張輝宇，謝建橋

（中石化集團(tuán)勝利石油管理局 海上石油工程技術(shù)檢驗(yàn)中心，山東 東營(yíng)257064）

影響LNG儲(chǔ)罐無(wú)損檢測(cè)準(zhǔn)確性的因素分析

張輝宇，謝建橋

（中石化集團(tuán)勝利石油管理局 海上石油工程技術(shù)檢驗(yàn)中心，山東 東營(yíng)257064）

針對(duì)國(guó)內(nèi)LNG儲(chǔ)罐內(nèi)罐材料（06Ni9DR）焊接接頭進(jìn)行100%X射線(xiàn)檢測(cè)時(shí)存在的問(wèn)題，分析了影響無(wú)損檢測(cè)準(zhǔn)確性的因素。分析結(jié)果表明，焊縫余高、增感屏厚度等參數(shù)都會(huì)影響底片的黑度，散射線(xiàn)和暗室處理操作不當(dāng)也會(huì)影響評(píng)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。只有射線(xiàn)檢測(cè)拍出的底片黑度、靈敏度、灰霧度等技術(shù)指標(biāo)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求，才能完成對(duì)材料缺陷的無(wú)損檢測(cè)，得到準(zhǔn)確的檢測(cè)評(píng)定結(jié)果。

LNG儲(chǔ)罐；焊接接頭；無(wú)損檢測(cè)；底片黑度；雙膠片技術(shù)；增感屏厚度；散射線(xiàn)防護(hù)

1 概 述

射線(xiàn)檢測(cè)的工作原理是X射線(xiàn)透照物體時(shí)缺陷和焊材、母材對(duì)射線(xiàn)衰減程度不同，透過(guò)射線(xiàn)能量也就不同，透過(guò)X射線(xiàn)使底片上AgBr感光，經(jīng)暗室顯影處理后，在底片上形成固定的影像。國(guó)內(nèi)LNG儲(chǔ)罐內(nèi)罐材料為06Ni9DR，焊接材料為ENiCrMo-6。焊接評(píng)定結(jié)果顯示，該焊接材料焊接接頭屈服強(qiáng)度為515 MPa、抗拉強(qiáng)度為695 MPa。眾所周知，材料抗拉強(qiáng)度＞540 MPa時(shí)就屬于高強(qiáng)鋼。材料強(qiáng)度越大其焊接性就會(huì)變得越差，焊接后容易產(chǎn)生裂紋。依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，當(dāng)拍出底片的靈敏度、清晰度、灰霧度等技術(shù)指標(biāo)達(dá)到相應(yīng)要求時(shí)才能更好的發(fā)現(xiàn)裂紋等危害性缺陷。本研究針對(duì)9Ni鋼材質(zhì)的特點(diǎn)，通過(guò)試驗(yàn)，對(duì)影響底片評(píng)定準(zhǔn)確性的因素進(jìn)行了逐一排查和消除，為9Ni鋼的無(wú)損檢測(cè)提供了有力保證。

目前，國(guó)內(nèi)建設(shè)的LNG儲(chǔ)罐材質(zhì)為06Ni9DR（以下簡(jiǎn)稱(chēng)9Ni鋼），焊材為ENiCrMo-6鎳基焊條，焊材的化學(xué)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(dǎo)致對(duì)射線(xiàn)的吸收不同。檢測(cè)9Ni鋼時(shí)，在一張底片上無(wú)法同時(shí)滿(mǎn)足黑度在2.0～4.0之間的要求，因此采用了雙膠片技術(shù)，即一個(gè)暗袋內(nèi)同時(shí)放三張?jiān)龈衅?，兩張底片，并?duì)影響底片評(píng)定的因素進(jìn)行了分析。

2 底片黑度

底片黑度是影響底片評(píng)定的主要因素之一，一張合格的底片，其底片黑度應(yīng)在2.0～4.0之間，黑度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響底片的評(píng)定。焊縫余高、增感屏厚度等參數(shù)會(huì)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(duì)比如圖1所示。由圖可見(jiàn)，普通碳鋼的焊縫和母材之間的黑度差在0.5～0.8范圍內(nèi)，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(nèi)。通過(guò)試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，9Ni鋼材料焊縫的余高對(duì)底片黑度有較大的影響，9Ni鋼材料不同焊縫余高曝光對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表1，不同焊縫余高對(duì)底片黑度的影響如圖2所示。通過(guò)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(duì)比

