丁戰(zhàn)武,丁春輝,胡熙玉,何 彬,徐 勇,關(guān)志強(qiáng)

(1.沈陽(yáng)特種設(shè)備檢測(cè)研究院， 沈陽(yáng) 110036;2.沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院， 沈陽(yáng) 110023)

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氨制冷管道的數(shù)字射線檢測(cè)

丁戰(zhàn)武1,丁春輝1,胡熙玉1,何 彬2,徐 勇1,關(guān)志強(qiáng)1

(1.沈陽(yáng)特種設(shè)備檢測(cè)研究院， 沈陽(yáng) 110036;2.沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院， 沈陽(yáng) 110023)

采用數(shù)字射線檢測(cè)方法，對(duì)氨制冷管道樣管的焊接缺陷進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)將檢測(cè)結(jié)果與樣管割管后的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，得出射線檢測(cè)能滿足氨制冷管道定期檢驗(yàn)的可靠性要求，結(jié)果對(duì)氨制冷管道的定期檢驗(yàn)具有重要意義。

制冷管道；數(shù)字射線檢測(cè)；焊接缺陷；可靠性

數(shù)字射線檢測(cè)技術(shù)(Digital Radiographic Testing)是能夠獲得數(shù)字化圖像的射線檢測(cè)技術(shù)[1-2]，隨著近年來(lái)冷庫(kù)事故的頻繁發(fā)生,其逐漸被應(yīng)用于冷庫(kù)制冷壓力管道的檢驗(yàn)中[3]。其優(yōu)點(diǎn)是可以在不停機(jī)的狀態(tài)下對(duì)帶保溫層的壓力管道進(jìn)行焊接缺陷檢驗(yàn)，減少因停機(jī)等給企業(yè)帶來(lái)的損失[4-5]。

2013年國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局發(fā)布關(guān)于氨制冷裝置特種設(shè)備專項(xiàng)治理工作的指導(dǎo)意見(質(zhì)檢特函[2013]61號(hào)文件)中明確提出，在用壓力管道的定期檢驗(yàn)中,低壓側(cè)管道埋藏缺陷的檢測(cè)可以采用射線檢測(cè)、超聲檢測(cè)、數(shù)字射線檢測(cè)技術(shù)。

2015年國(guó)家能源局發(fā)布了NB/T 47013.11-2015《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)》，這是X射線數(shù)字成像檢測(cè)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施為冷庫(kù)檢驗(yàn)時(shí)數(shù)字射線(DR)檢測(cè)設(shè)備的應(yīng)用提供了依據(jù)。

筆者對(duì)氨制冷樣管焊接缺陷進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)將檢測(cè)結(jié)果與樣管割管后的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，得出射線檢測(cè)能滿足氨制冷管道定期檢驗(yàn)的可靠性要求，結(jié)果對(duì)氨制冷管道的定期檢驗(yàn)具有重要意義。

圖1 DR檢測(cè)原理示意

1 數(shù)字射線檢測(cè)技術(shù)

1.1 基本原理

DR檢測(cè)原理見圖1，由X射線源產(chǎn)生X射線，射線穿過(guò)被檢測(cè)的工件后攜帶有工件內(nèi)部的組成信息，并被成像板接收，X射線能量被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再被轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像，最終在計(jì)算機(jī)上顯示出來(lái)，由顯示圖像從而判斷出工件內(nèi)部缺陷[6-9]。

1.2 DR檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

DR檢測(cè)系統(tǒng)一般由射線機(jī)、非晶硅成像板、成像及顯示控制單元、計(jì)算機(jī)軟件、電纜、電源線、網(wǎng)線等組成。試驗(yàn)采用GE公司的便攜式DR-DXR250C-W探測(cè)器,其參數(shù)為：平板類型為非晶硅；質(zhì)量3.5 kg；尺寸(長(zhǎng)×寬×高)408 mm×257 mm×25 mm;有效區(qū)域面積200 mm×200 mm；像素尺寸200 μm；A/D轉(zhuǎn)換14位；使用溫度-20～50 ℃。射線機(jī)采用GE公司的ERESCO便攜式工業(yè)X射線機(jī)，參數(shù)為：型號(hào)ERESCO42MF4；最大管電壓200 kV；焦點(diǎn)尺寸3 mm。

