800mm。

优选的，透照能量选择190KV/2min。

优选的，在胶片背面放150×80×2mm的铅板，共6块，用于吸收背散射线；管子前方放700×200×3mm的铅板，共2块，铅板上开3个100×80mm的窗口，用于管子前方无用射线的遮挡。

优选的，6根管子两两叠加、并排紧挨，使管子中心线落在R＝F+(1/2)D的圆弧上。

优选的，将等分好的管件透照段中心一一分别对准定向X射线机焦点处，在用阴阳两极连线的垂线位置摆放管件，此时将X射线机立放，将镜头对准中间一个上下叠放管件的中间位置。

优选的，管件摆放做到每段透照部位的中心对准射线束中心。

优选的，一次透照3个管件对接焊缝，使射线束中心与3个管件对接焊缝处在一个水平面内。

本发明的有益效果：

与传统的检测方式相比，本发明具有以下优点：

本发明提出的一种中小径薄壁管对接焊缝单壁透照射线检测工艺方法，保证管子外径D0≤189，管子壁厚T≤8mm规格的管件对接焊缝射线检测质量的前提下提高了检测效率、具有成本低、应用范围广等优点。

1)应用以上射线检测工艺检测外径D0≤189，管子壁厚T≤8mm规格的管件对接焊缝，一次检测6道焊缝，分6次透照36张底片，每透照一次后，转动6根管件一次(换片时先换下面3个管件的胶片)，露出需透照部位，其余已透照过和未透照部位仍用铅板遮挡好。应用以上透照方法，可以提高工作效率5倍；

2)由于以上透照方法相当于射线束有一个约10O的倾角，对环焊缝的纵向裂纹检测有一定的影响。由于冷裂纹多产生于熔合线基本金属侧，且大多数为纵向裂纹，此时应当考虑射线束倾角的影响，解决方法是一次透照3个管件对接焊缝，使射线束中心与3个管件对接焊缝处在一个水平面内，既提高了透照效率，又避免了射线束倾角带来的不利影响。

附图说明

图1为本发明的管件摆放形式俯视图；

图2为本发明的管件摆放形式主视图；

图3为本发明的焦距选择方式图；

图4为射线透照椭圆成像的原理图；

图5为本发明的实施例2管件摆放形式图；

图6为本发明垂直方向有效透照场长度和横向有效透照场弧长示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

实施例1

将6根管子两两叠加、并排紧挨，使管子中心线落在R＝F+(1/2)D的圆弧上，将等分好的管件透照段中心一一分别对准定向X射线机焦点处。因为阴阳两极连线两侧的光学焦点强度基本呈对称分布，所以在用阴阳两极连线的垂线位置摆放管件，此时将X射线机立放，将镜头对准中间一个上下叠放管件的中间位置(图1和图2)。考虑到射线的锥体辐射，管件摆放时也呈辐射状，管件间距越小越好，目的在于6个被检管件焊缝尽量处于同一辐射角的辐射场上，达到缩小管件被透照的射线强度差异。管件摆放是尽量做到每段透照部位的中心对准射线束中心，防止被检测焊缝投影变形，透照厚度比K值超标，同时避免了因焦距变化而引起的胶片上射线强度分布不均匀程度，达到提高底片质量的目的，管件摆放如图1和图2所示。

射线检测中焦距的选择是影响检测质量的关键因素，按照NB/T47013.2-2015规定的AB级检测时，焦点至工件表面的最小距离L₁≥10d_fL₂ ^2/3，但还应保证工件所处的平面上射线的有效辐射场直径大于工件所需的透照长度，以保证一次透照质量。定向X射线机的阳极靶与管轴线方向呈20°倾角，因此发射的X射线束有40°左右的立体锥角，有效锥角取35°。3个管件并排总长L＝189×3＝567mm，将Φ189×8mm管子对接焊缝6等分后所对应的弦长AB＝(1/2)×189＝94.5mm，拍片总有效长度Lm＝567-[(189-94.5)/2]×2＝472.5mm，因为Lm＝(35/360)×F×2×3.14，所以F＝774mm(图3)。为安全计，取F＝800mm为好，因为假设有效辐射锥角小于35°而大于30°时，也可以保证有效辐射场直径大于3个Φ189×8mm管子并排所需的有效透照长度。以上分析基于3个Φ189×8mm管件并排成一条直线。实际3个Φ189×8mm管件是落在R＝F+(1/2)D的圆弧上，这样，就更能保证3个并排Φ199×8mm管件的有效透照长度在有效辐射场中。则在F＝800mm焦距处的弧长Ln＝(35/360)×800×2×3.14＝488mm，所以，取F＝800mm能够满足3个并排Φ189×8mm管件所需要的有效辐射场要求，焦距的选择如图3所示。

