承压设备射线检测透照长度计算及相关影响因素的研究

祖 宁 段 瑞 刘子方 刘怿欢

（天津市特种设备监督检验技术研究院 天津 300192）

承压设备射线检测透照长度计算及相关影响因素的研究

祖 宁 段 瑞 刘子方 刘怿欢

（天津市特种设备监督检验技术研究院 天津 300192）

承压设备射线检测中，应保证需检测的部位得到完全覆盖。本文根据《承压设备无损检测》标准的相关要求，通过公式推导计算分析并总结了在射线检测中，不同的透照方式以及透照距离布置等参数对一次透照长度和有效评定长度之间差异与关系的影响，找出一个系数E，有效避免局部漏检造成安全隐患，为射线检测透照长度和次数计算的便捷准确提供依据。

承压设备 射线检测 透照长度 影响

在承压设备制造及检验过程中，相关规范和标准（标注：固定式容规，GB 150）对射线检测的比例均有要求，这就需要按照NB/T 47013《承压设备无损检测》标准中规定的尺寸比例要求，计算出的所需的射线检测长度和透照次数[1]，从而进行实际射线检测。

在实际射线检测中，每次透照所检测的长度称为一次透照长度，多次透照的一次透照长度之和与总的焊缝长度的比值，即为射线透照的实际检测比例。在对射线检测底片进行评定时，应识别的底片长度区域称为有效评定长度，其与一次透照长度为两个不同的概念，但又有一定的关系。

有效评定长度和一次透照长度之间关系如图1所示，计算透照长度时应将各底片对应的一次透照长度相加进行计算，而实际检验过程中，常常出现错误的将底片长度或有效评定长度直接视为射线一次透照长度进行计算的情况，这种计算方法会导致漏检区的存在（见图1）。计算时各底片上存在的最大漏检长度，即搭接长度ΔL，直接影响总体检测比例计算的正确性，实际中需要根据底片及标记情况及其相关参数计算正确的一次透照长度。

本文根据承压设备无损检测执行的NB/T 47013—2015《承压设备无损检测》标准（以下简称“标准”）的相关要求，通过公式推导计算分析在射线检测中，不同的透照方式以及透照距离布置等参数对一次透照长度和有效评定长度之间关系的影响，并将有效评定长度Leff与一次透照长度L3的比值定义为E，以便于在今后的射线检测比例计算过程中，检测人员能够直接通过图表查询某一透照布置条件下的E值，便捷的计算所需要的胶片长度和透照次数，为射线检测比例计算的便捷准确提供依据。

图1 透照布置参数示意图

1 透照分类

根据射线源与工件之间位置布置的不同，可将透照方式分为如下几类进行分析计算。

图2 射线透照布置分类

2 各透照方式的计算

“标准”中5．8项规定胶片一般应紧贴于工件[2]，又由于底片厚度一般较薄，本文在计算中不再具体考虑底片厚度尺寸对相关参数的影响。为便于后面计算说明，现对各参数规定如下：透照厚度比K，射线源到工件表面的距离L1，工件表面到胶片的距离L2，一次透照长度L3，搭接长度ΔL，环缝外径Do，环缝内径Di，环缝外半径Ro，环缝内半径Ri，有效评定长度Leff，有效评定长度与一次透照长度比值E。

2.1 直缝透照法

直缝透照法的结构形式如图3所示，其参数间的计算公式如下：

图3 直缝透照法结构形式

根据公式推导，得出有效评定长度与一次透照长度的比例系数E与射线源到工件表面的距离L1、板厚T之间的关系如图4（a）所示，标准中K值大小与射线源到工件表面的距离L1和一次透照长度L3之间的关系如图4（b）所示。图中显示，在板厚一定情况下，随着射线源到工件表面的距离增大，比例系数E逐渐减小；射线源到工件表面的距离一定情况下，随着板厚增加，比例系数E逐渐增大。从图4（b）中可以直观体现在满足透照厚度比K的标准要求下，可选取的其他参数范围，如射线源到工件表面的距离为100mm时，当一次透照长度大于50mm时，就无法满足标准中对纵缝A和AB级K值不大于1．03的要求；而且从图中看出随着射线源到工件表面的距离变大，能满足透照厚度比要求的一次透照长度越大。

