閆 超，宿再春，張倩茹，孟 帥，孫 彪，苗暢穎

(1.青島蘭石重型機(jī)械設(shè)備有限公司，青島 266555;2.青島神州檢測(cè)工程有限公司，青島 266300)

因?yàn)橹匦蜔捇O(shè)備的筒體對(duì)接焊縫過(guò)長(zhǎng)，無(wú)法一次透照完，所以需要按照一次透照長(zhǎng)度進(jìn)行分區(qū)[1]。同時(shí)也為了方便記錄缺陷和定位缺陷，筒體內(nèi)外都要畫上檢測(cè)用的分區(qū)線，單壁外透時(shí)，外壁的分區(qū)線用于射線裝置對(duì)位，內(nèi)壁分區(qū)線用于貼片，內(nèi)外的分區(qū)線只有處于同一相對(duì)位置上，才能保證射線均勻地透過(guò)焊縫。重型煉化設(shè)備筒體直徑大(2 000 mm以上)，壁厚較厚(通常為60300 mm)，造成內(nèi)外壁曲率不一致，內(nèi)外準(zhǔn)確分區(qū)較困難。特別是遇到人員只能從人孔進(jìn)出筒體，筒體內(nèi)部遍布各種元件，無(wú)法直觀了解內(nèi)外分區(qū)情況是否一致，常常造成筒體外部分區(qū)線與內(nèi)部分區(qū)線無(wú)法處于相對(duì)位置的情況(見(jiàn)圖1)。以往該問(wèn)題的解決方法是從縱縫、接管等位置確定參考點(diǎn)，然后根據(jù)焊縫外部的區(qū)數(shù)，通過(guò)內(nèi)徑計(jì)算出環(huán)縫內(nèi)區(qū)長(zhǎng)，但仍存在誤差，造成底片黑度不均勻，影響射線底片的成片質(zhì)量。根據(jù)2018年某壓力容器制造廠整年的廢片數(shù)據(jù)，其中因分區(qū)不準(zhǔn)確造成黑度不合格的廢片占比為13%。因此，找到一種簡(jiǎn)單便捷的辦法來(lái)解決該問(wèn)題有重要意義[2]。

圖1 筒體焊縫檢測(cè)分區(qū)不準(zhǔn)確示意

1 設(shè)想與設(shè)計(jì)

筆者設(shè)想，通過(guò)找到筒體焊縫內(nèi)外部的最低點(diǎn)，并轉(zhuǎn)動(dòng)筒體使最低點(diǎn)和起點(diǎn)分區(qū)線重合，就能使焊縫內(nèi)外分區(qū)線處在同一相對(duì)位置上。最低點(diǎn)計(jì)算方法如圖2所示，參照?qǐng)D2將激光測(cè)距儀放置在水平地面上，并逐漸調(diào)整位置，找到數(shù)值最低點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)就是這個(gè)筒體焊縫外部的最低點(diǎn)；沿著焊縫方向找到一條水平線，使水平線的垂直平分線與圓筒的幾何中心相交，該垂直平分線與焊縫的接觸點(diǎn)即內(nèi)部焊縫的最低點(diǎn)。

圖2 筒體焊縫最低點(diǎn)計(jì)算方法示意

根據(jù)這個(gè)設(shè)想，筆者設(shè)計(jì)了一種水平儀激光分區(qū)工裝，其結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括小車主體裝置、安裝在主體裝置上的測(cè)量裝置、用于穩(wěn)定主體裝置的支撐桿等；其中測(cè)量裝置包括安裝在所述主體裝置上部的水平儀模塊和安裝在所述主體裝置下面的激光發(fā)射裝置。水平儀模塊的作用是觀測(cè)工裝是否處于水平位置，激光的指向則為工裝的垂直平分線；該工裝采用徠卡(Leica)的DISTO D2型激光測(cè)距儀。水平儀激光分區(qū)工裝使用方法如圖4所示。

圖3 水平儀激光分區(qū)工裝結(jié)構(gòu)示意

圖4 水平儀激光分區(qū)工裝使用方法示意

在實(shí)際應(yīng)用中，首先參照?qǐng)D4將DISTO D2型激光測(cè)距儀放置在水平地面上并逐漸調(diào)整位置，找到數(shù)值最低點(diǎn)，該點(diǎn)即為筒體焊縫外部的最低點(diǎn)，之后經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)在外壁上畫一條垂直于焊縫的直線，這條線便是外部焊縫分區(qū)線的起點(diǎn)。其次，將水平儀激光分區(qū)小車主體裝置水平放置于筒體內(nèi)部焊縫的正上方，滑動(dòng)使水平儀模塊中氣泡位于中間位置，于激光所指的位置處劃線，該處即與焊縫外部起始分區(qū)線相吻合。最后，找到外部焊縫分區(qū)的起始點(diǎn)，以計(jì)算好的一次透照長(zhǎng)度進(jìn)行劃線，轉(zhuǎn)動(dòng)筒體，不斷循環(huán)此過(guò)程，完成筒體焊縫內(nèi)的外分區(qū)。

