李忠林

（大慶油田建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司建材公司石油石化設(shè)備廠，黑龍江 大慶163714）

壓力容器凸緣焊縫γ射線偏心一次曝光工藝研究

李忠林

（大慶油田建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司建材公司石油石化設(shè)備廠，黑龍江 大慶163714）

從凸緣焊縫檢測(cè)工藝改進(jìn)入手，建立采用γ射線偏心一次曝光工藝檢測(cè)凸緣焊縫的方法，使用此方法對(duì)6臺(tái)液化氣球罐凸緣焊縫進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)與單片曝光方法對(duì)比，產(chǎn)品檢測(cè)總時(shí)間縮短48天，項(xiàng)目檢測(cè)人工費(fèi)用節(jié)省28800元，檢測(cè)人員受到殘余射線輻射危害大大降低。驗(yàn)證了γ射線偏心一次曝光工藝的可行性，可有效提高檢測(cè)效率和檢測(cè)工作的安全性。

凸緣焊縫；γ射線；偏心一次曝光工藝

凸緣焊縫多出現(xiàn)在球形容器、高壓容器、超高壓容器及厚壁化工容器的殼體與接管的連接部位[1]，屬于對(duì)接焊縫。在壓力容器預(yù)制市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的今天，傳統(tǒng)的單片曝光法由于檢測(cè)效率低、射線放射頻次大、操作過(guò)程相對(duì)繁瑣等缺點(diǎn)，不能滿足容器預(yù)制進(jìn)度的要求，且在多次曝光情況下，人員頻繁進(jìn)出探傷室會(huì)增加檢測(cè)人員受到殘余射線輻射的危險(xiǎn)。本文利用γ源具有全景輻射曝光的特點(diǎn)，對(duì)凸緣焊縫偏心一次曝光方法進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)此方法能夠有效提高檢測(cè)效率和人員的安全系數(shù)。

1 檢測(cè)工藝原理

利用γ源（主要是Ir192γ源）穿透厚度范圍較大和具有全景輻射曝光的特點(diǎn)[2，3]，對(duì)凸緣焊縫進(jìn)行整體一次曝光，完成檢測(cè)工作。如圖1所示（以球殼板凸緣為例），偏心一次曝光法能夠?qū)崿F(xiàn)一次曝光整條凸緣焊縫，在提高γ射線檢測(cè)效率的同時(shí)能夠有效的降低殘余射線對(duì)檢測(cè)人員的輻射危害，提高檢測(cè)工作的安全系數(shù)。

圖1 曝光工藝布置

2 γ源偏心一次曝光工藝最優(yōu)焦距的確定

2.1 γ源布置要求

（1）放射源曝光點(diǎn)必須在接管圓心與球心連線某個(gè)適當(dāng)位置。

（2）焦距滿足NB/T47013.2-2015標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)幾何不清晰度和橫向裂紋檢出角的要求。

2.2 最優(yōu)焦距計(jì)算

偏心一次曝光法的參數(shù)主要是計(jì)算最優(yōu)焦距，焦距確定后就可以通過(guò)源尺拉出相關(guān)曝光參數(shù)。如圖2所示，AB為凸緣半徑；OB為球形儲(chǔ)罐半徑；θ1為切線角；θ為射線入射角，則：

θ2＝ 90°- θ- θ1

θ1＝ arcsin（AB/OB）

在初步選擇焦距時(shí)，凸緣偏心一次曝光可以近似看成平板縱縫檢測(cè)，為了滿足NB/T47013.2-2015標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的橫向裂紋檢出角的要求[4]，即AC≥2AB，則有：

θ2＝ arctan（AC/AB）

但實(shí)際焊縫存在弧度，角度與切線角度相等，在滿足橫向裂紋檢出角的前提下，AC可以略小于2AB，即BC可以進(jìn)一步減小，所以可以進(jìn)一步優(yōu)化為：

其中：式（3）中L1為放射源到源側(cè)焊縫表面的距離；式（4）中T為焊縫厚度。

2.3 工藝要點(diǎn)

檢測(cè)時(shí)人員應(yīng)佩戴個(gè)人劑量計(jì)和計(jì)量報(bào)警儀。檢測(cè)前檢查驅(qū)動(dòng)器，保證搖動(dòng)靈活，無(wú)受卡、卡死現(xiàn)象，行程記錄儀為零值；查看導(dǎo)源管，確保無(wú)壓扁、折斷現(xiàn)象。

