电力系统高级人员探伤讲义

电力系统高级人员探伤讲义
三:射线探伤方法及其应用,工艺的编制与优化
主讲人:李伟 2004.8.于北戴河
1.透照工艺条件的选择
2.工艺卡的编制
3.综合题的解析
4.底片评定的一次性规定
5.口试中应注意的问题
3.1.透照工艺条件的选择
射线透照工艺是指为达到一定要求而对射线透照过程规定的方法、程序、技术参数和技术措施。
工艺条件是指工艺过程中的有关参数变量及其组合。射线透照工艺条件包括;设备器材条件,透照几何条件,工艺参数条件和工艺措施条件等。下面将主要介绍工艺条件对射线照相质量的影响及工艺编制的原则。
3.1.1 .射线源和能量的选择原则
 1.射线源的选择原则
射线源的选择原则首先要考滤射线源对被检工件应有足够的穿透力。对X射线来说,穿透力取决于管电压。管电压越高射线的线质越硬,在试件中的衰减系数越小,穿透厚度越大。例如100KV的 X射线高灵敏度法最大穿透力为10 mm,射线低灵敏度法最大穿透力为25 mm。
对于r射线来说,穿透力取决于射源的种类,常用的r射线源适用的透照范围Ir192 20mm-80mm(高灵敏度),6-100mm(低灵敏度法),Co60 50-150mm(高灵敏度)30-200mm(低灵敏度法)。由于放射性同位素的能量不能该变,所以不仅规定了透照厚度的上限,同时规定了透照厚度的下限。
选择射线源时必须注意到X射线和r射线照相灵敏度的差异。由工艺基础理论得知,对比度  DD,不清晰度U和颗粒度  DD是左右射线影象质量的三大要素,现以Ir192为例与X射线相比较对着三大要素的影响。我们知道对比度又正比于比衬度 Cs, Cs= m/1+n,由图3-1可以看出对45mm以下的钢,用Ir192透照所得射线底片其对比度比X射线底片对比度要差的多。以25mm厚度钢为例前者要比后者的对比度低40%。对比度自然会影响到相质计灵敏度。    
另外Ir192的固有不清晰度Ui…值(0.17)比400KV的X射线还大,它分别是100KV、200KV、300KV X射线Ui值的3.4倍,1.8倍,1.4倍。固有不清晰度也会影响到相质计灵敏。
由于Ir192的能量较高由此引起的胶片颗粒性-即胶片噪声也会明显增大,从而干扰薄板射线照相中小缺陷的影响显示。
除了穿透力和灵敏度外,两种设备的不同特点也是需要考虑的因素。
综上所述选择设备的原则应是:
(1) 对于轻合金和低密度的材料应选择X射线。
(2) 对于可焊性较差,易出现细小裂纹的材料应选择X射线。
(3) 对于透照厚度小于10mm的工件应选择X射线。
(4) 对于透照厚度在50-100mm的铁素体材料,如方法正确,用X射线和r射线可得到相同的灵敏度。
(5) 对于透照厚度大于10mm的工件,由于受到条件的限制必须使用r射线时应选择T2类或更高类胶片。
(6) 采用周向X光机中心内透法对环焊缝100%照相时,应尽量选择锥靶X光机。
(7) 对于透照厚度大于150mm的工件宜采用高能X射线。
2.X射线能量的选择:
X射线的管电压可以调节,因此使用X射线对试件照相时射线能量有多种选则。首先考虑的是足够穿透力,如能量过低穿透力不够,结果是到达底片的透射射线强度不够,造成底片的黑度不足。长时间的曝光还会增加底片的灰雾度。
但是,过高的射线能量对射线照相灵敏度有不利的影响。  DD = 0.434 GmdDT/1+n。
lmin=12.4/V              m=k·l3·K3
另外,随着射线能量的增加固有不清晰度 Ui增大,底片颗粒度也将增大,其结果是射线照相灵敏度下降。因此,从灵敏度角度考虑X射线能量的选择原则是:在保证穿透力的前提下,应选则能量较低的 X射线。
