铝合金管道焊缝射线检测曝光曲线工艺评定

陈昌华、汤志杨永安

马钢股份有限公司技术中心,机电公司

 

      分析了铝合金管道焊缝射线检测板厚、曝光时间与黑度对应关系,进行了射线照相灵敏度的工艺试验和研究,介绍了铝合金管道相同管电压不同黑度的曝光曲线图形及不同管电压相同黑度的曝光曲线图形

  主题词  铝合金管道;射线检验;曝光曲线阶梯试块;焊缝;黑度;缺陷

 

RADIOLOGICAL EXAMINATION EXPOSURE CHART TECHNOLOGY EVALUATION OF WELDING SEAMS IN ALUMINIUM ALLOY PIPE

Chen Changhua, Tang Zhigui

(Technology Center of Maanshan Iron & Steel Company  Limited)

  Abstract  The plate, Exposure time and density technology characters of radiological examination for welding seams in aluminum alloy pipes were analyzed, Testing and researches on the radiographic sensitivity were performed, Introduced the same voltage differ density exposure chart and the same density differ voltage exposure chart in aluminum alloy pipes welding.

Keywords  Aluminum alloy pipes; Radiological examination; Exposure chart; Step testing block; Welding seam; Density; Defect

 


焊接通常被认为是一种特殊的工艺,操作不妥极易出现未焊透、夹杂物、气孔、热裂纹和冷裂纹等缺陷,尤其是与焊缝连接的母材边缘坡口微观缺陷,如弥散状夹杂物和晶间等缺陷。对其缺陷进行无损检测,以评价其质量等级是一个非常好的手段。

三万制氧工程是二零零五年马钢股份有限公司重点项目,工程总造价1亿六千多万元,管线总长达1455米,其中铝合金焊管长264m,焊接缝数约1000多个。因其质量要求非常高,故该系统管线每个管口焊接都要求进行X射线拍片无损检测工作。

由于铝合金焊接在马钢缺少较为成熟的探伤工艺,使之在平板和管道探伤中应用尚不普遍。铝合金的物理性能和钢相比,其熔点低,相对密度小,热膨胀系数和电导率很大。特别是热扩散系数(m2s)大约为钢4倍。铝合金不但具有高的比强度、比模量、断裂韧度、疲劳强度和耐腐蚀稳定性,同时还具有良好的成形工艺性和焊接性,由于铝为面心立方体,不显示低温脆性,因此成为在制氧系统工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料,大多使用在低温空气分离设备上。

在空气分离设备中,常遇到10mm以下铝合金薄板焊接接头X射线检测。与碳合金钢焊接接头射线检测比较,在检测工艺、射线成像和主要缺陷等方面都存在较大的差异。我们在原碳钢曝光曲线的基础上,通过大量试验总结出了铝合金薄板焊接曝光时间经验计算公式和照射量的取值范围,使透照厚度达到了420mm,底片质量完全符合射线探伤标准JB 4730-1994要求。为了在无损检测工程中最大限度的降低成本,拓宽检测面,提高检测效率,特编写了无损检测工艺规程、工艺卡及铝合金曝光曲线图

我们用X射线机XXG-2005,对铝合金阶梯试块进行射线检测工艺评定,制作了XXG-2005射线机(曝光电压改造为50-200KV)的曝光曲线表及图形。

试验参数:

