對小徑管對接焊縫缺陷定量的探討

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1、08-01-Ⅲ-01對小徑管對接焊縫缺陷定量的探討蘇蔚阜新發(fā)電廠，遼寧，阜新，123003[摘要]簡述小徑管對接焊縫射線照相的特點(diǎn)，以及焊縫缺陷定量時應(yīng)注意的問題。[關(guān)鍵詞]小徑管射線照相焊縫缺陷定量火力發(fā)電廠鍋爐受熱面，大部分是由小徑管（D≤76mm）焊接組成。焊縫的質(zhì)量主要由射線照相的方法來控制。射線照相采用雙壁雙投影透照成象工藝，這和大徑管或平板焊縫的射線照相在成象方面有所不同。大徑管和平板焊縫質(zhì)量的評定，是在焊縫中的缺陷和底片上的焊縫中的缺陷相差很小時進(jìn)行評定的。小徑管焊縫受其曲率和透照方式的影響，焊縫中的缺陷投影后

2、，底片上焊縫缺陷圖像發(fā)生變化，焊縫縱斷面上的每一點(diǎn)位置在底片上都有變化，其變化程度和位置有關(guān)。如直接用標(biāo)準(zhǔn)對底片上的缺陷進(jìn)行評定，就會使一些缺陷按未超標(biāo)處理，而有些超標(biāo)（或嚴(yán)重）缺陷沒有得到處理而漏掉。本文從小徑管射線照相一次成象的特點(diǎn)和規(guī)律入手，簡述焊縫缺陷定量時應(yīng)注意的問題。1、徑管射線照相技術(shù)的特點(diǎn)從一般的射線照相技術(shù)觀點(diǎn)可以認(rèn)為，小徑管對接焊縫射線照相是一個特殊的變截面工件射線照相問題。常用射線照相方法為平移橢圓成象和角度橢圓成象法。這兩種方法在透照區(qū)內(nèi)透照厚度變化很大，超過一般射線照相技術(shù)允許的范圍，為了使成象達(dá)到

3、規(guī)定的靈敏度、黑度和幾何不清晰的要求，采用“高能量短時間和屏蔽”的透照工藝。由于透照角度及小徑管曲率的影響，射線穿過焊縫及管壁的各個部位厚度不同。穿透厚度的最大值和最小值相差很大如圖1所示，最大值為D2-d2—（D—d）（D為外徑，d為內(nèi)徑）根據(jù)射線衰減規(guī)律,使射線到達(dá)膠片的強(qiáng)度造成很大的差異，底片上的橢圓成象各個部位黑度值具有不同的特點(diǎn)。小徑管對接焊縫的縱截面為一個圓環(huán)，經(jīng)射線照相后成橢圓環(huán)。小徑管對接焊縫射線照相一次成象是無數(shù)個橢圓環(huán)疊加組成的橢圓環(huán)圖像。橢圓長軸為小徑管外徑加2倍焊縫加強(qiáng)高，短軸長為2倍焊縫寬度加5－1

4、0mm。2、缺陷長度確定221采用雙壁雙投影橢圓成象法，膠片平放，由于幾何變形，底片上焊縫缺陷長度和實際長度有差別，由圖2可以看出離橢圓短軸越遠(yuǎn)，在底片焊縫缺陷長度和實際長度差越大。為討論缺陷長度及缺陷位置,假設(shè)焊縫缺陷長度方向與焊縫周向相對平行，把射線看成平行的射線,設(shè)小徑管對接焊縫的縱截面中任意一點(diǎn)P和中心連線與橢圓短軸的夾角a，該點(diǎn)至短軸的距離為α，則有αsina=—;a=sin-1α/rprp式中rp是研究點(diǎn)P至中心距離，a角對應(yīng)的弧長為LL＝p,α=psin-1α/rp（1）由（1）式可看出，只要量出底片焊縫上某一

5、點(diǎn)至橢圓短軸的距離α就能算出L。對一條缺陷在底片圖像上有兩端點(diǎn)，量出兩點(diǎn)至橢圓短軸的距離α1、α2，就算出L1、L2。再根據(jù)缺陷在底片所處位置，就能計算缺陷在焊縫中的長度以及在焊縫中實際位置。焊縫缺陷在底片上的位置分下列幾種情況：2.1在短軸和長軸之間，圖2中A條缺陷，其長度NA(α2＞α1)。NA=L2-L1(2)2.2只跨短軸的缺陷長度，圖2中B條缺陷。缺陷長度NB。NB=L2+L1(3)2.3只跨長軸的缺陷長度NC，見圖2中C條缺陷。NC＝πrp－（L2+L1）(4)2.4同時跨長軸和短軸的缺陷長度ND，見圖2中D條缺

6、陷，其長度ND(α2為跨長軸的端點(diǎn)至短軸距離)ND＝πrp－L2+L1(5)在（1）至（5）式中，當(dāng)缺陷屬于焊縫根部缺陷時rp＝d/2；當(dāng)缺陷屬于焊縫內(nèi)部缺陷時rp＝（D+d）／4（小徑管中半徑）。3、焊縫中缺陷定量時注意的問題3.1底片焊縫區(qū)域的劃分為便于對焊縫質(zhì)量的評定，對小徑管射線照相一次橢圓成象分成幾個區(qū)進(jìn)行說明，如圖3所示，a正常區(qū)，b放大區(qū)，c收縮區(qū)。A正常區(qū)又稱正常評定區(qū)，是指膠片側(cè)焊縫中射線穿透厚度比不大于1.1時的區(qū)段。此區(qū)段長度L正L正＝·2a=Da，a=θ+β,θ為大徑管焊縫的橫向裂紋檢出角，實際β22

7、1很小，β取0。∴a=θ正常區(qū)焊縫長度L正L正＝cos-1()(6)正常區(qū)寬度BB＝×2×sina＝Dsina＝Dsinθ∴B=Dsin{cos-1（）}≈0.4D（7）正常區(qū)寬度一般為0.4D（管子外徑），是以短軸為中心。正常區(qū)焊縫在底片上成象規(guī)律，接近大徑管和平板焊縫成象規(guī)律。在焊縫質(zhì)量評定時直接在底片上測量缺陷尺寸進(jìn)行缺陷評定。B放大區(qū)，是指射源側(cè)焊縫射線穿透厚度比不大于1.1時的區(qū)域。放大區(qū)內(nèi)焊縫長度和放大區(qū)寬度接近正常區(qū)。由于此區(qū)焊縫離膠片的距離比較遠(yuǎn)，射線并非平行，焊縫曲線投影到底片上有放大的傾向，如圖4所示，再

8、根據(jù)幾何關(guān)系，其放大系數(shù)MM＝(8)式中f－源至膠片的距離（焦距），h－研究點(diǎn)至膠片的距離，取小徑管中徑Dp。由(8)式看出，放大區(qū)系數(shù)（忽略焦點(diǎn)尺寸和壁厚影響）M＝P僅與焦點(diǎn)和管子中徑有關(guān)。當(dāng)放大區(qū)焊縫的影響發(fā)現(xiàn)缺陷時，應(yīng)把底片上量得缺陷尺寸a′先換成當(dāng)量尺寸（接近實際尺寸）aa＝a′P