全容式LN G 儲罐內罐射線檢測工藝的優化

張志勇 高海東

天津華信工程檢測有限公司 天津 300270

液化天然氣（LNG）的主要成分是甲烷，被公認為世界上最干凈的能源。很多國家都將LNG 列為首選燃料，因此該行業是全球增長最迅猛的能源行業。對于盛裝- 163℃的LNG 儲罐而言，必須保證“安、穩、長、滿、優”運行，而儲罐建造過程中的射線檢測則是質量控制的主要手段。

全容式LNG 儲罐的外罐（次儲罐）是水泥結構，內罐（主儲罐）由06Ni9DR 鋼板焊接組裝。20 萬m3的LNG 儲罐內罐由12 圈鋼板組焊，第一圈壁板厚度為34mm，第十二圈壁板厚度為10mm。設計要求內罐罐底邊緣板對接焊縫、壁板對接焊縫均進行100%射線檢測，執行標準為NB/ T 47013- 2015《承壓設備無損檢測》，檢測技術等級為AB 級。但像質計應識別絲號要比標準的要求提高一個指數，質量等級為Ⅱ級。由于06Ni9DR 屬于高強鋼材料，射線檢測應使用C4 類膠片。當前，我國生產、生活對LNG 的需求量遠大于供應量，所以工期緊是LNG 儲罐安裝最大的特點。為此，施工單位會在有限的作業空間投入盡可能多的人力、物力，時間上實行“白加黑（白天夜里輪班）、五加二（周六周日不休息）”。現場組裝時，下一批壁板組裝計劃要根據當前組裝完的壁板焊縫檢測結果制定和實施。檢測單位為了及時完成檢測任務，也必須配備足夠的人、機、料，更要通過優化工藝來提高檢測效率，從每個環節進行管控，保證檢測結果及時出具。

以江蘇LNG（二期）工程1 臺20 萬m3的LNG 內罐射線檢測為例，從人力、物力、檢測參數、檢測實施四個方面闡述了射線檢測工作的準備、開展及注意事項、操作技巧等，以便優化工藝、優質高效完成檢測任務，更希望能給相關同行些許啟發。

1 LNG 內罐射線檢測人員配備

無論是管理人員還是操作人員，都應該有類似工程檢測的相關經驗。至少，管理人員應有5 萬m3或以上容積原油儲罐射線檢測的經驗。管理人員要及時與施工單位的相關人員溝通，掌握施工單位的工作計劃，以便調配人、機、料等資源，同時對操作人員進行培訓，使之盡快掌握操作技巧。一般情況下，要配備操作人員5—8 人，管理人員3—5 人。

2 LNG 內罐射線檢測主要器材和雙膠片方法

選用的X 射線機型號為管電流5mA、最高管電壓300kV（或350kV，選用350kV 設備要避免使用過高的管電壓）、膠片類別C4 類（規格為300mm×80mm）、增感屏前后屏厚度為0.03mm 和中屏（采用雙膠片方法時需要使用中屏，中屏是雙面的）厚度為0.1mm×2 的鉛箔增感屏，像質計型號為10Ni JB。自購和自制小滑車（設計小滑車的規格時要考慮到焦距，就是要保證最厚部位的焊縫，即第一圈壁板縱向焊縫透照時不小于標準要求的最小焦距）、龍門架和倒鏈等輔助器材，配備暗室設施和器材、評片設施和器材等，還需要記號筆、膠帶（06Ni9DR 鋼板不允許接觸磁性物質，故使用膠帶將裝有膠片的暗袋粘貼在檢測部位）、鉛字、皮尺（用來做定位標記帶）、卷尺和手電筒等。

