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        射線檢測在燃?xì)庥寐竦鼐垡蚁┕艿篮附咏宇^中的應(yīng)用

        2018-03-07 02:52:41,,
        無損檢測 2018年2期
        關(guān)鍵詞:檢測

        ,,

        (廣州特種設(shè)備檢測研究院, 廣州 510000)

        聚乙烯管道以其耐腐蝕、重量輕造價(jià)低、安裝維修方便等優(yōu)點(diǎn)逐漸代替鋼管而在燃?xì)廨斔凸艿乐写罅繎?yīng)用,其焊接方式主要有熱熔和電熔兩種,焊接接頭無損檢測的研究主要集中在超聲波檢測,包括超聲相控陣檢測方面[1-4]。射線檢測具有直觀、可記錄,以及對體積形缺陷較敏感等優(yōu)點(diǎn),特別是數(shù)字射線技術(shù)(DR)可利用分析軟件更加快捷和準(zhǔn)確地處理檢測結(jié)果,其在聚乙烯管道中的應(yīng)用值得研究和嘗試。

        筆者通過試驗(yàn),探討了射線檢測在聚乙烯管道焊接接頭中的可行性。

        1 聚乙烯材料射線檢測的可行性分析

        任何物質(zhì)都會(huì)不同程度地吸收X射線,所以在射線穿過物質(zhì)時(shí)都會(huì)有不同程度的衰減,衰減程度可以通過式(1)來計(jì)算。

        I=I0exp(-μT)

        (1)

        式中:I為穿透后的射線強(qiáng)度;I0為初始射線強(qiáng)度;μ為衰減系數(shù);T為射線穿透物質(zhì)的厚度[5]。

        物質(zhì)的衰減系數(shù)和其密度相關(guān),密度越大,衰減系數(shù)越大。聚乙烯的密度為0.94~0.96 g·cm-3,鋁合金的密度為2.65~2.75 g·cm-3,由此可知,鋁合金的衰減系數(shù)比聚乙烯的衰減系數(shù)要大,射線對聚乙烯材料的透照相對更容易,故如能制定合適的工藝,利用射線檢測聚乙烯材料是可行的[6]。

        2 選擇曝光參數(shù)

        2.1 階梯孔型試塊

        試驗(yàn)用階梯孔型試塊的制作采用PE100材料,加工16個(gè)階梯,第一層階梯厚度為5 mm,第二層階梯厚度為5.1 mm,第三層階梯厚度為5.3 mm,以此類推,相鄰階梯厚度差從0.1~1.5 mm,最后一層階梯厚度為17 mm;在前15個(gè)階梯上各鉆一個(gè)孔,孔徑為0.1~1.5 mm,與相鄰兩階梯厚度差一致,將各階梯厚度差作為線型像質(zhì)計(jì),則共有15條,寬度為0.1~1.5 mm。檢測設(shè)備采用以色列vidisco XRS-3脈沖式數(shù)字射線檢測系統(tǒng)。

        2.2 焦距的選擇

        因?yàn)榫垡蚁┎牧蠈ι渚€的吸收能力較弱,所以需選擇較低的脈沖數(shù)來進(jìn)行曝光,筆者選擇5個(gè)脈沖數(shù)來進(jìn)行曝光,試驗(yàn)所用DR系統(tǒng),滿量程灰度值為65 535,參照標(biāo)準(zhǔn),DR圖像灰度應(yīng)控制為滿量程的20%~80%。表1為階梯試塊各階梯厚度對應(yīng)的灰度。由表1可以看出,焦距為800 mm時(shí),各厚度的灰度在滿量程的50%左右,較為適中。通過階梯孔型試塊圖像(見圖1)可以看出,其能夠看清孔徑為0.1 mm的孔,而對于相鄰階梯間的厚度差則最小能看清0.6 mm的厚度差,說明對于體積型缺陷精度可達(dá)到0.1 mm,而對于線型缺陷精度要差一些。

        表1 階梯試塊各階梯厚度對應(yīng)的灰度

        圖1 焦距800 mm時(shí),階梯試塊的射線檢測圖像

        3 電熔和熱熔的焊接缺陷分析

        聚乙烯管道焊接接頭分為電熔焊接接頭和熱熔焊接接頭,其中電熔焊接是通過加熱電熔管件內(nèi)的電阻絲將管材與管件逐漸融為一體的,而熱熔焊接是通過具有一定壓力的加熱板將連接部位熔融在一起的。無論是電熔焊接還是熱熔焊接,由于工藝、操作等原因,都會(huì)有一些焊接缺陷產(chǎn)生,例如孔洞、夾雜、氧化皮、未熔合、金屬絲錯(cuò)位等缺陷。

        4 人工缺陷的驗(yàn)證試驗(yàn)

        在選擇好焦距后,對帶有不同缺陷的聚乙烯管道焊接接頭進(jìn)行射線檢測驗(yàn)證,試驗(yàn)共制作4種人工缺陷,管材材料為PE100。

        缺陷1:在焊接接頭中放置一粒沙,模擬在現(xiàn)場作業(yè)中掉入焊接部位的沙、灰塵等夾雜物。

        缺陷2:在焊接接頭中加入一根草葉,模擬在現(xiàn)場作業(yè)中掉入焊接部位的線型夾雜物。

        缺陷3:在管材內(nèi)部及邊緣制作出一些氧化皮。

        缺陷4:在焊縫位置制作出未熔合缺陷。

        對試件進(jìn)行透照,得到檢測圖像如圖2所示。

        從圖2可看出,試驗(yàn)未能檢出沙粒和草葉,而可以清晰地顯示出氧化皮和未熔合。由此可知,雖然聚乙烯材料密度和沙粒、草葉的密度不同,但由于差別不大,且沙粒和草葉體積過小,所以在圖像中未能顯示出來;氧化皮則因其體積較大,在圖像中較為明顯;而未熔合由于焊接時(shí)受到某些因素的影響,熔合面局部形成縫隙或是局部聚乙烯分子纏結(jié)不牢,也能從圖像中看出缺陷位置。

        圖2 人工缺陷的透照圖像及其放大圖像

        5 結(jié)論

        聚乙烯材料焊接接頭的射線檢測理論上是可行的,對于體積型缺陷,射線檢測能夠有效地檢測,但是對于較細(xì)小的線型缺陷,射線檢測還是較難檢出。目前聚乙烯材料焊接接頭的檢測方法,用得較多的仍然是超聲方法,對于如何用射線方法進(jìn)行檢測方法,制定出合適的射線檢測工藝,還需進(jìn)一步探討和研究。

        [1] 夏紀(jì)真.無損檢測導(dǎo)論[M].廣州:中山大學(xué)出版社,2010:7.

        [2] 李孟喜.無損檢測[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2011:5.

        [3] 劉貴民,馬麗麗.無損檢測技術(shù)[M].北京:國防工業(yè)出版社,2010:137.

        [4] 施克仁,郭寓岷.相控陣超聲成像檢測[M].北京:高等教育出版社,2010:26.

        [5] 強(qiáng)天鵬.射線檢測[M].北京:中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社,2007:18.

        [6] 董寧光.淺析聚乙烯管道的焊接技術(shù)及其評價(jià)方法[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2013(15):128-130.

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