选择能量较低的射线可以获得较高的对比度,但较高的对比度却意味着较低的透照厚度宽容度,很小的厚度差将产生很大的底片黑度差,或是厚度小的部位底片黑度太大,因此,在有厚度差的情况下,选择射线能量还必须考虑能够得到合适的透照厚度宽容度。为保证透照质量,标准对透照不同厚度允许使用最高管电压都有一定限制,并要求有适当的曝光量。
3.1.2 焦距的选择
焦距对射线照相灵敏度的影响主要表现在几何不清晰度上。由公式可以看出,焦距F越大,Ug值越小,底片上的影象越清晰。从公式中还可看出,在减小Ug值这一点上,选择较小的射线源尺寸df,可以得到与增大焦距F相同的效果,因此在实际透照中选择焦距时,焦点尺寸也是考虑的因素。
为了保证射线照相的清晰度,标准对透照距离的最小值有限制。在JB4730标准中规定透照距离L1,与焦点尺寸d1和透照厚度L2应满足以下关系:
由于焦距F=L1+L2,所以上述关系式也就限制了F的最小值。在实际工作中,一般并不采用最小焦距,所用的焦距比最小的焦距要大的多。这是因为透照场的大小与焦距有关,焦距增大后,匀强透照场范围增大,这样可以得到较大的有效透照长度,同时影像清晰度也有进一步得提高。
焦距的选择有时还与试件的几何形状有以及透照方式有关。例如,为获得较大的一次透照场长度和较小的横向裂纹检出角,在采用双壁单影法透照环焊缝时,往往选择较小的焦距,而采用中心内头法时,一般焦距就是筒体的半径。
灵敏度优化值的确定:对窄裂纹之类的小缺陷透照实验表明,当射源-胶片的距离增大时,灵敏度会不断的提高,当求出几何不清晰度Ug值减到与使用射线能量下的固有不清晰度Ui值相同时,达到优化值。F=T(df/Ui+1)。但优化焦距明显大于实际使用的焦距,需要很长的曝光时间因而实际工作时要折中。
实验表明当焦距从最佳值减小20%,只会引起灵敏度较小幅度的下降,但此时曝光时间确可减少36%。
优化焦距一般在高灵敏度法时使用,就是为了检出钢试件中裂纹之类的小缺陷。但如果考虑到材料的可焊性较好,焊接工艺稳定,以及试件本身的使用特点,许多射线照相不要求那么高的探伤灵敏度,因此,要科学地选择焦距。
3.1.3 曝光量的选择与修正
1.曝光量的推荐值
曝光量可定义为射线源发出的射线强度与时间的乘积。对X射线来说,曝光量是指管电流与时间的乘积。
对r射线来说,曝光量是指放射源活度与时间的乘积。
曝光量是射线透照工艺中一项重要的参数。射线照相的黑度取决于胶片感光乳剂吸收的射线量,在透照时,如果固定各项透照条件(试件尺寸,源、试件、胶片的相对位置,胶片和增感屏,给定的放射源或管电压),则底片的黑度与曝光量有很好的对应关系,因此可以通过改变曝光量来控制底片的黑度。
曝光量不只影响影象的黑度,也影响影象的对比度和信噪比,从而影响底片上可记录的最小细节。为保证射线照相质量,曝光量应不低于某一最小值。JB4730推荐的曝光量是:A级、AB级不小于15mA·min; B级不小于20mA·min。(焦距为700mm)。
2.互易律、平方反比定律和曝光因子
(1)互易律
互易律是光化学反应的一条基本定律,它指出:决定光化学反应产物质量的条件,只是与总的曝光量有关,仅取决于辐射强度和时间的乘积而与两个因素的单独作用无关。既底片的黑度只与总的曝光量有关,而与辐射强度和时间分别作用无关。在射线照相中,当采用铅箔增感或无增感,遵守互易定律。
设产生一定显影黑度的曝光量 E=It 当射线强度 I 和时间 t 相应变化时,只要两者乘积 E 不变,底片黑度不变。而当采用荧光增感时不遵守互易定律。如果 I 和 t 发生变化尽管乘积不变,底片的黑度仍会改变。此现象称为互易失效。
(2)平方反比定律