此工裝僅僅是設(shè)想，具體分區(qū)是否準(zhǔn)確還需要進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。因此筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)黑度均勻性試驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證。

2 黑度均勻性試驗(yàn)與數(shù)據(jù)分析

2.1 工藝和設(shè)備參數(shù)

黑度是射線照相影像質(zhì)量的最基本參數(shù),黑度會(huì)影響影像的對(duì)比度和顆粒度(噪聲),進(jìn)而影響靈敏度，提高黑度可提高靈敏度和缺陷檢出率[3]。分區(qū)不準(zhǔn)確會(huì)嚴(yán)重影響底片黑度的均勻性。底片評(píng)定區(qū)中對(duì)稱點(diǎn)的黑度值越接近，說(shuō)明射線源所對(duì)位置越靠近正中，幾何結(jié)構(gòu)越對(duì)稱，分區(qū)的準(zhǔn)確度就越高。

2.2 試驗(yàn)方法

選取4條與加氫反應(yīng)器規(guī)格相同，材料為Q345R的對(duì)接無(wú)余高焊縫進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)所用到的工藝和設(shè)備參數(shù)如表1所示。

2.3 試驗(yàn)方案

首先選取其中兩條焊縫用水平儀激光分區(qū)工裝進(jìn)行分區(qū)，焊縫編號(hào)為1號(hào),2號(hào)，另外選取兩條焊縫采用內(nèi)部找參考點(diǎn)的方法進(jìn)行分區(qū)，焊縫編號(hào)為3號(hào)，4號(hào)。其次設(shè)置透照厚度比K為1.1，一次透照長(zhǎng)度為300 mm，按表1的工藝參數(shù)進(jìn)行射線透照，每條焊縫得到40張底片，共計(jì)160張底片。最后采用圖5所示的選點(diǎn)方式，對(duì)不同分區(qū)方法下得到的底片，使用TD-210A型黑度計(jì)測(cè)量并記錄共計(jì)12個(gè)對(duì)稱點(diǎn)的黑度值。

表1 工藝和設(shè)備參數(shù)

圖5 需要測(cè)量黑度值的區(qū)位示意

2.4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，共記錄了1 920個(gè)黑度值，按照?qǐng)D5的分類，求出12個(gè)測(cè)量點(diǎn)黑度的平均值，整理后的數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 底片12個(gè)測(cè)量點(diǎn)黑度的平均值

根據(jù)表2底片的12個(gè)測(cè)量點(diǎn)黑度的平均值，分別計(jì)算出對(duì)稱點(diǎn)的黑度差值的絕對(duì)值(見(jiàn)表3)。

表3 對(duì)稱位置黑度差值的絕對(duì)值

分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，當(dāng)設(shè)備、焊縫尺寸、工藝等條件都確定后，可以得出以下結(jié)論。

(1)兩種分區(qū)方法對(duì)底片上下對(duì)稱位置的黑度差值的絕對(duì)值影響較小，可不做分析。

(2)左右對(duì)稱點(diǎn)黑度差值的絕對(duì)值變化較大，采用參考點(diǎn)分區(qū)方法時(shí)，黑度差值的絕對(duì)值為0.260.85，而采用設(shè)計(jì)的工裝分區(qū)方法時(shí)，黑度差值的絕對(duì)值僅為0.010.06，說(shuō)明設(shè)計(jì)的方法可使底片黑度更均勻，同時(shí)也證明了水平儀激光分區(qū)工裝對(duì)焊縫的幾何結(jié)構(gòu)分區(qū)更準(zhǔn)確。

3 應(yīng)用實(shí)例

在驗(yàn)證完水平儀激光分區(qū)工裝方法的有效性后，便將該工裝投入使用，并統(tǒng)計(jì)了某廠從2019年1月到2019年7月的廢片率，得出因分區(qū)不準(zhǔn)確，黑度不符造成的廢片率由原先的13%降低為4%，探傷工評(píng)價(jià)該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便，分區(qū)效率高。

隨后又抽查了10條筒體焊縫，對(duì)其底片對(duì)稱點(diǎn)黑度差值絕對(duì)值的最大值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，均小于0.06，證明水平儀激光分區(qū)工裝方法的穩(wěn)定性很好。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于將水平儀和激光測(cè)距儀相結(jié)合以尋找筒體最低點(diǎn)的設(shè)想，筆者設(shè)計(jì)了黑度均勻性試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，試驗(yàn)結(jié)果表明該方法對(duì)重型煉化設(shè)備的筒體對(duì)接焊縫分區(qū)更為準(zhǔn)確。后經(jīng)實(shí)際應(yīng)用，得出了此方法操作簡(jiǎn)單便捷、黑度均勻、穩(wěn)定性高、減少了黑度不符的廢片率的結(jié)論，值得在行業(yè)范圍內(nèi)進(jìn)一步推廣。