筒体环缝射线探伤中内透偏心法的探讨

　　摘要：本文主要探讨了环缝内透偏心法（F<R）可以周向曝光的问题
　　关键词：射线透照 偏心法 周向曝光 K值
　　压力容器在我厂静设备中占有举足轻重的地位，93.1.1脱馏罐的爆炸就证明了压力容器安全运行的重要性。而压力容器制造过程中的无损检测也是绝不容忽视的，无损检测是把好压力容器安全关口的最后也是最重要的一道防线。
　　渤海公司自97年取得劳动部门颁发的一、二类压力容器制造资格以来，首先为七三五工程立下了汗马功劳，预制了近二十台容器，近百米的二催油气大管、烟道。在近几年的聚丙烯三、四、五套装置、二甲基桠枫一、二期工程中，无损检测更是起到了重要的作用，承揽了整个工程的检测任务。
　　压力容器无损检测是一项非常细致而严肃的工作，检测前我们首先制定工艺卡,初步设定工艺过程。但在设制工艺卡是，我们却经常遇到非常困惑棘手的问题，就是对容器环缝内透偏心法(F
　　有时计算不出最少透照次数和一次透照长度，例如对气分改造工程中脱丙烷塔、二催改造油汽大管、烟道等等的检测。
　　下面以脱丙烷塔为例，脱丙烷塔的规格为φ2400×26mm由于筒径较大、壁厚也较厚，而检测比例为20%，就其而言，最佳检测方法为周向曝光，但当时我们的设备为周向250KV的X光机，在焦距F=1200mm的情况下，其透照能力不够，于是我们采用(F
　　在制定检测丙烷塔的探伤工艺时，我们按照标准中给出的公式进行计算(参照图1)，其公式为：
　　θ=Cos-1[{1+(K2-1)T/D}/K]
　　η=Sin-1[D0Sinθ/(D0-2F)]
　　α=η-θ
　　N=180/α
　　公式中：
　　α —— 一次透照半中心角;
　　θ —— 影像最大失真角;
　　η —— 有效半辐射角;
　　T —— 工件厚度;
　　D —— 容器外直径;
　　K —— 透照厚度比，即K=T`/T(参照图2)。它是评价射线透照影象是否失真的最主要因素，在射线透照过程中要首先考虑K值的要求，在标准JB-4730中：环缝 A级和AB级透照K值取1.1。
　　针对丙烷塔，我们取F=1000mm;小于R=1200mm;
　　即：
　　θ=Cos-1[(1+(K2-1)T/D)/K]
　　=Cos-1[1+(1.12-1)26/2400/1.1]
　　=24.30
　　η=Sin-1[D0Sinθ/(D0-2F)]
　　=Sin-1[2400Sin24.30/(2400-2×1000)]
　　=Sin-12.47 (没有意义)
　　由于η角没有意义，也就无法计算最少透照次数N和一次透照长度L3了。当时我们百思不得其解，问了几位检测专家也得不出说服力的答复。
　　在上述公式中，要想使η角有意义，必须使
　　D0Sin24.30/(D0-2F)≤1，
　　即2400Sin24.30/(2400-2F)≤1
　　得出F≤708 mm
　　为什么F必须小于等于708mm，而在708 ~ 1200mm之间不存在呢?我对此做了详细的研究和探讨。发现教材中给出的公式为F远小于R的情况，而我们实际工作中所用的F在708 ~ 1200mm之间、即焦点离圆心较近的这种情况，没有考虑到。
　　焦点离圆心较近的情况，既然无法计算出一次透照长度，那么是否可以用偏心法达到周向曝光的效果呢?下面就讨论射线源与圆心的距离在什么范围时，才能保证K值符合标准要求，获得质量符合要求的底片。
　　如图3所示，当射线源置于P点时，只要各透照部位K值满足标准要求，则射线源置于以O为圆心，以OP为半径的圆的范围内进行透照，均可满足标准对K值的要求。
　　下面证明射线源置于P点时，PA(或PD)透照方向的K值为最大。此处K1=AB/T，只要PA透照方向的K值满足标准要求，则此透照布置就满足标准对K值的要求。
　　过P点任意作一条直线EH，则PE(或PH)透照方向上的K值为K2=EF/T，只要证明AB>EF，即可证明K1>K2。
　　AB =(R2-OP2)1/2-(r2-OP2)1/2
　　EF = (R2-OI2)1/2-(r2-OI2)1/2
　　因为OIEF(只要证明函数 y =(R2-x2)1/2-(r2-x2)1/2为单调递增函数即可，这里证明从略)。
　　因为
　　θ=Cos-1[(1+(K12-1)T/D0)/K1]
　　当D>>T时，取K=1.1，则
　　OP=RSinθ=Rsin[Cos-1(1+(K12-1)T/D0)/K1]
　　=Rsin[Cos-1(1/1.1)]
　　=0.417R
　　所以，当OP≤0.417R时，可采用周向曝光，而满足K≤1.1的要求。这个结论与我们实际工作中的疑问，即F在708 ~ 1200mm的情况基本符合，(1-0.417)×1200=700mm≈708mm，此时
　　Fmax=R+OP=R+0.417R=1.417R
　　Fmin=R-OP=R-0.417R=0.583R
　　设周向曝光时O1处的实际曝光量及底片黑度分别为E1和D1，O2处的实际曝光量及底片黑度分别为E2和D2，胶片的平均对比度为r。
　　r =(D2-D1)/(lgE2-lgE1)
　　D2-D1= r(lgE2-lgE1)= r lg(E2/E1)
　　= r lg(Fmax2/Fmin2)
　　=0.77 r
　　取r =3.0则
　　D2-D1=0.77 r =0.77×3.0
　　=2.31
　　JB4730-94标准中对AB级X射线探伤规定的底片黑度范围为1.2 ~ 3.5。
　　ΔD=3.5-1.2=2.3
　　由于一般工业探伤用非增感型胶片的 r >3.0，所以在实际探伤中，若射线源置于OP=0.417R的P处，用相同的曝光时间，虽然满足标准对K值的要求，但底片中黑度难以满足标准的要求。换句话说，只要底片黑度满足标准要求，则这种透照布置一般均满足K≤　1.1的要求。
　　采用源置于圆心的周向曝光法透照筒体环缝是一种最佳的透照方法，此时，各处的曝光量相同，横向裂纹检出角θ=0，既能得到黑度均匀的底片，也便于发现垂直于表面的裂纹，但在实际工作中，不可能保证射线源正好处于圆心，通过本次推导可以得出，只要射线源置于以O为圆心，以0.417R为半径的圆的范围内透照，均可满足标准对K值的要求。这样，无论是周向X光机，还是定向X光机都不用再通过公式计算最少透照次数和一次透照长度，因为在偏心距≤0.417R的范围内，无论怎样放置都能满足K值的要求。如果为定向X光机，只考虑透照场的大小，如果为周向X光机，只考虑各处曝光量的差异，而不用再挪移X光机。
　　通过这次对筒体环缝内透偏心法(F<R)的探讨，为我们以后的工作带来了更多的方便和更充分的技术根据。

期刊VIP网，您身边的高端学术顾问

文章名称： 筒体环缝射线探伤中内透偏心法的探讨

文章地址： http://www.qikanvip.com/jixie/3213.html