民用液化石油气钢瓶无损检测方案.docx

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民用液化石油气钢瓶无损检测方案

无损检测方案

民用液化石油气钢瓶-X射线检测

过程装备11-01

2014-10-7

“民用液化石油气钢瓶”无损检测方案

一、主题内容

1.1目的：

为了保证压力容器材料焊缝质量满足要求

1.2理论依据：

X射线探伤

1.3仪器及设备：

1.3.1DG225225kv直流恒压X射线机

1.3.2高分辨率数字CCD图像增强器

1.3.3数字图像处理工作站

1.3.4机械及数字控制系统

1.3.5现场监控系统

1.4本方案编制依据

压力管道安全技术监察规程»

JB/T4730-2005《承压设备无损检测》

《射线检测工艺规程》

二、相关知识

2.1X射线的产生

用来产生X射线的装置是X射线管。

它由阴极、阳极和真空玻璃（或金属陶瓷）外壳组成，其简单结构和工作原理如图3-1所示。

阴极通以电流加热至白炽状态时，其阳极周围形成电子云，当在阳极与阴极间施加高压时，电子加速穿过真空空间，高速运动的电子束集中轰击阳极靶子的一个面积（几平方毫米左右、称实际焦点），电子被阻挡减速和吸收，其部分动能（约1%）转换为X射线,其余99%以上的能量变成热能。