平方反比定律也是物理光学的一条基本定律。它指出:从一点源发出的辐射,其强度 I 与距离 F 的平方成反比。既存在以下关系:                                       
I1/I2=(F2/F12
(3)曝光因子
互易律给出了在底片黑度不变的前提下,射线强度与曝光时间相互变化的关系;平方反比给出了射线强度与距离之间的变化关系。将上述两个定律结合起来,可以得到曝光因子的表达式:
Yt =it/F2 = i1t1/F12 = i2t2/F22   
同理,可推导出r射线照相的曝光因子公式。
Yt =At/F2 = A1t1/F12 = A2t2/F22
(例 1)用某一X射线机透照一工件,原透照管电压为200KV  管电流 5mA 曝光时间为 4 min 焦距为600mm,如管电压不变,而将焦距变为 900mm 如欲使底片黑度不变,如何选择管电流和时间?
解:已知i1=5mA,  t1=4min   F1=600mm   F2=900mm
i1t1/F12=i2t2/F22  i2t2= i1t1/F22/ F12=5´4´9002/6002
i2t2=45mA.min
(例 2)用某Ir192 r射线源透照直径 1m 的环焊缝,曝光时间为 24min 得到底片的黑度为2.5 , 60 天后仍用该源透照同样厚度的直径为 1.2 m 的环焊缝,底片的黑度不变,曝光时间应为多少?
解:已知t1=24min,  F1=500mm    F2=600mm
Ir192半衰期取75天,则60天后,源放射强度之比
A2/A1=(1/2)n,           n=60/75=0.8        A2/A1=(1/2)0.8=0.574
A1t1/F12= A2t2/F22    
t2=AI/A2·F22/F12t1=1/0.574´6002/5002´24=60.2mm
3.2 曝光曲线的制作与应用
3.2.1 曝光曲线的制作
曝光曲线是在机型、胶片、增感屏、焦距等条件一定的前提下,通过改变曝光参数(固定 KV 改变mA.min 或固定 mA.min 改变 KV )透照由不同厚度组成的钢阶梯试块,根据给定的冲洗条件洗出的底片达到某一基准黑度(如为 2.0 或 2.5)来求得 KV、 mA.min、T 三者之间的关系。常见的曝光曲线如下图所示:
3.2.2  曝光曲线的应用
从 E-T 曝光曲线上求取透照给定厚度所需要的曝光量,一般都采用一点法,既按射线中心透照最大厚度确定与某一 “KV”相对应 E。目前X光机生产厂家所提供的曝光曲线大都是固定毫安分查找透照厚度与 “KV”值相对应的关系。
3.3 散射线的控制
3.3.1 散射线的来源与分类
射线在穿过物质过程中与物质相互作用会产生吸收和散射,其中散射主要由康谱顿效应造成的。与一次射线相比,散射线的能量减小,波长变长,运动方向改变。散射比 n 定义为散射强度 Is 与一次射线强度 Ip 之比,既 n = Is / Ip。产生散射线的物体称作散射源,在射线透照时,凡是被照射到物体如工件、地面、墙壁等都会成为散射源。其中最大的散射源来自工件本身。
散射线得分类一般按散射线的方向来划分的。来自暗盒前面的散射称为“前散射”来自暗盒背面的散射称为“背散射“。还有一种散射叫“边蚀散射”,是指试件周围的射线向试件背后的胶片散射,这就是所谓的“边蚀”现象。
3.3.2 散射比的影响因素
1.焦距和照射场的影响
在下面的两个图示中我们可以得出这样两个结论:
结论1:在实际使用的焦距范围内,焦距得变化对散射比几乎没有影响。
结论2:散射比随照射场的增大而增大,当照射场的直径超过 50mm 后,既使照射场再增大,散射比也基本保持不变。
 