雙膠片方法（不同于NB/ T47013 中的雙膠片技術）：LNG 內罐鋼板材料牌號是06Ni9DR（簡稱9 鎳鋼），Ni 含量在8.5%～9.5%；為保證焊接接頭的低溫韌性，所用焊材的Ni 含量在60%～70%左右。兩者Ni 含量相差較大，使得密度差較大，造成底片上母材（熱影響區）影像與焊縫影像的黑度相差較大。單膠片透照時底片黑度很難滿足標準要求，因此要用兩張膠片，之間放置厚度適宜的增感屏裝在同一暗袋中。黑度大的底片用于焊縫評級，黑度小的用于母材（熱影響區）評級。

3 LNG 內罐射線檢測參數

LNG 內罐組裝之前，工藝試板的對接焊縫需要進行射線檢測。該時期有充足的時間對每臺擬用的X 射線機檢測參數進行逐一驗證，同一廠家的同種型號、同批次的X 射線機能量差別不大，所以確定了一臺X 射線機最優的參數組合后，其余的就相對容易了。雖然試板的規格只有2、3 種，但仍可以利用驗證得到的最優參數，通過插入法計算，對X 射線機的曝光曲線進行修訂，以便編制射線檢測操作指導書。表1 列舉了使用某廠家的X 射線機透照不同厚度鋼板縱向焊縫（長度均為3291mm）時的主要檢測參數。環向焊縫多為不同厚度的鋼板焊接，檢測參數要按兩種板厚的算術平均值調整。

使用C4 類膠片需要比使用C5 類膠片更長的曝光時間。另外，曝光時間的平方與焦距成正比，一次透照長度與焦距成正比關系。所以，為了提高檢測效率，不必追求更大的一次透照長度，上述膠片規格300mm×80mm，是將一次透照長度控制在250mm 以內。例如高度為3291mm 的縱縫，表1 中所列最厚的第一圈壁板縱向焊縫（厚度為34mm）一次透照長度為235.1mm，有效評定長度為251.8mm，一張片位曝光時間為9.0min。配備6—8臺X 射線機（其中2—4 臺備用）就能滿足現場檢測的設備需求。

表1 X 射線檢測參數

4 LNG 內罐射線檢測實施要點

4.1 片位號（定位標識）標注技巧

鋼板預制后，操作人員根據坡口形式，選兩個鄰邊（圖1）用皮尺實測其高度和長度，根據擬分段數平均分段；用記號筆（或蠟筆）在鋼板的兩個面畫好片位號，根據設計的圖紙或各檢測單位的工藝規程，片位號標注也可以采用其他方式。鋼板高度3291mm（縱向焊縫），分為14 個片位；長度為11026mm（環向焊縫），分為46 個片位。第一個片位號是“2”，最后一個是“1”，長度方向的第一個片位和最后一個片位是其他片位長度的一半，組焊后與鄰近鋼板合成為一個片位：1- 2。在兩個面同時畫片位號的目的是罐內側X 射線機對焦和外側貼膠片不至于錯位，使超標缺陷的定位不論從罐內側還是外側都準確無誤。

圖1 片位號標注（左：安裝后內罐內壁視圖，右：內罐外壁視圖）

預制階段沒能夠完成片位號標注的，在組焊完成后要盡快標注。由于環向焊縫存在弧度，內側周長和外側周長不等，這時候就要確定一定數量的位置，這些位置的內外標記在徑向線上。通俗的講，就是“找中心”。先要確定該條焊縫兩端的O 點內外標記在徑向線上（一張鋼板兩側的縱向焊縫與環向焊縫交叉的中心點），再確定O 點間的中心位置A 點（內外標記各1 處）在徑向線上，然后確定O 點與A 點之間的中心位置B 點（內外標記各2 處）。以此類推，逐步確定OB 之間、BA 之間、AB 之間、BO 之間的C 點（4 處）、D 點（8 處）、E 點（16 處）等多個中心點，再參照中心點進行片位號標記。中心點越多，罐內側和外側片位的吻合度越高。