2 樣管的制備與檢測(cè)方法

2.1 樣管的制備

試驗(yàn)樣管采用運(yùn)行十年以上的某冷庫(kù)維修改造時(shí)更換下來(lái)的不同規(guī)格的管道管件。樣管尺寸如表1所示。

表1 樣管尺寸

2.2 樣管的檢測(cè)方法

(1) 對(duì)于1#～4#彎頭試塊，采用雙壁雙影方式進(jìn)行透照，焦距600 mm。(2) 透照結(jié)束后用DR設(shè)備自帶的計(jì)算機(jī)軟件對(duì)采集的圖像進(jìn)行處理。

具體的DR檢測(cè)參數(shù)為：管電壓130 kV;管電流4 mA;曝光時(shí)間1.5 s。

3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與對(duì)比

3.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

經(jīng)過(guò)DR設(shè)備計(jì)算機(jī)數(shù)字圖像處理，得到的圖像如圖2～5所示。

圖2 1#試塊DR檢測(cè)圖像

圖3 2#試塊DR檢測(cè)圖像

圖4 3#試塊DR檢測(cè)圖像

圖5 4#試塊DR檢測(cè)圖像

根據(jù)圖2能識(shí)別第14根線型像質(zhì)計(jì)線絲，圖像靈敏度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，觀察焊口，可發(fā)現(xiàn)其存在未焊透缺陷，未焊透長(zhǎng)度176 mm，下焊口和上焊口未焊透深度分別為1 mm和2.4 mm，同時(shí)焊口兩側(cè)存在飛濺偽缺陷。由于邊蝕情況的存在，測(cè)量數(shù)據(jù)存在較小誤差，通過(guò)計(jì)算放大系數(shù)，利用軟件測(cè)量標(biāo)尺校準(zhǔn)對(duì)比試塊，得到1#試塊管徑為φ56.77 mm，直管壁厚為3.63 mm，彎頭壁厚為3.73 mm。

根據(jù)圖3觀察焊口形態(tài)，可發(fā)現(xiàn)其存在未焊透缺陷，未焊透長(zhǎng)度178 mm，未焊透深度測(cè)量值1.4 mm。由于邊蝕情況的存在，測(cè)量數(shù)據(jù)存在較小誤差，通過(guò)計(jì)算放大系數(shù)，利用軟件測(cè)量標(biāo)尺校準(zhǔn)對(duì)比試塊得到試件管徑為φ76.46 mm，直管壁厚3.82 mm，彎頭壁厚4.74 mm。

根據(jù)圖4能識(shí)別第14根線型像質(zhì)計(jì)線絲，圖像靈敏度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，觀察焊口，可發(fā)現(xiàn)其存在未焊透缺陷，未焊透長(zhǎng)度270 mm，未焊透深度0.8 mm。由于邊蝕情況的存在，測(cè)量數(shù)據(jù)存在較小誤差，通過(guò)計(jì)算放大系數(shù)，利用軟件測(cè)量標(biāo)尺校準(zhǔn)對(duì)比試塊，得到3#試塊管徑為φ90.88 mm，直管壁厚為3.87 mm，彎頭壁厚為3.81 mm。

根據(jù)圖5能識(shí)別第16根線型像質(zhì)計(jì)線絲，圖像靈敏度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，觀察焊口，可發(fā)現(xiàn)其存在多處圓形缺陷，直徑小于1 mm，發(fā)現(xiàn)未焊透缺陷，經(jīng)軟件測(cè)量未焊透長(zhǎng)度4.3 mm，深度1.5 mm。由于邊蝕情況的存在，測(cè)量數(shù)據(jù)存在較小誤差，通過(guò)計(jì)算放大系數(shù)，利用軟件測(cè)量標(biāo)尺校準(zhǔn)對(duì)比試塊得到4#試塊管徑為φ56.77 mm，直管壁厚為3.63 mm。

