CN114076775A - 一种管道焊缝射线检测几何不清晰度控制工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及核电工程技术领域，公开一种管道焊缝射线检测几何不清晰度控制工艺。其中管道焊缝射线检测几何不清晰度控制工艺采用公式Ug＝(F×d)/D对焊缝进行几何不清晰度计算，其包括：计算当前管道焊缝满足中心透照工艺Ug限值要求的预设d值；管道分多次由内到外进行焊接，形成根部焊缝和外部焊缝，靠近管道的中心的焊缝为根部焊缝，背离管道的中心的焊缝为外部焊缝，外部焊缝对应的d值需满足小于预设d值；根部焊缝进行射线检测，并修复焊缝缺陷后，焊接外部焊缝；外部焊缝采用中心透照工艺进行射线检测，外部焊缝的几何不清晰度控制时，按照外部焊缝对应的D值和d值计算管道焊缝的Ug值，Ug值小于技术要求的限值。

Description

一种管道焊缝射线检测几何不清晰度控制工艺

技术领域

本发明涉及核电工程技术领域，尤其涉及一种管道焊缝射线检测几何不清晰度控制工艺。

背景技术

非能动核电厂(此处非能动核电厂是指采用AP1000、CAP1000和CAP1400等技术的核电厂，设计标准主要依据ASME规范)的主管道作为连接压力容器、蒸汽发生器和反应堆冷却剂泵的闭式循环回路，是压水堆核电站最关键的核安全1级设备之一。主管道安装焊接的质量控制要求高，射线检测是主管道焊接质量控制的重要环节。主管道属于厚壁管道，共有12个安装焊缝(热段4个，冷段8个)，ASME规范要求最终焊缝进行射线检测，设计文件要求每个安装焊缝在焊接至15mm、50％厚度和最终焊缝均需进行射线检测。射线检测的质量控制和检测效率是主管道安装焊接的技术难点之一，射线检测工艺的几何不清晰度(Ug)是制约提高主管道焊缝射线检测的质量和效率的重要因素，几何不清晰度是表征射线底片影像的边缘半影宽度。

几何不清晰度计算公式为：Ug＝(F×d)/D；

Ug：几何不清晰度；

F：射线源尺寸(mm)；(注：与射线源规格相关，通常为标准尺寸)

D：射线源到被透照工件或焊缝的距离(mm)；(注：与工件规格和透照工艺相关)

d：被透照工件或焊缝的射线源一侧至胶片的距离(mm)；(注：规范是按照检测区域内几何不清晰度最大选取d值，通常为工件厚度)。

现有技术中，焊缝通过多次焊接，形成多层焊缝，在每层焊缝焊接结束后均进行射线检测，但是，每次检测对象的几何不清晰度控制基准为检测时多层焊缝的总厚度，计算Ug值时选取的D值和d值为多层焊缝叠加后对应的D值和d值，依照上述Ug值只能采用如下工艺进行检测：

热段焊缝15mm厚度：射线源在外的“单壁单影”工艺；

热段焊缝50％厚度：射线源在外的“单壁单影”工艺；

热段焊缝100％厚度：射线源在内的“中心透照”工艺；

冷段焊缝15mm厚度：射线源在外的“单壁单影”工艺；

冷段焊缝50％厚度：射线源在外的“单壁单影”工艺；

冷段焊缝100％厚度：射线源在内的“偏心透照”工艺。

上述工艺存在如下缺点：

1)与“中心透照”工艺相比，“单壁单影”工艺和“偏心透照”工艺存在缺陷畸变、黑度不均匀、横向缺陷检出角大等影响检测可靠性的固有不足，不利于检测质量控制。

2)与“中心透照”工艺相比，“单壁单影”工艺和“偏心透照”工艺的功效低，相同主管道焊缝其检测时间约为“中心透照”工艺的10倍。

基于此，亟需一种管道焊缝射线检测几何不清晰度控制工艺，以解决上述存在的问题。

发明内容

基于以上所述，本发明的目的在于提供一种管道焊缝射线检测几何不清晰度控制工艺，减少了主管道安装焊缝的射线检测时间，提高了主管道安装焊缝的射线检测可靠性。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种管道焊缝射线检测几何不清晰度控制工艺，采用公式Ug＝(F×d)/D对焊缝进行几何不清晰度计算，所述管道焊缝射线检测几何不清晰度控制工艺包括：

计算当前管道焊缝满足中心透照工艺Ug限值要求的预设d值；

管道分多次由内到外进行焊接，形成根部焊缝和外部焊缝，靠近所述管道的中心的焊缝为所述根部焊缝，背离所述管道的中心的焊缝为所述外部焊缝，所述外部焊缝对应的d值需满足小于所述预设d值；