图3-1X射线的产生示意图

2.2X射线的主要性质

2.2.1不可见，以光速直线传播。

2.2.2可见光不能穿透的物质如骨骼、金属等的能力，并且在物质中有衰减的特性。

2.2.3电离，能使胶片感光，亦能使某些物质产生荧光。

2.3射线

当射线穿透物质时，由于物质对射线有吸收和散射作用，从而引起射线能量的衰减。

射线在物质中的衰减是按照射线强度的衰减是呈负指数规律变化的,以强度为I0的一束平行射线束穿过厚度为δ的物质为例，穿过物质后的射线强度为：

I=I0e－μδ

式中I—－射线透过厚度δ的物质的射线强度；

I0—－射线的初始强度；

e—－自然对数的底；

δ—－透过物质的厚度；

μ—－衰减系数（㎝-1）。

2.4射线照相法

如图3-2所示，从X射线机发射出来的X射线透过工件时，由于缺陷内部介质对射线的吸收能力和周围完好部位不一样，因而透过缺陷部位的射线强度不同于周围完好部位。

再经过暗室处理后，得到底片。

然后把底片放在观片灯上就可以明显观察到缺陷处和无缺陷处具有不同的黑度。

评片人员据此就可以判断缺陷的情况。

图3-2射线照相法原理

三、探伤方法

3.1位置的确定及其标记

在探伤工件中，应按产品制造标准的具体要求对产品的工作焊缝进行全检即100%检查或抽检。

抽检面有5%﹑10%﹑20%﹑40%等几种，采用何种抽检面应依据有关标准及产品技术条件而定。

对允许抽检的产品，抽检位置一般选在：

可能或常出现缺陷的位置；危险断面或受力最大的焊缝部位；应力集中部位；外观检查感到可疑的部位。

3.2探伤位置的确定

根据《压力容器安全监察规程》，可对探伤位置确定如下：

（1）筒体与封头连接部位，因此1～5﹑31～45二条环焊缝应100%探伤，共拍片30张。

（2）筒节纵环逢交叉部位，因此中间环焊缝16～17﹑23～24二区段必须探伤。

另外，根据规定，除16～17﹑23～24二个区段外，尚需再自行增加一个探伤区段。

（3）筒体纵缝X—321上的0～1﹑6～7二区段占焊缝长度的28%；X—322的0～1﹑7～8二区段已占焊缝长度25%，均大于20%的要求。

3.3标记

对于选定的焊缝探伤位置必须进行标记，使每张射线底片与工件被检部位能始终对照，易于找出返修位置。

标记内容主要有：

1）定位标记包括中心标记﹑搭接标记。

2）识别标记包括工件编号﹑焊缝编号﹑部位编号﹑返修标记等。

另外，工件也可以采用永久性标记（如钢印）或详细的透照部位草图标记。

标记的安放位置如图3-6所示。

图3-6各种标记相互位置（标记系）

A--定位及分编号（搭接标记）B—制造厂代号C—产品令号（合同号）D—工件编号

E—焊接类别（纵、环缝）F—返修次数G—检验日期H－中心定位标记I—象质计

J—B标记K—操作者代号 

3.4灵敏度的确定及象质计的选用

灵敏度是评价射线照相质量的最重要的指标，它标志着射线探伤中发现缺陷的能力。

象质计有线型﹑孔型和槽型三种，其放置方式应符合图3-7所示要求，即安放在焊缝被检区长度1/4处。

图3-7象质计的正确安放

在透照灵敏度相同情况下，由于缺陷性质﹑取向﹑内含物的不同，所能发现的实际尺寸不同。

所以在达到某一灵敏度时，并不能断定能够发现缺陷的实际尺寸究竟有多大。

但是象质计得到的灵敏度反映了对于某些人工“缺陷”（金属丝等）发现的难易程度，因此它完全可以对影象质量作出客观的评价。

3.5常见焊缝透照方法

进行射线探伤时，为了彻底地反映工件接头内部缺陷的存在情况，应根据焊接接头形式和工件的几何形状合理布置透照方法。

按照射线源、工件和胶片之间的相互位置关系，焊缝的透照方法分为纵缝透照法、环缝内透法、双壁单影法和双壁双影法五种，见图3-8所示。

图3-8焊缝常见透照方法

四、探伤评测

4.1底片上缺陷影象的识别

4.1.1裂纹

底片上裂纹的典型影像是轮廓分明的黑线。

其细节特征包括：

线有微小的锯齿，有分叉，粗细和黑度有时有变化，线的端部尖细，端头前方有时有丝状阴影延伸。

4.1.2未焊透

未焊透的典型影像是细直黑线，两侧轮廓都很整齐。

在底片上处于焊缝根部的投影位置，一般在焊缝中部，呈断续或连续分布，有时贯穿整张底片。

4.1.3夹渣

非金属夹渣在底片上的影像是黑色圆点，黑条或黑快，形状不规则，黑度变化无规律，轮廓不圆滑。

非金属夹渣可能发生在焊缝中的任何位置，条状夹渣的延伸方向多与焊缝平行。