2. 线质和试件厚度的影响(仅限平板试件透照)
分析下图可以得出以下结论:
 
结论1:在工业射线照相应用范围内散射比随射线能量增大而变小。
结论2:散射比随钢厚度增大而增大。
3. 焊缝余高对散射比的影响
焊缝余高的高度和宽度均会对散射比造成影响从下面的两个图中可以得出这样的结论:
结论1:散射比随焊缝余高宽度的增大而减小。
结论2:散射比随焊缝余高高度的增加而增大。
此外散射线的强度随射线能量的增大而增大。
3.3.3 散射线的控制措施
散射线的控制措施在实际工作中一般应从以下几个方面进行控制:
1、选择合适的射线能量。2、使用铅增感屏。3、背防护铅版。4、铅罩和光阑。5、厚度补偿物。6、滤板。7、遮蔽物。8、修磨工件。
3.4 透照方式的选择和一次透照长度的计算
3.4.1 透照方式的选择
按源、工件、胶片的相互位置。透照方式可以分以下几种方法见图 3-8 。
透照方式的选择原则:
1.只要条件允许,必须选择单壁透照。
2.对筒体环焊缝应尽量采用中心内透法。
3.根据缺陷检出的特点选择透照方式。(如厚壁内表面裂纹,未焊透)
4.在一次透照长度和焦距相同的情况下,内透法优于外透法。(厚度差小,横向裂纹检出角)
3.4.2 一次透照长度的计算
1.直缝透照的计算公式
2.环缝单壁外透法的计算公式
式中:α――与 /2对应的圆心角
θ――影像最大失真角
η――有效半辐射角
K――透照厚度比
T――工件厚度
D0――容器外直径
  
3.环缝内透照法(F > R)计算公式
4.环缝内透照法(F < R)计算公式
5.双壁单影法计算公式
(例3)对壁厚 40mm 的容器进行透照,已知焦距为 600mm,     K =1.03,求一次透照长度和搭接长度?
已知 F=600mm,K=1.03 ,L2=40mm, L1=F-L2=600-40=560mm
 q=cos-1 K-1=13.850    L3=2L1tanq=2´560´ tan13.850=276mm
   DL=L2L3/L1=20mm
 
(例4)用单壁外透法100%透照壁厚为 25mm ,外径为 1250mm 的容器环缝,焦点到胶片的距离为 700mm ,按JB4730-1994标准 AB 级照相,求一次透照长度和胶片侧等分长度及实际透照所用胶片长度?
解:已知K=1.1 L1=700mm    D0=1250mm     T=25mm Di=DO-2T=1250-2´25=1200mm
q=COS-1K-1=24.620
h=sin-1(DO/DO+2Lsinq)= sin-1(1250/1250+2´700´sin24.62O)
=11.320
N=1800/a=1800/24.62-11.32=13.35»14(次)
L3=pD0/N=3.14´1250/14=281mm
L3=pDi/N=3.14´1200/14=270mm
Lx=2Ttgq=2´25´Ttg24.620=22.89=23mm
所使用胶片的长度L>L3+Lx=281+23=304mm»360mm
 