所述根部焊缝进行射线检测，并修复焊缝缺陷后，焊接所述外部焊缝；

所述外部焊缝采用中心透照工艺进行射线检测，所述外部焊缝的几何不清晰度的控制是基于：所述外部焊缝对应的D值和d值计算的Ug值。

作为一种管道焊缝射线几何不清晰度控制工艺的优选技术方案，所述根部焊缝采用射线源在外的单壁单影工艺进行射线检测。

作为一种管道焊缝射线几何不清晰度控制工艺的优选技术方案，所述根部焊缝采用偏心透照工艺或双壁单影工艺进行射线检测。

作为一种管道焊缝射线几何不清晰度控制工艺的优选技术方案，所述外部焊缝包括至少一层第一子焊缝，每层所述第一子焊缝焊接后均采用中心透照工艺进行射线检测，通过所述外部焊缝对应的D值和d值计算所述管道焊缝的Ug值。

作为一种管道焊缝射线几何不清晰度控制工艺的优选技术方案，所述外部焊缝包括至少一层第一子焊缝，每层所述第一子焊缝焊接后均采用中心透照工艺进行射线检测，通过当前所述第一子焊缝对应的D值和d值计算所述管道焊缝的Ug值。

作为一种管道焊缝射线几何不清晰度控制工艺的优选技术方案，所述根部焊缝包括至少一层第二子焊缝，每层所述第二子焊缝焊接后均采用射线源在外的单壁单影工艺进行射线检测。

作为一种管道焊缝射线几何不清晰度控制工艺的优选技术方案，焊接下一层焊缝前，将上一层焊缝的缺陷修复完全。

作为一种管道焊缝射线几何不清晰度控制工艺的优选技术方案，所述管道为核电站的冷段管道和/或热段管道。

本发明的有益效果为：

本发明提供一种管道焊缝射线检测几何不清晰度控制工艺，其中采用公式Ug＝(F×d)/D对焊缝进行几何不清晰度计算，管道焊缝射线检测几何不清晰度控制工艺包括以下步骤：首先，在最终焊缝厚度确定的情况下，计算当前管道焊缝满足中心透照工艺Ug限值要求的预设d值，根据预设d值得出外部焊缝的最大d值(即外部焊缝的最大厚度值)，进而推算出根部焊缝的最小厚度值，以及外部焊缝的最大厚度值。然后焊接根部焊缝，并对根部焊缝进行射线检测，修复根部焊缝的缺陷后，焊接外部焊缝，外部焊缝采用中心透照工艺进行射线检测，外部焊缝的几何不清晰度的控制是基于：当前外部焊缝对应的D值和d值计算Ug值(即不考虑根部焊缝的几何不清晰度的控制)。本发明中焊缝的几何不清晰度采用分层控制的方式，而非现有技术中检测焊缝叠加厚度进行几何不清晰度控制，因此外部焊缝可采用中心透照工艺进行射线检测，一方面，减少了主管道安装焊缝的射线检测时间；另一方面，提高了主管道安装焊缝的射线检测可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明具体实施方式提供的管道焊缝射线检测几何不清晰度控制工艺的流程图；

图2是本发明具体实施方式提供的管道焊缝射线检测几何不清晰度控制工艺中焊缝的示意图。

图中标记如下：

1、根部焊缝；11、第二子焊缝；2、外部焊缝；21、第一子焊缝。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图1和图2所示，本实施例提供一种管道焊缝射线检测几何不清晰度控制工艺，采用公式Ug＝(F×d)/D对焊缝射线进行几何不清晰度计算，管道焊缝射线检测几何不清晰度控制工艺包括以下内容：首先，在最终焊缝厚度确定的情况下，计算当前管道焊缝满足中心透照工艺Ug限值(基于ASME规范要求的几何不清晰度的限值)要求的预设d值。管道分多次由内到外进行焊接，形成根部焊缝1和外部焊缝2，靠近管道的中心的焊缝为根部焊缝1，背离管道的中心的焊缝为外部焊缝2，外部焊缝2对应的d值需满足小于预设d值；根据预设d值得出外部焊缝2的最大d值(即外部焊缝2的最大厚度值)，进而推算出根部焊缝1的最小厚度值，以及外部焊缝2的最大厚度值。然后开始焊接根部焊缝1，并对根部焊缝1进行射线检测，采用的检测工艺的几何不清晰度应满足设计要求，如检测发现缺陷，对缺陷进行修复，修复根部焊缝1的缺陷后，焊接外部焊缝2，外部焊缝2采用中心透照工艺进行射线检测，几何不清晰度的控制是基于：外部焊缝2对应的D值和d值计算的Ug值，即外部焊缝2的几何不清晰度控制不考虑根部焊缝1的几何不清晰度的控制。

