钟智川

（江西省锅炉压力容器检验检测研究院南昌分院，江西 南昌 330000）

0 引言

在TSG D7005-2019《压力管道定期检验规则-工业管道》（以下简称《定检规》），要求对首次检验的GC2、GC3管道应具有一定的埋藏缺陷检测比例，且规定了埋藏缺陷检测的方法为超声检测或者射线检测。射线检测由于其具有显示直观、检测结果能够永久保存等特点，成为压力管道定期检验中埋藏缺陷检测最主要的方法[1]。根据《定检规》的要求，对所抽查的焊接接头应优先从重点部位选定，因此，可能存在大量不等厚的对接焊接接头或厚壁对接接头需要射线检测。在用管道的焊接接头由于无法进入管道内部，只能采用源在外的双壁透照方式，检测时，存在检测效率低、拍片难度大、废片率高等缺点，笔者通过检验实践，发现通过双胶片技术，可以快速高效地对该类对接接头进行检测，效果良好。

1 双胶片检测的技术优势

当所检测部位两侧存在较大的厚度差时，由于厚的一侧对射线的吸收和散射均大于薄侧，因此透射过厚侧的射线强度较薄的一侧将会弱很多。如果此时对其进行射线透照，在同等的曝光量的前提下，将发生厚侧黑度低，薄侧黑度高的现象。而根据NB/T47013《承压设备无损检测》的规定，不同检测技术等级的底片黑度值均应控制在一定的范围，如对于AB 级检测，单胶片透照时，其黑度控制在2.0～4.5[2]。如果超过这个黑度范围，除特别规定外，底片均应判作废片，这将造成极大的浪费。而对于大壁厚焊接接头，往往要求透照时间特别长，或者通过高参数的射源进行检测，才可以到标准要求的黑度值。对于这类焊缝的检测必须采用双胶片技术，才能保证焊缝两侧黑度均满足标准的要求。

研究已经过验证检验实例，对于该技术在压力管道定期检验中的推广使用具有重要意义，因此，在对过往经验总结分析的过程中，可以发现双胶片技术在石油炼化公司的承压设备的角焊缝中得到了广泛运用，石化企业的承压设备的其压力参数高、介质复杂，经常由于泄露等原因而给企业造成极大的损失。例如，在大量的承压设备中，不可避免地会遇到板-板角焊缝（见图1）和搭接焊缝（见图2）。在这两类焊缝中，由于透照厚度比变化往往较常规的厚度比要大。在NB/T47013《承压设备无损检测》标准中，对射线透照的K值进行了规定，标准控制K值的目的有两个，一是为了尽可能地减少透射线强度在有效透照场内，使底片黑度变化不大；二是使射线检出率尽可能高。实测得知，射线束中心所对焊缝横截面两侧厚度比H2/H1（H1为缺陷处射线最小穿透厚度，H2为缺陷处最大穿透厚度，下同）为1.6～1.9，远大于NB/T47013 标准中的要求。在实践检测过程中，对底片的黑度进行测量，焊缝部分的黑度在0.5～3.5 变化，黑度值小于2.0 往往导致缺陷难以识别，甚至无法评定，因此较大的透照厚度比是角焊缝双胶片直接透照法难以实施的一个重要原因。

图1 板-板角焊缝

图2 搭接焊缝

2 双胶片技术的实施

双胶片技术是将2 张胶片同时放在同一个暗袋中，胶片中间使用增感屏的射线检测技术。暗袋中所放置的2 张胶片，根据其感光速度的不同，可以有不同的选择：如果两张胶片的感光速度相同，则称之为同速双胶片法；如果其感光速度不同，则称之为异速双胶片法。

为了减少双胶片技术的厚度变化差，常采用厚度补偿法以减少因为透照厚度变化带来的黑度差异。根据透照厚度的不同，补偿方法也有区别，如焊缝高度高的，需要采用全补偿法（图3），焊缝高度一般的，可以采用局部补偿法。采用补偿后，在一定程度上可以缓解由于厚度差异大而造成的黑度差，因此，在工程实践中经常使用。

图3 上表面全补偿法透照示意图

根据工程实践，双胶片技术主要运用在截面突变或者厚度差异较大部位的射线检测，比如余高较高的薄板对接焊缝、小径管环向焊接接头和压力容器封头厚度与筒体厚度差较大的情况。综上所述，该类型的检验工件，往往透照的厚度比较大，在标准规定的评定区域内，其黑度差值可能会超出标准的规定值。此时，如果采用双胶片射线检测技术，在厚侧采用双胶片叠加的方式进行观察，此时2 个胶片黑度叠加，将能达到标准规定的值，而对于薄侧工件，采用单片观察即可，这样完美地解决了黑度差较大而导致的射线检测灵敏度下降的问题[3]。

在NB/T47013.2-2015标准第5.16.1.2 条中对于双胶片其黑度值的范围作了规定，而且对于每张底片的黑度下限值也做了规定。如用于双底片叠加评定的任何单底片的黑度应不低于1.3，双胶片技术的黑度值应在2.7～4.5，而当叠加时黑度超过了4.5，也规定可以用单底片继续评定。诸如此类规定，黑度要求实际上降低了很多，也就是说使用更少的曝光时间或曝光量就可以获得满足标准要求的黑度，可以提高检测效率。

3 试验过程

采用单底片观察的时候，NB/T47013.2-2015 中放宽了对黑度限值的规定，即允许单底片的最小黑度值降至1.3。根据射线检测理论，与底片的黑度值关系最密切的是曝光量，笔者为了获得可靠的透照参数，开展了一系列对比试验，即对于既定的工件（有较大厚度差，符合需要采用双胶片透照技术条件的），分别采用双胶片技术和单胶片技术进行透照，单胶片黑度范围1.3～4.5 的要求来计算透照时间，双胶片检测技术按照单片最低黑度1.5 的要求计算透照时间。