操作過(guò)程主要包括檢測(cè)器材準(zhǔn)備、做標(biāo)記、布片、固定曝光頭、鏈接γ射線機(jī)、曝光和暗示處理等步驟。

3 測(cè)試實(shí)例

以2 000 m3球罐為例，直徑D=15 700 mm，凸緣外緣直徑φ=1 050 mm，焊縫厚度T=50 mm，放射源焦點(diǎn)尺寸d=3 mm，按上述計(jì)算方法計(jì)算相關(guān)參數(shù)如下：

根據(jù)式（4），可計(jì)算出最優(yōu)焦距，為：

F ＝ L1+T/cosθ=1 708+50/0.97=1 759.5 mm

根據(jù)計(jì)算的最優(yōu)焦距及已知條件，可確定相關(guān)工藝參數(shù)，如表1所示。

表1 曝光參數(shù)表

4 測(cè)試效果分析

采用偏心一次曝光工藝檢測(cè)6臺(tái)2 000 m3液化氣球罐（直徑D=15 700 mm，焊縫厚度T=50 mm，放射源焦點(diǎn)尺寸d=3 mm），每臺(tái)球罐有上下兩張極中板，每張極中板有六個(gè)凸緣焊縫，不同規(guī)格凸緣具體布片過(guò)程如圖3所示，檢測(cè)時(shí)安裝γ射線機(jī)如圖4所示。其中：（1）Ir192γ源半衰期為74天，經(jīng)歷53天，放射源衰減至60Ci，平均下來(lái)單片法每張底片43分鐘（曝光時(shí)間根據(jù)Ir192γ源標(biāo)準(zhǔn)源尺計(jì)算得出），而偏心一次曝光法經(jīng)歷15天放射源衰減不大；（2）檢測(cè)機(jī)組每天工作按8 h計(jì)算，至少2個(gè)人，每人每天人工費(fèi)按300元計(jì)算；（3）曝光次數(shù)決定檢測(cè)人員出入探傷室次數(shù)。采用偏心一次曝光工藝的效果與單片法檢測(cè)對(duì)比如表2所示。

圖3 凸緣布片

圖4 安裝γ射線機(jī)

表2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

由表2數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表可以看出偏心一次曝光檢測(cè)法相比于單片曝光檢測(cè)法檢測(cè)效率提高約4.3倍，產(chǎn)品檢測(cè)總時(shí)間縮短46天，項(xiàng)目檢測(cè)人工費(fèi)用節(jié)省27 600元，檢測(cè)人員出入探傷室減少600次，即受到殘余射線輻射危害大大降低。綜上所述，偏心一次曝光工藝對(duì)于凸緣類對(duì)接焊縫的高效檢測(cè)和安全檢測(cè)有著重要意義。

5 結(jié)論

（1）經(jīng)過(guò)多次的實(shí)踐證明，利用γ射線偏心一次曝光對(duì)凸緣焊縫進(jìn)行檢測(cè)能夠提高檢測(cè)效率、降低檢測(cè)成本、減少工作人員受殘余射線輻射危害。

（2）近年來(lái)，采用此工藝應(yīng)用于我單位46臺(tái)壓力容器凸緣焊縫檢測(cè)實(shí)踐中，取得了良好的效果，說(shuō)明凸緣偏心一次曝光檢測(cè)工藝在其他種類壓力容器凸緣焊縫或類似產(chǎn)品的檢測(cè)中具有一定的推廣價(jià)值。

[1]趙寶強(qiáng).壓力容器檢驗(yàn)中夾套罐焊縫致密性的檢測(cè)方法探析[J].科技與企業(yè)，2015（23）：197.

[2]向 陽(yáng)，施鵬飛.微輻射γ源在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)中的應(yīng)用[J].無(wú)損探傷，2011（05）：37-38.

[3]盧秀波，周黎明.球罐γ源照相曝光不足部位的解決方法[J].無(wú)損檢測(cè)，1997（02）：46-47.

[4]全國(guó)鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).NB/T47013.2-2015承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)[S].北京：新華出版社，2015.

The Offset Exposure Process Research on Flange Weld of Pressure Vessel with γ Ray

LI Zhong-lin
（Daqing Petrochemical Company Refinery，Daqing Heilongjiang 163714，China）

This paper starts from the improvement of the detection process for flange weld，off center exposure using γ ray for detection of flange weld is established，the flange welds of 6 LPG balloon tanks were tested by this method，compared with the single exposure，the total time of the product detection is shortened by 48 days，the labor cost of the project is saved by 28000 yuan，and the danger of the residual ray radiation for the testing people is greatly reduced.The feasibility of the γ ray off center exposure process is verified，the efficiency and the safety of the detection are improved effectively.

flange weld；γray；single off center exposure process

X933.4

A

1672-545X（2017）08-0209-02