實際操作時，片位號采用鉛制的數字，用膠帶粘貼在X 射線機側的焊縫邊緣。縱向焊縫的片位“1”和“15”由于處于環向焊縫處，可用環向焊縫影像作為定位標記，不貼鉛字。

4.2 X 射線機布置注意事項

（1）在遠離貼片的區域完成訓機，之后進行X 射線機布置。X 射線機風扇側的射線強度與電纜線接口側不同，要盡量使X 射線發生器的機體軸向與焊縫長度方向垂直；

（2）環向焊縫布置多臺X 射線機時，應嚴格等間距固定，使每臺X 射線源正對所要檢測片位的中心；

（3）X 射線機曝光時需要較大電量，現場電源不能滿足4 臺同時曝光，因此要依次進行曝光。

4.3 像質計擺放及布片技巧

按照NB/ T 47013 標準的要求：線型像質計（表1 中的10 Ni JB）應放在焊接接頭的一端（被檢區長度的1/ 4左右位置），金屬絲應橫跨焊縫，細金屬絲置于外側。圖2中一次性布置了4 臺X 射線，則要在每個片位適當位置都貼一個像質計。

圖2 環向焊縫射線檢測

焊接完成后，先進行的是余高打磨及表面缺陷的修磨，以實施滲透檢測。由于滲透檢測后處理不徹底，以及焊縫余高打磨的原因，使得夜間的射線檢測人員很難確定焊縫的中心線，貼的片位號或其他標識距焊縫邊緣的距離難以滿足標準要求，膠片中心線與焊縫中心線不吻合，出現“Pb”(鉛字上焊道）、焊縫影像不全等問題，造成廢片。因此，管理人員要安排白班的滲透檢測人員作業前在焊縫中心線兩個延伸方向的適當位置做好標記，滲透檢測完成后用墨斗將兩個標記連接為一條直線，給射線檢測人員提供方便。這里需要特別注意的是：為了避免“滲碳”發生，墨斗裝的染料應控制碳元素含量。

無論是環向焊縫，還是縱向焊縫，在工藝驗證（重點是散射線檢查）后，均可按照隔一個片位貼一張膠片的方式布片。注意，當射線檢測技術等級采用B 級時，要使用厚度大于5mm 的鉛板減小X 射線機的輻射角，或采用隔兩個片位貼一張膠片的方式。對于環向焊縫，當上下兩圈壁板厚度不同時，膠片要與厚壁鋼板適度緊貼，不要同時貼緊薄壁鋼板。

4.4 暗室處理要領和結果出具

LNG 內罐射線檢測的最大特點就是結果需要及時準確的出具。現場操作、暗室處理、底片評審、結果出具這四大環節銜接很重要。為此，管理人員應做如下安排：操作人員每檢測完一條焊縫，都要把膠片按片位順序單獨存放；待完成當天任務的3/ 5 左右時，將膠片送交暗室人員；暗室人員逐批處理每條焊縫的膠片，保證片位有序；干燥后，將排列有序的底片送交評審人員，使得評片人員能夠快速地整理。當發現質量不合格的底片時，要列出清單、注明原因，拍照后以微信、短信形式發送給操作人員，并電話告知其及時補拍。這時候，剩下的2/ 5 的工作量也基本上完成了。

5 結語

當前LNG 儲罐工程建設，更能體現“開局便是是決戰、起步就要沖刺”的精神，但檢測工作仍需腳踏實地，嚴格執行標準規范，保證檢測質量和進度。由于X 射線的輻射生物效應（對生物細胞有損害），射線檢測作業一般安排在其他工種下班后，多是夜間作業、高處作業，甚至有作業時間被占用的情況。射線檢測能否順利進行、工作能否順利完成，是管理人員首要關注的；更應該在以身作則的同時，加強安全管理，提高操作人員的技術水平、工作質量，以減少返工。這樣不僅可減小安全風險，而且是保證檢測進度的前提。在工作期間，還要集思廣益、總結經驗、反思教訓、優化工藝，使LNG 內罐射線檢測更加優質高效。