压力容器无损检测——射线检测技术(Ⅰ)

320 ,310 , 300 ,470 137 ,265
20～80 10～40
63 ,110 ,
1Y69b
31
0. 87 ×10 - 15 (0. 125)
177 ,198
2～15
注 :1) 该值单位为 a (年) 。
1. 3 射线胶片 按 ISO 11699 —1 : 1998 标准[3 ] ,工业射线胶片
L I Yan ( Wuxi Huaguang Boiler Co. , Ltd , Wuxi 214028 , China)
Abstract : The characteristics and main points of radiograp hic examination techniques for pressure vessels are outlined , covering geometric arrangement , exposure technology , parameter selection , condition assembly , image quality evaluation and defect interpretation. The fundamentals of effectiveness and reliability of radiograp hic testing ( R T) and t he ways to realize weld examination are emp hasized. Also , t he limitations of t he technique are discussed. Finally , t he pitfalls in radiograp hic inspection of pressure vessels are presented.
(a) 凸面焊缝 (b) 平面焊缝 (c) 凹面焊缝 图 1 容器焊缝三种典型的几何形状
对容器制造中可能出现的三种封头 ,即椭圆封 头 、锥形封头和管板封头 ,为检出封头冲压成形时在 拼接焊缝中产生的危害性缺陷 ,对关键部位 (直边圆 弧过渡区或折边部分) ,应按图 2 所示确定射线照射 方向和贴片方式 (并适当拉长焦距) ,而不是像通常 那样 ,只将胶片从直边延伸出去[5 ] 。
固有不 清 晰 度 Ui , U i = 0. 001 3 V 0. 79 ( V 为 管 电 压) 。 ③由 U i 定[ U g ] ( [ U g ] = Ui) 。 ④再由[ U g ]
定
L1(L1
=
df L 2 [ Ug]
+
L 2)
。
4 曝光条件
射线检验时 ,利用预先通过一系列曝光试验作
式相关条件还有胶片 T2 类 ,曝光量 20mA·min ,焦
距 700mm ,黑度 1. 8 。
式 (1) 是对均匀厚度而言的 。当被检厚度变化
较大时 ,射线能量的选择就要考虑厚度宽容度 ,即根
据使用胶片的曝光宽容度选定一次曝光可以覆盖一
定厚度范围的管电压 (其射线线质可用射线照相半
值层 H 表示) [8 ] 。
Keywords :Radiographic inspection ; Pressure vessel ; Welded joint ; Parameter control ; Image quality ; Reliability
压力容器的射线照相检测对象主要是材质 、壁 厚 、形状和尺寸不同的容器和管子的对接接头 、对接 焊缝和其它形式接头 , T 形和角接接头则需特殊的 透照技术 。为保证压力容器的制造质量和安全使 用 ,在制造阶段就要根据容器的结构特点 ,选用适当 的射线设备 、器材 、几何布置和曝光条件 ,对被检焊 缝进行透照检查 。为保证检测结果的有效性和可靠 性 ,通常要对射线透照工艺和透照质量进行适当控 制 。只有自身质量符合要求的射线底片 ,才有条件 按标准对焊接质量进行评定和验收 。
压力容器检验用 X 射线机 (变压器加速电子) 最高管电压可为 450kV ,可透照厚度 < 80mm 的钢 。 厚度 > 80mm 则需用兆伏级 X 射线机 (目前国内采 用的多为微波加速电子的 4MeV 直线加速器 ,也有 的采 用 9MeV 直 线 加 速 器 , 透 照 钢 厚 度 最 大 约 300mm) 。为获得高质量的射线底片 ,所用 X 射线 能量必须适合于试件厚度和材质 。
·83 ·
李 衍 : 压力容器无损检测 ———射线检测技术 ( Ⅰ)
厚 T 之比) 及可用一次透照长度 L 3 。如压力容器 一般采用 AB 级像质 ,应使透照距离最小值 L 1·min ≥
10
df
L
2/ 2
3
(
df
为焦点尺寸
,Biblioteka Baidu
L
2
为工件表面至胶片距
离)
,此时相应的 [
Ug]
≤0 .
