螺旋焊管雙面埋弧焊焊偏在x射線成像中的判別

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1、螺旋焊管雙面埋弧焊焊偏在X射線成像中的判別摘要:由于內(nèi)外螺旋焊縫在空間位置分布的不同,可引起在X射線照射下投影位置的不同。若按判別一般平板雙面焊縫焊偏的常規(guī)方法來(lái)判別螺旋焊管雙面埋弧焊縫的焊偏,將與實(shí)際情況存在較大偏差。通過(guò)理論分析與計(jì)算,得出偏差的原因,提出注意事項(xiàng)及防止偏差的對(duì)策。該研究對(duì)準(zhǔn)確判斷螺旋焊管雙面埋弧焊焊偏具有實(shí)際參考價(jià)值。在螺旋雙面埋弧焊管的生產(chǎn)中,由于焊接工藝參數(shù)的偏離,可能造成局部或連續(xù)的內(nèi)外焊縫焊偏現(xiàn)象,產(chǎn)生根部未焊透等危害性缺陷。為防止此類(lèi)缺陷的出現(xiàn),將焊偏量限制在一定范圍內(nèi)是比較有效的控制手段,因此現(xiàn)在越來(lái)越多的鋼管標(biāo)準(zhǔn)及交貨技術(shù)條件都趨向?qū)⒑钙?/p>

2、量的控制列為技術(shù)要求之一,如GB/T9711.21999石油天然氣工業(yè)輸送鋼管交貨技術(shù)條件第2部分:B級(jí)鋼管標(biāo)準(zhǔn)就對(duì)此作出了明確的規(guī)定。利用X射線檢測(cè)法可以較方便、快速地判別雙面焊中內(nèi)外焊縫的偏移量。常用方法有X射線工業(yè)電視實(shí)時(shí)成像與X射線拍片法。在實(shí)際工作中,許多檢驗(yàn)人員判別、測(cè)量螺旋焊管雙面埋弧焊的焊偏時(shí),通常照搬檢驗(yàn)一般平板雙面焊焊偏的方法,而不考慮兩者之間因焊縫所處空間位置的不同而產(chǎn)生的偏差,因此容易產(chǎn)生誤判或漏檢。筆者就此問(wèn)題進(jìn)行了理論分析與探討。1平板雙面焊縫的焊偏判別方法在平板雙面焊縫透照成像中,按檢驗(yàn)工藝要求,一般內(nèi)外焊縫的兩側(cè)在整個(gè)透照長(zhǎng)度上與X射線源所成

3、的角度對(duì)稱(chēng)相等。在內(nèi)外焊縫不存在焊偏時(shí),經(jīng)X射線透照后內(nèi)外焊縫的成像沿焊縫中心線對(duì)稱(chēng)分布;當(dāng)存在焊偏時(shí),焊縫影像的偏移與焊縫實(shí)際偏移成比例。當(dāng)透照焦距遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于透照壁厚時(shí)(放大倍數(shù)近似等于1),可認(rèn)為焊縫影像的偏移等于焊縫實(shí)際偏移。以采用內(nèi)透法,外焊縫寬度大于內(nèi)焊縫寬度為例,焊縫的焊偏量根據(jù)內(nèi)外焊縫邊緣投影的位置按以下兩種情況進(jìn)行計(jì)算[1]。(1)如圖1所示,當(dāng)外焊縫兩側(cè)邊緣影像將內(nèi)焊縫兩側(cè)邊緣影像包含在內(nèi)時(shí),焊偏量一般較小,計(jì)算公式為:圖1內(nèi)焊縫影像完全包含于外焊縫影像中(2)當(dāng)內(nèi)焊縫一側(cè)邊緣影像包含于外焊縫兩側(cè)邊緣影像內(nèi),而另一側(cè)邊緣影像在外焊縫兩側(cè)邊緣影像外時(shí),焊偏量一

