小徑管焊口未焊透深度射線檢測特殊工藝

李隆駿 郭黎群 洪君華（臺州市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)中心 臺州 318000）

小徑管焊口未焊透深度射線檢測特殊工藝

李隆駿 郭黎群 洪君華
（臺州市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)中心 臺州 318000）

本文介紹了JB/T 4730.2-2005標(biāo)準(zhǔn)未能涵蓋的、適用于在用壓力管道的小徑管焊口未焊透深度射線檢測的一種特殊工藝，并配套設(shè)計(jì)了特殊的未焊透深度RT對比試塊。

小徑管 未焊透深度 射線檢測 特殊工藝 對比試塊

在用壓力管道的全面檢驗(yàn)?zāi)壳皥?zhí)行的是《在用工業(yè)管道定期檢驗(yàn)規(guī)程》[1]（試行）（質(zhì)檢鍋[2003]108號，以下簡稱《工業(yè)管道檢規(guī)》），該規(guī)程規(guī)定對全面檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的未焊透等焊接缺陷按照《工業(yè)管道檢規(guī)》第四章的規(guī)定進(jìn)行安全狀況等級評定，在某特殊下可按局部減薄定級。

針對今年發(fā)生在吉林長春、上海兩涉氨企業(yè)的重大事故，國家質(zhì)檢總局于2013年11月4日發(fā)布《質(zhì)檢總局特種設(shè)備局關(guān)于氨制冷裝置特種設(shè)備專項(xiàng)治理工作的指導(dǎo)意見》(質(zhì)檢特函〔2013〕61號)，對以氨為介質(zhì)的制冷裝置中壓力管道的治理工作提出指導(dǎo)意見，尤其是對低溫側(cè)氨制冷壓力管道允許存在的未焊透深度做了特殊規(guī)定。

本文針對上述規(guī)程和文件中在用壓力管道焊口環(huán)焊縫的未焊透深度的特殊規(guī)定，提出一種專門適用于小徑管（外直徑D0≤100mm）焊口未焊透深度范圍射線檢測（RT）的特殊工藝，并配套設(shè)計(jì)了特殊的未焊透深度對比試塊。

該工藝同時適用于管道環(huán)焊縫根部內(nèi)凹深度范圍的射線檢測。

1 標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)程的矛盾

根據(jù)JB/T 4730.2-2005《承壓設(shè)備無損檢測第2部分：射線檢測》[2]，對于外直徑D0≤100mm的小徑管，檢測未焊透時，采了標(biāo)準(zhǔn)附錄H規(guī)定的專用對比試塊即IA型與IB型。該標(biāo)準(zhǔn)評定內(nèi)容與試塊均僅適用于小徑管未焊透及根部內(nèi)凹缺陷深度與壁厚之比≤15%時的情況。

對于在用工業(yè)管道的安全狀態(tài)等級確定，根據(jù)《工業(yè)管道檢規(guī)》第四十九條，子管道的材料為20鋼、16Mn或奧氏體不銹鋼時，未焊透可按局部減薄定級。對在用壓力管道允許存在的未焊透深度要求已大大放寬?！豆I(yè)管道檢規(guī)》第四十七條允許局部減薄定級相關(guān)規(guī)定見表1。

表1 GC2或GC3管道所允許的局部減薄深度的最大值 mm

注:D——缺陷附近管道外徑實(shí)測最大值，mm；t——缺陷附近壁厚的實(shí)測最小值減去至下一檢驗(yàn)周期的腐蝕量的2倍，mm；

B——缺陷環(huán)向長度實(shí)測最大值，mm；

p——管道最大工作壓力，MPa；

pL0——管道極限內(nèi)壓，MPa；

σs——管道材料的屈服強(qiáng)度，MPa；

C——至下一檢驗(yàn)周期局部減薄深度擴(kuò)展量的估計(jì)值，mm。

而在質(zhì)檢特函〔2013〕61號函中，對按3級評定安全狀況等級的低溫側(cè)氨制冷壓力管道，規(guī)定“未焊透深度與管道實(shí)測壁厚之比小于0.6，且缺陷底部最小壁厚≥2mm”。