(例5)用 XY2515 X射线机双壁单影法透照直径为 219 mm 壁厚 16mm 的钢管环焊缝,已知焦距 F=500mm,K=1.1 求最少透照次数 N 和 一次透照长度 L3分别是多少?(焊缝余高忽略不计)
解:已知 K=1.1 F=5OOmm
q=cos-1K-1=24.620
h=sin-1(D0/2F-DO.sinq)=(219/2´500-219´sin24.62O)=6.19O
a=q+h=24.62+6.19=30.81O
N=1800/a=1800/30.810=6(次)
L3=pDO/N=219´3.14/6=114.6 mm
3.5 焊缝透照常规工艺
3.5.1 透照工艺的分类及内容
1.通用工艺规程
通用工艺规程是根据本单位所有应检产品的结构特点和射线检测器材的现有条件,按法规、标准要求指定的技术规程或通则。通用工艺规程应有一定的覆盖性、通用性和可选择性。主要内容应包括:
(1)适用范围
(2)引用标准
(3)人员要求
(4)外观质量要求
(5)设备、器材选择原则:机型、焦点尺寸、胶片、增感屏、像质计、观片灯、黑度计等。
(6)透照布置及选择原则
(7)画线、编号方法
(8)像质计摆放规定、标记、标识的规定
(9)工艺基础数据:一次透照长度、最少透照次数的数据表
(10)防止散射线的措施
(11)暗室处理的有关规定
(12)底片像质的要求:不允许的伪缺陷、像质计灵敏度、黑度范围
(13)记录、报告及存档的规定
(14)编制、审核、批准及资格的规定
2.射线探伤工艺卡
射线探伤工艺卡是针对某一具体产品或产品上的某一部件某一部位,依据通用工艺规程和图样要求,所特意制定的有关透照技术的细节和具体参数条件,此卡应包括以下四方面内容:
(1)必须要交代的内容
(A)工件情况,包括产品名称、材质、规格、壁厚、焊接种类、坡口型式、检查比例、执行标准、技术等级、合格级别等
(B)透照条件、参数,应包括机型、焦点尺寸df、透照方式、焦距F、一次透照长度L3、环缝分段透照次数 n 管电压、管电流、胶片种类、规格、增感屏种类、厚度、像质要求(黑度范围、像质计型号、应显示的最小钢丝线径、像质计位置)等。
(C)注意点或辅助措施(如消除“边蚀”、防背散射、补厚、滤波、双胶片技术)。
(2)必须绘出的示意图
(A)布片位置图
(B)特殊的透照布置,透照方向示意图(如 T 形接头、封头拼缝等)
(3)探伤时机
(4)必须签署的人员:工艺卡编制人员及资格,审核人员及资格、日期。
(例6)工艺题 1
某压力容器制造厂为聚丙烯装置生产一台丙烯蒸发器(该容器为第二类容器)。容器编号为E401,设计压力2.5MPa,设计温度-45℃(壳程)/220℃(管程),容积55m3,介质为丙烯,规格为Φ600×4035×12(封头)/24(筒节)mm,材质为09MnNiDR;壳体的对接焊缝为双面焊(每侧的余高均为2mm)。设计要求该容器对接焊缝的射线检测比例为:壳程100%,管程20%。现要求进行射线检测的管箱(管程)对接焊缝结构尺寸见图3。请按工艺卡要求编制该管箱对接焊缝的射线照相工艺。工厂拥有的X射线机曝光曲线见图1、图2。

图1.  RF-250EGM定向X射线机机曝光曲线图
 
 
图2.  XXH2505周向X射线机机曝光曲线及机头结构图

表1   焊缝射线照相工艺卡
产品编号
E401
产品名称
丙烯蒸发器管箱
容器
类别
二类
规    格
Φ600×12/24mm
材  质
09MnNiDR
焊接方法
埋弧自动焊
执行标准
JB4730-94
照相质量等级
AB级
验收等级
设备型号
XXH2505
焦点尺寸
2×2mm
检测时机
焊后外观检验合格
胶片牌号
天津Ⅲ型
胶片规格
300×100
增 感 屏
Pb:0.03mm×2
像质计型号
FeⅡ;FeⅢ
象质指数
Z=9(B1)/12
底片黑度
1.2~3.5
显影液配方
天津Ⅲ型
显影时间
5min.
显影温度
20±2℃
焊缝
编号
焊缝
长度
(mm)
检测
比例
(%)
TA
(mm)
透照方式
L1
(mm)
L3
(mm)
N
(张)
kV
曝光
时间
(min)
A1
300
≥20
28
纵缝透照法
≥600
300
1
210
3
B1
1959
≥20
16
环缝内透法F=R
300
260
3
140
0.75
B2
2034
≥20
28
环缝内透法F=R
300
260
3
210
0.75
 
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焊缝透照布置示意图:(请在下图中补充画出胶片摆放的部位)
 
图3. 丙烯蒸发器管箱结构示意图
技术要求:(说明标识、必检焊缝部位及射线机摆放等要求)
① 底片标识应放置:产品编号-焊缝号-底片号-返修标记/扩拍标记(需要时)、透照日期
② B1、B2缝透照部位应覆盖以B3、B4开孔中心为圆心,半径171mm的圆中所包括的焊缝及与A1缝交叉部位。
③ B1、B2透照时应使射线机轴线与筒体轴线同心。
编制(资格):XXX(Ⅱ)    年  月  日     审核(资格):XXX(Ⅲ)    年  月  日