由于被检测管件管壁较薄，则焊缝余高就显得相对高了。透照厚度差相对较大，这会对射线透照质量产生不良影响，主要表现在2个方面，一是因焊接管件透照厚度差异较大导致底片黑度差较大，而底片黑度过大或者过小都会影响射线检测灵敏度；二是因焊接管件透照厚度差较大导致散射大，会产生边蚀效应。为了消除上述影响因素，最简便的办法就是适当提高管电压，这样，即减少了散射比，又降低了边蚀效应。实践证明选择190KV/2min完全可以满足底片质量要求。

为了屏蔽无用的散射线，在胶片背面放一块150×80×2mm的铅板(共6块)，用于吸收背散射线。管子前方放一块700×200×3mm的铅板(共2块)，铅板上开3个100×80mm的窗口，用于管子前方无用射线的遮挡。

本实施例提出的一种中小径薄壁管对接焊缝单壁透照射线检测工艺方法，保证管子外径D0≤189，管子壁厚T≤8mm规格的管件对接焊缝射线检测质量的前提下提高了检测效率、具有成本低、应用范围广等优点。

1)应用以上射线检测工艺检测外径D0≤189，管子壁厚T≤8mm规格的管件对接焊缝，一次检测6道焊缝，分6次透照36张底片，每透照一次后，转动6根管件一次(换片时先换下面3个管件的胶片)，露出需透照部位，其余已透照过和未透照部位仍用铅板遮挡好。应用以上透照方法，可以提高工作效率5倍；

2)由于以上透照方法相当于射线束有一个约10O的倾角，对环焊缝的纵向裂纹检测有一定的影响。由于冷裂纹多产生于熔合线基本金属侧，且大多数为纵向裂纹，此时应当考虑射线束倾角的影响，解决方法是一次透照3个管件对接焊缝，使射线束中心与3个管件对接焊缝处在一个水平面内，既提高了透照效率，又避免了射线束倾角带来的不利影响。

实施例2

应用所述技术对Φ89×6mm管件焊缝进行射线透照。依据NB/T47013.2-2015，对于外径D0≤100的管子环向对接焊缝射线透照采用双壁双影透照布置，当T(壁厚)≤8mm，g(焊缝宽度)≤D0/4的条件下，应采用倾斜透照方式椭圆成像。射线透照椭圆成像的原理如图4所示。

依据NB/T47013.2-2015，对Φ89×6mm管件焊缝进行射线透照时，透照厚度＝2T+焊缝余高，一般小径管焊接采用手工氩弧焊实施，焊缝余高1.5mm，所以透照厚度为13.5mm，需要的透照电压为220KV左右。由于小径管对接焊缝采用双壁双倾斜透照方式椭圆成像，这会导致透照厚度差加大，不利于成像质量。射线透照管电压的选择在保证穿透被检件的前提下尽量选取低的管电压，但对于透照厚度差较大的则要提高管电压以增加透照宽容度。射线底片的对比度越大则对于缺陷的显示更加清晰，灵敏度就越高。依据公式

ΔD＝-γμΔT；

式中ΔD-底片对比度；

γ-胶片对比度；

μ-衰减系数；

ΔT-透照厚度差；

在工件和胶片一定的条件下，要得到高的底片对不度ΔD，就要增大衰减系数μ。对于同一工件来说：

μ＝KρZ³λ；

式中K-常数；

ρ-工件密度；

Z-工件原子序数；

λ-射线波长；

由于密度和原子序数不变，所以要想增大衰减系数μ，则要增加射线波长λ。由于

λ＝1.24/U；

式中U-管电压；

要增加波长λ，则要降低管电压U。可见，要怎加射线透照底片对比度ΔD，就要降低管电压U。但对于Φ89×6mm管件焊缝存在较大的厚度差，需要提高管电压来增加透照宽容度。实际试验得出选取230KV管电压可以满足检测要求。