为了增加2 种工艺的可对比性，本次试验将底片黑度、灵敏度及所需要的曝光时间进行对比。试验过程如下：采用“同速法”，即同一暗袋内的两张胶片其感光速度完全相同，使用两组铅增感屏，增感屏和胶片的叠放顺序：增感屏－胶片－增感屏－增感屏－胶片－增感屏[4]。在整个试验过程中，针对的是同一个焊缝工件，其他检测参数诸如胶片类型，射线源，焦距，暗室处理条件等完全一致，根据管径的大小不同，按NB/T47013 的要求采取双壁单影或者双壁双影进行透照，由于本次检测中，透照厚度比不大，在标准规定的范围内，因此本次检测未做补偿，透照的示意图如图4 所示。

图4 透照布置图

单胶片透照时按照黑度2.0 计算曝光时间，双胶片透照时按照单张底片1.5 的黑度计算曝光时间，采用JB/T7902-2015 像质计。通过对5 组焊缝的透照，得到透照数据和结果如表1所示。

表1 透照试验数据

4 测试结果分析

本次所用试件均是工程实践中常见的大壁厚管子环向焊接接头，一般X 射线机较难穿透此类工件，因此本次研究采用射线源进行检测，选用的Ir192，活度50Ci，选用的胶片类型为AGFA D5（C4 类胶片）。从上述测试结果可以看出，采用双胶片技术透照时，其像质计灵敏度普遍优于单胶片透照技术；其黑度范围在NB/T47013.2-2015 标准规定的范围内。在其他方面看，双胶片透照技术，其单胶片的黑度完全符合黑度不低于1.5 的规定，而重叠观察时，其黑度不高于4.5 的规定；而且两者相互配合，其黑度值的调整范围较大，这对于工程实践中一些疑难问题提供了较大的操作空间。通过本次试验研究，可以考虑进一步通过降低黑度值来减少曝光时间，进而提高工作效率。从曝光时间上看，双胶片技术比单胶片技术节约了40%～50%。

当使用双胶片技术透照时，大大地提高了效率：1）双胶片技术黑度下限值低。通过上文可知，NB/T47013.2-2015 对双胶片技术其黑度的下限值可以下降到1.3，这远低于当胶片透照技术的2.0。根据射线透照理论，在其他参数保持布标的情况下，底片的黑度与其曝光量存在近似正比例的关系，因此黑度低其曝光量相应减少，而曝光量与时间成正比，因此，透照时间大幅下降。2）增感屏的影响。增感屏的作用在射线检测曝光量一定的前提下，使胶片最大限度地对射线剂量进行吸收，其直接效果是使用较少的时间达到检测所要求的黑度值。在使用双胶片透照技术时，胶片中能够对射线剂量进行吸收的药膜厚度是单胶片的两倍，在其他因素不变的前提下，双胶片系统对射线的总吸收量也是单胶片的两倍，因此时间缩短为原来的一半。

在本次试验研究中，笔者选取的是管径较小的工件，对于单个焊口而言，拍片时间缩短并不是很明显，但是根据射线透照理论，射线强度与距离呈平方反比的关系，如果管径比较大，此时焦距也较大，曝光时间将会呈几十上百倍的速率增加，此时如果采用双胶片透照技术，会大大减少拍片时间。

笔者在某工程检测中，检测的是电站锅炉的锅炉范围内管道，很多焊口是φ273mm、φ330mm 的管道环向对接接头，按照特种设备相关法规规范的要求，在定期检验时要对这些焊口进行无损检测抽查，例如φ273mm×22mm 的主蒸汽管道焊接接头。由于存在高空检测，工件壁厚相对较大，且只能采用源在外单壁透照的方式，检测时采用γ 源进行检测，检测前根据计算，如果采用活度为50Ci 的γ 源进行检测，使用单胶片法，每个焊口透照5 次所需的检测时间之和约为850min；而如果采用双胶片法，节约的时间就非常明显。在本次检测活动中，共对132 道焊口采用了双胶片透照技术，节约时间320h，具体见表2。

表2 透照试验数据

5 结论

通过该文理论介绍和试验研究以及工程实践，可以得出以下结论：首先，在使用相同的照射参数达到NB/T47013.2-2015《承压设备无损检测》标准要求的底片质量的情况下，双胶片检测技术能节约40%～50%的曝光时间，该方法为大管径大壁厚的压力管道环向、不等厚对接焊接接头提供了比较高效而可靠的检验方式。其次，两张胶片处于完全相同的透照参数和暗室处理条件中，在底片评定时，可以减少因为底片表面划伤而导致的胶片浪费。

为了提高双胶片检测技术的可靠性，笔者通过大量的工作实践，提出如下建议：1）双胶片检测时，应使用同一个暗袋，最大限度地缩小两张胶片的间隙，保证胶片上的影像相互重叠，这可以降低评片难度。2）对于双胶片透照技术，虽然标准中规定单胶片的底片黑度下限值为1.3，根据经验，在查阅曝光曲线时，可以按黑度值为1.5 来查阅，这样暗室处理冲洗出的底片黑度尚有一定的浮动空间，这样可以确保黑度符合标准要求。3）合理使用增感屏。实践中可以使用1 副增感屏，也可以两副，根据增感理论，使用两副，增感屏的曝光时间可以相对减少，实践中应根据透照工件的具体参数灵活选择，如大厚度选择两副，中小厚度选择一副等。