所以，JB/T 4730.2-2005已無法適用于上述規(guī)程、文件要求的未焊透缺陷深度范圍的RT檢測。

2 小徑管未焊透深度專用射線檢測方案與工藝介紹

現(xiàn)場透照時，在工藝上，筆者首先設(shè)計(jì)了特殊用途的未焊透對比試塊，該對比試塊一般需與被檢測管道同材料、同規(guī)格尺寸。試塊及人工缺陷尺寸的設(shè)計(jì)應(yīng)符合前文規(guī)程、文件的要求，保證未焊透深度采用黑度對比的范圍確定，具體見本文第3章。

工藝要求：對比試塊與需檢測管子并列擺放（捆綁）在一起，并且緊密貼合。保證對比試塊中間的人工缺陷槽與焊縫中心線水平對齊，如圖1所示。透照方式如圖2所示。

透照時射線束中心應(yīng)垂直指向透照區(qū)中心，該中心點(diǎn)位置位于人工試塊與管道焊口交界部位的正中，見圖2左。使試塊和管子各可對比部位受到的射線強(qiáng)度大致相同，從而保證黑度均勻、保證評定時黑度對比的有效性。

圖1 試塊布置圖

圖2 透照方式

應(yīng)采用雙壁雙影傾斜透照，且傾斜角度不宜超過30°，避免雙壁單影時焊縫畸變過大，雙壁雙影時控制影像的寬度在1倍焊縫寬度左右。

其它工藝要求如焦距、曝光參數(shù)等應(yīng)符合JB/T 4730.2-2005的規(guī)定。

評定未焊透深度范圍時，以管道焊口的未焊透黑度與對比試塊的人工缺陷黑度進(jìn)行判定，可借助黑度計(jì)，得出未焊透缺陷的深度范圍。

采用本工藝后，一次攝片一張即可完成管道焊口未焊透缺陷與對比試塊人工缺陷槽的黑度對比。

3 未焊透對比試塊的制作

未焊透深度RT檢測用試塊分為兩大類， 一類是適用于所有在用工業(yè)管道，以《工業(yè)管道檢規(guī)》第四十九條、四十七條為安全狀況等級評定依據(jù)的“通用型未焊透深度RT對比試塊”；另一類為質(zhì)檢特函〔2013〕61號文適用的專門針對在用氨制冷壓力管道低溫側(cè)的“氨管道專用型未焊透深度RT對比試塊”。

3.1 通用型未焊透深度RT對比試塊的制作

考慮到小徑管焊接頭基本采用手工焊條電弧焊為主，暫取余高平均為2mm，制作出的通用型未焊透深度RT對比試塊模型見圖3。試塊總長100mm上下均可，外壁在圖中采用人工焊接加工模擬2mm的余高，當(dāng)然也可由厚壁管直接加工而成。

圖3 通用型未焊透深度RT對比試塊模型

按照表1進(jìn)行試塊的制作，以實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證為目的，制作了一組試塊，以氨制冷壓力管道為例，對表1中的數(shù)據(jù)進(jìn)行簡化設(shè)計(jì)如下：

計(jì)算取p＜0.3pL0，根據(jù)本地區(qū)氨制冷管道焊口實(shí)際情況及多年檢測經(jīng)驗(yàn)，僅需制作安全狀態(tài)等級為3級的一整套試塊。安全狀態(tài)等級為2級的試塊一般認(rèn)為已無制作的必要。

參考國家質(zhì)檢總局壓力管道檢驗(yàn)師培訓(xùn)教材《壓力管道檢驗(yàn)(試用版)》，近似取C=0；根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，氨制冷管道基本無內(nèi)腐蝕，外腐蝕一般約為0.05～0.1mm/年，可取t＝試塊管道公稱厚度減去0.5mm。

每塊通用型未焊透深度RT對比試塊內(nèi)有三條環(huán)向人工缺陷，人工缺陷形狀為環(huán)形槽，人工缺陷尺寸也由表1換算得出，槽寬尺寸則參考了氨制冷管道焊口的實(shí)際間隙， 環(huán)形槽間距A的取值可在3～20mm之間，推薦取5mm，可根據(jù)管道焊口外觀實(shí)際尺寸等情況及RT人員經(jīng)驗(yàn)取一定值。且設(shè)公稱壁厚等于實(shí)測壁厚，得出一組試塊的人工缺陷具體數(shù)據(jù)見表2。