图4 直缝透照法各参数关系

2.2 环缝单壁外透照法

环缝单壁外透照法的结构形式如图5所示[3]，其参数间的计算公式如下：

图5 环缝单壁外透照法结构形式

根据公式推导，得出有效评定长度与一次透照长度的比例系数E与射线源到工件表面的距离L1、板厚T、环缝外径Do、透照厚度比K之间的关系如图6所示。图6（a）为射线源到工件表面的距离固定为L1=300mm，环缝内径固定为300mm时，板厚、透照厚度比K与比例系数E之间关系。透照厚度比K一定时，比例系数E随板厚的增大按固定比例系数直线增加；当板厚固定时随着透照厚度比K增大，比例系数E也增大。图6（b）为透照厚度比固定为K=1．1，板厚为10mm时环缝内径、射线源到工件表面的距离与比例系数E之间关系。射线源到工件表面的距离一定时，随着内径增大比例系数逐渐减小；当外径值固定时，随着射线源到工件表面的距离变小，比例系数逐渐增大，且增大的速率变快。

图6 环缝单壁外透照法各参数关系

2.3 环缝单壁内透照法

环缝内透照法分为内透中心法（F=R）、内透偏心法（F＜R）和内透偏心法（F＞R）三种布置形式，当采用内透中心法时，射源或焦点位于容器或圆筒或管道中心，胶片或整条或逐张连接覆盖在整圈环缝外壁上，射线对焊缝做一次性的周向曝光。这种透照布置，透照厚度K=1，有效评定长度与一次透照长度的比例系数E为固定值，即环缝外径与内径之比内，一次透照长度为整条环缝长度，其计算起来较为简便，本文就不再进行详细讨论。

●2.3.1 环缝单壁内透偏心法（F＜R）

对于环缝内透偏心法（F＜R）时（见图7），其参数间的计算公式如下：

图7 环缝单壁内透偏心法（F＜R）结构形式

根据公式推导，得出有效评定长度与一次透照长度的比例系数E与射线源到工件表面的距离L1、板厚T、环缝内径Di，透照厚度比K之间的关系见图7。图8（a）为透照厚度比固定为K=1．1，内径为400mm时板厚、射线源到工件表面的距离与比例系数E之间关系。板厚一定时，随着射线源到工件表面的距离增大比例系数逐渐减小；当射线源到工件表面的距离值固定时，随着板厚变小，比例系数逐渐减小。图8（b）为射线源到工件表面的距离固定为100mm，板厚固定为10mm时，环缝内径、透照厚度比K与比例系数E之间关系。透照厚度比K一定时，比例系数E随环缝内径的增大逐渐增加并趋于平稳；当环缝内径固定时，随着透照厚度比K增大，比例系数E也增大。计算中发现在规定K值一定的条件下，其射线源到工件表面的距离L1、板厚T及环缝内径Di存在一定的阀值限制，即超过此阀值（即图8（b）中各K值条件下的左下角起始点所示），则无法满足对透照厚度比K的要求，即得不到计算结果。

