小径管焊接接头伽玛射线检测专用工装设计与应用

徐承尧，李　鹏，陈厌灾，于成科，杨亚星

(1.洛阳中油检测工程有限公司， 洛阳 471023;2.中国石油天然气第一建设公司， 洛阳 471023)



小径管焊接接头伽玛射线检测专用工装设计与应用

徐承尧1，李鹏1，陈厌灾1，于成科2，杨亚星2

(1.洛阳中油检测工程有限公司， 洛阳 471023;2.中国石油天然气第一建设公司， 洛阳 471023)

摘要：常用小径管焊接接头伽玛射线检测过程中,射线源存在着固定不方便、不牢靠,安装后稳定性不好等问题，设计出小径管焊接接头伽玛射线检测专用工装并应用于工程实践。结果表明，该工装可快捷、准确、稳固地固定射线源并能保持合适焦距，提高了工作效率及工作安全性。

关键词：小径管焊接接头；伽玛射线检测；专用工装

1传统小径管伽玛射线检测工装的弊端

在大型化工、炼油装置及工程建设领域的压力管道施工中，小径管焊接接头的无损检测主要依赖射线(X射线、γ射线)检测，由于接头数量多，所以工作量大。就小径管(DN 100 mm以下规格，DN为管道公称直径)安装过程中对接接头在采用X射线检测时存在检测受空间位置限制、固定设备时对脚手架搭设位置及高度的依赖程度较大、设备笨重且易损坏等问题进行分析。

图1　垂直焊口透照传统固定方法

小径管伽玛射线检测时多采用如图1,2所示的源头固定方法，这些检测方法在实际检测施工中存在以下弊端：① 源头固定不方便，多采用绑、扎和捆的固定方法，不仅操作复杂，且不能保证一次固定到位。② 多采用柔性固定，受导源管及定向曝光头重力等因素的影响，水平或非垂直固定时容易产生位移，固定不牢固，从而导致椭圆成像困难、焦距不准确、透照间隔角度不能满足规范要求等问题。③ 不同管径采用统一规格固定支撑控制焦距时，容易受空间位置的影响，不能实现最佳间隔角度和焦距透照检测。④ 不同管径采用不同规格的固定支撑控制最小焦距，不同管径之间切换不方便，最小焦距的控制难于满足标准要求。⑤ 铅防护罩(定向曝光头)无法有效固定，对现场操作人员及周边的安全环境存在极大的安全隐患。

基于此,笔者设计了小径管对接接头伽玛射线检测专用工装并应用于实践中。

2小径管射线检测基本要求

在检测工件、射线源和胶片系统确定的情况下，射线照相检测几何不清晰度决定着射线照相检测灵敏度[1]，所以焦距控制成为有效解决小径管焊缝伽玛射线检测时的关键。

2.1射线源至工作表面距离的要求

根据标准JB/T4730.2-2005《承压设备无损检测 第2部分 射线检测》第4.3.1条要求：所选用的射线源至工件表面的距离f应满足以下要求：

AB级射线检测技术：

(1)

式中:d为射线源的有效焦点尺寸;b为工件至胶片距离。

图3　小径管环向对接焊接接头倾斜透照方式

图4　小径管环向对接焊接接头垂直透照方式

计算得出管径分别为φ33.7,φ42.4,φ48.3,φ60.3,φ73,φ88.9 mm时,射线源至工件表面的距离f的数值分别为313,365,398,461,524,598 mm。

2.2透照布置要求

根据标准JB/T4730.2-2005中4.1.4条规定,小径管采用双壁双影透照布置，当同时满足下列两条件时应采用倾斜透照方式椭圆成像：T(壁厚)不大于8 mm；g(焊缝宽度)不大于Do/4(Do为小径管外直径)。椭圆成像时，应控制影像的开口宽度(上下焊缝投影最大间距)在1倍焊缝宽度左右。不满足上述条件或椭圆成像有困难时可采用垂直透照方式重叠成像,倾斜和垂直透照方式如图3,4所示。

