小徑管射線底片黑度合格率低的原因分析及改進(jìn)

賀朝靖

（福建福清核電有限公司技術(shù)支持處，福建 福清 350300）

【關(guān)鍵字】小徑管；射線檢驗(yàn)；黑度

0 引言

在對(duì)工件進(jìn)行射線檢驗(yàn)時(shí)，射線穿透工件后，透過(guò)不同厚度部位射線的強(qiáng)度就不同，曝光后經(jīng)暗室處理得到的底片上不同部位就會(huì)產(chǎn)生不同的黑度。射線照相底片上的影像是由不同黑度的陰影構(gòu)成的，陰影和背景的黑度差使得影像能夠被識(shí)別。把底片上某一小區(qū)域和相鄰區(qū)域的黑度差稱為底片反差，反差越大，缺陷越容易被檢出，同時(shí)，底片反差過(guò)大也會(huì)產(chǎn)生密度計(jì)測(cè)量不準(zhǔn)等不利后果，故底片黑度是否合格，對(duì)底片上的缺陷是否能被檢出與檢測(cè)的靈敏度有重要影響。福清核電廠在小徑管焊縫射線檢驗(yàn)過(guò)程中采用雙壁雙影垂直透照的方式如圖1所示，此類焊縫外徑小于88.9 mm，透照時(shí)，放射源置于焊縫平面的外側(cè)，將源側(cè)和膠片側(cè)的焊縫重疊投影在底片上。此類焊縫在底片上的黑度變化很大，一般來(lái)說(shuō)管道軸線處的熱影響區(qū)黑度最大，管壁內(nèi)側(cè)附近焊縫黑度最小；單張底片的焊縫上肯定存在黑度低于2.7的區(qū)域，故需多張底片疊加覆蓋整條焊縫評(píng)定區(qū)域；依據(jù)RCCM規(guī)范，MC3161：雙片黑度應(yīng)大于2.7但不超過(guò)4.5。若黑度不合格，將導(dǎo)致底片質(zhì)量不合格，影響底片上缺陷的評(píng)判。

圖1 小徑管焊縫透照示意

1 歷次大修小徑管焊縫底片黑度排查情況

對(duì)福清核電 101、201、202、301 大修 射線 檢驗(yàn)237條小徑管焊縫，共計(jì)474張底片進(jìn)行核查，發(fā)現(xiàn)黑度異常底片314張，占比66%?？傮w拍攝一次黑度合格率僅為34%，且歷次大修小徑管焊縫底片黑度一次拍攝合格率均小于50%，其中201大修只有10%，如表1所示。

表1 歷次大修小徑管焊縫一次拍攝合格率統(tǒng)計(jì)

2 底片黑度不合格原因分析

2.1 黑度測(cè)量方式

RCC-M M3161規(guī)定：底片黑度應(yīng)使用密度計(jì)測(cè)量。除本規(guī)范另有規(guī)定外，雙片黑度應(yīng)高于2.7，并且符合工業(yè)用觀片燈的亮度水平；但黑度不應(yīng)超過(guò)4.5，雙片可評(píng)定區(qū)內(nèi)的黑度應(yīng)是逐漸變化的。規(guī)范規(guī)定了雙片黑度應(yīng)大于2.7但不超過(guò)4.5，但未細(xì)化底片黑度的測(cè)量方式，黑度測(cè)量無(wú)相應(yīng)指導(dǎo)文件。理論上底片有無(wú)數(shù)個(gè)測(cè)量點(diǎn)，在無(wú)測(cè)量指導(dǎo)文件的情況下，評(píng)片人員在實(shí)際測(cè)量時(shí)較難找到底片上黑度值的上下限值所在區(qū)域，容易誤將黑度不合格底片判為合格底片，導(dǎo)致黑度測(cè)量結(jié)果無(wú)效。

2.2 曝光量不足

2.2.1 焊縫所在管道內(nèi)存在介質(zhì)導(dǎo)致曝光量不足

通過(guò)排查歷次大修現(xiàn)場(chǎng)拍攝的底片發(fā)現(xiàn)部分底片影像顯示焊縫所在管道內(nèi)有介質(zhì)存在。此種類型的底片中間區(qū)域黑度較低值小于2.7。

大修期間使用放射源尺寸為3 mm×3 mm放射源強(qiáng)度為60Ci，在透照規(guī)格為60.3 mm×8.74 mm的鋼材質(zhì)對(duì)接焊縫時(shí)，焦距700 mm的情況下，在管道內(nèi)無(wú)介質(zhì)且不考慮焊縫余高時(shí)的曝光時(shí)間為11.10分。

在管道內(nèi)有介質(zhì)的情況下，相當(dāng)于增加內(nèi)徑厚度的介質(zhì)，大部分情況下介質(zhì)為水，即42.82 mm，水的射線吸收率約為鋼的1/3，所以帶水，相當(dāng)于增加了42.82/3=17.48 mm的鋼厚。計(jì)算曝光時(shí)間應(yīng)為22.84分，偏差為105%。

2.2.2 焊縫余高較高導(dǎo)致曝光量不足

通過(guò)排查歷次大修現(xiàn)場(chǎng)拍攝的底片發(fā)現(xiàn)大部分底片影像顯示焊縫余高較高，此種類型底片在焊縫余高較高部位的黑度值小于2.7。

