中心含圆柱轴球壳赤道焊缝的射线检测

王丙阳，王敬钊，李晋炜

(北京航空制造工程研究所，北京 100024)

中心含圆柱轴球壳赤道焊缝的射线检测

王丙阳，王敬钊，李晋炜

(北京航空制造工程研究所，北京 100024)

以中心含圆柱轴球壳为对象，分析了中心圆柱轴对壳体赤道焊缝射线检测的影响。经工艺分析、试验验证，说明采用合理的检测工艺，可消除由中心圆柱轴生成的非相关影像对焊缝检测结果的干扰，实现整体赤道焊缝的质量检测。

中心含圆柱轴球壳;赤道焊缝;射线检测

因焊接技术具有可实现复杂及大型构件的制造，气密性好，还可实现异种金属间的连接等优点而被广泛地应用于航空航天、核工业、承压设备、兵器及船舶等行业。承压设备行业中的压力管道、气瓶、锅炉及储罐等均采用该技术制造。

中心含圆柱轴球壳由一半球壳和另一中心含圆柱轴的半球壳组成，通过电子束焊接技术连接制造，接头形式为赤道环形对接。赤道焊缝的射线检测不仅需要满足环形对接接头检测要求，同时还需消除由中心圆柱轴生成的非相关影像对检测结果的干扰。基于上述原因，通过对中心含圆柱轴球壳赤道焊缝射线检测工艺进行分析，笔者提出在环形对接接头检测的基础上增加透照次数，再辅以影像叠加方法来实现整体赤道焊缝的检测。

1 检测对象

检测对象为中心含圆柱轴球壳，图1为中心含圆柱轴球壳外观。球壳材料为Ti62A钛合金，外径517 mm，厚度25 mm，中心圆柱轴直径85 mm。

图1 中心含圆柱轴球壳外观

2 中心无圆柱轴球壳赤道焊缝射线检测工艺分析

2.1 理论计算

中心无圆柱轴球壳(空心球壳)为封闭结构，查阅标准NB/T 47013.2-2015《承压设备无损检测 第2部分：射线检测》可知，其赤道焊缝射线检测技术级别为AB级，透照厚度比Kmax=1.1，透照方式为双壁单影透照，透照焦距Fmin不小于496 mm，取F=700 mm。

图2为双壁单影法透照示意[1]。

图2 双壁单影法透照示意

由图2可知:

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

据上述分析，该空心球壳仅需透照5次，即可实现全部焊缝的检测。

2.2 标准分析

窖泥是浓香型白酒酿造的基础，在生产过程中发挥着极其重要的作用[1]。窖泥作为酿造微生物主要的栖息场所，为微生物提供了适宜的生存环境，并且在酿造过程中不断积累风味前体物质，从而赋予浓香型白酒特殊的风格。所以窖泥质量的优劣直接决定着所产原酒质量的高低。

标准NB/T 47013.2-2015附录F中图F.4(其他方式透照环向焊接接头，透照厚度比K=1.1时透照次数图)对空心赤道焊缝的透照次数作了详细规定，图3为其他方式透照环向焊接接头的透照厚度比为1.1时透照次数局部图。

图3中横坐标为球壳厚度与外径的比值，最小刻度为0.01；纵坐标为球壳外径与透照焦距的比值，最小刻度为0.05。

经计算，文中T/D0≈0.048,D0/F≈0.739。

由图3可知，5次透照和6次透照的临界线近似于直线。当横坐标T/D0=0.05时，5次透照和6次透照的临界线纵坐标位于0.70～0.75区间的下半端，即小于0.725，故(0.048, 0.739)位于5次透照和6次透照临界线的上方。图3中两线段的交点为(0.048, 0.739)。

据上述分析可知，空心球壳至少需透照5次，方可实现全部焊缝的检测。

图3 其他方式透照环向焊接接头的透照厚度比K=1.1时透照次数局部图

2.3 结论分析

由上述分析可知：① 标准分析符合理论计算结果；② 透照5次，即可实现空心球壳赤道焊缝的整体检测。

3 中心含圆柱轴球壳赤道焊缝射线检测工艺分析

图4,5分别为空心球壳及中心含圆柱轴球壳赤道焊缝透照及影像示意。

由图4,5可知，上述分析仅能实现空心球壳赤道焊缝的射线检测。中心含圆柱轴球壳赤道焊缝的射线检测，还需作进一步分析。

经计算，中心圆柱轴透照影像长度约为135 mm，圆柱的半影区宽度约为3.3 mm，故L被遮挡影像约为142 mm。

图4 空心球壳赤道焊缝透照及影像示意

图5 中心含圆柱轴球壳赤道焊缝透照及影像示意

图6为中心含圆柱轴球壳赤道焊缝透照影像示意。图6中，Ⅰ～Ⅴ为中心含圆柱轴球壳赤道焊缝分5次透照，发现每次透照影像中心均存在长度为142 mm的遮挡影像，干扰检测结果；1～10为分10次透照，发现每次透照影像中心也均存在长度为142 mm的遮挡影像，但被遮挡影像的两部分可分别在上一次及下一次的透照影像中被观察到，如第2次透照，其影像中心被遮挡，能观察到的焊缝影像仅为两个2号方块，然而第1次透照有效评定区右侧1号方块及第3次透照有效评定区左侧3号方块可覆盖第2次透照影像中心被遮挡区域。

图6 中心含圆柱轴球壳赤道焊缝透照影像示意

4 试验

4.1 设备及材料

试验采用德国YXLON公司MG226型X射线机，焦点尺寸为5.5 mm；锐珂公司MX125型胶片及增感屏系统；JB/T 7902 6～12号丝型像质计。

4.2 透照布置及曝光参数 查曝光曲线，管电压为180 kV、管电流为10 mA和曝光时间为6 min。图7为射线透照示意。

4.3 试验结果 图8为中心含圆柱轴球壳赤道焊缝射线检测影像。由图8(c)可知，试验结果验证了图6的正确性。

图7 射线透照示意

图8 中心含圆柱轴球壳赤道焊缝射线检测影像

图9 中心含圆柱轴球壳赤道焊缝透照影像灵敏度示意

图9为中心含圆柱轴球壳赤道焊缝透照影像灵敏度示意。图9中可清楚识别6～12号钛合金丝型像质计的第11号丝，底片黑度范围为3.5～3.7，检测影像满足标准规定的底片影像质量要求。

5 结语

(1) 采用合适的检测工艺，可实现中心含圆柱轴球壳赤道焊缝的质量检测。

[1] 强天鹏.射线检测(NDT 全国特种设备无损检测人员资格考核统编教材)[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2007.

Radiographic Testing for Equatorial Weld of the Spherical Shell Centered by a Cylindrical Shaft

WANG Bing-yang, WANG Jing-zhao, LI Jin-wei

(Beijing Aeronautical Manufacturing Technology Research Institute, Beijing 100024, China)

The paper studies and analyses the effects of the center cylindrical shaft on the radiographic testing of shell equatorial weld. Following process analysis and experiment verification, a conclusion has been drawn that a reasonable testing process could eliminate non-correlation images caused by the center cylindrical shaft to interfere with the testing consequence, and to realize quality testing of the whole equatorial weld.

Spherical shell centring a cylindrical shaft; Equatorial weld; Radiographic testing

2016-09-21

王丙阳(1985-),男，工程师，主要从事无损检测技术的应用研究工作。

王丙阳， E-mail: a385136@163.com。

10.11973/wsjc201703007

TG115.28

A

1000-6656(2017)03-0026-04