管子—管板焊缝的射线照相无损检测技术

顾 尧，许章飞

（国核电站运行服务技术有限公司，上海200233）

0 引言

一般对于列管式换热器以及反应器管子、管板连接进行焊接时，更多会应用焊接、胀接+焊接这两种结构，该连接位置对于整体设备来说是其中的薄弱之处。因为焊缝过程中可能会面临气孔缺陷，加上腐蚀作用会使设备正式应用之后出现泄漏事故，不仅会带来经济方面的损失，还会污染环境。所以，焊接之前必须要确定管子-管板焊缝气孔，这是焊接工作中的难点。如果使用表面探伤方法，不能发现焊缝内部缺陷，常规射线检测方法不具备管子-管板焊缝照相功能。所以，射线照相无损检测技术的应用便非常重要，可以准确检测出气孔，保证检测灵敏度达到0.5 mm，并且有很好的适应性，为此下文对其展开介绍。

1 管子—管板焊缝的射线照相无损检测技术作用

对于管子—管板焊缝的射线照相技术，实际应用过程中的作用重点体现在泄漏失效导致的后果以及损失这两个方面，具体如下：（1）泄漏方面：泄漏主要分为容许、有限容许以及不容许这三种；（2）安全方面：一旦发生泄漏，可能会引发爆炸以及设备损坏，甚至还会威胁到人身安全；（3）环境方面：泄漏的产生必然会对周边环境造成污染，且污染本身是无法快速消散的；（4）腐蚀方面：泄漏问题的出现会形成腐蚀作用，导致生产设备损坏，并且影响到生产的正常进行；（5）质量方面：泄漏同时还会对产品质量带来影响，导致质量下降。为了解决以上问题，必须要应用射线照相无损检测技术，降低泄露等问题发生概率，保护周围环境，实现生产的有序进行。

2 射线照相无损检测技术运行原理

一般射线照相无损检测技术中包括成像系统以及方法，下面对其运行原理展开分析：

2.1 底片扫描法

底片扫描法是使用高分辨率对射线照相底片进行扫描，再将扫描所得结果转变成射线照相底片影像，最终获得数字图像之后，应用数字化扫描功能扫描底片，将结果输入到计算机内，提高底片影像分辨率，增加射线照相底片中涉及信息量的同时，也能够将像素芯距进行改变。实际应用中底片扫描法运行流程如下：第一，在暗盒内放置射线胶片，通过X射线曝光潜影；第二，冲洗加工操作之后便可以获得底片；第三，对底片进行扫描会得到数字图像，将其储存到计算机内，使用监视器的显示屏进行判定。

2.2 CR成像系统

CR成像系统的应用，将载体视为荧光成像板，从中获取射线影响信息，再利用射线将其曝光之后，使用扫描器扫描出信息，输入到计算机内处理相关图像，最终便可以得到平面图像[1]。对于荧光成像板，其中荧光成像层是IP荧光成像板中最为重要的涂层。对于CR扫描器，使用激光扫描IP板，这时光电倍增管便会将荧光影像导入其中，并且将其转变成为电信号，通过数字信号的方式读取。

3 技术要求与实施

3.1 焊接要求

第一，锥形胀接。在正式焊接之前杜绝全面积胀接、预滚管子，在滑移到位之后，管端只能够和管孔内侧实现线接触。第二，应用TIG焊实施定位焊处理。针对普通钢以及低合金钢可以应用填充金属。具体焊接工艺的选择，建议以手工电弧焊、TIG焊以及工艺组合焊接为主。

如果使用手工电弧焊和手工TIG焊工艺，注意不能焊接过程中不能够“向下立焊”。实际焊接过程中，收弧焊道要将起焊道加以覆盖，如果采用多层焊，那么根部焊道则要被之后的焊道覆盖[2]。与此同时，焊接过程中焊缝要延伸至管子内壁处，管子-管板接头位置如果需要返修，则要使用与焊接坡口相同的工艺。

