影響LNG儲罐無損檢測準確性的因素分析

張輝宇，謝建橋

（中石化集團勝利石油管理局 海上石油工程技術檢驗中心，山東 東營257064）

影響LNG儲罐無損檢測準確性的因素分析

張輝宇，謝建橋

（中石化集團勝利石油管理局 海上石油工程技術檢驗中心，山東 東營257064）

針對國內LNG儲罐內罐材料（06Ni9DR）焊接接頭進行100%X射線檢測時存在的問題，分析了影響無損檢測準確性的因素。分析結果表明，焊縫余高、增感屏厚度等參數都會影響底片的黑度，散射線和暗室處理操作不當也會影響評定結果的準確性。只有射線檢測拍出的底片黑度、靈敏度、灰霧度等技術指標達到標準的要求，才能完成對材料缺陷的無損檢測，得到準確的檢測評定結果。

LNG儲罐；焊接接頭；無損檢測；底片黑度；雙膠片技術；增感屏厚度；散射線防護

1 概 述

射線檢測的工作原理是X射線透照物體時缺陷和焊材、母材對射線衰減程度不同，透過射線能量也就不同，透過X射線使底片上AgBr感光，經暗室顯影處理后，在底片上形成固定的影像。國內LNG儲罐內罐材料為06Ni9DR，焊接材料為ENiCrMo-6。焊接評定結果顯示，該焊接材料焊接接頭屈服強度為515 MPa、抗拉強度為695 MPa。眾所周知，材料抗拉強度＞540 MPa時就屬于高強鋼。材料強度越大其焊接性就會變得越差，焊接后容易產生裂紋。依據相關標準的要求，當拍出底片的靈敏度、清晰度、灰霧度等技術指標達到相應要求時才能更好的發現裂紋等危害性缺陷。本研究針對9Ni鋼材質的特點，通過試驗，對影響底片評定準確性的因素進行了逐一排查和消除，為9Ni鋼的無損檢測提供了有力保證。

目前，國內建設的LNG儲罐材質為06Ni9DR（以下簡稱9Ni鋼），焊材為ENiCrMo-6鎳基焊條，焊材的化學式為NiCr14MoFe。由于焊材和母材的Ni含量和其他合金含量的不同，導致對射線的吸收不同。檢測9Ni鋼時，在一張底片上無法同時滿足黑度在2.0～4.0之間的要求，因此采用了雙膠片技術，即一個暗袋內同時放三張增感屏，兩張底片，并對影響底片評定的因素進行了分析。

2 底片黑度

底片黑度是影響底片評定的主要因素之一，一張合格的底片，其底片黑度應在2.0～4.0之間，黑度過高或過低都會影響底片的評定。焊縫余高、增感屏厚度等參數會影響底片的黑度。

2.1 焊縫余高

普通碳鋼和9Ni鋼焊接接頭黑度對比如圖1所示。由圖可見，普通碳鋼的焊縫和母材之間的黑度差在0.5～0.8范圍內，而9Ni鋼材料的焊縫和母材之間的黑度差在1.3～1.7范圍內。通過試驗還發現，9Ni鋼材料焊縫的余高對底片黑度有較大的影響，9Ni鋼材料不同焊縫余高曝光對比結果見表1，不同焊縫余高對底片黑度的影響如圖2所示。通過圖2底片的黑度比較可以看出，打磨掉余高的焊縫，其與母材的黑度差更小，更能有效控制好底片的黑度范圍。

圖1 普通碳鋼和9Ni鋼焊接接頭的黑度對比

表1 9Ni鋼材料不同焊縫余高曝光對比

圖2 9Ni鋼不同焊縫余高對底片黑度的影響

2.2 增感屏厚度

9Ni鋼射線檢測時，采用的是雙膠片技術，即一個暗袋內放置三張增感屏，兩張底片，如圖3所示。通過調整增感屏厚度來控制底片的黑度。增感屏可以產生二次電子和二次射線，以上物質極易被膠片吸收，從而增加膠片的感光作用。

較厚的增感屏會減少散射線，但會降低底片的增感效果。鉛箔增感屏的增感率和散射線消除率的關系如圖4所示，由圖可見，鉛箔厚度也不能過大，實際上使用鉛箔的厚度與使用的射線能量有關。為此，對9Ni鋼在透照厚度24 mm、拍片電壓280 kV、曝光時間3 min的條件下，對不同厚度的3組增感屏進行了對比試驗，結果見表2。

