薄壁小型球形储罐Se75双源γ射线全景曝光检测的研究

　　摘要：我国已经将Se75γ射线探伤技术引进到了设备安装质量检测当中，一般的薄壁小型球形储罐质量检测要进行100%RT的探伤。目前的X射线探伤技术，不但需要的探伤时间长，效率低，而且工作量非常大。Ir192进行全景曝光，其底片的灵敏度不够高，而Se75灵敏度高于Ir192，并且Se75的适用厚度范围正好弥补Ir192。所以对Se75γ射线探伤技术在薄壁小型球形储罐质量检测方面的研究具有非常重要的价值。本文结合中海壳牌南海石化惠州乙烯环氧乙烷/乙二醇项目的两个360m3球形储罐Se75双源γ射线全景曝光检测经验，针对薄壁小型球形储罐射线检测的特点，进行了试验对比及其研究，分析总结了应考虑的技术问题。以便以后具有借鉴之意义。
　　关键词：薄壁小型球形储罐；Se75；全景曝光；检测
　　
　　1. 引言
　　本世纪Se75γ射线探伤已经被引进到了我国,首先已被我国电建施工单位进行适用性分析、研究及其试用,已取得了非常不错的效果。Se75γ射线探伤技术在国外研究应用起步比较早,所以我国现在正处于研究及其推广的阶段。国家电力还专门在2000年5月组织了一大批的无损检测专家对Se75γ射线探伤试验结果进行深入的讨论、分析及其评价。专家们一致认为：Se75γ探伤在锅炉压力容器、薄壁小型球形储罐等行业射线检测中,应用前景非常广阔。随后电力行业的电站焊接标准化技术委员会在2001年4月将上述的研究成果纳入到了电力行业射线检测标准中,对标准的条文进行了修改,还专门增加“关于壁厚为4mm-10mm范围的管子对接接头宜采用Se75γ射线探伤中引进了Se75γ射线进行透照”的内容。
　　在薄壁小型球形储罐设备安装检测中，因其小径管布置非常紧密,管子与管子之间间距很小,并且很多的部位没有办法采用传统的X射线进行透照检验。并且因为工期要求紧,且该薄壁小型球形储罐的面焊口都是Ⅰ类的焊缝,同时要求无损探伤检验比例为100%,RT检验比例实际是100%,所以需要一种既能满足透照灵敏度要求,而且能对施工现场有很好适应性,且能满足工程施工进度要求的射线源组合。其周围的环境,空气潮湿且富含氯离子,对焊材与焊接工艺、无损检测都提出了更严格的要求。而Se75双源γ射线全景曝光检测技术正好可以达到上述条件。薄壁小型球形储罐Se75双源γ射线全景曝光检测的研究非常有必要。
　　2. 工程概况
　　中海壳牌南海石化惠州乙烯环氧乙烷和乙二醇项目的两个360m3球形储罐，其储罐的壁厚为16mm，所用的材质为：16MnR，直径是880cm。在对储罐进行Se75双源γ射线全景曝光检测过程中，共拍摄了底片725张，底片合格率为100%。同时使用的射线源强度均为50Ci，曝光所需的时间是3小时。Se75双源γ射线全景曝光检测中，透照方式采用了双壁-双影椭圆成像的倾斜的透照方式;其射线源为Se75，所用的胶片是AgfaC7型胶片;另外还有具有增感作用的屏敏度和影像清晰度的设施。其进行的对比试验，具体介绍如下：
　　射线源：Ir192γ源焦点尺寸是0.3cm×0.3cm,放射性活度是27居里,所采用Se75射线源焦点尺寸也是0.3cm×0.3cm,所不同的是放射性活度是52居里。胶片、背散射线和增感屏屏蔽：Se75、Ir192透照分别采用AgfaC7和AgfaD4的两种胶片和0.10mm/0.16mm、0.05mm/0.16mm、0.16mm/0.16mm的三种铅箔增感屏的组合,所采用的背衬是2mm的铅板。采用的小径管双壁双影椭圆透照,其焦距是45cm,其黑度在1.8~3.5的范围内。所用的显定影液是天津配方,其显影温度是20℃,所用的时间5分钟。最后采用两种射线源、两种胶片、三种增感屏的组合、三种不同规格试件以及线型像质计和特定缺陷(如氢弧焊接头搭接未熔合和气孔)在焦距45cm时的进行照,观察底片上像质的指数和特定缺陷清晰程度,结果及其分析具体见下节。
　　3. 对比试验的结果及其分析
　　3.1增感屏厚度不同的对比