(例7)工艺题 2
一在制压力管道元件——90°焊接弯头,产品编号G2004-1,规格为Φ426×14mm,设计压力1MPa,设计温度260℃,材料为16MnR。结构见图1,焊接方法为氩弧焊封底,手工焊盖面,焊缝余高2mm。现要求对A1焊缝进行100%射线检测,请选用最佳透照方式,并按JB4730(送审稿)的规定,将相应的透照工艺参数填入《射线照相工艺卡》。
制造单位现有Ir192及Se75两种射线源。Ir192的初始强度I0=50Ci,焦点尺寸3×3mm,已使用150天,曝光曲线见图2;Se75的初始强度I0=90Ci,焦点尺寸3×3mm,已使用120天,曝光曲线见图3。
现有胶片型号:天津Ⅲ型、天津Ⅴ型,胶片规格有:360×80 mm,300×80 mm。
 
图1  90°焊接弯头示意图
 
 
 
        图2  Ir192曝光曲线                   图3 Se75曝光曲线
(焦点尺寸:3×3mm)         (焦点尺寸:3×3mm,本图仅供解题用)
 
表1    焊缝射线照相工艺卡
产品编号
G2004-1
产品名称
90°焊接弯头
产品类别
压力管道元件(A)
产品规格
φ426×14
产品材质
16MnR
焊接方法
氩弧焊/手工电弧焊
执行标准
JB4730
照相等级
AB
验收等级
探伤设备型号
SET-SI(Se75)
焦点尺寸
3×3mm
检测时机
焊后24小时
胶片牌号
天津Ⅴ型
胶片规格
360×80mm
增感屏
0.1Pb(前、后)
像质计型号
10/16
像质计灵敏度值
12
底片黑度
≥2.0
显影液配方
F5
显影时间
5-8min
显影温度
20℃±2℃
焊缝编号
焊缝
长度
(mm)
检测
比例
(%)
穿透厚度W
(mm)
透照方式
焦距F
(mm)
一次透照长度L3
(mm)
透照次数N
 
源强度Ci
曝光时间(min)
A1
1292100%14单壁透照 (源在内)400323×22Se 459
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
透照布置示意图:(请用图示画出射线源、胶片、像质计、位置标记的摆放位置要求)****
 
计算过程:弧长=823*3.14/2=1292
K=1.1→α=24.62°
F=426-14-10=402
sinη=823*sinα/397=0.8636
η=59.73°
θ=η-α=35.1°
N=90/2θ=1.28,取N=2次
L3=1292/2=646(可一次贴2张胶片)
查Se-75曝光曲线图:
F=600mm时,所需曝光量=800Ci·min
则F=402mm时,所需曝光量=403Ci·min
t=9min
 
透照布置、标记摆放、及防护要求
1、源在内对纵缝单壁透照,沿A1二等分,每次用2张胶片搭接进行透照,在A1内壁放置象质计,在每端的L3/4处放置一只;
2、标记摆放按“通用工艺规则”执行;
3、操作时注意射线的防护。
编制(资格):XXX(II)    年  月  日    审核(资格):XXX(III)    年  月  日
 
(例8)综合题 1
某无损检测单位受用户委托对一台现场组焊的200m3乙烯球形储罐焊缝进行无损检测。球罐设计压力4MPa,设计温度-20℃,壳体材质为15MnVR,设计要求进行水压试验和气密性试验。球罐结构尺寸如下图所示,所有壳体对接焊缝均采用双面全焊透结构。
该无损检测单位拥有的射线检测设备型号及曝光曲线见附图。
 
1.            该容器的无损检测应遵循哪些规程、规范和标准?(2分)
该容器制造的无损检测项目、检测比例、检测部位及验收级别应符合《容规》(99版)、GB150-1998、GB12337-1999和GB50094-98的要求;检测技术及缺陷等级评定应符合JB4730-94标准。
 