综上所述，小径管对接接头透照首先要满足射线源至工件表面的最小距离，同时便于倾斜透照椭圆成像或垂直透照重叠成像，即可最大限度地解决实践中的透照难题。

3专用工装设计

3.1主体固定部分

主体固定部分决定着整个工装系统的稳定性，需要一个外加固定装置以达到快速固定工装的目的，从而确保导源管曝光头和定向曝光头固定后整体工装的稳固性，避免透照过程中发生位移导致透照方向和焦距发生变化。

3.2焦距控制部分

射线源至工件表面的最小距离决定着射线检测几何不清晰度，设计工装需要将常用小径管的焦距设计为可选择式定距模式，使用时在最短时间内对焦距定位。

3.3曝光固定部分

曝光固定该部分的主要作用是固定导源管曝光头和定向曝光头，同时提供一个铅防护罩固定位置，降低作业人员的安全风险。

3.4基本模型

根据预设的功能和构架，在满足规范和现场使用条件的前提下，设计了小径管对接接头伽玛射线检测专用工装的模型,如图5所示。

该工装利用链条固定整个工装，链条的作用力可以抵消源管、支架、防护罩三者在任意透照位置的重力叠加；同时利用两个0～90°范围内可调的转轴(图5中A、B点)来调节焦距和透照角度；在AB点间的滑杆上设有焦距定位刻度，以快速确定透照焦距；同时，在图5中C部位设计有导源管固定位和防护罩固定板，能快速固定源管，安装防护罩，降低作业安全风险。

4应用与评价

工程实践中，使用该工装对各种管径的对接接头进行透照试验和对比。图6为φ60.3 mm的对接接头椭圆透照的检测实景，图7为φ88.9 mm的对接接头垂直透照检测实景。射线源均为Se-75。

图6　φ60.3 mm的对接接头倾斜透照示意

图7　φ88.9 mm的对接接头垂直透照示意

实践表明，使用该工装进行检测的准备时间仅需1 min左右，使用非常方便、快捷，且工装安装后稳定性良好，焦距和透照角度在工装自身及源管重力作用下未产生位移和变形,透照质量满足规范要求。

5结语

(1) 设计的工装灵活、方便、可靠，且不受任何工位的限制，极大地提高了检测效率。

(2) 在实际应用中，不但提高了效率，缩短了工期，也减少了辅助人员数量，显著地节约了成本。

(3) 由于保证了最小焦距数值的一致性，因此检测质量得以保证和稳定。

(4) 铅防护罩的有效固定，对操作人员及周边的辐射强度大大降低，提升了人身安全防护。

Design and Application of Special Gamma Ray Testing Tool for Butt Joint of Small Diameter Tube

XU Cheng-yao1, LI Peng1, CHEN Yan-zai1, YU Cheng-ke2, YANG Ya-xing2

(1.Luoyang China Petroleum Nondestructive Testing Engineering Co., Ltd., Luoyang 471023, China；2.China Petroleum First Construction Corporation, Luoyang 471023, China)

Abstract：The fix of gamma ray source in the process of radiographic testing of commonly used small butt joint has disadvantages. Through analysis and research, a specialized tool set was designed for the gamma radiation detection of small tube butt joint, which solved the problem of how to fix the ray source in a fast, accurate, stable manner and to maintain appropriate focus, thus improving the work efficiency and work safety.

Key words:Butt joints of small diameter tube； Gamma ray radiographic testing；Specialized tool

收稿日期：2015-07-30

作者简介：徐承尧(1964-),男,高级技师,主要从事炼油、化工装置无损检测施工及管理工作。通信作者:李鹏(1974-),男,本科,工程师,主要从事企业无损检测管理工作,E-mail: lipeng@cnpndt.com。

DOI:10.11973/wsjc201605016

中图分类号：TG115.28

文献标志码：A

文章编号：1000-6656(2016)05-0066-03