l         X射线设备:丹东XXG-2005射线机

l         试样:铝合金阶梯试块222mm

l         焦点至胶片距离:600mm

l         前/后增感屏:0.1mm0.1mm

l         管电压:50-70KVp

l         管电流:5mA

l         曝光时间:13min

l         象质计:AL

l         胶片:天津

l         显影浓度:原液冲淡26

l         显影时间:28min

l         显影温度:1822


一、50KV射线照相时,板厚、曝光时间与黑度对应值关系

黑度

2mm

4mm

6mm

8mm

10mm

12mm

14mm

16mm

18mm

20mm

22mm

24mm

1min

2.20

2.10

1.95

1.88

1.76

1.69

1.67

1.61

1.52

1.42

1.35

1.22

1.5min

2.84

2.70

2.55

2.37

2.18

2.06

2.01

1.95

1.86

1.80

1.71

1.62

2.0min

3.10

2.90

2.78

2.68

2.53

2.39

2.20

2.14

2.03

1.98

1.92

1.88

2.5min

3.50

3.41

3.23

3.15

2.98

2.80

2.69

2.49

2.39

2.26

2.11

2.02

3.0min

3.89

3.75

3.45

3.30

3.14

2.87

2.73

2.68

2.60

2.56

2.34

2.20

二、60KV射线照相时,板厚、曝光时间与黑度对应值关系

黑度

2mm

4mm

6mm

8mm

10mm

12mm

14mm

16mm

18mm

20mm

22mm

24mm

1min

2.83

2.72

2.53

2.41

2.21

2.07

2.02

1.93

1.87

1.72

1.61

1.51

1.5min

3.23

3.11

2.90

2.76

2.51

2.41

2.38

2.20

2.13

2.01

1.84

1.78

2.0min

3.36

3.24

3.16

3.10

2.86

2.69

2.55

2.51

2.47

2.41

2.27

2.18

2.5min

3.91

3.77

3.58

3.45

3.31

3.09

2.98

2.74

2.61

2.53

2.43

2.36

3.0min

4.12

4.02

3.85

3.74

3.59

3.38

3.23

3.04

2.98

2.84

2.58

2.49

三、70KV射线照相时,板厚、曝光时间与黑度对应值关系

黑度

2mm

4mm

6mm

8mm

10mm

12mm

14mm

16mm

18mm

20mm

22mm

24mm

1min

3.50

3.44

3.36

3.23

3.01

2.81

2.67

2.41

2.33

2.20

2.17

2.10

1.5min

3.78

3.71

3.62

3.58

3.41

3.30

3.02

2.88

2.65

2.52

2.46

2.25

2.0min

3.98

3.80

3.76

3.70

3.60

3.45

3.35

3.22

2.98

2.84

2.63

2.41

2.5min

3.42

3.36

3.33

3.19

3.03

2.73

3.0min

3.60

3.53

3.44

3.40

3.32

3.09


四、相同管电压不同黑度的曝光曲线图形        五、不同管电压相同黑度的曝光曲线图形


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



六、铝合金射线透照等效系数

通过大量曝光曲线计算,材料的射线透照等效系数见表。将此系数乘以待检容器材料的厚度,即能得到相当于多少厚度钢的吸收效果。因此,铝合金与碳钢材料X射线检测存在较大的差异

材料

管电压(kV值)

50

60

70

100

150

1.0

1.0

1.0

1.0

0.12

9.0

10.0

11.3

12.0

1.0

七、三万制氧机组焊缝检测应用

三万制氧铝合金焊接方式为手工气体保护焊(一般为氩弧焊)。我们在对其微观观察发现,熔融状态铝合金容易氧化,由于其物理性能,焊接时有显著的收缩或变形。铝合金焊接区的凝固组织是急冷的典型铸造组织,柱状晶从熔合区外延生长。由于其没有同素异构转变,在多层焊接中,后层的焊接很少能改变前层的凝固组织,下层的柱状仍按原样继续发展到上层的倾向很强。底片上可见分散羽状阴影或较宽直线,周围轮廓模糊。经焊接接头表面修磨处理后,有时没有,有时仍存在。

对三万制氧铝合金三通管道薄弱环节进行了随机抽查,发现了三通管焊缝存在根部未焊透和挂镏并伴有插管深度过深等质量问题。在压力容器壳体与接管焊缝也存在这种现象,我们认为只要按工艺要求打磨坡口还是能焊透的。处理方法是:人能进去的D类焊缝,必采用双面焊,不能进去的,一定按工艺要求打磨坡口,保证焊透。列管换热器的管子-管板焊缝该不在此例,它是一个不需焊透的焊缝,只保证熔深和焊脚。通过X射线无损检测,为消除质量隐患,确保工程质量和工期起到了关键作用。