2.            按有关规程、规范、标准的要求,确定该球罐对接焊缝应进行的无损检测项目、检测比例及验收级别。(本题3分)
该容器为低温球形容器,按《容规》第6条规定,属于第三类压力容器。
按照《容规》第85条规定,其对接焊缝应进行100%射线检测,Ⅱ级合格。
按《容规》第92条规定,在耐压试验前应按标准规定进行表面检测,耐压试验后进行局部表面检测。
按GB150-1998附录C和GB12337-1999附录A的规定,其对接焊缝表面应进行100%磁粉检测,验收级别为JB4730-94Ⅰ级。。
故球罐对接焊缝在耐压试验前应进行100%射线检测和100%磁粉检测,耐压试验后应进行不少于50%的磁粉检测。射线检测的验收级别为JB4730-94Ⅱ级,磁粉检测的验收级别为JB4730-94Ⅰ级。
(因材料的σb<540MPa,不需增加UT局部复检。=
3. 确定对A1焊缝进行射线检测的最优工艺条件和参数:(每小题1.5分,共计12分)
工艺条件和参数
依据或理由
1)   确定检测时机:(  C  )
A.              焊接完成24小时后;
B.              焊接完成48小时后;
C.              焊接完成36小时后;
D.              焊接完成并经外观检验合格后。
∵该容器材质(15MnVR)有延迟裂纹倾向
∴应在焊接完成36小时并经外观检验合格后方可进行射线检测。
2)   选择射线检测设备:(  C  )
A.                            Se-75射线探伤仪;
B.                            RF200EG-BIC;
C.                            Ir-192射线探伤仪;
D.                            RF300EG-B2F;
E.                            Co-60射线探伤仪。
根据工件厚度、结构,现有射线探伤机的穿透力等条件,透照方式的适用性,选用Ir-192射线探伤仪。
3)   选择最佳透照方式:(  B  )
A.            纵缝透照法;
B.            中心(全景)曝光法;
C.            环缝(F<R)内透法;
D.            环缝外透法。
中心曝光法的灵敏度高,横向裂纹检出角最小,操作方便、工作效率高;
(采用Ir-192源可以实现中心曝光法;)
4)   选择透照焦距:(  B  )
A.                        F=7900mm;
B.                        F=3980mm;
C.                        F=3950mm;
D.                        F=600mm;
按中心曝光法计算焦距
F=Di/2+TA=7900/2+26+4=3980mm;
又:L1min=10dL22/3=290mm
L1=F-L2=3950>L1min
5)   确定透照次数(N)、一次透照长度(L3):(  B  )
A.          N=1次,L3=24806 mm;
B.          N=1次,L3=21624 mm;
C.          N=83次,L3=300 mm;
D.          N=72次,L3=300 mm。
∵中心曝光法,
∴N=1,
L3=πDo=3.14×(7900+26×2)
=21624mm
6)   胶片与增感屏选用:(  B  )
A.                              天津Ⅲ型胶片,Pb增感屏(0.03mm前/后0.03mm);
B.                              天津Ⅴ型胶片,Pb增感屏(前0.1mm/后0.16mm);
C.                                                              天津Ⅲ型胶片,Pb增感屏(前0.05mm/后0.16mm);
D.                              天津Ⅴ型胶片,Pb增感屏(前0.03mm/后0.1mm)。
按JB4730-94标准对γ射线照相(AB级照相质量等级)的要求选用胶片与增感屏。
7)   确定曝光参数:(  C  )
A. 230kV,15mA·min.;
B. Ir-192,70Ci,30min.;
C. Ir-192,70Ci,132min.;
D. Ir-192,70Ci,210min.。
查Ir-192源天津Ⅴ型曝光曲线得F1=600mm时的曝光量E1=210Ci·min.
计算F2=3980mm时E2
E2=E1(3980/600)2=9240 Ci·min.
又∵A=70Ci,
∴t= E2/A≈132 min.
8)   确定底片黑度范围:(  D  )
A.               1.2~4.0;
B.               1.2~3.5;
C.               1.8~4.0;
D.               1.8~3.5。
按JB4730-94标准对γ射线底片黑度的要求确定。
4. 对B3缝进行射线检测时,选用什么探伤设备和哪种透照方式进行拍片最合理?为什么?(本题3分)
对该焊缝而言,若采用中心曝光法时,虽然裂纹检测角最小,操作方便、对整圈环缝透照的检测效率高,但由于B3的TA=16mm,L1=122.5mm,L1min=190mm,L1<L1min不符合JB4730-94的规定。
若采用时双壁单影法,透照厚度为TA=14+16=30mm,实际检测灵敏度较低;而外透法透照次数相对较多且操作不方便。
采用F>R的内透法(Ir-192),透照焦距及透照厚度(TA=16mm)能满足JB4730-94的要求,且检测灵敏度高于双壁双影法、透照次数少于双壁双影法和外透法,对于法兰口焊缝,能实现γ源在内的操作。故对B3缝的透照采用F>R的内透法(Ir-192)比较合理。
 

