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)方法來判別螺旋焊管雙面埋弧焊縫的焊偏,將與實際情況存在較大偏差。通過理論分析與計算,得出偏差的原因,提出注意事項及防止偏差的對策。該研究對準確判斷螺旋焊管雙面埋弧焊焊偏具有實際參考價值。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。為防止此類缺陷的出現(xiàn),將焊偏量限制在一定范圍內是比較有效的控制手段,因此現(xiàn)在越來越多的鋼管標準及交貨技術條件都趨向將焊偏量的控制列為技

2、術要求之一,如GB/T9711.21999石油天然氣工業(yè)輸送鋼管交貨技術條件第2部分:B級鋼管標準就對此作出了明確的規(guī)定。利用X射線檢測法可以較方便、快速地判別雙面焊中內外焊縫的偏移量。常用方法有X射線工業(yè)電視實時成像與X射線拍片法。在實際工作中,許多檢驗人員判別、測量螺旋焊管雙面埋弧焊的焊偏時,通常照搬檢驗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。筆者就此問題進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,按檢驗工藝要求,一般內外焊縫的兩側在整個透照長度上與X射線源所成的角度對稱相等。在內外焊縫不

3、存在焊偏時,經(jīng)X射線透照后內外焊縫的成像沿焊縫中心線對稱分布;當存在焊偏時,焊縫影像的偏移與焊縫實際偏移成比例。當透照焦距遠遠大于透照壁厚時(放大倍數(shù)近似等于1),可認為焊縫影像的偏移等于焊縫實際偏移。以采用內透法,外焊縫寬度大于內焊縫寬度為例,焊縫的焊偏量根據(jù)內外焊縫邊緣投影的位置按以下兩種情況進行計算[1]。(1)如圖1所示,當外焊縫兩側邊緣影像將內焊縫兩側邊緣影像包含在內時,焊偏量一般較小,計算公式為:圖1內焊縫影像完全包含于外焊縫影像中(2)當內焊縫一側邊緣影像包含于外焊縫兩側邊緣影像內,而另一側邊緣影像在外焊縫兩側邊緣影像外時,焊偏量一般較大。如圖2所示,計算公式為:2螺旋焊管

4、雙面埋弧焊中按常規(guī)方法判別焊偏時存在的問題及分析2.1檢測現(xiàn)象及初步分析我公司2003年4月生產(chǎn)蘇丹管線時,要求對焊縫采用拍片檢驗,評片時發(fā)現(xiàn)大部分膠片在膠片兩端的位置上內外焊縫影像產(chǎn)生較大的偏移,而位于膠片中間的內外焊縫影像則無此現(xiàn)象。如按平板透照焊偏量的計算方法,最大焊偏量為5~6mm,遠超過技術條件要求的3mm。在X射線工業(yè)電視上也有此現(xiàn)象,但由于圖像增強器接受場范圍小于拍片范圍,觀測計算到的最大焊偏量為3~4mm。在對上述鋼管取焊縫酸蝕樣與做金相樣分析測量時發(fā)現(xiàn),最嚴重處的實際焊偏量不到2mm。通過對螺旋焊管雙面埋弧焊縫X射線透照工藝分析發(fā)現(xiàn),產(chǎn)生如此大的偏差根源在于透照時的空間

5、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射線透照時焦距F=410mm,膠片上有效評片長度L=250mm,透照布置見圖3。假設內外焊縫不存在焊偏,此時由于空間螺旋線的復雜性,將很難計算X射線源相對于膠片最端部處(距膠片中心為250/2=125mm)的焊縫沿法線方向的照射角?？紤]實際管徑的大小與拍片的長度,采用將曲面平面化、曲線直線化的方式進行近似計算。如將內外焊縫視為等寬時,按一般平板雙面焊縫透照,將在膠片上出現(xiàn)兩對重合的內外焊縫邊緣的輪廓線,在膠片上出

6、現(xiàn)如圖4所示情形,其中最大偏差$L可由圖5計算得出:射線源O點與距膠片中心x處的A點所成的照射角度為:tg=R/x=OC/ACA=arctgOC/AC=arctg410/125當內外焊縫不存在實際焊偏時,在膠片最端部產(chǎn)生的偏差$L1為:$L=T*AC/OC=10*125/410=3.0mm同理,膠片的另一端產(chǎn)生的偏差L1同樣也為3.0mm,只是方向相反。由此可見,即使在內外焊縫不存在焊偏的情況下,因螺旋線上各點與射線源空間相對角度的不同,將由膠片中心向端部產(chǎn)生逐漸增大的偏差。當焊縫實際存在焊偏時,在膠片上產(chǎn)生的影像焊偏量的大小$L是實際焊偏量$L2與因空間相對角度產(chǎn)生偏差量$L1的疊加,

7、即$L=$L1+$L2。$L1是一個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,因為射線是垂直透照,觀察到的影像焊偏量才代表實際的焊偏量,其它各點實際的焊偏量應是把從膠片上測得的焊偏量減去因距離中心位置不同而產(chǎn)生的偏差量。該評判方法同樣適用于X射線工業(yè)電視檢查。為了對以上結論進行驗證,在上述規(guī)格的鋼管生產(chǎn)檢驗中,按同樣的透照條件進行拍片檢查,發(fā)現(xiàn)一螺旋焊縫距透照中心125mm處底片上測得的焊偏量$L=4.1mm,