分析特殊位置小径管的射线探伤
摘要：针对锅炉前顶棚管这一特殊位置中的小径管，考虑到采用传统探伤方式工作效率低下和容易产生安全事故，改用射线探伤方法进行检查，提出射线探伤原理与方法，并通过实践，验证了这一方法的合理性与有效性。 关键词：前顶棚管；小径管；射线探伤 1传统探伤方法
对于前顶棚管，是典型小径管，外径在 50mm左右，过去主要用射线机来照透，将胶片设置在焊缝以下，安装时要花费大量人力物力，用于搭设临时脚手架。同时，电厂安装作业中，对前顶棚管进行安装往往是大型部件安装关键工序。所以，完成安装后，人员应进入炉膛，同时到棚管以下进行装片，从炉膛中上部到炉膛内时，沿脚手架不断攀爬，到指定安装位置。沿途上存在部件与管子，而且还处在高空，人员行动十分危险，费时费力，实际工作效率极低。 2射线探伤方法
射线探伤是当前常规无损检测重要组成部分，在很多行业及领域得到广泛关注和应用，除了能对金属部件进行检查，还能实现非金属部件全面检查。针对金属部件中可能存在的各类缺陷进行检查，包括气孔、针孔、夹杂、疏松、裂纹与偏析[1]。
该方法基本原理为：强度保持均匀的射线从某种物体上透照后，若物体局部位置有缺陷，或整体结构上存在差异，则会使射线发生一定程度的衰减，导致不同位置上的射线强度有所不同。按照这一特点和规律，通过对检测装置的安装配置，对射线实际强度进行检测，即可确定物体中具体的缺陷与物质实际分布情况。 现阶段常用以下几种射线探伤方式：①X射线探伤；②y射线探伤；③高能射线探伤；④中子射线探伤。在工业领域中，以前两种方式最为常用。要注意的是，由于射线会对人体造成危害，所以在实际的探伤作业过程中，必须严格遵守安全规定，采取合理可行的安全防护措施。当采用X射线进行探伤作业时，实际的工作电压能达到数万付，甚至达到数十万伏，所以必须注意安全，避免发生安全意外。
射线探伤方法可以十分直观的对部件中的缺陷进行显示，包括缺陷所在位置、大小与形状，为缺陷性质综合判定提供参考依据，同时底片还能作为一种原始记录长时间保存，为后续研究工作提供借鉴。然而，这一方法需要投入很高的费用，且检验速度相对较慢，一般只能对体积性缺陷进行检查，如疏松、气孔、夹杂和缩孔，可以定性但难以定量，不适宜存在空腔的部件，T型接头与角焊实际检验敏感性较差，难以发现间隙细小的裂纹。除此之外，射线还会对人体造成一定伤害，要求根据实际情况采取有效安全防护措施。
X射线可以穿透普通可见光无法穿过的物质，但穿透能力主要由射线波长和物质决定。波长越小，穿透力越强；物质密度越小，厚度越薄，越容易穿透。探伤中，穿透性要根据球管电压确定，用单位时间中电流和时间乘积来表示射线总量。
2.1探伤设备与附件
在射线探伤过程中，需要用到两种设备和附件，即探伤机与准直器。 （1）探伤机
探伤机的技术参数包括：①额定源强度为3.7×1012Bq（100Ci）；②半衰期为74d；③源尺寸为φ2mm×2mm；④射源输出距离在5-8m范围内；⑤透照范
围为10-100mm。 （2）准直器
由不锈钢管通过弯制加工而成，射线源和X点采用前导源管进行联接，Y点处于封闭状态，射线源能沿空心导管从X点至Y点实施定位曝光。准直器主要对大管环的焊缝进行透照，即对小径管进行射线探伤[2]。 2.2透照方法
射线探伤工艺如图1所示。将前顶棚管设置到位以后，于焊缝检验之前，小径管间会存在一定的空隙。充分利用这一空隙，把准直器安装在棚管以下，此时准直器能将射线源送至图1中的A点位置，完成对处在B点的焊缝实施透照。通过对这一透照工艺的合理应用，胶片仅需安装于处在B点位置管子焊缝以上，相关检验人员无需爬到下方进行装片。
这一方法主要具有以下优势：第一，现场检验人员无需进入炉膛即可完成装片与拍片，能大量节省人力，缩短时间，提高工作效率，并避免在活动中可能产生的危险；第二，因现场检修人员无需进入炉膛，所以也不用进行脚手架的搭设，进一步节省了施工资源[3]。
图1 射线探伤工艺
对小径管而言，对其进行射线透照时，射线源焦点需要满足一定要求，包括焦距与偏心距。其主要目的为保证小径管焊缝可以在底片上产生椭圆形影像。具体的计算方法为： （1）
式（1）中，S0表示偏心距；d表示小径管的外径；f表示焦点和胶片之间的垂直方向距离，也就是焦距；b表示焊缝的宽度；g表示成像开口中间距。
从某个具体项目角度讲，小径管的外径与焊缝的宽度均可预先确定，所以由上式可知，g值主要由焦点和胶片之间的垂直方向距离与偏心距控制。 从射线探伤工艺示意图能看出： 、 。
其中，S1与f2在定制管道中保持固定，能通过测量获取。基于此，仅需控制S2与f1即可实现对S0与f的有效控制。简单来说，就是对S2与f1进行适当控制，确保透照工艺符合规范要求。实际工作当中，应先采用计算的方式来确定S2与f1，保证成像开口中的间隔距离能够满足标准要求。 3射线探伤方法实际应用
在某电厂工程项目当中，所用前顶棚管技术参数为：①外径为63.5mm；②源焦距为500mm；③焊缝的平均宽度为15mm。完成透照以后，底片上焊缝实际成像中，开口中的间隔距离应控制在3-10mm之间，以5mm为宜。向公式（1）中代入上述参数即可获得S0，即137.5mm[4]。
探伤中所用准直器，其S1为155mm，f2为750mm。向 、 中分别代入以上数值，能计算得出S2与
f1，分别为292.5mm和250mm。按照图1的要求对准直器进行安装和固定，同时将S2与f1分别确定为292.5mm和250mm，然后依次连接准直器与和射线机，此时即可对小径管实施透照。透照的强度按2.4×1012Bq（65Ci）严格控制，持续曝光300s，使用的胶片类型为AgfaC4胶片，其黑度在2.1-3.2范围内，通过识别需要达到的像质指数在10左右，与实际值完全相等，在椭圆短轴的内侧，其间距应控制在3-8mm范围内。由此可以看出，采用这一方法得到的底片，像质指数与黑度均满足标准和规范的要求，说明其质量合格。 4结束语
综上所述，采用射线探伤技术能很好的满足小径管无损检测要求，并且还能有效加快安装工作效率，保证施工安全，避免高空作业中产生意外，具有良好的参考借鉴和推广应用价值。 参考文献
[1]周海伟.工业X射线探伤项目辐射安全和环境影响的分析与评价[J].环境与发展,2018,30(08):15+17.
[2]赵法强,胡冉,徐启源,李德斌.基于X射线透射特性的电缆内部无损探伤技术研究[J].电子设计工程,2018,26(16):173-176.
[3]徐永波.X射线数字成像(DR)在天然气管道焊缝探伤中的研究应用[J].化学工程与装备,2018(06):240-241.
[4]胡玉华,郑强,杨坪.变焦距小径管射线探伤曝光参数的选择[J].科学技术与工程,2012,12(30):8010-8011+8015.
分析特殊位置小径管的射线探伤