3.2 射线技术实施

某企业进行管子-管板焊缝的焊接，由于焊缝较深，无法使用肉眼看到，技术人员采用了射线照相检测技术，通过X射线、G射线将试件穿透，并且用胶片进行信息记录。X射线、R射线进行胶片照射期间和普通光线相同，可以在胶片乳剂层内卤化银形成潜影，因为密度不同，物质对于射线吸收的系数不同，照射至胶片的射线能量存在一定区别。针对这一问题，技术人员在实际操作过程中，按照暗室处理之后的底片黑度差很好的判断了缺陷，使检测工作得以顺利进行。具体对该技术的应用，为了保证应用效果，操作人员进行了充足的准备，具体分析如下：

3.2.1准备工作

选择合适的工艺将内、外两侧焊缝波纹，表面不规则问题及时解决，为后期透照作业期间补偿块的放置提供方便，也可以免于底片缺陷影像混淆。

3.2.2射线检测技术条件

第一，放射源建议选择Ir192同位素，结合焊接需求使用微小焦点放射源，降低几何不清晰度，关于源尺寸以φ0.5 mm×1.0 mm为最佳；第二，焊接过程中的透照布置方法主要有“向后透照”“向前透照”两种，建议选择前者；第三，建议应用T2类胶片，胶片的最佳尺寸是100 mm×120 mm；第四，按照管子内径d1可以确定焦点到胶片之间的距离，期间必须要对减小投影畸变以及照相灵敏度这两点因素进行考虑；第五，曝光时间不能超过30 s；第六，以免出现边蚀散射现象，需要应用补偿块；第七，通过滤板降低散射几率；第八，特制焊缝照相灵敏度鉴定试块，该试块中的人工缺陷是若干小孔。通过技术鉴定试验便可以将其检验出来。

3.2.3底片质量检查

第一，底片不能够出现边蚀散射现象，管口位置黑度和评定焊缝区域的均匀性相同；第二，底片所有焊缝影像所形成的变形程度不能够对缺陷识别造成影响；第三，底片评定区域黑度数值集中在2.5～3.5之间[3]。

4 管子—管板焊缝射线检测技术创新点

化工厂生产最重要的是避免换热器泄漏，会导致环境污染。那么在管子—管板焊缝施工期间，应用射线照相无损检测技术，这是非常有效的预防性控制举措。通过一直以来的实践显示，射线照相无损检测技术与传统检测技术想比，很好地避免了换热器与反应器失效，换热器泄漏几率从原来的18%降低到3%，节省了工厂生产成本，这是该技术应用最最重要的创新点。除此之外，在技术性能和技术研究方面也有明显的创新，具体如下：

4.1 技术创新——提高技术性能

我国现有管子—管板焊缝射线检测技术本身具有宽容度、灵敏性以及清晰度等诸多优势，能够在铝合金铸件以及铝合金焊件等检测中应用[4]。针对管子-管板焊缝射线检测技术今后的发展，还需要进一步创新，将胶片照相灵敏性、高温快速加工的优势充分发挥出来。

4.2 技术研发——射线照相无损检测新技术

目前管子-管板焊缝射线检测技术已经得到广泛应用，但是为了实现焊接技术的长远发展，必须要以现有技术为基础，研发数字射线照相技术新技术[5]。例如可以针对荧光体成像板以及CR成像系统等方面深入研究，提高数字射线照相规范性，借鉴国外一些成功的研发经验与技术，从而推动我国管子—管板焊缝射线检测技术发展[6]。

5 结束语

综上所述，管子—管板焊缝的射线照相无损检测技术有诸多优势，主要体现在曝光时间与检测时间短，射线检测效率高等方面。所以，在实际焊接操作过程中应用射线照相无损检测技术有非常可观的前景。同时，针对射线照相无损检测技术的分析，总结以下两点：其一，该技术能够降低泄露几率，有利于保护环境；其二，通过照相、成像系统，可以提高检测信息准确性，提高焊接检测效率与质量，实现工厂生产的有序进行，同时也为今后焊接检测工作提供更有价值建议。