双金属复合管管头堆焊焊缝的射线检测方法
【专利摘要】一种双金属复合管管头堆焊焊缝的射线检测方法，利用射线检测辅助成像装置采用补偿法和防边蚀技术进行透照，完成对复合管管头堆焊焊缝的射线检测。本发明通过补偿手段使堆焊焊缝的透照厚度均匀一致，解决了透照差过大的问题。将射线检测辅助成像装置的防边蚀段与不锈钢内衬管的端面契合，有效地解决了透照厚度差过大、边蚀问题、几何不清晰度问题、焊缝标识辨识困难的问题。实验证明，本发明对堆焊层裂纹有很高的检出率，且顶角未焊透和碳钢外基管内凹成像准确、清晰，有效避免了错、漏检可能造成的损失，适用不同直径双金属复合管管头堆焊焊缝的射线检测，以及管道管头环焊缝的射线检测。
【专利说明】双金属复合管管头堆焊焊缝的射线检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及管道环焊缝的射线检测领域，具体是一种双金属复合管管头堆焊焊缝的射线检测方法。
【背景技术】
[0002]双金属复合管一般由碳钢外基管与不锈钢内衬管复合制成，主要应用于原油、天然气等流体的管道输送。双金属复合管充分发挥了不锈钢内衬管的耐蚀性以及碳钢外基管良好的机械性能和廉价的优势，实现了管道可靠性与经济性的最佳组合。
[0003]双金属复合管的长度可达18米，为保证复合管管头部位的耐蚀性，需在复合管两端堆焊楔形不锈钢层，焊缝沿不锈钢内衬管长3mm?10 mm,沿碳钢外基管壁厚方向高2_?8 mm。经过氩弧焊接后，堆焊焊缝可能会产生裂纹、角顶未焊透、未熔合、气孔，夹渣等危害性缺陷，这些缺陷的存在会降低复合管不锈钢内衬管的腐蚀性，严重影响管道的使用寿命和设备效能，甚至可能造成原油泄漏，严重环境污染。
[0004]双金属复合管管头堆焊焊缝是一种构造特殊的角焊缝，射线检测是唯一可选择的常规检测手段。目前，对双金属复合管管头堆焊焊缝的射线检测方法主要有两种:
[0005]第一种方法是采用射线源在外单壁单影透照，使用定向射线机和传统胶片系统。该方法的主要缺点是效率太低，一次只能透照一张胶片，一个管头堆焊焊缝按直径大小不同至少分6至10次进行透照，完成一根复合管的透照工作至少需要1.5至2个小时，效率很低不适合批生产。此外，采用该方法每次透照均需转动复合管，复合管单根重量超过2吨，转动难度较大且不易控制角度，故极少采用该方法。
[0006]第二种方法是射线源在内的中心透照法，使用周向射线机和传统胶片系统。该方法主要有以下几个缺点:
[0007]透照厚度范围为2mm?12 mm，透照厚度差过大。依据对比度公式&0= -0.434μ GAT，其对比度已经超出了胶片的宽容度，焊缝需按不同曝光量透照2?3次方可满足检测要求，检测效率较低。厚度差过大也会造成影像黑度差过大，使缺陷影像难以辨别甚至无法辨别。
[0008]此外，由于焊缝距复合管管头边沿距离过近，由此造成的边蚀会严重影响焊缝成像质量；焊缝直径较小且表面空间狭小，胶片不能紧贴焊缝，几何不清晰度和散射线也会严重影响焊缝成像质量。同时，受射线有效宽度限制，底片上的焊缝标识辨识困难。
【发明内容】
[0009]为克服现有技术中存在的透照差过大、检测效果差的不足，本发明提出了一种双金属复合管管头堆焊焊缝的射线检测方法。
[0010]本发明采用具有补偿段的射线检测辅助成像装置，该装置包括防边蚀段，补偿段，内撑固定段。射线检测辅助成像装置的内径大于X射线机的外径。所述射线检测辅助成像装置的一端为防边蚀段，该检测辅助成像装置的中部为锥面的补偿段，并且该补偿段与防边蚀段的衔接处有双金属复合管不锈钢内衬管的定位端面；所述补偿段的另一端与内撑固定段衔接，并且该内撑固定段的外径小于防边蚀段的外径；所述补偿段与防边蚀段以及与内撑固定段的外形过渡面均垂直于射线检测辅助成像装置的轴线。
[0011]本发明的具体实施过程是:
[0012]步骤1，确定射线检测辅助成像装置的参数。
