林春明，楊偉芳，史文華，鄧世林，楊 哲，沈 陽，伍安威，潘琪偉，李來忠，談恩慧，陸 思

（1.浙江金洲管道工業(yè)有限公司，浙江 湖州 313000；2.上海申仕展覽服務有限公司，上海201700；3.湖州市質量技術監(jiān)督檢測研究院，湖州313000）

小直徑直縫焊管X射線檢測雙壁法的靈敏度比較*

林春明1，楊偉芳1，史文華1，鄧世林1，楊 哲2，沈 陽1，伍安威3，潘琪偉1，李來忠1，談恩慧1，陸 思1

（1.浙江金洲管道工業(yè)有限公司，浙江 湖州 313000；2.上海申仕展覽服務有限公司，上海201700；3.湖州市質量技術監(jiān)督檢測研究院，湖州313000）

由于檢測設備結構和管徑等原因，采用X射線對小直徑直縫焊管檢測時無法實現(xiàn)單壁透照而要進行雙壁透照檢測，但不同標準中雙壁透照技術對不同透照厚度像質計相對靈敏度的要求有所不同。為了能更準確地應用相關標準，對API SPEC 5L（第45版）和GB/T 9711—2011，NB/T 47013.11—2015，SY/T 4109—2013，ISO 17636-2： 2013，ISO 10893-7： 2011 和 2013 ASME Code Sec V NDE等標準中單壁透照和雙壁透照的像質計（IQI）指數(shù)和靈敏度進行了比較，對比結果對焊管設計及直縫焊管制造廠家有一定的借鑒作用。

焊管；檢測；X射線實時成像；雙壁透照；像質計靈敏度

小直徑直縫焊管在X射線實時成像檢測時，由于檢測設備結構和焊管直徑等原因，無法采用單壁透照技術，一般508mm直徑以下的直縫焊管就考慮采用雙壁透照技術。焊管檢測時常用的標準有 API SPEC 5L《管線鋼管規(guī)范》第 45版（以下簡稱 API SPEC 5L（第 45版））和 GB/T 9711—2011《石油天然氣工業(yè)管線輸送系統(tǒng)用管》（以下簡稱GB/T 9711—2011）等，這兩個標準中只對射線檢測單壁透照技術的像質計指數(shù)給出了要求，而沒有對射線雙壁透照時的像質計靈敏度指數(shù)給出要求。

本研究通過對國內外相關標準規(guī)范中的雙壁透照像質計指數(shù)以及像質計靈敏度值進行比較分析，結論可以為X射線實時成像設備對小直徑直縫焊管的雙壁透照檢測提供一定的參考。

1 內外單壁單影成像的像質計指數(shù)

射線透照工藝是指為達到一定要求而對射線透照過程規(guī)定的方法、程序、技術參數(shù)和技術措施等。像質計指數(shù)是其中重要的一環(huán)，它在膠片和平板等上面的影像，可以作為一種永久性的證據(jù)，表明射線透照檢驗是在適當?shù)臈l件下進行的。焊管的射線實時成像透照檢驗工藝，一般是選擇單壁內透法，射線膠片法采用內外壁透照法。螺旋埋弧焊管X射線實時成像內壁單透和內外壁單透工藝如圖1所示。

圖1 螺旋埋弧焊管X射線實時成像內壁單透和內外壁單透工藝

API SPEC 5L（第 45版）和 GB/T 9711—2011對焊管X射線檢測單壁單影的靈敏度指數(shù)有具體要求。標準中射線檢驗用ISO線型像質計和ASTM型像質計的指數(shù)要求見表1和表2。

表1 射線檢驗用ISO線型像質計（IQI）

表2 射線檢驗用ASTM線型像質計（IQI）

X射線檢測單壁透照技術線像型像質計的選擇比較簡單，無論是膠片法，還是實時成像法，只要按照表1和表2中的焊縫厚度，直接選擇指定的金屬絲號碼即可，兩者都使用同樣的像質計指數(shù)。目前，國內焊管廠的射線設備基本上都能滿足API SPEC 5L（第 45版）和 GB/T 9711—2011的像質靈敏度指數(shù)要求。

2 不同標準中雙壁透照像質計靈敏度指數(shù)

對焊管進行X射線檢測時，無論是膠片法還是實時成像法，原則上都采用的是內透單壁法。但有時由于檢測設備的結構和焊管直徑或者其他原因，導致射線機無法深入焊管內部，或者成像介質無法在焊管內壁工作等，就必須采用外壁雙面透照法，小直徑直縫焊管的X射線檢測就存在這樣的問題。小直徑直縫焊管X射線實時成像雙壁透照法工藝如圖2所示。