表2 通用型未焊透深度RT對比試塊人工缺陷尺寸 mm

3.2 氨管道專用型未焊透深度RT對比試塊的制作

氨管道專用型未焊透深度RT對比試塊以質(zhì)檢特函〔2013〕61號函文中規(guī)定（見前文）為制作依據(jù)，制作出適用于在用氨制冷壓力管道低溫側(cè)的對比試塊模型見圖4。試塊總長100mm上下均可，同樣，外壁在圖中采用人工焊接加工模擬2mm的余高，當(dāng)然也可由厚壁管直接加工而成。每塊氨管道專用型未焊透深度RT對比試塊內(nèi)有一條環(huán)形槽人工缺陷，同樣設(shè)公稱壁厚等于實(shí)測壁厚，得出一組試塊的人工缺陷尺寸見表3。余高、槽寬尺寸取法同上文。

圖4 適用于在用氨制冷壓力管道低溫側(cè)的對比試塊模型

表3 氨管道專用型未焊透深度RT對比試塊人工缺陷尺寸 mm

4 實(shí)際應(yīng)用

4.1工作圖片

實(shí)際工作對比試塊與底片的放置可參如圖5所示。

圖5 對比試塊與底片的放置照片

4.2 典型底片

典型底片參如圖6所示，左為實(shí)際焊口，右為通用型未焊透深度RT對比試塊?？膳卸ㄈ毕莺缚诘奈春竿干疃确秶喈?dāng)于對比試塊的人工槽h2～h3深度之間。

圖6 典型底片

5 結(jié)束語

1）本文推薦的在用壓力管道小徑管焊口未焊透缺陷深度射線檢測的特殊工藝，在目前國家質(zhì)檢總局特種設(shè)備專項(xiàng)治理的大環(huán)境下有很強(qiáng)的適用性、能解決JB/T 4730.2-2005未能覆蓋的實(shí)際問題，判定缺陷焊口的未焊透深度范圍實(shí)用、有效，所以希望該工藝能得到有關(guān)部門的認(rèn)可。

2）為保障未焊透深度RT檢測工作的順利進(jìn)行，推廣試塊的應(yīng)用，可對試塊及人工缺陷的一些具體尺寸取值作簡化修正處理。且試塊人工缺陷應(yīng)有權(quán)威部門的計(jì)量檢定。如果條件允許，試塊做得越多越好，可根據(jù)在用管道壁厚、余高等數(shù)據(jù)的實(shí)測值全部做針對性的專用對比試塊。

3）根據(jù)檢測對象的實(shí)際尺寸（如實(shí)測壁厚與試塊的壁厚差、余高的實(shí)際尺寸與試塊的偏差），檢測人員在進(jìn)行未焊透深度斷定時，要進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚耘袛唷?/p>

4）對外徑超出小徑管范疇的，雖然在一定外徑范圍內(nèi)仍可采用本文的工藝，但在試塊加工、布片操作、結(jié)果判定等方面難度會大大增加，所以不推薦。

5）黑度對比法估計(jì)未焊透、根部內(nèi)凹缺陷深度本身就有很大的不確定性，所以希望將來能有更科學(xué)的方法、技術(shù)(如數(shù)字化技術(shù)等)來解決這個問題。

1 在用工業(yè)管道定期檢驗(yàn)規(guī)程（試行）[S].

2 JB/T 4730.2-2005 承壓設(shè)備無損檢測2部分：射線檢測[S].

3 韓立柱,等.膠片放置方式對小徑管環(huán)焊縫橢圓成像及缺陷檢出率的影響[J].中國特種設(shè)備安全,2012,28(11):26～28.

Special technology for Ray Detection about Incomplete Penetration Depth of the Small Diameter Pipe Welds

Li Longjun Guo Liqun Hong Junhua (Taizhou Special Equipment Supervision and Inspection Center Taizhou 318000)

This paper introduces a kind of special technology which is not covered in JB/T 4730.2-2005 standard. The technology is suitable for ray detection about incomplete penetration depth of the small diameter pipe welds in service pressure pipe, and the matching spe cifi c RT reference block is designed.

Small diameter pipe Incomplete penetration depth Ray detection Special technology

X924.3

B

1673－257X(2014)10－38－04

10.3969/j.issn.1673-257X.2014.10.010

李隆駿（1971～),男,高級工程師,從事承壓類特種設(shè)備的檢驗(yàn)、無損檢測及科研工作.

2014-03-21）

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