無殼體式換熱器管箱對接焊縫的射線檢測

一、前言
換熱器是壓力容器中最常見的形式之一，主要用于兩種不同溫度的介質的熱量交換，廣泛用于石油化工、電力、制冷等行業(yè)，其結構形式可分為有殼體式（管殼式換熱器），與無殼體式兩大類，其中無殼體式換熱器結構不似容器，且承載介質體積較小，危險性相對偏低，故《容規(guī)》設有將其納入監(jiān)察范圍,無損檢測項目較少.
本人在石化機械制造廠工作時,曾受命對數臺此類換熱器進行探傷.該設備名稱為精制柴油空冷器,部件僅有兩只管箱與中間連接的管束，其管箱均為長矩形，四條對接焊縫，如下圖所示，（為80萬噸／年柴油加氫精制裝置所用，設計壓力為2.5MPa，T：200℃，材質16Mn，介質為油氣）。焊縫均按JB/T4709-92《鋼制壓力容器焊接規(guī)程》進行,要求保證全焊透、全熔合、并不少于20％比例的UT或RT檢測。

二、問題的提出
管箱制造完工后，送我處檢驗，初步決定采用超聲波探傷，選用橫波斜探頭法，沿焊縫一側掃查，但在檢查中發(fā)現根部反射波與邊板蓋板的根部回波相混，加上入口太小無法進入管箱直接的觀察根部焊接成形,只限單側掃查等因素，從而嚴重影響了對缺陷反射波準確的判斷,故決定改用RT檢測，直觀的反映結果，但如何獲得最佳的檢測效果呢？如何完整透照焊縫？如何貼片？筆者根據對射線檢測粗淺的認識,在現有的設備和工作條件下,通過實際檢驗,決定采用如下方法.

三、RT檢測過程

1．透照理論分析
1.1透照方式
該檢測工件為長矩形，焊縫為不等厚直邊對接焊縫，在沒有r射線機棒陽極x射線管的情況下，若采用常規(guī)的縱縫透照法，顯然存在巨大的偏差，在不具備單壁內透法的條件下，只能考慮選用外壁偏心縱縫透照法。

1.2入射角和偏心距選擇
如圖所示，該焊縫總長2880mm，總坡口角度45°，焊縫寬度40mm，采用V形坡口單面焊雙面成形，邊板T：40mm，蓋板T：18mm,在焊接過程中焊縫根部及易產生未焊透及未熔合、裂紋等缺陷。現首要考慮的是偏心距及入射角.太大會增加透照厚度差.和焊縫畸變,尤其是縱向面積型缺陷檢出率的降低，過小會使焊縫透照不全.綜述各種因素,為了保證查出根部面積型缺陷并兼顧厚度比，保證能將焊縫全部投影到底片上，且將射線入射角定為23～30°即25°±5°,介于總焊縫坡口角度中間值。而入射角定格后,偏心距只隨焦距變化,可隨實際計算。

1.3焦距及能量的選擇
焦距對射線照相靈敏度的影響主要表現在幾何不清晰度上，因Ugmax= df×L2/L1,故而為獲得較小的Ug值，需要獲取較大的焦距，但較大的焦距必須延長曝光時間或提高管電壓，故且定最小焦距不小于700 mm.射線能量的選擇原則是在保證穿透力的情況下，選擇較低射線能量，但在實際拍片中，應適當盡量提高管電壓,提高底片的寬容度,降低散射比.

1.4膠片工裝制作及膠片貼放
因管箱開口僅有200×100 mm，無法進入貼片,須做一個長度與工件長度均等或一半的梯形楔塊做為貼片工裝，因為透射角為25°，而膠片應盡量與入射主射線垂直成90°，所以貼片工裝為60～65°的等腰梯形，膠片置與梯形斜面上（兩邊都可），膠片貼放及工裝截面具體形狀尺寸見上圖.

