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        長輸管道試壓頭的射線檢測方法探討

        2021-11-17 02:41:48李向東周學(xué)軍王子龍
        石油工程建設(shè) 2021年5期
        關(guān)鍵詞:焊縫工藝檢測

        李向東,周學(xué)軍,王子龍

        1.大慶石化安全環(huán)保工程監(jiān)督站,黑龍江大慶163714

        2.中國石油長慶油田分公司技術(shù)監(jiān)測中心,陜西西安 710018

        3.吉林亞新工程檢測有限責(zé)任公司,吉林吉林132021

        長輸管道在進(jìn)行分段試壓時,需要使用一個稱之為試壓頭的重要部件。對該試壓頭焊口的檢測,其要求與主線路一致,即要求進(jìn)行100%射線檢測。由于長輸管道的設(shè)計壓力通常較高,其強(qiáng)度試驗最高壓力為設(shè)計壓力的1.5倍,并且穩(wěn)壓時間一般為4 h,壓力較高,穩(wěn)壓時間長,存在一定的安全風(fēng)險,因此試壓頭的無損檢測顯得尤為重要。利用以往的檢測經(jīng)驗對試壓頭進(jìn)行檢測時,需要經(jīng)過一系列復(fù)雜的計算,檢測效率相對較低,本次在大慶石化某項目長輸管道試壓頭焊縫檢測中,輔助采用了計算機(jī)軟件AutoCAD對試壓頭、射線源焦點位置等實物進(jìn)行1∶1比例繪圖,確定了檢測區(qū)角度和長度,并對中心有障礙物的試壓封頭焊口射線檢測工藝進(jìn)行優(yōu)化[1-5],由此提高了檢測效率。以下介紹該次檢測的方法與經(jīng)驗,以期為類似項目提供借鑒。

        1 試壓頭的設(shè)計與結(jié)構(gòu)

        在進(jìn)行試壓頭設(shè)計時,為避免發(fā)生卡球,通常情況下,上水隔離球選用直板雙向球,以便在管道試壓結(jié)束后可以作為反向掃水球使用,但是要使上水隔離球最后作為掃水球使用,必須確保球到上水末端時不被卡在試壓頭端部,要解決這個問題,需要在試壓頭最端部排水閥門外側(cè)加裝一只小閥門,在上水過程中,先在隔離球前端充入一定水量,在上水過程中小閥門始終處于關(guān)閉狀態(tài),這樣上水球就不可能進(jìn)入該閥門。在試壓結(jié)束后,通過向該閥門通氣,就可以把球趕出試壓頭,所連接的端口作為下個試壓段的供水口與后續(xù)流程連接。因此,設(shè)計的試壓頭具有如圖1所示的結(jié)構(gòu),即將橢圓封頭、擋管、閘閥、針型閥、壓力表等安裝在一段直管段上,而橢圓封頭與直管段采用焊接的結(jié)構(gòu)形式,由此構(gòu)成了試壓頭。

        圖1 試壓頭示意

        2 中心有障礙物試壓頭檢測工藝的CAD輔助設(shè)計

        (1)中心有障礙物試壓頭檢測工藝存在的問題。在對封頭與直管焊接形成的環(huán)向?qū)雍缚p進(jìn)行檢測時,常采用雙壁單影檢測技術(shù)。但這種試壓頭,要使用擋管(見圖1)以保證推水直球、注水球與封頭之間的距離。由于擋管的存在,擋管遮擋部分無法被檢測,見圖2。因此,應(yīng)對中心有障礙物的試壓封頭焊口設(shè)計滿足檢測要求的射線檢測工藝。

        圖2 遮擋部位底片影像

        (2)中心有障礙物的試壓封頭焊口滿足檢測要求的射線檢測工藝設(shè)計。圖3所示為射線束的覆蓋范圍,射線束的覆蓋由L1、L2和L遮擋構(gòu)成。在進(jìn)行檢測工藝設(shè)計時,為在滿足標(biāo)準(zhǔn)中對K值要求的情況下對L1、L2進(jìn)行檢測,通過調(diào)整射線束焦點F的位置,優(yōu)化L1、L2的長度,使之滿足式(1)、式(2)要求,從而對試壓頭焊縫實現(xiàn)分段檢測。

        圖3 射線束覆蓋范圍示意

        式中:L1、L2為檢測區(qū)長度,L遮擋為遮擋區(qū)長度。

        K值限定條件:查現(xiàn)行SY/T 4109—2015得到K值的最大值Kmax,通過式(2) 計算Tmax。

        式中:K為透照厚度比;Kmax為透照厚度比最大值;Tmax為最大透照厚度;T為檢測區(qū)公稱厚度。

        使用CAD進(jìn)行1∶1繪圖,確定檢測區(qū)角度和長度,同時進(jìn)行優(yōu)化,具體步驟如下:

        第1步:根據(jù)所選擇的射線機(jī)型號,確定射線源焦點位置F,以F為起點向L1繪制R1和R2,其中R1要與支撐鋼管T外徑相切。

        第2步:改變R1與外壁的位置,測量最大透照厚度t,當(dāng)滿足t=Tmax時,固定R1位置。

        第3步:從鋼管圓心向L1引2條角度輔助線A1和A2。A1與R2在外壁相交,A2與R1在內(nèi)壁相交,見圖3。

        第4步:測量檢測區(qū)角度A,確定L1檢測的范圍。

        第5步:計算檢測次數(shù)。

        第6步:對檢測次數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,優(yōu)化后進(jìn)行分段檢測。

        (3)CAD輔助設(shè)計的中心有障礙物試壓頭檢測工藝的工程應(yīng)用。對直徑為φ60 mm的擋管以及規(guī)格為φ356 mm×6.4 mm的管道使用的試壓頭進(jìn)行實際測試,焦距506 mm,分成20個檢測區(qū),通過10次透照對整個周向焊縫進(jìn)行了檢測。試驗使用的試件見圖4。檢測照片見圖5,從圖5可見,照片的靈敏度和黑度均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

        圖4 試驗用試件

        圖5 試驗試件的檢測結(jié)果

        3 結(jié)束語

        通過使用計算機(jī)AutoCAD輔助設(shè)計的中心有障礙物試壓頭檢測工藝,檢測底片的靈敏度和黑度均能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求,切實提高了檢測效率,節(jié)約了時間成本。在本建設(shè)項目實際實施中,共計使用試壓封頭10個,采用本射線檢測方法累計使試壓工序的工期提前了近2 d。

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