　　经过观察和分析由Se75源与AgfaC7和AgfaD4胶片以及不同厚度的增感屏组合拍摄的底片情况,对比分析了不同厚度增感屏对底片影像质量的影响。从试验结果中可看出,三种不同厚度的增感屏厚度变化对底片灵敏度及其特定缺陷的清晰程度影响很小,其Se75和AgfaC7、Se75和AgfaD4型的胶片同0.05mm/0.16mm铅箔增感屏组合的灵敏度稍微强优些,其次是为Se75源和AgfaC7型胶片同0.1mm/0.16mm、0.16mm/0.16mm铅箔增感屏的组合,然后是Ir192和AgfaD4型胶片同0.05mm/0.16mm铅箔增感屏的组合,而Ir192于AgfaC7型胶片的组合效果比较差。
　　3.2关于缺陷的清晰程度对比分析
　　经过观察底片上缺陷影像轮廓及其细节,比较分析了不同射线源和胶片组合所拍摄的清晰度。可识别程度就是细节的清晰度,它不仅仅取决于固有的清晰度和几何的清晰度,并且和底片的梯噪比(梯度/颗粒度的比值)有关密切的关系。
　　3.3关于射线源与胶片组合系统的灵敏度对比分析，
　　从试验结果可知,Se75与AgfaD4型胶片组合和0.05mm/0.16mm铅箔增感屏组合,Se75与AgfaC7型胶片组合与0.05mm/0.16mm铅箔增感屏的组合,二者的灵敏度相当,并且其的灵敏度符合国家标准关于照相灵敏度的要求,Se75与AgfaD4胶片组合、Se75、AgfaC7胶片组合的灵敏度均优于Ir192与AgfaD4型胶片的组合。综上所述，Se75源和AgfaC7型胶片组合可检范围要优于X射线。
　　4. Se75双源全景曝光时应考虑的问题及其结果
　　关于几何的清晰度：据压力容器的安全技术监察规程要求，球形储罐射线照相技术等级采用AB级，同L1≥10dfL22/3(其中的L1为射线源于工件表面的距离，df是焦点的尺寸)，符合要求的最大焦点尺寸为df≤L1/（10L22/3），由于其中L2=16mm，所以Ug=0.25,又因L1=44m，所以其满足几何的清晰度要求的所允许的全景曝光使用的最大焦点尺寸dfmax=6.93cm.
　　关于射线源布置：符合标准透照几何条件要求及降低照盲区面积的布置见图1中所示。其实际焦点尺寸df实际等于源的有效尺寸加上B源的有效尺寸+AB源的相隔间距S，必须要满足的条件是df实际≤dfmax≤L1/（10L22/3）。
　　φ25
　　
　　
　　
　　图1放射源布置图
　　关于曝光时间需要注意的问题：根据标准的要求，其中γ射线的照相黑度范围是2.0～4.0,这样Se75曝光的时间可根据公式（1）进行计算求得。
　　t=KF2•2T/T1/2/A(1)
　　式中；K为曝光的常数，按照试验中在黑度为2.0时的取值0.16，同时使用爱克发D4型胶片；F—射线到胶片的距离，cm；A—活度，Ci；t—曝光时间，T—透照厚度，mm；T1/2—半值层，mm。式（1）中的曝光常数半价层T1/2、K必须通过实验来确定。关于Se75源和用爱克发D4型胶片，其底片黑度在2.1-2.3范围时经试验测定K是0.16,半价层T1/2等于1cm。
　　关于应用结果讨论：采用A,B两个源曝光时,最大焦点尺寸为2.5+2.5+13=18＜dfmax,满足几何不清晰度要求。底片焊缝黑度取D=2.3,由曝光时间t=3h,非射线工作人员安全距离RX=60m.因曝光头上的丝帽等支撑金属遮挡,射源输出导管下部存在曝光盲区,盲区角度为α=tg-112.5/150=4.8°,但对其进行分布曝光，即进行六次间断曝光，按下人孔法兰孔数将曝光时间分为六段，然后进行间断性曝光，因而全景曝光中没有盲区,因此盲区对焊缝曝光无影响.底片像质计灵敏度识别丝号14#(0.16),高于规定值12#(0.32)。背散射监测用B形标记在影像底片上未见.
　　5. 结论
　　通过上述的实验结果对比分析表明：改善γ源射线成像质量的一个有效方法是使用梯度比等级更高的胶片,即本次透照采用爱克发D4胶片,得到底片像质计灵敏度高.该方法的几何的清晰度、底片黑度、背散射及测试结果均符合国家标准的要求。因此对小型薄壁球型储罐双Se75源γ射线全景曝光检测应用可行,并且还能提高低活度源利用率,降低检测费用，缩短安全距离，最重要是获取比较理想的底片。Se75γ射线穿透力强,透照厚度范围大,透照灵敏度较高,并且具有小的缺陷检出率较高，工作效率高等优点。
　　参考文献：
　　[1]叶勇健,何振东.华能玉环电厂1000MW超超临界锅炉特性[J].电力建设,2007,28(11):66-69.
　　[2]陈书平,李健平.华能玉环电厂4×1000MW超超临界机组工程建设实践[J].电力建设,2006,27(07):17-21.