[0013]所述射线检测辅助成像装置的参数包括:射线检测辅助成像装置的内径Dtl、防边蚀段的外径D1、补偿段的最大外径D2及最小外径D3、补偿段的长度L和内撑固定段的外径D40其中所述防边蚀段的外径D1与不锈钢内衬管的外径Cl1相等。
[0014]所述补偿段的最大外径仏与内撑固定段外径D4相等，且所述补偿段和内撑固定段均与不锈钢内衬管内径Cltl采用间隙配合；该间隙配合的公差等级为IT7~11级。
[0015]所述补偿段长度L >不锈钢内衬管端面到碳钢外基管端面的距离Lci,补偿段的最小外径D3 <不锈钢内衬管的内径Cltl，且L和D3的关系满足公式(I):
[0016]L/ (D2-D3) = b/ (2 X a) (I)
[0017]公式(I)中，b是堆焊焊缝在不锈钢内衬管外表面上的焊脚尺寸，a是堆焊焊缝在碳钢外基管端面上的焊脚尺寸。
[0018]所述射线检 测辅助成像装置的内径Dtl ( D3_lmm。
[0019]步骤2，将射线检测辅助成像装置的补偿段嵌入双金属复合管不锈钢内衬管内，直至不能嵌入为止；
[0020]步骤3，透照布置；将焊缝标识置于射线检测辅助成像装置防边蚀段的外壁上，将像质计置于射线检测辅助成像装置补偿段的内壁，将胶片贴合在堆焊焊缝外壁，并使胶片覆盖堆焊焊缝外壁和所有的焊缝标识；将X射线机放置在射线检测辅助成像装置的轴线上，并正对堆焊焊缝。
[0021]步骤4，确定透照厚度T和焦距F，
[0022]通过公式(2)确定透照厚度T
[0023]T = ((D2-D0) + (d「d0)) /2 (2)
[0024]公式(2)中，T是透照厚度，D2是补偿段的最大外径，D0是射线检测辅助成像装置的内径，Cl1是不锈钢内衬管的外径，d0是不锈钢内衬管的内径。
[0025]通过公式(3)确定焦距F
[0026]F = a+d1/2 (3)
[0027]公式(3)中，F是焦距，a是堆焊焊缝在碳钢外基管端面上的焊脚尺寸，(I1是不锈钢内衬管的外径。
[0028]步骤5，根据透照厚度T和焦距F确定X射线机的透照参数，所述的透照参数包括管电压、管电流和透照时间；所述透照参数在所选用的X射线机的曝光曲线上根据焦距查询。
[0029]步骤6，实施透照；启动X射线机，按照已确定的透照参数和透照布置进行透照。
[0030]步骤7，暗室处理胶片；按照常规方法对透照得到的胶片进行处理。
[0031]步骤8，底片评定。所述底片评定为根据焊缝验收标准，通过底片上的焊缝影像来评定焊缝质量。
[0032]本发明利用射线检测辅助成像装置采用补偿法和防边蚀技术进行透照，完成对复合管管头堆焊焊缝的射线检测。本发明采用补偿手段使堆焊焊缝的透照厚度均匀一致，解决了透照差过大的问题。将射线检测辅助成像装置的防边蚀段与不锈钢内衬管的端面契合，有效地解决了边蚀问题、几何不清晰度问题、焊缝标识辨识困难的问题。
[0033]通过对复合管的射线检测及缺陷解剖实验，证明本发明对堆焊层裂纹有很高的检出率，且顶角未焊透和碳钢外基管内凹成像准确、清晰，有效避免了错、漏检可能造成的损失。
[0034]本发明与传统的检测方法相比，能有效解决透照厚度差过大、边蚀严重、焊缝标识辨识困难等问题，有效地提高了检测质量，从而满足焊缝验收相关标准的要求。本发明可适用不同直径双金属复合管管头堆焊焊缝的射线检测，还可广泛应用于管道管头环焊缝的射线检测。
【具体实施方式】
[0035]本实施例是一种双金属复合管管头堆焊焊缝的射线检测方法。所述双金属复合管是将不锈钢内衬管嵌套在碳钢外基管内形成，并且不锈钢内衬管的长度大于碳钢外基管的长度。所述双金属复合管中的不锈钢内衬管的外径(I1 = 173mm,内径(Itl = 170mm,不锈钢内衬管端面到碳钢外基管端面的距离Ltl = 5mm ;堆焊焊缝在不锈钢内衬管外表面上的焊脚尺Jb = 3mm,在碳钢外基管端面上的焊脚尺寸a = 3mm。所述a和b由堆焊工艺确定。