1
L
1/ 2
系统 (包括增感屏和冲洗条件) 分 T1～ T4 四类 。容 器 R T 常用 T3 类胶片 。为改善影像质量 ,遇到以下 三种情况选用胶片需“升级”(即用 T2 或 T1 类) ,即 ①γ射线照相 。 ②兆伏级 X 射线照相 。 ③透检抗 拉强度 σb ≥540M Pa 的高强钢材料[4 ] 。
胶 片 系 统 主 要 按 最 小 梯 度 ( G2. 0 ) min 和 ( G4. 0) min 、最大噪声 (σD2. 0) max以及最小梯噪比 ( G/ σD2. 0) min三项特性指标分类 。胶片特性参数由胶片
关键词 :射线检验 ;压力容器 ;焊接接头 ;参数控制 ;影像质量 ;可靠性 中图分类号 : T G115. 28 文献标识码 :A 文章编号 :100026656 (2004) 0220082207
NOND ESTRUCTIVE INSPECTION OF PRESSURE VESSELS : RAD IOGRAPHIC TECHNIQUE
以下介绍压力容器焊缝射线检测 ( R T) 的一般 特点和技术要求 ,突出对透照基本参数的考虑 、分析 与应对举措 。列举压力容器射线检测中的常见误 区 ,为正确贯彻相关标准 ,与国际接轨提供借鉴 。
1 设备器材
收稿日期 :2004201207
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现代工业射线照相检验设备器材的三要素是射 线源 、胶片和金属增感屏 。 1. 1 X 射线机
化较大 (30～40kV) 时 ,灵敏度才有明显区别 ;而在
高能区域 ,电压值对灵敏度的影响不很重要 。
对厚度 T < 50mm 的金属 ,所需管电压可用下
式粗略表示
V = α + βT
(1)
式中 α,β———相关于管电压的常数
如对钢 ,当 5mm < T ≤50mm 时 ,α= 80 ,β= 5 。上
(a) 椭圆封头 (b) 锥形封头 (带折边) (c) 管板封头 图 2 三种封头拼接焊缝的射线照射方向和贴片布置
3 透照距离
透照距离指射线源至工件表面距离 L 1 , 通常要 满足两个要求[6 ] , ①与像质等级相应的许用几何不 清晰度[ U g ] 。 ②与像质等级相应的透照厚度比 K (射线束边缘斜向穿透的最大厚度 T′与中心穿透壁
李 衍 : 压力容器无损检测 ———射线检测技术 ( Ⅰ)
乎都只用60Coγ源作周向曝光 。一种可按容器直径 和壁厚大小任意更换射线管头的周向辐射式直线加 速器 (如美国 Shongberg 公司制的 M INAC 4/ 6 型) , 国内尚未见采用 。
X 射线机的重要技术参数[1 ] , 如焦点形状 、尺 寸 、位置及照射率常数 (离管靶 1m 处每分钟照射 量) ,应由设备制造厂提供 ,并标在机壳铭牌上 。它 们是制定曝光规范 、确定防护设计的基本依据 。 1. 2 γ射线源
容器纵向焊缝一般用最大辐射角约 40°的定向 X 射线机照射 ,而环向焊缝则根据容器直径 、壁厚及 可接近性 ,使用 360°×25°辐射范围的圆锥靶周向 X 射线机透检 ,以提高工作效率 ,缩短检验周期 。对直 径不大 、长度很大的管道 ,常采用携带周向射线管的 电驱动管内爬行器并配以管外γ源定位器进行现场 检验 。对壁厚 > 100mm 的容器环焊缝 ,目前国内几
第26卷第2期 2 004年2月
无损检测 ND T
Vol . 26 No . 2 Feb . 2 0 0 4
压力容器检测 专题论坛
压力容器无损检测
———射线检测技术 ( Ⅰ)
李 衍 (无锡华光锅炉股份有限公司 ,无锡 214028)
