压力容器定期检验中射线探伤应注意的问题及对策

（杭州天工检测技术有限公司，浙江，杭州，310023）

1 前言

《压力容器定期检验规则》第21条规定：定期检验以宏观检验为主，必要时可采用射线探伤等方法检验埋藏缺陷。可见射线探伤也是在用检验的主要手段之一。《容检规》第23条又明确规定有5种情况应进行射线和超声波探伤抽查，目的是检查容器在使用过程中是否有裂纹类危及容器安全使用的缺陷产生，也就是说，射线探伤在在用检验中的主要目的是发现裂纹和未熔合等对设备安全使用危害性大的面性缺陷，更强调使用过程中产生的缺陷。因此，侧重点与制造检验有所区别。作者根据多年来从事定期检验的经验，对检验过程中射线探伤需考虑的一些问题进行了分析，提出了一些自己的观点。

2 射线探伤中应注意的问题及分析

2.1在选择透照方式时，应优先选用单壁透照。

射线探伤的灵敏度与射线照相的对比度和清晰度等有关。

（2.1）

式中：γ—胶片反差系数

μ—材料线衰减系数

n—散射比

—厚度差

在胶片和暗室处理条件固定的情况下，对比度与衰减系数μ和散射比n有关。在不考虑散射的情况下，对比度与衰减系数成正比，对特定的容器来说，衰减系数μ的大小只与射线的能量有关，能量越大，衰减系数μ越小。

为保证射线具有一定穿透力，射线的能量是根据工件的厚度来选取的，双壁透照所需的射线能量无疑要比单壁透照所需的射线能量大许多，因此，单壁透照比双壁透照具有更高的对比度。

此外，射线探伤的固有不清晰度也与射线的能量有关，能量越大，固有不清晰度越大。所以单壁透照的清晰度也比双壁透照的高。

由此看来，单壁透照与双壁透照相比具有对比度大、清晰度高的优点，因此单壁透照比双壁透照具有更高的检验灵敏度。

2.2单壁透照时，应优先选用单壁外透法。

一般来说单壁透照时选用单壁内透法要优于单壁外透法，主要原因是在K值一定的情况下，单壁内透法比单壁外透法有更长的一次透照有效长度，但是对在用检验来说，由于压力容器的主体对接焊缝大多采用不对称的X型破口，破口外大内小，根部靠近内表面，且为缺陷多发区。此外容器使用过程中，由于内表面长期与腐蚀介质接触，近表面区域易产生应力腐蚀、晶间腐蚀和氢损伤等裂纹。

根部缺陷和近表面面性缺陷通常是在用检验的主要对象。从理论上分析，射线探伤对面性缺陷的检出率除与透照方向有关外，还与透照的几何不清晰度Ug有很大的关系。

(2.2)

式中：df—焦点尺寸

F—焦点至胶片的距离

b—缺陷至胶片的距离

从2.2式可以看出：在焦点尺寸和焦点固定的情况下，几何不清晰度Ug与缺陷至胶片的距离有关，缺陷离胶片的距离越大，几何不清晰度Ug也越大，缺陷的检出率也越低。所以，采用单壁外透法时，胶片紧贴缺陷部位，缺陷透照的几何不清晰度小，检出率高。

2.3余高较高的焊缝，在透照时应选用较高的透照电压，适当提高照相的宽容度。

选用较高的透照电压可减小对比度，提高射线探伤的宽容度，使底片上不同区域的黑度差减小，保证在满足标准规定的黑度要求外更适合于底片的评定。

在在用检验过程中，发现容器焊缝余高超过3mm的很多（尤其是自动焊容器），如果按常规参数透照此类焊缝，所得的射线底片反差很大，焊缝的黑度很小，母材的黑度很大，很难保证焊缝和母材的黑度均满足标准要求，即使在标准规定的黑度范围内，往往也会因反差太大，造成缺陷识别困难，特别是溶合区的缺陷。因此，对余高超高的焊缝在探伤时应适当增加管电压，提高透照的宽容度，保证焊缝和母材的黑度均在合适的黑度差范围内。