根據現場執行的檢測標準JB/T 4730—2005規定，無論是焊材還是母材底片黑度均應在2.0～4.0之間，底片本底灰霧度不超過0.3。

圖3 金屬箔增感屏的構造

圖4 鉛箔增感屏的增感率和散射線消除率的關系

表2 不同厚度增感屏的黑度對比

分析表2的對比結果可見：①第一組增感屏厚度下，底片灰霧度很大，造成底片發花，很難進行準確評定。9Ni鋼焊接時易產生微裂紋，底片灰霧度大會造成漏檢。前片和后片的黑度接近標準極限數值，而現場實際檢測時很難將底片控制在標準2.0～4.0。故不宜選擇該組的增感屏厚度。②第三組增感屏厚度下，底片灰霧度大，母材黑度超標，底片母材黑度無法評定，母材和焊材的黑度值相差較大，實際現場不易使用。同樣也不宜選擇該組的增感屏厚度。③第二組增感屏厚度下，底片灰霧度適合，而且前片和后片的黑度相差僅有1.2，前片評定母材，后片評定焊材，在可控范圍內，符合現場操作的特點。因此，檢測時宜選擇該組的增感屏厚度。

3 散射線的影響

LNG儲罐分為內罐和外罐，外罐為水泥墻，內罐為9Ni鋼材質，內外罐之間距離為800 mm。在對內罐9Ni鋼焊接接頭進行射線檢測時，射線機放置在內罐壁里面照射，膠片貼在內罐壁外面。照射時，背部散射非常嚴重，容易造成二次曝光，在底片上形成不屬于焊縫的虛影，影響了底片評定。因此，拍片時在膠片背面放置鉛皮，以防止背部散射線，提高底片的清晰度，進而得到準確的評定結果。

現場射線檢測如圖5所示。為了提高檢測效率， 一次貼三張底片（編號為 1#，3#，5#）， 并依次進行照射拍片。由于射線能量呈發散狀，會影響相鄰膠片并在相鄰底片上形成虛影，影響底片的評定，為此在射線機窗口設置一個鉛屏蔽罩，使射線機照射角度從40°減小到30°以下，從而降低了對相鄰底片的影響。

圖5 現場射線檢測示意圖

4 暗室處理

暗室處理時，如果操作不當也會對底片造成不同程度的損壞，如劃傷、水跡、底片發花等，這些現象都會影響底片評定的準確性。

劃傷分為底片本身劃傷、干片機劃傷和自身洗片時的劃傷。為了減少底片劃傷，對暗室處理做了嚴格規定：首先，底片保存和沖洗要嚴格遵守操作規程，控制溫度和濕度；其次，洗片過程中，要仔細認真，減少手指甲及洗片夾等對底片的劃傷；再次，使用干片機烘干時，要確保干片機清潔并運轉正常，定期對干片機進行保養。水跡現象是由于脫水劑過少，無法及時脫水造成的，因此要使用適量的脫水劑進行脫水。顯影劑濃度過高，造成顯影過快，底片就會發花，因此要嚴格按照藥液使用說明配制顯影劑。

底片的好壞直接影響檢測評定結果的準確性，因此要嚴格控制底片質量，進而提高射線檢測評定結果的準確性。

5 結 語

LNG儲罐內罐材料為06Ni9DR，焊材使用的是ENiCrMo-6鎳基焊條，設計要求對內罐的焊接接頭進行100%的X射線檢測。焊接評定結果顯示，該種焊接材料屬于高強鋼，焊接性差，焊接后容易產生裂紋。射線檢測拍出的底片黑度、靈敏度、灰霧度等技術指標達到標準要求，才能完成對材料缺陷的無損檢測工作。筆者參加了國內LNG儲罐施工建設的無損檢測工作，發現了9Ni鋼焊接接頭射線檢測的特點，并對影響底片評定準確性的因素逐一排查和消除，摸索出一條9Ni鋼檢測的方法。

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Analysis on the Factors of Affecting NDT Accuracy to LNG Store Tank

ZHANG Huiyu,XIE Jianqiao
（Offshore Oil Engineering Technology Inspection Center,Sinopec Shengli Petroleum Administration Bureau,Dongying 257064,Shandong,China）

Aiming at the problems existed in 100%X-ray detection for the welded joints of the inner tank material（06Ni9DR）of China domestic LNG store tank,it analyzed the factors of affecting NDT accuracy in this article,the results indicated the weld reinforcement,intensifying screen thickness and other parameters all affect the film blackness,and the improper operation of scattered rays and darkroom processing also can affect the evaluation result accuracy.Only the film blackness,sensitivity,fog density and other technical parameters of radiographic detection reach standard requirements,the NDT for material defects can be completed,and obtained accurate evaluation results.

LNG store tank;welded joints;NDT； film blackness;double film technique;Intensifying screen thickness;scattered rays protection

TE88

B

1001－3938（2015）05-0050-04

張輝宇（1970—），男，高級工程師，長期從事無損檢測工作。

2014-09-22

謝淑霞