淺談X射線檢測在制冷裝置殼管式換熱器壓力容器制造中的應用

【摘 要】制冷裝置用殼管式換熱器壓力容器對接接頭是殼體上重要的受控接頭，內部缺陷存在超標缺陷會嚴重影響整個殼體，極端會使整個壓力容器報廢。制冷裝置用殼管式換熱器壓力容器對接接頭的材質都為簿件，在無損檢測方法上優先使用射線檢測技術。本文通過典型的產品LS1100冷凝器從X射線照相的原理、透照工藝、底片的評定的難點，避免對底片評片的誤評、漏評，提高X射線無損檢測結果的準確性，保證焊縫質量，使機組正常運轉。

【關鍵詞】殼管式換熱器；壓力容器；原理；透照工藝；評定；無損檢測

1.X射線照相法的檢測原理

射線在穿透物體中會物質發生相互作用，因吸收和散射使其強度減弱。強度衰減程度取決于物質的衰減系數和射線在物質中穿越的厚度。如果被透照物休的局部存在缺陷，且構成缺陷的物質的衰減系數又不同于試件，該局部區域的透過射線強度就會與周圍了生差異。把膠片放在適當位置使其在透過射線的作用下感光，經暗室處理后得到底片。底片上各點的黑化程度取決于射線照射量（射線強度。照射時間），由于缺陷部位和完好部位的透射強度不同，底片上相應部位就會出現黑度差異。底片上相鄰區域的黑度差定義為“對比度”。把底片放在觀片燈屏上借助透過光線觀察，可以看到由對比度構成的不同形狀的景象，評片人員據此判斷缺陷情況并評價工作質量。

2.用LS1100冷凝器作為典型的制冷裝置用殼管式換熱器壓力容器機型作X射線檢測技術的透照工藝

2.1設計參數

材質，Q345R，厚度8mm，外徑410mm，殼程設計壓力2.1MPa，介質為R22，屬于Ⅱ類容器，殼體由兩條A縫組合需成，產生1條B縫，另有1條B縫為Φ76彎頭與Φ76無縫鋼管焊接，要求為100%射線檢測，按JB/T4730.2-2005Ⅱ合格。

2.2分折采用的焊接方法

在焊接方法上，手工電弧焊較容易在焊縫中產生氣孔缺陷。氬弧焊出現條形缺陷機率很少，最影響焊接質量是氬氣的流量，流量不當引起產生氣孔缺陷。二氧化碳氣體保護焊控制或操作不當容易產生氣孔。埋弧焊焊接參數焊接電流過大，形成氣孔、夾渣、及裂紋。電弧電壓過份增加時會產生焊縫未焊透，而且造成氣孔、咬邊等缺陷。焊接速度過分增加會產生未焊透、氣孔、咬邊等缺陷。因為A1、A2、B1材質為低合金鋼薄板，在焊接方法上應采用氬弧焊打底手工蓋面或埋弧焊自動焊，B2材質為20，故優先采用氬弧焊。

2.3采用的透照方式

在檢測上單壁單影影像最為清晰，故A1、A2優先采用C.1透照方式；B1采用C.2透照方式。B2屬于小徑管對接接頭，采用C.7透照方式。

2.4對于透照曝光參數的確定

一般是通過曝光曲線來確定，在這些參數中我們嘗試通過階梯試塊用探傷機型號XXG2505通過做試驗參數以得到它們之間的關系，以便確定工藝參數：

通過更改時間、焦距的曝光參數可以得到這樣一個規律：各參數不變的情況下，增加厚度2mm≈焦距減少100mm≈電壓增加12-15KV；反之為減法。

從光化學反應的互易定律中指出，決定光化學反應產物質量的條件，只與總的曝光量相關，即取決于輻射強度和時間的乘積，而與這兩個因素的單獨作用無關。

3.底片質量

制冷裝置用殼管式換熱器壓力容器射線檢測技術等級為AB級，合格的底片質量要有以下要求。

（1）射線檢測靈敏度要達到標準規定要求。

（2）黑度D在標準范圍；AB級為2.0≤D≤4.0。

（3）標記及擺放位置符合規定。

（4）底片沒有影響評定的偽缺陷。

4.缺陷類型區分、原因分析及對焊接接頭的影響

內部缺陷的類型有氣孔、夾渣、未熔合、未焊透、裂紋。按JB/T4730-2005把長寬比不大于3的氣孔、夾渣、和夾鎢等缺陷劃為圓形缺陷：長寬比大于3的氣孔、夾渣、和夾鎢等缺陷為條形缺陷。