3.2 數(shù)據(jù)對(duì)比

通過(guò)對(duì)試塊進(jìn)行水切割，觀察焊接情況并測(cè)量焊口(見圖6～9)。由圖6可見兩個(gè)焊口都存在一周的未焊透缺陷，與軟件分析結(jié)果基本一致，按照NB/T 47013-2015評(píng)定為Ⅳ級(jí)，不符合標(biāo)準(zhǔn)要求。缺陷實(shí)測(cè)深度分別為1.2 mm和2 mm。

圖6 1#被檢試塊切割圖

由圖7可見，焊口存在未焊透缺陷，缺陷尺寸與軟件分析的結(jié)果基本一致，按照NB/T 47013-2015評(píng)定為Ⅳ級(jí)，不符合標(biāo)準(zhǔn)要求。未焊透缺陷實(shí)測(cè)值長(zhǎng)度174 mm，深度1.2 mm。

圖7 2#被檢試塊切割圖

由圖8可見，焊口存在一周的未焊透缺陷，與軟件分析結(jié)果基本一致，按照NB/T 47013-2015評(píng)定為Ⅳ級(jí)，不符合標(biāo)準(zhǔn)要求。缺陷實(shí)測(cè)深度2.1 mm。

圖8 3#被檢試塊切割圖

由圖9可見，焊口存在多處圓形缺陷以及未焊透缺陷，與軟件分析結(jié)果基本一致，按照NB/T 47013-2015評(píng)定為Ⅳ級(jí)，不符合標(biāo)準(zhǔn)要求。最嚴(yán)重的未焊透缺陷實(shí)測(cè)長(zhǎng)度為4.5 mm，深度為2.1 mm。

圖9 4#被檢試件切割圖

4 結(jié)語(yǔ)

采用DR設(shè)備對(duì)制冷管道樣管進(jìn)行焊接缺陷檢測(cè)，分析了某試驗(yàn)樣管焊接缺陷，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行射線檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)該缺陷不符合NB/T 47013-2015標(biāo)準(zhǔn)要求，影響管道的使用安全，因此具有檢測(cè)的必要性。DR設(shè)備的準(zhǔn)確性和可靠性通過(guò)切割樣管的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)得到了驗(yàn)證，表明DR檢測(cè)技術(shù)能滿足氨制冷管道的定期檢驗(yàn)工作以及能夠滿足定期檢驗(yàn)的可靠性要求。

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Digital Radiographic Testing of Ammonia Refrigeration Pipes

DING Zhan-wu1, DING Chun-hui1, HU Xi-yu1, HE Bin2, XU Yong1, GUAN Zhi-qiang1

(1.Shenyang Special Equipment Inspection and Research Institute, Shenyang 110036, China;2.School of Materials Science and Engineering, Shenyang University of Technology, Shenyang 110023, China)

The welding defects of the ammonia refrigeration piping will directly threat the pipeline′s integrity. It is the one of the main factors for causing the safety accidents. In the article, DR (digital radiographic) testing method was used to study in the welding defects of ammonia refrigeration piping. And through the comparison verification with the measured data of the sample pipe cutting, it was found that the reliability requirements of the ammonia refrigeration pipeline inspection regularly could be met. And the result was very meaningful for carrying out the ammonia refrigeration pipeline inspection regularly.

Refrigeration pipe; Digital radiographic testing; Welding defect; Reliability

2016-04-28

丁戰(zhàn)武(1987-),男,碩士,工程師,主要從事管道檢驗(yàn)檢測(cè)工作。

丁戰(zhàn)武， E-mail:dzhanwu@126.com。

10.11973/wsjc201611019

TG115.28

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1000-6656(2016)11-0083-03