1.5雙膠片法及靈敏度的控制
由于此類縱縫透照，異于常規(guī)直透，具有較大的厚度差，故可選用兩種不同或同種膠片進行拍片，即雙膠片法(同速法或異速法).其目的是用于平衡透照寬容度，與探傷靈敏度的矛盾，TA大的部位用單片,TA小的部位可用雙片評定.在ISM標準中規(guī)定雙膠片法中單片黑度下限值為≮1.3，故而可使厚度大的部位D值不低于1.3即可滿足要求.另外像質計源側按標準正常擺放,像質指示IQI靈敏度不應低于標準規(guī)定值。
1.6一次透照長度與散射線的防護
該管箱每條焊縫長2880mm，選用360×80mm的膠片，一次透照長度為288mm，即N=10.射線透照過程中，為了屏蔽散射線:在源側被透焊縫兩側添置鉛板,在膠片后置一厚為1mm的防護鉛板。條件允許時，在焊縫根部兩側母材添置鉛板或鉛箔增感屏，以最大限度的減小邊蝕散射和工件自身引起的散射。

四、具體檢測情況

4.1檢測參數
活動管箱直邊不等厚對接焊縫采用300EG-S2型射線機，管電壓240KV，焦點尺寸2.5mm×2.5mm,曝光時間3min，AGF雙膠片，偏心縱縫透照，最少透照次數為10次，一次透照長度288mm，等分為10張，Ⅱ型像質計，自動洗片機.透照黑度參見下表:

4.2檢測結果
此次檢測共兩臺空冷器,四個管箱，共發(fā)現根部未焊透5張,裂紋2張,未熔合4張，底片的對比度、清晰度、黑度、與像質指數基本達到標準要求，也基本達到了預期的效果。同時我們利用雙膠片法改善了黑度反差，易于對底片上厚薄區(qū)域缺陷進行評定，在拍片過程中我們還嘗試利用增大焦距、提高管電壓等方法，一次曝光杠號透視兩張底片,在增大Ug值同時，也提高了工作效率。
上述結果充分驗證了偏心縱縫雙膠片透照法的實踐可行性.本人還選用了兩張底片缺陷局部放大照片,左邊是根部未熔合和一條橫向裂紋;右邊照片顯示的是兩條坡口未熔，其下的一條是蓋板側小坡口上的未熔合.在檢測初始，我們就對蓋板側小角度坡口與主射線束近似垂直，而影響面積狀缺陷的檢出率感到擔憂，現從結果來分析，說明采用該方法也具有一定的檢出率。但同時帶來的缺點是肯定存在的,為此我們考慮增加超聲波單側掃查.選用K2.3～K2.5的斜探頭在蓋板側鋸齒形掃查,利用二次反射波檢查坡口未熔合來彌補不足之處.

4.3底片評定
因該焊縫透照不同于常規(guī)縱縫透照，又有別于雙壁雙影的管道焊縫，故底片焊縫結構圖樣解析有很大的差異.經測量，此次傾斜透照焊縫只放大±5mm，但因投影線路非常規(guī)分布，焊縫及缺陷都發(fā)生位移并有所放大、變形。尤其是未熔合、未焊透缺陷，本身寬度變大，邊界模糊，不同于正常投影形態(tài)，故而要了解底片上每個投射線的焊縫實物位置。以對底片作出正確的分析評定，底片上最上端黑度極小值部位為厚度為40mm的邊板母材，不做評定區(qū)域，而剩下的具有三個黑度差的區(qū)域分別為焊縫根部、熔敷區(qū)、蓋板母材的投影。這些情況雖于評片不利，但實際底片中裂紋、未熔、未焊透等危害性缺陷還是比較典型的。

五、小結
綜上所述，此類直邊不等厚對接焊縫檢測，采用外壁偏心縱縫透照法檢測, 雖受焊接結構的影響，給檢測與評片帶來諸多不利因素，但用此種工藝仍能有效的提高主要缺陷的檢出能力與底片的質量，實對本人的以后工作總結有所借鑒及啟發(fā)。