4.1氣孔

焊接時熔池的氣體未在金屬凝固前逸出，殘存在焊縫之中所形成的空穴，其氣體是熔池從外界吸收的。氣孔的危害是減小了焊縫的有效面積，降低接頭的強度，降低塑性，引起泄漏。氣孔是引起應力集中的因素。這種缺陷多因焊劑或藥皮烘烤不夠，母材或填充金屬表面有銹、油污等。氣孔垂直焊縫表面，在底片上多呈現為較大的黑度，輪廓清晰、外形不規正的圓形影像，并出現在焊縫的軸線上或附近區域。

4.2夾渣

焊后熔渣殘存在焊縫中的現象。產生的原因多為手工焊時，焊條擺動不正確，不利于夾渣的上浮；氬弧焊時，電源極性不當，電流密度大，鎢極熔化脫落于熔池中。二氧化碳及埋弧焊接線能量小，焊接參數不當。點狀夾渣的危害與氣孔相似，帶有尖角的夾渣會產生尖端應力集中，尖端還為發展為裂紋源，危害較大。

4.3未焊透

母材金屬未熔化，焊縫金屬沒有進入接頭根部的現象。對于焊縫的危害是減少焊縫的有效面積，使接頭強度下降，還因未焊透引起的應力集中嚴重降低焊縫的疲勞強度，比強度下降的危害大得多。還可難成為裂紋源，是造成焊縫破壞的重要因素質。產生的原因多為焊接電流小，熔深淺；坡口和間隙尺寸不合理，鈍邊太大；層間及焊根清不良。按其焊接方法可分為單面焊根部未焊透、雙面焊X型坡口中心根部未焊透。

4.4未熔合

焊縫金屬與母材金屬，或焊縫金屬之間未熔化結合在一起的缺陷。未熔合是一種面積性缺陷，坡口未熔合、單面焊根部未熔合會使承載面積明顯減小，使應力集中變得比較嚴重，其危害性僅次于裂紋。產生原因多為焊接電流小；焊接速度過快；焊條角度不對；氬弧焊時產生的弧偏吹現象。

4.5裂紋

金屬原子的結合遭到破壞，形成新的界面而產生的縫隙。是焊接缺陷中危害性最大的一種。具有快速脆性破壞特性，帶來的危害是災難性的。熱裂紋產生的原因有合金原素和雜質的影響；冷卻速度的影響，結晶應力與拘束應力的影響。

5.在評定中容易錯評與漏評的內容

（1）對重要缺陷性質評定有誤，根部未熔合經常評定為根部咬邊或條形缺陷。

（2）評定忽略深孔缺陷，這種缺陷是承壓設備焊接接頭一種潛在性危害缺陷，嚴重影響焊接接頭的致密性，在評定經常按圓形缺陷直徑來評定，未評定為Ⅳ級，因沒有對深孔缺陷返修，給設備安全運行留下事故隱患。

（3）對缺陷定量不準確，圓形缺陷長徑大于壁厚的1/2時，未評定為Ⅳ級，底片存在多處缺陷時，評定級別選的位置不是最嚴重部位，圓形缺陷與條形缺陷綜合評級時，沒有按各自缺陷評級之和再減一作為綜合評級最終等級，條形缺陷組綜合評定時，計量條形缺陷組不準確，形成誤判。

6.結論

通過對X射線檢測在制冷裝置殼管式換熱器壓力容器制造中典型機型的應用總結，對焊接接頭產生內部缺陷的分類分析及影響，掌握好焊接方法對材質產生可能內部缺陷，選擇合理的焊接方法與焊接參數，并用射線檢測技術得到焊縫的內部質量情況，從底片中準確評定缺陷的性質，保證制冷裝置殼管式換熱器壓力容器焊接接頭的質量，消除機組運行后的質量隱患。

【參考文獻】

[1]JB/T4730—2005 《承壓設備無損檢測》.

[2]《射線檢測》—全國鍋爐壓力容器無損檢測人員資格鑒定考核委員會委托編寫，1998.

[3]NB/T47012—2010 《制冷裝置用壓力容器》.