圖2 小直徑直縫焊管X射線雙壁透照法工藝

采用雙壁透照法，即意味著X射線將透過雙層鋼管壁厚（另一層是焊縫厚度）而到達成像介質，即膠片或者平板等，像質計靈敏度指數(shù)自然不同于單壁單影。這種變化，對于X射線檢測普遍使用膠片法的廠家來說，可能影響并不大，因為膠片法靈敏度相對較高，而且膠片法還可以通過選擇膠片種類，即使用小顆粒度膠片或其他工藝手段增加靈敏度。但對于普遍采用X射線數(shù)字實時成像的焊管制造廠家來說，這種影響就會較大，因為平板成像的靈敏度低于膠片法，且平板本身影像數(shù)據(jù)也是受自身條件的制約，不如膠片法靈活。

下面對國內外射線檢測標準中的雙壁透照靈敏度指數(shù)和靈敏度進行分析和比較。

2.1 ISO 17636：2013標準

ISO 17636：2013可分為ISO 17636-1：2013《焊縫無損檢測·射線照相檢測 第1部分：X射線和γ射線照相膠片技術》和ISO 17636-2：2013《焊縫無損檢測·放射線檢驗 第2部分：帶數(shù)字探測器的X射線和γ射線技術》。ISO 17636：2013把射線照相技術分為兩個等級，A為普通級，B為較高級。技術的選擇應在檢測前規(guī)定，當?shù)燃堿的靈敏度無法達到要求時，才應用等級B的檢驗技術。

ISO 17636-2：2013中雙壁單影透照像質計在檢測器（平板）側的A級和B級參數(shù)要求見表3。

表3 ISO 17636－2：2013雙透技術雙影或單影最低像質指數(shù)（A級和B級）

采用雙壁透照時，像質計置放在平板一側，無論選擇A級還是B級，靈敏度指數(shù)相對于本應置放在射線源側來說都是比較寬松的。把像質計置放在平板一側，應該是不得已的做法，對焊管而言，把像質計置放在焊管內管端兩側也是可行的。ISO 17636-2：2013規(guī)定了像質計置放在平板一側的像質計指數(shù)，照此做也是標準所允許的。筆者建議，在此狀態(tài)下調節(jié)靈敏度時，不必拘泥于表3的A級像質計指數(shù)，如果內控可行的話，應相應增高靈敏度級別，及執(zhí)行表3的B級或更高的靈敏度。

2.2 NB/T 47013.11—2015標準

NB/T 47013.11—2015《承壓設備無損檢測 第11部分：X射線數(shù)字成像檢測》是2015年9月才開始實施的新標準。NB/T 47013.11—2015中雙壁透照像質計置于X射線機測的圖像靈敏度要求見表4。該標準參考了歐洲標準，并結合我國射線檢測的實際情況，設置了AB級 （中靈敏度技術）和B級（高靈敏度技術），但標準中沒有明確何種情況下選用AB級或B級。

表4 NB/T 47013.11—2015雙壁透照像質計置于X射線機測的圖像靈敏度要求

NB/T 47013—2015是國內使用比較成熟和普遍的承壓設備無損檢測標準，NB/T 47013.11—2015中增加了X射線數(shù)字成像檢測，設置了AB級和B級。在對小直徑直縫埋弧焊管進行X射線檢測時，不同標準對像質計靈敏度指數(shù)和靈敏度的要求有所不同。API SPEC 5L（第45版），GB/T 9711—2011單透的像質計靈敏度指數(shù)和NB/T 47013.11—2015小直徑焊管AB級和B級雙壁透照時常用的像質計靈敏度指數(shù)和靈敏度對比見表5。表5中靈敏度相對值S=基本線徑（mm）/透照厚度（mm）。

表5 不同標準中像質計靈敏度指數(shù)和靈敏度的對比

由表5可以看出，API SPEC 5L（第45版）和GB/T 9711—2011單壁單影靈敏度指數(shù)和靈敏度，與NB/T 47013.11—2015雙壁透照像質計置放于X射線機側的AB級和B級的靈敏度指數(shù)和靈敏度，存在一定的交集，且相互接近，但到了B級，也就是高靈敏度技術上，差距就拉大了。比如某國外著名品牌數(shù)字平板探測器設備是這樣描述其靈敏度的：對于移動速度4～8 m/min的動態(tài)成像，對比靈敏度可達到2%～2.5%，靜態(tài)成像靈敏度達到1%。表5中NB/T 47013.11—2015的AB級像質計靈敏度大多數(shù)都能滿足設備要求，個別接近于1%。對于B級高靈敏度技術而言，則不少靈敏度是低于1%的。無論是設計單位，還是制造單位，對焊管X射線實時成像檢測時，均面臨檢測靈敏度是否能滿足標準要求的問題。

