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浅谈阀门铸钢件的射线检测标准及应用

浅谈阀门铸钢件的射线检测标准及应用

原创
2021-03-11
技术文章
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阀门是流体输送系统中的控制部件,其品种和规格繁多,用途极为广泛,无论是石油、石化、冶金、电力、国防、核能,还是交通运输、城市建设、人民生活等。一旦阀门质量不合格,发生泄漏或破裂,极易引起火灾、爆炸、中毒、污染等事故,造成重大伤亡和经济损失。阀门铸钢件的射线检测是铸钢阀门质量控制的重要环节,因此,检测标准的正确理解及应用十分重要。

阀门铸钢件的射线检测标准

铸钢件的射线检测标准中,国标阀门采用最多的是JB/T6440《阀门受压铸钢件射线照相检测》,美标阀门采用最多的是ASME B16.34《法兰、螺纹和焊接端连接的阀门》。

■ 检测技术等级

JB/T6440规定了检测技术等级,分为A级、AB级和B级。不同的技术等级,其关于胶片类别、增感屏、放射源和高能X射线的透照厚度范围、射线源到工件表面的最小距离、曝光量、黑度、像质计灵敏度的要求不相同。而ASME B16.34及ASTM E94没有相关规定。

■ 胶片类别

JB/T6440规定,A级或AB级检测技术最低要求采用T3类胶片,B级检测技术最低要求采用T2类胶片。利用γ射线检测裂纹敏感性大的材料时,最低要求采用T2类胶片。而ASME B16.34规定,胶片粒度要等于或细于ASTM E94中的2(II) 型。

■ 增感屏

JB/T6440详细规定了不使用增感屏或使用金属增感屏时不同能量的X射线和不同的放射源所对应的增感屏材料和厚度。ASME B16.34没有相关规定,ASME E94仅描述了前后铅屏的作用,规定了γ射线检测时前屏的最小厚度,Ir192源为0.13mm,Co60源为0.25mm。

■ 透照厚度范围

JB/T6440规定了常规X射线不同透照厚度时的最高管电压,及不同检测技术等级采用γ射线源和不同能量的高能X射线适用的透照厚度范围。ASME B16.34没有相关规定,ASME E94仅描述了射线能量对成像质量的影响,即一般情况下能量越低所获得的图像对比度越好。

■ 射线源到工件表面的最小距离

JB/T6440通过规定射线源到工件表面的最小距离来控制几何不清晰度。不同检测技术等级,射线源到工件表面的最小距离不同:
A级检测技术:f≥7.5dt2/3;AB级检测技术:f≥10dt2/3;B级检测技术:f≥15dt2/3

式中:f—射线源至工件表面距离;d—有效焦点尺寸;t—透照厚度。
只要底片质量符合标准要求,采用中心内透法时,f值可以减小,但减小值不得超过规定值的50%;采用偏心内透法时,f值可以减小,但减小值不得超过规定值的20%。
而ASME E94直接规定了几何不清晰度,其公式为:Ug=Ft/Do

式中:Ug—几何不清晰度;F—有效焦点尺寸;t—工件射线源一侧到胶片的距离;Do—射线源至工件表面距离。

■ 曝光量

JB/T6440规定,X射线照相,当焦距为700mm时曝光量的推荐值为:A级和AB级检测技术不小于15mA.min;B级检测技术不小于20mA.min。采用γ射线透照时,总的曝光时间不得少于输送源往返所需时间的10倍。而ASME B16.34及ASTM E94没有相关规定。

■ 黑度
底片黑度的要求的对比请见表1。

表1 底片黑度的要求

 

单片观察

双片叠加观察

JB/T6440,A级

1.2~4.0

单片的黑度不低于1.3

JB/T6440,AB级

2.0~4.0

不允许

JB/T6440,B级

2.3~4.0

不允许

ASME B16.34

1.5~4.0

每张单片1.0~2.5,双片叠加时不大于4.0


JB/T6440还规定,透照截面厚度变化大的铸件时,AB级最低允许降至1.5;B级最低可降至2.0。双片叠加观察法仅限于A级技术。对于黑度>4.0的底片,如果有检定报告证明观片灯的亮度能满足标准要求,允许进行评片。

■ 像质计灵敏度

像质计灵敏度的要求见表2。

表2 射线照相灵敏度的要求

 

透照厚度≤19mm

19mm<透照厚度≤50mm

透照厚度>50mm

JB/T6440,A级

≤2.0%

≤2.0%

≤2.0%

JB/T6440,AB级

≤2.0%

≤2.0%

≤1.5%

JB/T6440,B级

≤1.5%

≤1.5%

≤1.0%

ASME B16.34

≤2-4T
(等效灵敏度2.8%)

≤2-2T
(等效灵敏度2.0%)

≤2-2T
(等效灵敏度2.0%)


阀门铸钢件的射线透照工艺

JB/T6440和ASME B16.34都规定,在可以实施的情况下应选用单壁透照方式。只有在单壁透照无法实施的情况下,才允许采用双壁透照方式。

选择透照方式时,除了必须考虑上述检测标准及技术等级、透照厚度、射线源到工件表面的最小距离、黑度、像质计类型及灵敏度等因素外,还应综合考虑:客户要求、阀门结构及检测部位、内径及壁厚、操作可行性及检测设备的情况等。因此,阀门铸钢件选择透照方式时应遵循以下原则:

1. 当阀门内径较大、源到工件的距离和检测灵敏度满足标准中心内透的要求时应优先选用中心内透法,这时透照厚度差最小、缺陷检出率较高,而且周向曝光的检测效率也最高;
2. 当上述条件不满足标准中心内透但满足偏心内透的要求时应选用偏心内透法;
3. 内透法无法实施时应选用单壁外透法,这时应通过增大焦距来减小透照厚度差;
4. 对于法兰根部缺陷的检测,考虑到内透法可能造成的漏检,宜采用单壁外透法来检测;
5. 对于难以实施单壁透照法的3in.以下的小口径阀门,允许使用双壁透照法,且至少应在相互垂直的方向上各照一次;
6. 对于某些常规透照方式可能漏检的部位,经合同各方商定后,可适当增加透照次数或透照方向。

阀门铸钢件的射线底片评定

射线底片评定应包括底片质量的评定和铸件缺陷的评定。只要在底片本身的质量满足标准的前提下才能进行铸件缺陷评定。

■ 底片质量的评定

底片上的识别和定位标记影像应显示完整、位置正确。定位标记应与透照工艺的示意图核对,确保检测区域全覆盖。底片黑度应满足1.7条的规定。像质计灵敏度应满足1.8条的规定。底片有效评定区内不应有机械、化学或其它的污损,以避免产生遮蔽或混淆任何缺陷的影像。

■ 
铸件缺陷的评定

JB/T6440评片时根据检测厚度来确定一个评定区的大小,用评定区来选取最严重的部位,测量不连续尺寸,将不同尺寸的缺陷换算成不同的点数,再根据点数或长度或面积来评定缺陷等级。ASME B16.34则是用ASTM E446/E186/E280等标准来评定,将底片与参考图谱对比,进而判定缺陷类型和级别。

相较而言,JB/T6440尽管比较繁琐,但只要评片人员能大致区分不同缺陷的类型,然后测量和换算,就能根据标准来定性和定级,对评片人员的经验要求不高。而ASTM E446/E186/E280等标准和参考图谱尽管看起来比较直观,但由于没有规定具体缺陷的大小、数量和面积等的限值,评片人员如果经验不足就很容易定性错误、评定级别不准确。严重时可能同一个缺陷的评定等级相差2个级别或以上。

以最常用的ASTM E446标准为例,评片时应注意:

a. ASTM E446适用厚度范围不大于2in.[8mm],有3卷图谱,分别适用于不同的射线源:(I) 中等电压(标称250kV)的X射线;(II) 1MV的X射线和Ir192源;(III) 2 MV~4MV的X射线和Co60源。缺陷分为7大类,分别是A类-气孔、B类-夹砂和夹渣、C类-疏松(C类又分为4 种,分别用CA、CB、CC、CD表示)、D 类-裂纹、E 类-热撕裂、F类-内冷铁、G 类-斑点。其中A、B、C 类缺陷是分级的,严重程度从轻到重分为1~5共5个级别,而D、E、F、G 类没有分级,所以每卷图谱各有34张底片。每套图谱只能与相近能量的射线源得到的底片进行比较。
b. 评定时应先定性、后定级。将厚度范围、能量范围大致相同的底片与参考图谱相比较,同面积大小的情况下如果底片缺陷严重程度低于图谱则合格,反之则不合格;如果底片面积相对较小,则需要按比例缩放。如果有2 种或更多类型缺陷呈现在同一底片上,其主要部分如果不合格,则该产品即为不合格;如果2 种或更多类型的缺陷都达到最大允许等级,则该产品也不合格;如果存在2 种或更多类型的缺陷,但没有达到最大允许等级时,应综合考虑。
c. 缺陷定性时应注意,实际评片工作中遇到的缺陷形状和特征不一定能完全准确地归类到标准给出的缺陷类型中。不同材质、不同工艺的铸件,其缺陷形状和特征往往有一定差距,对于不同的缺陷,应参照最有代表性的图谱来判断。不同的检测工艺,对结果会有一定的影响。
d. 确定缺陷类别后评级时应注意,应依据缺陷的危害性,即缺陷的数量、大小、方向和分布所决定的对工件性能的损害等,准确归类到标准规定的级别上。

此外,评片时还应注意辨别铸件表面缺陷在底片上的影像,必要时底片应与铸件表面进行对比,避免误判。影响底片评定的表面缺陷应进行适当修整,处理不了的应进行记录或拍照并在报告中说明。

结束语

阀门铸钢件射线检测的常用标准中,JB/T6440标准使用起来比较容易上手,而ASME B16.34引用标准多,应用起来较复杂。所以在执行检测时应充分考虑到两种标准的特点,首先要确认委托方要求的检测部位和比例、检测标准和验收标准,然后制定合理的透照工艺。执行检测时如果发现有不合理的地方,应对工艺及时修正。底片评定时应正确识别是内部缺陷还是外部缺陷,合理定性评级。总之,应根据标准和阀门的特点,选用合适的检测技术,避免漏检误判,为阀门质量提供保障。

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