图8 环缝单壁内透偏心法（F＜R）各参数关系

●2.3.2 环缝单壁内透偏心法（F＞R）

对于环缝单壁内透偏心法（F＞R）时（见图9），其参数间的计算公式如下：

图9 环缝单壁内透偏心法（F＞R）结构形式

根据公式推导，得出有效评定长度与一次透照长度的比例系数E与射线源到工件表面的距离L1、板厚T、环缝内径Di，透照厚度比K之间的关系见图9，根据公式推导，得出有效评定长度与一次透照长度的比例系数E与射线源到工件表面的距离L1、板厚T、环缝内径Di，透照厚度比K之间的关系如图10所示。图10（a）为透照厚度比固定为K=1．1，内径为400mm时板厚、射线源到工件表面的距离与比例系数E之间关系。板厚一定时，随着射线源到工件表面的距离增大比例系数逐渐减小；当射线源到工件表面的距离值固定时，随着板厚变小，比例系数逐渐减小。图10（b）为射线源到工件表面的距离固定为350mm，板厚固定为10mm时，环缝内径、透照厚度比K与比例系数E之间关系。透照厚度比K一定时，比例系数E随环缝内径的增大逐渐增加且增长速率逐渐加快；当环缝内径固定时，随着透照厚度比K增大，比例系数E也增大。计算中同样存在规定K值一定的条件下，其射线源到工件表面的距离L1、板厚T及环缝内径Di存在一定的阀值限制（截止于图10（b）中各K值条件下右上角结束点），即超过此阀值则无法满足对透照厚度比K的要求，即得不到计算结果。

图10 环缝单壁内透偏心法（F＞R）各参数关系

2.4 环缝双壁透照法

环缝双壁透照法的结构形式如图11所示[3]，其参数间的计算公式如下：

图11 环缝双壁外透照法结构形式

根据公式推导，得出有效评定长度与一次透照长度的比例系数E与射线源到工件表面的距离L1、板厚T、环缝内径Di，透照厚度比K之间的关系见图5。图12（a）为射线源到工件表面的距离固定为L1=200mm，环缝内径固定为100mm时，板厚、透照厚度比K与比例系数E之间关系。透照厚度比K一定时，比例系数E随板厚的增大按固定比例系数直线增加；当板厚固定时随着透照厚度比K增大，比例系数E减小。图12（b）为透照厚度比固定为K=1．1，板厚为5mm时环缝内径、射线源到工件表面的距离与比例系数E之间关系。射线源到工件表面的距离一定时，随着内径增大比例系数逐渐增大；当内径值固定时，随着射线源到工件表面的距离变小，比例系数逐渐增大，且增大的速率变快。

图12 环缝双壁透照法各参数关系

3 结束语

综上所述，射线底片上的有效评定长度与射线照相的一次透照长度是不同的概念，错误的混用会导致实际检测达不到相关技术法规和标准的要求[4-6]，两者间的比例系数E可作为简洁的换算工具。从上述分析和计算可知，比例系数E在不同透照结构形式下采用不同的计算方式，其各参数间变化趋势可参见表1。根据相关参数进行理论计算，可快速确定该透照布置形式是否满足相关标准要求。在实际检测时，也可参考文中计算出的图表确定透照时所需采用的透照射线源到工件表面的距离。该结论可有效的避免漏检情况的出现，对承压设备纵焊缝和环焊缝的射线透照参数选取具有参考价值。

表1 透照布置各参数对比例系数E的影响

[1] TSG 21—2016 固定式压力容器安全技术监察规程[S].

[2] NB/T 47013.2—2015 承压设备无损检测 第2部分：射线检测[S].

[3] 强天鹏．射线检测[M]．北京：中国劳动社会保障出版社，2007.

[4] GB 150—2011 压力容器[S].

[5] TSG G0001—2012 锅炉安全技术监察规程[S].

Research on the Detection Length Calculation and Its Related Factors of Pressure Equipments Radiographic Testing

Zu Ning Duan Rui Liu Zifang Liu Yihuan
(Tianjin Special Equipment Inspection Institute Tianjin 300192)

In radiographic testing for pressure equipment, it should be ensured that the detected part is fully covered. According to "Nondestructive Testing of Pressure Equipment" standard, through the formula calculation analysis, this paper summed up the different transillumination mode and transillumination distances layout on the infuenced of once-through penetration length and effective evaluation length. A coeffcient E was found to describe the infuence. The results can be used to avoid the local residual which could cause potential safety hazard effectively, and provide the basis for convenient detection length and the frequency calculating.

Pressure equipment Radiographic testing Detection length Infuence

X924

B

1673-257X（2017）03-0055-06

10．3969/j．issn．1673-257X．2017．03．010

祖宁(1986～)，女，硕士，工程师，从事承压类特种设备检验与研究工作。

2016-11-09）