附图a
RF300EG-B2F·L周向射线机焦点尺寸为Ф3×1 mm;
 
 
 
附图b
Ir-192射线源焦点尺寸:Φ3×3mm
 
 
(例9)综合题 2
某石化厂一台三类压力容器设计压力为2MPa,设计温度为400℃。壳体材质为15CrMoR。焊缝形式为双面焊,焊接方法为手工焊+埋弧自动焊。该容器已投用五年,现要求进行内外部检验。
1、            按照《在用压力容器检验规程》确定应采用的无损检测方法、比例和部位。(3分)
答:1)表面裂纹检查:①应进行不少于焊缝长度20%的表面探伤检查。检验员应根据可能存在的潜在缺陷适当增加检测比例。②检测部位按照《检规》第23条第4.1款确定。
2)焊缝埋藏缺陷检查:检测部位按照《检规》第23条第8.1款要求确定。
 
 
 
2、            在检验时发现锥壳内壁(结构见图1)B3焊缝及B3与A5、A8焊缝交叉处存在多处裂纹,最长为50mm,深4.5mm。此时是否需要对发现裂纹处进行焊缝埋藏缺陷的检查?请说明理由。(3分)
答:按《检规》第23条第8款的规定,发现表面裂纹时应分析是否需要进行焊缝埋藏缺陷检查。
因上述裂纹产生部位是结构应力不连续部位,埋藏缺陷更易因应力集中而发展成裂纹,且检验时发现焊缝表面裂纹的长度及深度较大,故应对发现裂纹处的焊缝进行埋藏缺陷检查。
 
 
3、            如决定对壳体B3焊缝进行埋藏缺陷的检查,试比较在该处应用RT和UT方法的适用性。(3分)
 
 
答:    对于母材厚度40mm的焊缝而言,利用超声波检测,对埋藏的危险性缺陷检测灵敏度较高,对缺陷定位准确,但对缺陷的定性较困难,不利于对缺陷成因的分析。
此厚度的焊缝处于射线检测的较佳厚度范围内,射线检测对缺陷定性准确,对缺陷长度、宽度的定量也较准确,有利于对缺陷成因及发展状况的分析。但是,若照相角度不适当,射线检测对面积型缺陷(如裂纹、未熔合)则容易漏检。此外,射线检测对缺陷的埋藏深度定位困难。
从该焊缝的结构看,由于锥体与筒体成30°角接的结构形式,用超声波检测有一定难度,用射线检测则相对容易。
 
4、若对B3焊缝进行射线照相,比较源在外和源在内两种透照方式的优劣。(3分)
答:①采用源在外的透照方式,有利于运行中产生的内表面裂纹的检测。但与内透法相比,透照次数多,工效低。
②采用源在内的透照方式,可实现中心透照方式,K=1(横向裂纹检出角=0),且工作效率高。但由于几何不清晰度的影响可能导致内表面微小裂纹的漏检。
③针对该容器的实际情况,应首选外透法。
 
 
5、按JB4730(送审稿)的规定,提出对B3焊缝底片质量方面的具体要求。       (3分)
答:1)底片上,标记影像应显示完整、位置正确;
2)底片评定范围内的黑度应达到AB级技术要求,D≥2.0(经合同各方同意,可降至1.7);
3)底片的象质计灵敏度要求:要求在黑度均匀区(邻近焊缝的母材金属区)能够清晰识别9号丝的连续影像长度不小于10mm(单壁透照、象质计置于源侧)。
 
 

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