表1 9Ni鋼材料不同焊縫余高曝光對(duì)比

圖2 9Ni鋼不同焊縫余高對(duì)底片黑度的影響

2.2 增感屏厚度

9Ni鋼射線(xiàn)檢測(cè)時(shí)，采用的是雙膠片技術(shù)，即一個(gè)暗袋內(nèi)放置三張?jiān)龈衅?，兩張底片，如圖3所示。通過(guò)調(diào)整增感屏厚度來(lái)控制底片的黑度。增感屏可以產(chǎn)生二次電子和二次射線(xiàn)，以上物質(zhì)極易被膠片吸收，從而增加膠片的感光作用。

較厚的增感屏?xí)p少散射線(xiàn)，但會(huì)降低底片的增感效果。鉛箔增感屏的增感率和散射線(xiàn)消除率的關(guān)系如圖4所示，由圖可見(jiàn)，鉛箔厚度也不能過(guò)大，實(shí)際上使用鉛箔的厚度與使用的射線(xiàn)能量有關(guān)。為此，對(duì)9Ni鋼在透照厚度24 mm、拍片電壓280 kV、曝光時(shí)間3 min的條件下，對(duì)不同厚度的3組增感屏進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 4730—2005規(guī)定，無(wú)論是焊材還是母材底片黑度均應(yīng)在2.0～4.0之間，底片本底灰霧度不超過(guò)0.3。

圖3 金屬箔增感屏的構(gòu)造

圖4 鉛箔增感屏的增感率和散射線(xiàn)消除率的關(guān)系

表2 不同厚度增感屏的黑度對(duì)比

分析表2的對(duì)比結(jié)果可見(jiàn)：①第一組增感屏厚度下，底片灰霧度很大，造成底片發(fā)花，很難進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)定。9Ni鋼焊接時(shí)易產(chǎn)生微裂紋，底片灰霧度大會(huì)造成漏檢。前片和后片的黑度接近標(biāo)準(zhǔn)極限數(shù)值，而現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際檢測(cè)時(shí)很難將底片控制在標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)，底片母材黑度無(wú)法評(píng)定，母材和焊材的黑度值相差較大，實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)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(píng)定母材，后片評(píng)定焊材，在可控范圍內(nèi)，符合現(xiàn)場(chǎng)操作的特點(diǎn)。因此，檢測(cè)時(shí)宜選擇該組的增感屏厚度。

3 散射線(xiàn)的影響

LNG儲(chǔ)罐分為內(nèi)罐和外罐，外罐為水泥墻，內(nèi)罐為9Ni鋼材質(zhì)，內(nèi)外罐之間距離為800 mm。在對(duì)內(nèi)罐9Ni鋼焊接接頭進(jìn)行射線(xiàn)檢測(cè)時(shí)，射線(xiàn)機(jī)放置在內(nèi)罐壁里面照射，膠片貼在內(nèi)罐壁外面。照射時(shí)，背部散射非常嚴(yán)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(píng)定。因此，拍片時(shí)在膠片背面放置鉛皮，以防止背部散射線(xiàn)，提高底片的清晰度，進(jìn)而得到準(zhǔn)確的評(píng)定結(jié)果。

現(xiàn)場(chǎng)射線(xiàn)檢測(cè)如圖5所示。為了提高檢測(cè)效率， 一次貼三張底片（編號(hào)為 1#，3#，5#）， 并依次進(jìn)行照射拍片。由于射線(xiàn)能量呈發(fā)散狀，會(huì)影響相鄰膠片并在相鄰底片上形成虛影，影響底片的評(píng)定，為此在射線(xiàn)機(jī)窗口設(shè)置一個(gè)鉛屏蔽罩，使射線(xiàn)機(jī)照射角度從40°減小到30°以下，從而降低了對(duì)相鄰底片的影響。

圖5 現(xiàn)場(chǎng)射線(xiàn)檢測(cè)示意圖

4 暗室處理

暗室處理時(shí)，如果操作不當(dāng)也會(huì)對(duì)底片造成不同程度的損壞，如劃傷、水跡、底片發(fā)花等，這些現(xiàn)象都會(huì)影響底片評(píng)定的準(zhǔn)確性。