2.3 ISO 10893-7：2011標準

ISO 10893-7：2011《鋼管的無損檢測 第7部分：用于缺陷探測的焊接鋼管的焊縫數(shù)字射線探傷》中6.6標明 “應采用單壁透照技術。若因尺寸，實際上不能采用此技術時，買賣雙方同意，允許采用雙壁透照技術。”同時又在7.3標明“對于雙壁透照技術，所用的圖像質量應為用壁厚的兩倍來執(zhí)行?！笨梢娺@種做法除了增加焊管直徑上的距離外，透照兩倍的壁厚執(zhí)行的就是兩厚度值的單壁透照像質計靈敏度值。該標準對于焊管外雙壁單影實時成像檢測來說，應該說是相當寬容的，可操作性較強。

另外，SY/T 4109—2013《石油天然氣鋼質管道無損檢測》中絲徑的選取方法是根據(jù)透照厚度w來決定的，見表6。

表6 SY/T 4109—2013透照厚度的確定

表6中關于透照厚度的選擇是沿襲舊版標準JB/T 4730和舊版GB/T 3323的做法，即雙層透照（含雙壁單影）的透照厚度也是在母材厚度上乘以2倍，焊縫每個單面有余高時則加2mm。根據(jù)筆者多年的經(jīng)驗，SY/T 4109常被用在焊管和無縫鋼管現(xiàn)場對接焊縫檢測的射線膠片法上，而焊管制造廠家使用相對較少。但隨著便攜式X射線實時成像技術在現(xiàn)場對接的使用越來越普遍，這種現(xiàn)象將會有所改變。

2.4 ASME Code Sec V NDE標準

2013 ASME Code Sec V NDE中在射線源側和膠片側的像質計選用和靈敏度S見表7。ASME Code Sec V NDE在射線檢測中的權威性是一致公認的。2013 ASME Code Sec V NDE中“第二章射線照相檢驗”中T276.2中明確說明：有余高的焊縫，像質計放置處的厚度是工件的公稱單壁厚度加上不超過《規(guī)范》允許的焊縫余高估計值；沒有余高的焊縫，像質計放置處的厚度是單壁公稱厚度。ASME Code Sec V NDE含義很明確，射線雙壁單影的像質指示和單壁單影是一樣的，即射線檢測雙壁單影執(zhí)行的是單壁單影的靈敏度。

表7 2013 ASME Code Sec V NDE中在射線源側和膠片側的像質計的選用及其靈敏度

由表7可見，2013 ASME Code Sec V NDE中單壁單影在射線源一側的靈敏度要求與上述標準相比并不高，但是雙壁單影若采用單壁單影的像質計靈敏度，這個要求相對較高。也就是說，透照厚度在加倍的狀況下，依舊使用原來的像質計靈敏度，而且該參數(shù)還受到管壁厚度﹑直徑和管電壓等諸多因素影響，此種情況下的靈敏度參數(shù)是否可靠是值得考慮的問題。或許有人會利用2013 ASME Code Sec V NDE中單壁單影的在膠片一側的靈敏度來滿足此項靈敏度，但是業(yè)內人士都知道，膠片側的像質計不能反映幾何條件劣化時因清晰度受影響而造成的靈敏度損失，而焊縫中裂紋類平面狀缺陷的檢出在很大程度上受清晰度的影響，所以膠片側像質計靈敏度只是一種不得已的像質評價方法。而小直徑焊管不同于許多鍋爐壓力容器產(chǎn)品有封口入孔等限制，盡管是實時成像雙壁單影，但在焊管口還是能把像質計放在射線源一側的，依據(jù)ASME Code Sec V NDE規(guī)則，只有內壁不可進入，像質計方可放在膠片側。所以在這種前提下，若還是把像質計放在膠片一側，顯然不是妥當?shù)摹?/p>

2013 ASME Code Sec V NDE在強制性附錄的附錄Ⅱ實時射線透視檢驗法II-260校驗指出，系統(tǒng)校驗應在靜態(tài)下進行，應滿足T-276中對像質計（IQI）的要求，也就是滿足射線膠片法對于像質計指數(shù)的要求。

3 結 語

本研究通過對國內外相關標準規(guī)范中的雙壁透照像質計指數(shù)及像質計靈敏度值的分析和比較，可以看出，API SPEC 5L（第45版）和GB/T 9711—2011中只有對單壁單影像質計靈敏度的要求，而沒有對雙壁單影像質計靈敏度的要求。NB/T 47013.11—2015﹑ SY/T 4109—2013﹑ ISO 17636-2： 2013﹑ ISO 10893-7： 2011 和 2013 ASME Code Sec V NDE等國內外標準的覆蓋面比較廣，其中雙壁透照技術對不同透照厚度像質計相對靈敏度的要求不一，各有特色。