4.1.4气孔

气孔在底片上的影像是黑色圆点，气孔的轮廓比较圆滑，其黑度中心较大，至边缘减小。

气孔可以发生在焊缝中任何位置。

4.1.5未熔合

根部未熔合的典型影像是一条细直黑线，线的一侧轮廓整齐且黑度较大，另一侧可能规则也可能不规则。

在底片上的位置是焊缝中间。

表3-1焊缝射线底片上常出现的伪缺陷及其原因

伪缺陷的种类

影像特征

可能的原因

胶片质量不好

细小霉斑区域，或普遍严重发灰

底片陈旧发霉或胶片存放不当或过期

暗室处理不当

底片角上、边缘上有雾或普遍严重发灰

暗盒封闭不严、漏光，红灯不安全

显影液沾染

暗黑色珠状影像

显影处理前溅上显影液滴

静电感光

黑色枝状条纹

胶片产生了静电感光

定影液沾染

点、条或成片区域的白影

显影前胶片沾染了定影液

划痕和压痕

黑度较大的点和线

局部受机械压伤或划伤

增感屏伪缺陷

淡色斑点区域

增感屏损坏或夹有纸片

4.2焊接缺陷的识别

对于射线底片上影象所代表的缺陷性质的识别，通常可从以下三个方面来进行综合分析与判断。

（1）缺陷影象的几何形状

影象的几何形状常是判断缺陷性质的最重要依据。

分析缺陷影象几何形状时，一是分析单个或局部影象的基本形状；二是分析多个或整体影象的分布形状；三是分析影象轮廓线的特点。

（2）缺陷影象的黑度分布

影象的黑度分布是判断影象性质的另一个重要依据。

分析影象黑度特点时，一是考虑影象黑度相对于工件本体黑度的高低；二是考虑影象自身个部分黑度的分布。

（3）缺陷影象的位置

缺陷影象在射线底片上的位置是判断影象缺陷性质的又一重要依据。

4.4焊接缺陷的定量测定

确定缺陷埋藏深度可采用双重曝光法，如图3-11所示。

当测定缺陷x时，先在A1的位置透照一次，然后工件和暗盒不动，平行移动射线源的焦点至A2，再进行一次曝光，这样在底片上就得到缺陷x的两个投影E1和E2，从它们之间的几何关系可以计算出缺陷的埋藏深度。

图3-11双重曝光法原理

式中h—缺陷距工件下表面的距离

S—两次曝光时在底片上所得的两缺陷影像之间距离（mm）

L—焦距（mm）

l—工件与胶片的距离（mm）

a—射线源焦点从A到B的移动距离（mm）。

4.5焊缝质量的评定

根据焊接缺陷形状﹑大小，国家标准将焊缝中的缺陷分成圆形缺陷﹑条状夹渣﹑未焊透﹑未熔合和裂纹等五种。

其中圆形缺陷是指长宽比≤3的缺陷，它们可以是圆形﹑椭圆性﹑锥形或带有尾巴（在测定尺寸时应包括尾部）等不规则的形状，包括气孔﹑夹渣和夹钨。

条状夹渣是指长宽比＞3的夹渣。

依据GB/T3323-1987标准，按照焊接缺陷的性质﹑数量和大小将焊缝质量分为Ⅰ﹑Ⅱ﹑Ⅲ﹑Ⅳ共四级，质量依次降低。

Ⅰ级焊缝内不允许存在任何裂纹﹑未熔合﹑未焊透以及条状夹渣，允许有一定数量和一定尺寸的圆形缺陷存在。

Ⅱ级焊缝内不允许存在任何裂纹﹑未熔合﹑未焊透等三种缺陷，允许有一定数量﹑一定尺寸的条状夹渣和圆形缺陷存在。

Ⅲ级焊缝内不允许存在任何裂纹﹑未熔合以及双面焊和加垫板的单面焊中的未焊透，允许有一定数量﹑一定尺寸的条状夹渣和圆形缺陷存在。

Ⅳ级焊缝指焊缝缺陷超过Ⅲ级者。

2．条状夹渣的评定

表3-5条状夹渣的分级（mm）

质量等级

单个条状夹渣长度

条状夹渣总长

板厚

夹渣长度

Ⅱ

δ≤12

4

在任意直线上，相邻两夹渣间距均不超过6L的任何一组夹渣，其累计长度在12δ焊缝长度内不超过δ

12＜δ＜60

1/3δ

δ≥60

20

Ⅲ

δ≤9

6

在任意直线上，相邻两夹渣间距均不超过3L的任何一组夹渣，其累计长度在6δ焊缝长度内不超过δ

9＜δ＜45

2/3δ

δ≥45

30

Ⅳ

大于Ⅲ级者

注：

表中“L”为该组夹渣中最长着的长度

3．焊缝质量的综合评级

对于几种缺陷同时存在的等级评定，应先各自评级，然后综合评级。

当焊缝的质量级别不符合设计要求时，焊缝评为不合格。

不合格焊缝必须进行返修。

返修后，经再探伤合格，该焊缝才算合格。

4.6探伤记录和报告

射线照相检验后，应对检验结果及有关事项进行详细记录并写出检验报告。

其主要内容包括：

产品名称﹑检验部位﹑检验方法﹑透照规范﹑缺陷名称﹑评定等级﹑返修情况和透照日期等。

底片及有关人员签字的原始记录和检验报告必须妥善保存，一般保存五年以上。