[0036]本实施例中,采用现有技术检测时,焊缝的透照厚度为1.5mm?4.5_。透照厚度差较大。
[0037]本实施例所使用的射线检测辅助成像装置是一种钢材料的中空回转体，该装置包括防边蚀段，补偿段，内撑固定段。射线检测辅助成像装置的内径大于X射线机的外径。所述射线检测辅助成像装置的一端为防边蚀段，该检测辅助成像装置的中部为锥面的补偿段，并且该补偿段与防边蚀段的衔接处有双金属复合管不锈钢内衬管的定位端面；所述补偿段的另一端与内撑固定段衔接，并且该内撑固定段的外径小于防边蚀段的外径；所述补偿段与防边蚀段以及与内撑固定段的外形过渡面均垂直于射线检测辅助成像装置的轴线。所述具有补偿段的射线检测辅助成像装置被公开在申请号为2014202618269的发明创造中。
[0038]本实施例的具体实施过程是:
[0039]步骤1，确定射线检测辅助成像装置的参数。
[0040]所述射线检测辅助成像装置的参数包括:射线检测辅助成像装置的内径Dtl、防边蚀段的外径D1、补偿段的最大外径D2、最小外径D3、长度L和内撑固定段的外径D4。
[0041]所述防边蚀段的外径D1与不锈钢内衬管的外径(I1相等，D1 = (I1 = 173mm ；
[0042]所述补偿段的最大外径D2与内撑固定段外径D4相等，并且所述补偿段最大外径D2和内撑固定段外径D4均与不锈钢内衬管内径Cltl之间采用间隙配合，公差等级为IT7?11级。D2 = D4 = 169.8mm ;
[0043]所述补偿段长度L >不锈钢内衬管端面到碳钢外基管端面的距离Lci,补偿段的最小外径D3 <不锈钢内衬管的内径Cltl，且L和D3的关系满足公式(I):
[0044]L/ (D2-D3) = b/ (2 X a) (I)
[0045]公式⑴中，L是补偿段长度，D2是补偿段的最大外径，D3是补偿段的最小外径，b是堆焊焊缝在不锈钢内衬管外表面上的焊脚尺寸，a是堆焊焊缝在碳钢外基管端面上的焊脚尺寸。
[0046]本实施例中选择补偿段长度L = 8mm时,则补偿段的最小外径D3 = 153.8mm ；
[0047]所述射线检测辅助成像装置的内径Dtl ( D3-1mm,本实施例取Dtl = 152.8mm,
[0048]步骤2，将射线检测辅助成像装置的补偿段嵌入双金属复合管不锈钢内衬管内，直至不能嵌入为止；
[0049]步骤3，透照布置；将焊缝标识置于射线检测辅助成像装置防边蚀段的外壁上，将像质计置于射线检测辅助成像装置补偿段的内壁，将胶片贴合在堆焊焊缝外壁，并使胶片覆盖堆焊焊缝外壁和所有的焊缝标识；将X射线机放置在射线检测辅助成像装置的轴线上，并正对堆焊焊缝。所述胶片型号为AA400型，胶片的尺寸为360mmX80mm。所述X射线机为YXL0NMG165周向射线机；
[0050]步骤4，确定透照厚度T和焦距F，
[0051]通过公式(2)确定透照厚度T
[0052]T = ((D2-D0) + (d「d0)) /2 (2)
[0053]公式(2)中，T是透照厚度，D2是补偿段的最大外径，D0是射线检测辅助成像装置的内径，Cl1是不锈钢内衬管的外径，d0是不锈钢内衬管的内径。
[0054]通过公式(3)确定焦距F
[0055]F = a+c^/2 (3)
[0056]公式(3)中，F是焦距，a是堆焊焊缝在碳钢外基管端面上的焊脚尺寸，(I1是不锈钢内衬管的外径。
[0057]本实施例中，透照厚度T = 10臟；焦距F = 89.5臟；
[0058]步骤5，根据透照厚度T和焦距F查询X射线机的透照参数，所述的透照参数包括管电压、管电流和透照时间；所述透照参数在所选用的X射线机的曝光曲线上查询，在焦距是F = 89.5mm、AA400底片黑度为2.5的曝光曲线上，查询得透照厚度T = 1mm所对应的管电压为120KV、管电流为1mA和透照时间为6min ；
[0059]步骤6，实施透照；启动X射线机，按照已确定的透照参数和透照布置进行透照。