摘 要 :概述压力容器焊缝射线检测几何布置 、透照技术 、参数选择 、条件组配 、像质评价及缺 陷评定的特点和要点 。强调焊缝射线检测有效性与可靠性的基础及实验途径 ,也指出其局限性 。 最后列举了容器射线检测中的一些误区 。
3
。又
如
AB
级纵缝
K ≤1. 03 ,此时 L 3 ≤L 2/ 2 。
选用射源内透法透照凹面焊缝时 , 应优先考虑
满足 U g 要求 ;选用射源外透法透照凸面焊缝时 ,应 优先考虑满足 K 值和 L 3 要求 。
为提高焊缝中裂纹类面状缺陷的检出灵敏度 ,
透照距离的选定还应同时考虑由射线能量引起的不
清晰度影响 , 即需四步定 L 1[7 ] 。 ① 由 TA2 T 定电 压值 ( TA 为透照区最大穿透厚度) 。 ②由电压值定
如图 3 所示 ,可对曝光曲线与胶片特性曲线的
数据作综合考虑 ,所用管电压应满足下式要求[9 ]
·84 ·
(a) 有较大厚度差的试件 (b) 曝光曲线
国内容器γ射线照相常用同位素源主要有1I9r2,60 Co ,75Se 和169 Yb 四种 ,其主要特性参数见表 1 。其 中75Se 和169 Yb 要靠引进 。75 Se 具有半衰期长 、操作 安全 、设定的辐射防护禁区较小及所得影像质量较 高等优点 ,用它透检 10～40mm 厚钢 ,性能明显优 于192 Ir 。169 Yb (源尺寸 0. 6mm) 适于现场薄壁小径管 的检测 ,但其成本较高 。
制造厂提供 。1. 4 增感屏 大多数情况下 ,增感屏都用薄铅箔 ,借此可使曝
光时间减少 ∀− ～ ∀0 。金属增感屏还起到滤波作用 , 可吸收散射线 ,提高影像对比度 。对60 Co 和兆伏级 X 射线 ,最新标准规定用较厚的铜屏或不锈钢屏[4 ] , 可获得质量较优的射线底片 。
1. 5 其它器具 应有亮度足够的观片灯 ,以能观察最高黑度为
表 1 容器γ射线照相常用同位素源 [2 ]
γ射线照射率常数
半衰期
源
C·m2/ kg·h·Bq
d
( Rhm/ Ci)
C60o 5. 31) 9. 4 ×10 - 15 (1. 35)
主能谱 keV
适用钢厚度 mm
1170 ,1330 50～150
1I9r2 74. 4 3. 3 ×10 - 15 (0. 48) 7S5e 118 1. 3 ×10 - 15 (0. 186)
出的曝光曲线图选定曝光条件最方便 。根据曝光曲
线图可求出在一定透照器材 、几何条件和暗室处理
条件下 ,使底片获得一定黑度和像质计灵敏度所需 要的 X 射线管电压 、管电流 (对γ源则为源种类和
活度) 和曝光时间 。
4. 1 射线能量
对 < 150kV X 射线 ,由于吸收系数变化很快 ,
管电压选择较严格 。对 200～400kV ,只有管电压变
3. 5～4. 0 的底片 。用于测量底片黑度的透射式光 密度计 (黑度计) 应与观片灯并用 。黑度计和校正阶 梯黑度片应定期校验 ,黑度测量误差要求 ≯±0. 05 。 作为测量射线照相影像质量的重要器具 ———像质 计 ,其用法和要求见 5. 2 节 。
2 透照布置
按射线源 、工件和胶片的排列位置和射线照射 方向 ,有源外片内 、源内片外 、双壁单影和双壁双影 等透照方式 。一般选定透照布置的原则是 ① 获得 标准要求的影像质量 。 ②提高透照效率 ,缩短检测 周期 。通常透照的容器焊缝 ,就几何形状大致有三 种情况 (图 1) ,壁厚和焦距相同情况下所得影像质 量(黑度和灵敏度) 按图 1a～c 由低而高变化 。另 外 ,在检测区厚度相同的情况下 ,有附加厚度的透照 质量会比无附加厚度的低 (如容器环焊缝双壁单影 的透照灵敏度会降为单壁透照灵敏度的一半) 。