一般小径管对接焊缝采用双壁双倾斜透照方式椭圆成像，为保证上下焊缝都能获得较为清晰的影像，透照焦距不大于600mm。本实施例选择了230KV的较高的管电压，选取透照焦距为650mm。定向X射线机的阳极靶与管轴线方向呈20°倾角，因此发射的X射线束有40°左右的立体锥角，有效锥角取35°。管子的摆放为管子上下两层布置，使得上下焊缝都处于有效锥角α取35°锥角的范围内，偏心距

其中F-----焦距；

Do----小径管外径；

Lo----偏心距；

Δh---焊缝余高；

b-----焊缝宽度；

q-----椭圆的开口宽度(椭圆影像短轴方向的间距)；

本实施例中管子规格Φ89×6mm，Do＝89mm，Δh取1.5mm，b取10mm，q直一般为3～10mm，本实施例取5mm，计算得Lo＝96mm。焦距为F650mm，有效锥角α取35°锥角，垂直方向有效场长度

能保证双壁双倾斜透照方式椭圆成像。

焦距为F650mm，所以横向有效透照场弧长L＝2πF(35/360)＝397mm。397/89＝4.5，所以在有效锥角α取35°锥角的范围内可以沿横向有效透照场弧长之间，以射线源为中点，以F为半径摆放4排管子，考虑道效锥角α越接近35°锥角射线能量的降低，采取实施例1摆放3排的方法能满足检测要求，管子摆放如图5所示。垂直方向有效透照场长度l和横向有效透照场弧长L如图6所示。

对于Φ89×6mm管件焊缝，依据NB/T47013.2-2015，由于T/T₀＝6/89<0.12，每道焊缝应透照两次，但考虑到使用的管电压较高，采用案例1的透照方法有较高的检测效率，所以为了提高检测质量，每道焊缝透照三次，即每透照依次，将管座转动60°，直至转动180°完成整个焊缝的透照。

实施例3

本实施例和实施例的区别之处在于本实施例选择了230KV的较高的管电压，选取透照焦距为580mm。

Claims (10)

1.一种中小径薄壁管对接焊缝单壁透照射线检测工艺方法，其特征在于，采用6根管件两两叠加、并排的检测方式，采用环焊缝单壁外透法，一次检测6道焊缝，分6次透照36张底片，每透照一次后，转动6根管件一次。

2.根据权利要求1所述的一种中小径薄壁管对接焊缝单壁透照射线检测工艺方法，其特征在于，换片时先换下面3个管件的胶片，露出需透照部位，其余已透照过和未透照部位仍用铅板遮挡好。

3.根据权利要求1所述的一种中小径薄壁管对接焊缝单壁透照射线检测工艺方法，其特征在于，中小径薄壁管的规格：管子外径D0≤189，管子壁厚T≤8mm。

4.根据权利要求1所述的一种中小径薄壁管对接焊缝单壁透照射线检测工艺方法，其特征在于，检测过程中焦距F选择800mm。

5.根据权利要求1所述的一种中小径薄壁管对接焊缝单壁透照射线检测工艺方法，其特征在于，透照能量选择190KV/2min。

6.根据权利要求1所述的一种中小径薄壁管对接焊缝单壁透照射线检测工艺方法，其特征在于，在胶片背面放150×80×2mm的铅板，共6块，用于吸收背散射线；管子前方放700×200×3mm的铅板，共2块，铅板上开3个100×80mm的窗口，用于管子前方无用射线的遮挡。

7.根据权利要求1所述的一种中小径薄壁管对接焊缝单壁透照射线检测工艺方法，其特征在于，6根管子两两叠加、并排紧挨，使管子中心线落在R=F+（1/2）D的圆弧上。

8.根据权利要求7所述的一种中小径薄壁管对接焊缝单壁透照射线检测工艺方法，其特征在于，将等分好的管件透照段中心一一分别对准定向X射线机焦点处，在用阴阳两极连线的垂线位置摆放管件，此时将X射线机立放，将镜头对准中间一个上下叠放管件的中间位置。

9.根据权利要求8所述的一种中小径薄壁管对接焊缝单壁透照射线检测工艺方法，其特征在于，管件摆放做到每段透照部位的中心对准射线束中心。

10.根据权利要求9所述的一种中小径薄壁管对接焊缝单壁透照射线检测工艺方法，其特征在于，一次透照3个管件对接焊缝，使射线束中心与3个管件对接焊缝处在一个水平面内。

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