[0060]步骤7，暗室处理胶片；通过自动洗片机对透照得到的胶片进行处理。所述暗室处理参数根据所选用的X射线机的曝光曲线选择，本实施例中，显影温度和定影温度均为20°C，洗片时间为1min。
[0061]步骤8，底片评定。所述底片评定为根据焊缝验收标准，通过底片上的焊缝影像来评定焊缝质量。
[0062]本实施例中，所 检测的双金属复合管堆焊焊缝的底片影像数据如下表1:
[0063]表1底片影像数据表
[0064]
【权利要求】
1.一种双金属复合管管头堆焊焊缝的射线检测方法，采用具有补偿段的射线检测辅助成像装置，该装置包括防边蚀段，补偿段，内撑固定段；射线检测辅助成像装置的内径大于X射线机的外径；所述射线检测辅助成像装置的一端为防边蚀段，该检测辅助成像装置的中部为锥面的补偿段，并且该补偿段与防边蚀段的衔接处有双金属复合管衬管的定位端面；所述补偿段的另一端与内撑固定段衔接，并且该内撑固定段的外径小于防边蚀段的外径；所述补偿段与防边蚀段以及与内撑固定段的外形过渡面均垂直于射线检测辅助成像装置的轴线； 其特征在于，具体实施过程是: 步骤1，确定射线检测辅助成像装置的参数； 所述射线检测辅助成像装置的参数包括:射线检测辅助成像装置的内径Dtl、防边蚀段的外径D1、补偿段的最大外径D2及最小外径D3、补偿段的长度L和内撑固定段的外径D4 ;其中所述防边蚀段的外径D1与不锈钢衬管的外径Cl1相等； 所述补偿段的最大外径仏与内撑固定段外径D4相等，且所述补偿段和内撑固定段均与不锈钢衬管内径Cltl采用间隙配合； 所述补偿段长度L >不锈钢衬管与碳钢覆管的长度差U，补偿段的最小外径D3 <不锈钢衬管的内径Cltl，且L和D3的关系满足公式⑴: L/(D2-D3) =b/(2Xa) (I) 公式(I)中，b是焊焊 缝在不锈钢衬管面上的焊角尺寸，a是堆焊焊缝在碳钢面上的焊角尺寸； 所述射线检测辅助成像装置的内径Dtl ( D3-1mm ； 步骤2，将射线检测辅助成像装置的补偿段嵌入双金属复合管衬管内，直至不能嵌入为止; 步骤3，透照布置；将焊缝标识置于射线检测辅助成像装置防边蚀段的外壁上，将像质计置于射线检测辅助成像装置补偿段的内壁，将胶片贴合在堆焊焊缝外壁，并使胶片覆盖堆焊焊缝外壁和所有的焊缝标识；将X射线机放置在射线检测辅助成像装置的轴线上，并正对堆焊焊缝； 步骤4，确定透照厚度T和焦距F， 通过公式(2)确定透照厚度T T = ((D2-D0) +(屯-屯雜(2) 公式(2)中，T是透照厚度，D2是补偿段的最大外径，D0是射线检测辅助成像装置的内径，Cl1是不锈钢衬管的外径，d0是不锈钢衬管的内径； 通过公式(3)确定焦距F F = a+c^/2 (3) 公式(3)中，F是焦距，a是堆焊焊缝在碳钢面上的焊角尺寸，Cl1是不锈钢衬管的外径；步骤5，根据透照厚度T和焦距F确定X射线机的透照参数，所述的透照参数包括管电压、管电流和透照时间；所述透照参数在所选用的X射线机的曝光曲线上根据焦距查询；步骤6，实施透照；启动X射线机，按照已确定的透照参数和透照布置进行透照； 步骤7，暗室处理胶片；按照常规方法对透照得到的胶片进行处理； 步骤8，底片评定；所述底片评定为根据焊缝验收标准，通过底片上的焊缝影像来评定焊缝质量。
2.如权利要求1所述双金属复合管管头堆焊焊缝的射线检测方法，其特征在于，所述补偿段最大外径D2和内撑固 定段外径D4与不锈钢衬管内径Cltl之间间隙配合的公差等级为IT7~11级。
【文档编号】G01N23/04GK104034742SQ201410268207
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月16日 优先权日:2014年6月16日
【发明者】刘许龙, 符建峰, 李小进, 安宏庆, 陈平, 黄向斌, 刘晓菊, 陈远东, 冯越, 闫冬梅, 岳彩荣, 鹿潇 申请人:西安航天动力机械厂