焊管射線實時成像檢測技術運用雙壁法的現(xiàn)象并不普遍，目前主要應用于小直徑直縫焊管。隨著復合管等技術的發(fā)展，小直徑直縫焊管在品種和質量上度會再上新臺階，其用途和市場將會更為廣闊。射線檢測在這方面具有獨特的優(yōu)勢，但采用X射線實時成像雙壁法檢測時會涉及到不同標準及靈敏度的選擇，希望本研究能對焊管設計及直縫焊管制造廠家有一定的借鑒作用。

[1]強天鵬.射線檢測[M].昆明：云南科技出版社，2001.

[2]王曉雷.承壓類特種設備無損檢測相關知識[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2007.

[3]強天鵬，李衍.焊縫雙壁或多層透照時靈敏度的評價[J].無損檢測，2003，25（5）：260-263.

[4]API SPEC 5L：2001（第 45 版），管線鋼管規(guī)范[S].

[5]GB/T 9711—2011，石油天然氣工業(yè)管線輸送系統(tǒng)用管[S].

[6]ISO17636-2：2013，Non-destructivetestingof welds-Radiographic testing-Part 2：X-and gamma-ray techniques with digital detectors[S].

[7]NB/T 47013.11—2015，承壓設備無損檢測第11部分：X射線數(shù)字成像檢測[S].

[8]ISO 5579：1998，Non-destructive testing-Radiographic examination of metallic materials by X-and gamma rays-Basic rules[S].

[9]ISO 10893-7：2011，Non-destructive testing of steel tubes-Part 7：Digital radiographic testing of the weld seam of welded steel tubes for the detection of imperfections[S].

[10]SY/T 4109—2013，石油天然氣鋼質管道無損檢測[S].

[11]鄭世才.新型雙絲像質計設計無損檢測[J].無損檢測，2007，29（12）：20-23，38.

[12]林春明，楊偉芳，陳珂.線型像質計在焊管探傷中的實際應用[N].世界金屬導報，2011-06-21（19）.

[13]高杰宗，寧宇.JB/T 4730與DL/T 821在管道焊縫射線底片像質計靈敏度要求上的差異[J].無損檢測，2015，39（1）：39-42.

[14]2013 ASME Code Sec V NDE，Art2，Radiographic Examination[S].

[15]寧宇，周杰，高杰宗.線型像質計在RCC-M與JB/T 4730 中的應用比較[J]. 無損檢測，2015，39（3）：35-37.

Sensitivity Comparison of Double-wall X-ray Detection for Small Diameter Longitudinal Welded Pipe

LIN Chunming1,YANG Weifang1,SHI Wenhua1,DENG Shilin1,YANG Zhe2,SHEN Yang1,WU Anwei3,PAN Qiwei1,LI Laizhong1,TAN Enhui1,LU Si1
（1.Zhejiang Jingzhou Pipe Co.,Ltd.,Huzhou 31300,Zhejiang,China;2.Shanghai Shenshi Exhibition Service Co.,ltd.,Shanghai 201700,China;3.Huzhou Quality and technical supervision inspection institute,Huzhou 313000,Zhejiang,China）

During smalldiameterlongitudinalwelded pipe detection,adopting X-ray cannotrealize single-wall transillumination because of detection equipment structure and pipe diameter,so double-wall transillumination should be conducted.In different standard,the sensitivity requirements of different transillumination thickness image quality indicator(IQI)for double-wall transillumination are different,in order to accurately apply the relevant standards,the index and sensitivity of single-wall transillumination and double-wall transillumination IQI were compared in some standards,such as API SPEC 5L(45th edition),GB/T 9711—2011，NB/T 47013.11—2015，SY/T 4109—2013，ISO 17636-2：2013，ISO 10893-7：2011 and 2013 ASME Code Sec V NDE,the contrast results will provide certain reference for welded pipe design and longitudinal welded pipe manufacturers.

welded pipe;detection;X-ray real-time imaging;double-wall transillumination;IQI sensitivity

TE973.6 文獻標志碼：B DOI:10.19291/j.cnki.1001-3938.2016.03.007

浙江省重大科技專項重點工業(yè)項目“油氣井用高性能實體膨脹套管及檢測技術研究”（項目號2013C01084）。

林春明（1963—），男，上海市人，無損檢測責任工程師，無損檢測技師，現(xiàn)主要從事焊管無損檢測質量和設備的管理工作。

2016-01-13

羅 剛