本实施例中焊缝射线的几何不清晰度采用分层控制的方式，而非现有技术中检测焊缝叠加厚度的几何不清晰度，因此外部焊缝2可采用中心透照工艺进行射线检测，一方面，减少了主管道安装焊缝的射线检测时间；另一方面，提高了主管道安装焊缝的射线检测可靠性，根部焊缝1缺陷修复更彻底，提高根部焊缝1质量。需要说明的是，如果当前焊缝满足中心透照工艺中几何不清晰Ug限值的要求，可直接对焊缝通过中心透照工艺进行检测。

由于主管道焊缝的根部焊缝1要求较高，根部焊缝1采用最利于几何不清晰度控制的射线源在外的单壁单影工艺进行检测，根部焊缝1检测的Ug值远小于设计要求的限值，确保根部焊缝1的射线检测可靠性，提高根部焊缝1的加工质量。当然，如单壁单影工艺无法实施时，根部焊缝1也可采用偏心透照工艺或双壁单影工艺进行射线检测。

另外，焊接下一层焊缝前，将上一层焊缝检测发现的超标缺陷修复，且下一层焊缝在焊接时，不会导致上一层焊缝内产生新生缺陷，因此实现了焊缝的几何不清晰度采用分层控制的方式，其测量结果依然符合工艺需求。

需要说明的是，本实施例采用分层控制几何不清晰度的技术依据：根部焊缝1采用射线源在外的单壁单影工艺，其Ug远小于规范限值，使根部焊缝1的质量可靠性更高；且主管道的焊接工艺，后续焊接不会导致在根部焊缝1内产生新生缺陷。

进一步地，根部焊缝1包括至少一层第二子焊缝11，每层第二子焊缝11焊接后均采用射线源在外的单壁单影工艺进行检测。

外部焊缝2包括至少一层第一子焊缝21，每层第一子焊缝21焊接后均采用中心透照工艺进行射线检测，通过外部焊缝2对应的D值和d值计算管道焊缝的Ug值，即不考虑根部焊缝1的几何不清晰度的控制，减少了主管道安装焊缝的射线检测时间，提高检测效率。在其他实施例中，每层第一子焊缝21焊接后均采用中心透照工艺进行检测，几何不清晰度的控制是也可以基于：当前第一子焊缝21(即新焊接的第一子焊缝21)对应的D值和d值计算管道焊缝的Ug值，即不考虑根部焊缝1的几何不清晰度的控制。

需要说明的是，根部焊缝1内的第二子焊缝11和外部焊缝2内的第一子焊缝21的层数越多，焊缝射线检测的可靠性越高。

优选地，管道为核电站的冷段管道和/或热段管道，均可应用上述的管道焊缝射线检测几何不清晰度控制工艺。当然，该管道焊缝射线检测几何不清晰度控制工艺同样适用于其他类型的管道，本实施例不做限定。

需要特别说明的是，为了便于对本实施例中管道焊缝射线检测几何不清晰度控制工艺的效果进行进一步的说明，参照以下举例：

例如，如图2所示，针对核电主管道热段φ1088×94，冷段φ795×72.5，采用Ir192(φ3×2)γ源，对每个安装焊缝在焊接至15mm厚度(图示a厚度层)、50％厚度(图示a+b厚度层)和100％厚度焊缝(图示a+b+c厚度层)进行几何不清晰度检测。所以，根部焊缝1包括一层第二子焊缝11，第二子焊缝11的厚度为15mm，外部焊缝2包括两个第一子焊缝21，其中一个第一子焊缝21的厚度为b厚度，另一个第一子焊缝21的厚度为c厚度。

对于主管道射线检验：第二子焊缝11采用射线源在外的“单壁单影”工艺进行射线检测，a厚度层Ug值满足设计要求；在50％厚度和100％厚度射线检测时可以分别单独考虑b厚度范围以及b+c厚度范围，几何不清晰度计算公式中的d按b+c厚度取值计算Ug(即不考虑原a厚度范围内几何不清晰度)，如果计算b范围和b+c范围的Ug值满足规范要求，则认为50％厚度和100％厚度射线检测Ug满足中心透照工艺的要求。并据此选择透照工艺如下：

1、热段焊缝15mm

采用“中心透照”时：Ug＝(F×d)/D＝(3×91.5)/452.5＝0.61mm,a厚度Ug最大允许值为0.51mm，因此“中心透照”不可行，所以采用射线源在外“单壁单影”工艺。

2、热段焊缝50％厚度

采用“中心透照”时：Ug＝(F×d)/D＝(3×76.5)/467.5＝0.49mm,b厚度Ug最大允许值为0.51mm，因此可优选“中心透照”工艺；

但是如果按照现有技术中焊缝叠加厚度的测量方式，依次进行几何不清晰度控制，采用“中心透照”时，Ug＝(F×d)/D＝(3×91.5)/452.5＝0.61mm,50％厚度Ug最大允许值为0.51mm，所以“中心透照”不可行，只能采用射线源在外“单壁单影”工艺；