2.4容器定期检验中要注意射线照射角（透照方向）的选择。

容器定期检验中射线探伤的检验重点是查出容器在使用过程中产生的活缺陷，即裂纹类缺陷。为保证此类缺陷的有效检出，在射线探伤时应严格控制射线照射角度。

射线探伤对体积性缺陷具有很高的检出灵敏度，而对裂纹类缺陷的检出率与透照方向有很大的关系，缺陷所在的平面与射线透照方向平行时，缺陷在射线透照方向上有最大的厚度差，从2.1式可以看出，此时射线透照的对比度也最大，缺陷的检出率最高。而当缺陷所在的平面与射线透照方向垂直时缺陷在射线透照方向的厚度差几乎为零，对比度也幾乎为零，缺陷无法通过射线探伤发现。

实验证明：当射线对裂纹类缺陷的照射角（照射角是指射线照射方向与容器表面法线之间的夹角）超过15°时，就可能产生漏检；当射线照射角等于15°，裂纹的检出率为50%；当照射角等于10°时，裂纹的检出率为70%，因此，为了能够检出容器上存在的裂纹类缺陷。其照射角应越小越好。

在用容器在使用的过程中产生的裂纹类缺陷特别是横向裂纹绝大部分与焊缝表面垂直。因此对在用容器实施射线探伤时，只要将照射角控制在一定范围内，就能达到较好的裂纹类缺陷的检出率。

2.5在评定裂纹缺陷时应注意区分内表面介质垢层和氧化皮表面开裂。

JB/T 4730-2005标准规定，探伤前应对焊缝探伤部位进行清理，消除影响缺陷识别的因素，但在在用检验过程中因各种原因往往难以做到，介质垢层和氧化皮开裂在底片上的影像有时与容器本体上的裂纹很难区分，极易造成误判。针对这种情况，对有怀疑的裂纹片应现场确认，排除垢层和氧化皮的影响，必要时还需进行二次拍片复验。

2.6评定抽查射线底片，评定范围不受搭接标记的限制，应为底片的通长。如果缺陷位于底片的端头，无法确定缺陷的总长，应在抽查片有缺陷端增加拍片，以确定缺陷的延伸长度。

2.7使用射线探伤来复验超声探伤的结果时，射线探伤的结果只能作为缺陷定性的依据，而不能完全作为缺陷有无的判据。

射线探伤和超声波探伤时两种完全不同的埋藏缺陷检测方法，在应用方面各有其优缺点。

射线探伤对体积性缺陷具有很高的检出灵敏度，而对裂纹类缺陷的检出率与透照方向有很大的关系，如果照射角度掌握不好，在没有夹渣等其他缺陷的情况下，有时很难发现。

而超声波探伤是通过接收缺陷的反射回波来发现缺陷的，缺陷反射回波的大小除与缺陷的性质、大小、形状等有关外，还与缺陷反射面的方位有关。当裂纹类等面性缺陷反射面与声波的入射方向垂直时，入射声波的反射率最高，检出灵敏度也最高，反之，当缺陷反射面与声波的入射方向平行时，声波的反射率最低，检出的灵敏度也最低。

在用容器在使用过程中产生的危险性比较大的缺陷，如裂纹和未熔合等，往往与焊缝表面成一定的角度，超声波斜角探伤一般很容易发现。因此，采用射线探伤方法来复验超声探伤结果时，目的主要是为了确定缺陷的性质，绝对不能简单地用射线探伤的结果来推翻超声探伤的结果。

2.8在用检验中散射线的屏蔽是影响射线探伤灵敏度的关键之一。

在用检验的现场一般比较复杂，为检验搭设的脚手架、堆放的各种构件、保温材料、相邻的容器和管道都是射线探伤的散射源，从2.1式可以看出，在其他条件不变的情况下，射线照相的对比度与散射比n有关，散射比n越大，对比度越小。所以采用有效的屏蔽方法和选用的透照参数非常关键。具体的措施有：1、照相时暗袋后面必须依工况附加一定厚度铅板屏蔽背散射。2、使用周向机单张透照时，一定要使用遮光板，限制透照区域。3、适当提高射线能量，缩短透照时间。

2.9在用容器射线探伤的灵敏度达不到要求时，应采取双片法或其它适当的无损检测的方法对其进行补充检测。

在用容器检验中射线探伤时的环境比制造时要复杂的多，如为检验搭设的脚手架、容器内构件、相邻的容器和管道等都会影响射线源和胶片的放置，影响探伤时几何参数的选择，使得射线的探伤灵敏度达不到要求，此时应采用双片法或其他无损检测手段对其进行补充检测。

3 结论

容器定期检验中由于射线探伤的条件和目的有别于制造检验，所以，应根据检验的目的和焊缝具体的形状特征合理地选用射线透照方式和透照参数，达到最大限度检出缺陷的目的。