福清核電廠大修期間使用放射源尺寸為3mm×3mm放射源強(qiáng)度為60Ci，在透照規(guī)格為60.3 mm×8.74 mm的鋼材質(zhì)對(duì)接焊縫時(shí)，焦距700 mm的情況下，在管道內(nèi)無(wú)介質(zhì)且不考慮焊縫余高時(shí)的曝光時(shí)間為11.10分。

在充分考慮焊縫余高的情況下，在底片上測(cè)量焊縫余高為6 mm，雙壁增加了12 mm透照厚度，計(jì)算曝光時(shí)間應(yīng)為24.61分。偏差為121%。

3 提高小徑管焊縫一次拍攝底片黑度合格率的改進(jìn)措施

3.1 規(guī)范射線底片黑度測(cè)量方式

圖2 小徑管透照厚度變化示意

小徑管的透照厚度T′在X=0處最小，在X=r時(shí)最大。

由以上分析可以得出結(jié)論，底片上的黑度較大區(qū)域在焊縫中心的熱影響區(qū)，而黑度較小區(qū)域在焊縫兩側(cè)邊緣部分。

因此，編制并執(zhí)行《射線底片質(zhì)量評(píng)定細(xì)則》，規(guī)范雙壁雙影垂直透照法底片黑度的測(cè)量方式為對(duì)焊縫中心熱影響區(qū)和焊縫兩側(cè)邊緣部分進(jìn)行黑度測(cè)量。

3.2 優(yōu)化曝光工藝

3.2.1 優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)曝光條件確認(rèn)

對(duì)需要控制黑度的小徑管焊縫應(yīng)提前測(cè)水，存在介質(zhì)的管道應(yīng)安排補(bǔ)充排水。對(duì)于有流動(dòng)水的管道需安排探傷過(guò)程中對(duì)管道持續(xù)抽水，保證在管道無(wú)水的狀態(tài)下拍片。

3.2.2 增加透照次數(shù)

小徑管焊縫的壁厚變化和焊縫余高較大，需要增加透照次數(shù)以達(dá)到在受檢焊縫完整覆蓋要求的情況下減小單張底片焊縫評(píng)定區(qū)使底片黑度更容易合格。在兩次透照時(shí)單張底片有效評(píng)定區(qū)范圍占底片影像區(qū)的比例為70%（圓內(nèi)接正方形邊長(zhǎng)與圓直徑之比），在三次透照時(shí)單張底片有效評(píng)定區(qū)范圍占底片影像區(qū)的比例為50%（圓內(nèi)接正六邊形邊長(zhǎng)與圓直徑之比），由于單張底片上焊縫余高較高的位置位于焊縫兩側(cè)邊緣部分，此區(qū)域透照厚度最大，底片黑度最低，難以滿足底片黑度的要求，減小單張底片焊縫有效評(píng)定區(qū)可以較好地減小此區(qū)域的占比，從而提高小徑管焊縫射線檢驗(yàn)一次拍攝底片黑度合格率。

4 結(jié)論

通過(guò)理論分析、現(xiàn)場(chǎng)檢查、核實(shí)計(jì)算分析了歷次大修小徑管焊縫底片黑度合格率低的原因并提出了改進(jìn)措施，改進(jìn)措施已在401、203大修實(shí)施并成功地提高了兩次大修小徑管焊縫底片黑度合格率。

歷次大修小徑管焊縫底片黑度合格率低的原因包括：

（1）黑度測(cè)量無(wú)相應(yīng)指導(dǎo)文件，評(píng)片人員在實(shí)際測(cè)量時(shí)較難找到底片上黑度值的上下限值所在區(qū)域，容易誤將黑度不合格底片判為合格底片，導(dǎo)致黑度測(cè)量結(jié)果無(wú)效；

（2）焊縫所在管道內(nèi)有介質(zhì)存在導(dǎo)致實(shí)際曝光量不足；

（3）焊縫余高較高導(dǎo)致實(shí)際曝光量不足。

改進(jìn)措施：

（1）編制并執(zhí)行《射線底片質(zhì)量評(píng)定細(xì)則》，規(guī)定小徑管焊縫所使用的雙壁雙影垂直透照法底片黑度的測(cè)量。

（2）對(duì)需要控制黑度的小徑管焊縫應(yīng)提前測(cè)水，存在介質(zhì)的管道應(yīng)安排補(bǔ)充排水。對(duì)于有流動(dòng)水的管道需安排探傷過(guò)程中對(duì)管道持續(xù)抽水，保證在管道無(wú)水的狀態(tài)下拍片。

（3）增加透照次數(shù)以達(dá)到在受檢焊縫完整覆蓋要求的情況下減小單張底片焊縫評(píng)定區(qū)使底片黑度更容易合格。

實(shí)施效果：

通過(guò)改進(jìn)，已完成401、203大修射線探傷過(guò)程中射線檢驗(yàn)底片黑度一次合格率的成功控制。在2次大修中，射線檢驗(yàn)底片黑度一次合格率較之前歷次大修有明顯改善，其中401大修的射線檢驗(yàn)底片黑度一次合格率為92%，203大修射線檢驗(yàn)底片黑度一次合格率為96%，總體一次合格率達(dá)到95%，如表2所示。

表2 401、203大修小徑管黑度一次合格率統(tǒng)計(jì)表