在换热器的制造过程中,管子—管板焊缝的质量一直是换热器质量控制的关键问题之一。按照我国现有的换热器制造技术标准和规范,换热器管子—管板焊缝的最终质量的评估,均采用表面磁粉或渗透检测。由于这两种方法本身存在的局限性,磁粉检测只能检测铁磁性材料焊缝表面和近表面缺陷,渗透检测只能检测非多孔性材料表面开口缺陷,都无法进行焊缝内部缺陷的检测。因此,采用射线照相技术,对管子—管板焊缝的内部缺陷进行检测,提高管子—管板焊缝的质量,降低管口泄漏率,是非常重要的方法。某公司为德国ＢＡＹＥＲ及其他公司制造的换热器,根据技术要求对管子管板焊缝进行射线检测,提高了管子—管板焊缝的焊接质量,使用后均未发现管口的泄漏。
1 射线源尺寸
在射线检测中,应尽可能地提高底片的清晰度,以提高底片的成像质量,从而提高缺陷检出率。主要有两方面:第一,选用颗粒度细、本底灰雾度小的胶片;第二,在检测的工艺方面,尽可能降低底片的几何不清晰度。在管子和管板焊缝的射线检测中,胶片选用ＡｇｆａＤ4型号;而在检测工艺方面,由于底片的几何不清晰度取决于射线源尺寸Ｆ、射线源到被透照焊缝或其它工件的距离Ｄ和被透照焊缝或工件的射线源一侧至胶片的距离ｄ之间的关系,见图1及公式(1)。公式(1)中Ｕｇ的大小与Ｆ和ｄ的大小成正比,而与Ｄ的大小成反比,因为ｄ是不变的,要使Ｕｇ尽可能小,只有使Ｆ尽可能小和Ｄ尽可能大。
3 散射线的防护
在管子和管板连接焊缝的射线检测过程中,散射线的屏蔽防护是一个重要的问题。由于管子和管板之间焊缝范围很小,如果没有适当的散射线防护措施,底片清晰度无法满足评片要求,工件上的人工缺陷在底片上根本无法辨认。开始时采用比较厚的增感屏,前后屏均采用1 .6ｍｍ的铅屏,结果底片的成像质量不够理想。后来采用通常使用的1. 0ｍｍ厚度的铅增感屏,而在管子内加上一个屏蔽块,这样,对散射线的屏蔽非常有效,底片的成像质量明显提高。由于屏蔽块在实际上还起到了补偿块的作用,因此在屏蔽块材料和厚度方面,进行了选择。选用 21×10ｍｍ的钢块和 21×2ｍｍ铅块进行屏蔽和补偿效果的试验,经过试验比较,证明用 21×2ｍｍ铅块作为屏蔽和补偿块效果比较理想,选用 21×2ｍｍ铅块作为屏蔽和补偿块拍摄的底片,成像质量要优于用 21×10ｍｍ的钢块作为屏蔽和补偿块拍摄的底片。加上铅块比较容易制作,操作时放置也较简便,因此,在实际透照中,均使用铅块进行散射线的防护并进行补偿。
4 像质计的选定
由于管子和管板连接焊缝的射线检测在目前还没有相应的标准、规范可以参照,为此,根据简便、可靠、实用的原则,选取孔状和线状两种像质计进行了试验。在起屏蔽和补偿作用的 21×10ｍｍ的钢块上,加工 0 .8×0 8ｍｍ、 1 0×1 0ｍｍ和 1 5×1 5ｍｍ的一组孔状人工缺陷。试验结果表明,三个孔状人工缺陷均能在底片上清晰的辨认,这与在管子和管板连接焊缝上加工的人工缺陷的透照结果相线状像质计选用ＪＢ4730标准,像质计标号为9#和7#,用线径分别为 0 .5ｍｍ和 0. 8ｍｍ的钢丝分别进行试验,将钢丝弯成圆环状,直径约为管子管板连接焊缝的的直径,正好放置于焊缝中间,透照结果,底片能清晰显示9#、 0 .5ｍｍ像质计。因此在实际使用时,均采用9#、 0 .5ｍｍ钢丝作为像质计作为底片质量的评定依据。
5 射线源的放置
要将射线放置在这一位置有两个方法,第一,从管子后面穿入;第二,从前面置入。两种方法都可以使用,但由于第一种方法要求射线源的输导管比较长,射线源的定位也比较困难,特别是Ｕ型管束,这一问题更加突出;而第二种方法可以避免这两个问题,不过,屏蔽铅板、胶片和屏蔽块必须为射线源留出穿入孔。这样,对胶片的封装带来了一定的麻烦。为此,设计了一些简便的工装,既使得胶片的剪切、封装较为快速、方便,同时又使胶片的封装、屏蔽铅板和屏蔽块的放置以及射线源的定位能够一并加以解决。为使射线源的放置更方便、快捷,将射线源前端的输导管加工成不锈钢硬直管,使得射线源的放置更为简便,焦距也更容易控制。与第一种方法相比,大大提高了工作效率。
6 底片的评定
底片黑度如无特别规定,可参照相关标准进行控制。由于国内观片灯光亮度限制,以及此类焊缝评片的特殊要求,将底片黑度的范围控制在1.8～2.5。对于管子和管板连接焊缝缺陷的评定,因无相关的标准、规范可以参照,也只能依据客户对产品的要求进行评定。如德国ＢＡＹＥＲ公司对其公司换热器的管子和管板连接焊缝缺陷的评定要求为:(1)无未溶合、裂纹和长条气孔;(2)单个气孔或夹渣:不超过0 .5×Ｓ(Ｓ为管子壁厚);(3)管子外径≤20ｍｍ:小于0 5×Ｓ的单个气孔或夹渣,不超过3个,且缺陷不得在焊道根部;(4)管子外径>20ｍｍ:小于0 5×Ｓ的单个气孔或夹渣,不超过5个,且缺陷不得在焊道根部。
7 结语
管子和管板连接焊缝的射线检测,没有相应的国家标准和规范可以遵循,因此,在检测过程中遇到的问题只能通过逐个试验,存优去劣。但由于人力和财力的限制,对一些问题无法进行比较深入的试验和研究,如缺陷的种类和大小对于管子和管板连接焊缝的强度(拉脱力)、渗漏方面的关系,这对于管子和管板连接焊缝的质量控制以及对射线检测技术的工艺要求,底片上缺陷的分类和级别评定有很重要影响。随着射线检测技术越来越多的应用于这类焊缝的检测,尽快制定相关的标准、规范,使管子和管板连接焊缝的射线检测能够规范化。