劃傷分為底片本身劃傷、干片機(jī)劃傷和自身洗片時(shí)的劃傷。為了減少底片劃傷，對(duì)暗室處理做了嚴(yán)格規(guī)定：首先，底片保存和沖洗要嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，控制溫度和濕度；其次，洗片過(guò)程中，要仔細(xì)認(rèn)真，減少手指甲及洗片夾等對(duì)底片的劃傷；再次，使用干片機(jī)烘干時(shí)，要確保干片機(jī)清潔并運(yùn)轉(zhuǎn)正常，定期對(duì)干片機(jī)進(jìn)行保養(yǎng)。水跡現(xiàn)象是由于脫水劑過(guò)少，無(wú)法及時(shí)脫水造成的，因此要使用適量的脫水劑進(jìn)行脫水。顯影劑濃度過(guò)高，造成顯影過(guò)快，底片就會(huì)發(fā)花，因此要嚴(yán)格按照藥液使用說(shuō)明配制顯影劑。

底片的好壞直接影響檢測(cè)評(píng)定結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此要嚴(yán)格控制底片質(zhì)量，進(jìn)而提高射線(xiàn)檢測(cè)評(píng)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。

5 結(jié) 語(yǔ)

LNG儲(chǔ)罐內(nèi)罐材料為06Ni9DR，焊材使用的是ENiCrMo-6鎳基焊條，設(shè)計(jì)要求對(duì)內(nèi)罐的焊接接頭進(jìn)行100%的X射線(xiàn)檢測(cè)。焊接評(píng)定結(jié)果顯示，該種焊接材料屬于高強(qiáng)鋼，焊接性差，焊接后容易產(chǎn)生裂紋。射線(xiàn)檢測(cè)拍出的底片黑度、靈敏度、灰霧度等技術(shù)指標(biāo)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，才能完成對(duì)材料缺陷的無(wú)損檢測(cè)工作。筆者參加了國(guó)內(nèi)LNG儲(chǔ)罐施工建設(shè)的無(wú)損檢測(cè)工作，發(fā)現(xiàn)了9Ni鋼焊接接頭射線(xiàn)檢測(cè)的特點(diǎn)，并對(duì)影響底片評(píng)定準(zhǔn)確性的因素逐一排查和消除，摸索出一條9Ni鋼檢測(cè)的方法。

［1］強(qiáng)天鵬.射線(xiàn)檢測(cè)[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2007.

［2］JB/T 4730—2005，承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)[S].

［3］SH/T 3537—2002，立式圓筒形低溫儲(chǔ)罐施工技術(shù)規(guī)程[S].

［4］ 張立偉.50 000 m3LNG儲(chǔ)罐9%Ni鋼對(duì)接焊縫射線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)[J].安裝，2009(11)：29-31.

［5］徐崢，葉海明，江強(qiáng).50 000 m3LNG儲(chǔ)罐9%Ni鋼的焊接質(zhì)量檢驗(yàn)[J].化工裝備技術(shù),2009,30(03):56-58.

［6］宋立群.9Ni鋼10 000 m3乙烯低溫儲(chǔ)罐的焊接[J].石油工程建設(shè)，1996(05)：29-36.

［7］劉祥儒.9Ni鋼低溫儲(chǔ)罐焊接施工經(jīng)驗(yàn)與工藝問(wèn)題探討[J].石油工程建設(shè)，1997(05)：14-18.

［8］蔡國(guó)強(qiáng).9Ni鋼低溫儲(chǔ)罐焊接工藝研究[J].機(jī)械制造，2008(07)：35-37.

［9］張亞余，顧福明，蔡國(guó)強(qiáng)，等.9Ni鋼焊接工藝評(píng)定的比較研究[J].金屬加工(熱加工)，2008(24)：44-46.

［10］嚴(yán)春妍，李午申，薛振奎，等.LNG儲(chǔ)罐用9%Ni鋼及其焊接性[J].焊接學(xué)報(bào)，2008(03)：54-57.

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(jí)工程師，長(zhǎng)期從事無(wú)損檢測(cè)工作。

2014-09-22

謝淑霞