3、热段焊缝100％厚度

采用“中心透照”时：Ug＝(F×d)/D＝(3×76.5)/467.5＝0.49mm,b+c厚度Ug最大允许值为1.02mm，因此可优选“中心透照”工艺。

4、冷段焊缝15mm

采用“中心透照”时,Ug＝(F×d)/D＝(3×70)/327.5＝0.64mm,a厚度Ug最大允许值为0.51mm，因此“中心透照”不可行，所以采用射线源在外“单壁单影”工艺；

5、冷段焊缝50％厚度

采用“中心透照”时,Ug＝(F×d)/D＝(3×55)/342.5＝0.48mm,b厚度Ug最大允许值为0.51mm，因此可优选“中心透照”工艺；

但是如果按照现有技术中焊缝叠加厚度的测量方式，依次进行几何不清晰度控制，采用“中心透照”时，Ug＝(F×d)/D＝(3×70)/327.5＝0.64mm,50％厚度Ug最大允许值为0.51mm，所以“中心透照”不可行，只能采用射线源在外“单壁单影”工艺或偏心透照工艺；

6、冷段焊缝100％厚度

采用“中心透照”时,Ug＝(F×d)/D＝(3×55)/342.5＝0.48mm,b+c厚度Ug最大允许值为0.51mm，因此可优选“中心透照”工艺。

但是如果按照现有技术中焊缝叠加厚度的测量方式，依次进行几何不清晰度控制，采用“中心透照”时，Ug＝(F×d)/D＝(3×70)/327.5＝0.64mm,50％厚度Ug最大允许值为0.51mm，所以“中心透照”不可行，只能采用射线源在外“单壁单影”工艺。

通过以上举例，本实施例相对于现有技术，采用焊缝分层计算几何不清晰度，实现50％厚度时能够采用优选的“中心透照”工艺，符合规范，技术可行，不仅提高了主管道安装焊缝的射线检测可靠性，且相比现有技术检测工艺单台机组可减少射线检测工期约30天，提高检测的质量和效率。同时，本实施例可应用于核电主管道安装焊缝及其它中厚壁工件的射线检测工艺优化。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种管道焊缝射线检测几何不清晰度控制工艺，采用公式Ug＝(F×d)/D对焊缝进行几何不清晰度计算，其特征在于，所述管道焊缝射线检测几何不清晰度控制工艺包括：

计算当前管道焊缝满足中心透照工艺Ug限值要求的预设d值；

管道分多次由内到外进行焊接，形成根部焊缝(1)和外部焊缝(2)，靠近所述管道的中心的焊缝为所述根部焊缝(1)，背离所述管道的中心的焊缝为所述外部焊缝(2)，所述外部焊缝(2)对应的d值需满足小于所述预设d值；

所述根部焊缝(1)进行射线检测，并修复焊缝缺陷后，焊接所述外部焊缝(2)；

所述外部焊缝(2)采用中心透照工艺进行射线检测，所述外部焊缝(2)的几何不清晰度的控制是基于：所述外部焊缝(2)对应的D值和d值计算的Ug值。

2.根据权利要求1所述的管道焊缝射线检测几何不清晰度控制工艺，其特征在于，所述根部焊缝(1)采用射线源在外的单壁单影工艺进行射线检测。

3.根据权利要求1所述的管道焊缝射线检测几何不清晰度控制工艺，其特征在于，所述根部焊缝(1)采用偏心透照工艺或双壁单影工艺进行射线检测。

4.根据权利要求1所述的管道焊缝射线检测几何不清晰度控制工艺，其特征在于，所述外部焊缝(2)包括至少一层第一子焊缝(21)，每层所述第一子焊缝(21)焊接后均采用中心透照工艺进行射线检测，通过所述外部焊缝(2)对应的D值和d值计算所述管道焊缝的Ug值。

5.根据权利要求1所述的管道焊缝射线检测几何不清晰度控制工艺，其特征在于，所述外部焊缝(2)包括至少一层第一子焊缝(21)，每层所述第一子焊缝(21)焊接后均采用中心透照工艺进行射线检测，通过当前所述第一子焊缝(21)对应的D值和d值计算所述管道焊缝的Ug值。

6.根据权利要求1所述的管道焊缝射线检测几何不清晰度控制工艺，其特征在于，所述根部焊缝(1)包括至少一层第二子焊缝(11)，每层所述第二子焊缝(11)焊接后均采用射线源在外的单壁单影工艺进行射线检测。

7.根据权利要求1所述的管道焊缝射线检测几何不清晰度控制工艺，其特征在于，焊接下一层焊缝前，将上一层焊缝的缺陷修复完全。

8.根据权利要求1所述的管道焊缝射线检测几何不清晰度控制工艺，其特征在于，所述管道为核电站的冷段管道和/或热段管道。

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