4、般較大。如圖2所示,計(jì)算公式為:2螺旋焊管雙面埋弧焊中按常規(guī)方法判別焊偏時(shí)存在的問(wèn)題及分析2.1檢測(cè)現(xiàn)象及初步分析我公司2003年4月生產(chǎn)蘇丹管線時(shí),要求對(duì)焊縫采用拍片檢驗(yàn),評(píng)片時(shí)發(fā)現(xiàn)大部分膠片在膠片兩端的位置上內(nèi)外焊縫影像產(chǎn)生較大的偏移,而位于膠片中間的內(nèi)外焊縫影像則無(wú)此現(xiàn)象。如按平板透照焊偏量的計(jì)算方法,最大焊偏量為5~6mm,遠(yuǎn)超過(guò)技術(shù)條件要求的3mm。在X射線工業(yè)電視上也有此現(xiàn)象,但由于圖像增強(qiáng)器接受場(chǎng)范圍小于拍片范圍,觀測(cè)計(jì)算到的最大焊偏量為3~4mm。在對(duì)上述鋼管取焊縫酸蝕樣與做金相樣分析測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn),最嚴(yán)重處的實(shí)際焊偏量不到2mm。通過(guò)對(duì)螺旋焊管雙面埋弧焊縫X射

5、線透照工藝分析發(fā)現(xiàn),產(chǎn)生如此大的偏差根源在于透照時(shí)的空間位置不同于一般平板雙面焊縫?，F(xiàn)以820mm*10mm螺旋焊鋼管的X射線拍片透照工藝為例,分析產(chǎn)生偏差的根源。2.2偏差分析820mm*10mm螺旋焊鋼管的成型角=45度10',X射線透照時(shí)焦距F=410mm,膠片上有效評(píng)片長(zhǎng)度L=250mm,透照布置見(jiàn)圖3。假設(shè)內(nèi)外焊縫不存在焊偏,此時(shí)由于空間螺旋線的復(fù)雜性,將很難計(jì)算X射線源相對(duì)于膠片最端部處(距膠片中心為250/2=125mm)的焊縫沿法線方向的照射角。考慮實(shí)際管徑的大小與拍片的長(zhǎng)度,采用將曲面平面化、曲線直線化的方式進(jìn)行近似計(jì)算。如將內(nèi)外焊縫視為等寬時(shí),按一般平板

6、雙面焊縫透照,將在膠片上出現(xiàn)兩對(duì)重合的內(nèi)外焊縫邊緣的輪廓線,在膠片上出現(xiàn)如圖4所示情形,其中最大偏差$L可由圖5計(jì)算得出:射線源O點(diǎn)與距膠片中心x處的A點(diǎn)所成的照射角度為:tg=R/x=OC/ACA=arctgOC/AC=arctg410/125當(dāng)內(nèi)外焊縫不存在實(shí)際焊偏時(shí),在膠片最端部產(chǎn)生的偏差$L1為:$L=T*AC/OC=10*125/410=3.0mm同理,膠片的另一端產(chǎn)生的偏差L1同樣也為3.0mm,只是方向相反。由此可見(jiàn),即使在內(nèi)外焊縫不存在焊偏的情況下,因螺旋線上各點(diǎn)與射線源空間相對(duì)角度的不同,將由膠片中心向端部產(chǎn)生逐漸增大的偏差。當(dāng)焊縫實(shí)際存在焊偏時(shí),在膠片上

7、產(chǎn)生的影像焊偏量的大小$L是實(shí)際焊偏量$L2與因空間相對(duì)角度產(chǎn)生偏差量$L1的疊加,即$L=$L1+$L2。$L1是一個(gè)隨距離中心位置不同而變化的變量,只是在透照中心到膠片的中心位置,因?yàn)樯渚€是垂直透照,觀察到的影像焊偏量才代表實(shí)際的焊偏量,其它各點(diǎn)實(shí)際的焊偏量應(yīng)是把從膠片上測(cè)得的焊偏量減去因距離中心位置不同而產(chǎn)生的偏差量。該評(píng)判方法同樣適用于X射線工業(yè)電視檢查。為了對(duì)以上結(jié)論進(jìn)行驗(yàn)證,在上述規(guī)格的鋼管生產(chǎn)檢驗(yàn)中,按同樣的透照條件進(jìn)行拍片檢查,發(fā)現(xiàn)一螺旋焊縫距透照中心125mm處底片上測(cè)得的焊偏量$L=4.1mm,