金华市特种设备检测中心 浙江省金华市金东区 321000
摘要：随着经济我国各行业的快速发展，小径管广泛应用于锅炉、压力容器、压力管道等承压类特种设备，尤其在热电锅炉和工业压力管道中占有相当比重。在使用中，承压设备小径管常用于高温、高压、腐蚀等恶劣工况，运行中极可能出现裂纹等破坏性缺陷，因此，在承压设备定期检验中，加强对小径管焊接接头无损检测尤为重要。本文简要介绍了承压设备小径管无损检测存在的难点，在分析常见磁粉、渗透、常规射线和常规超声检测的基础上，介绍了数字射线和相控阵超声检测的技术原理，为承压设备小径管焊接接头无损检测方法选择提供参考。
关键词：小径管；焊缝；数字射线检测；相控阵超声
引言
数字化质量管理系统是质量管理的最新进展，它代表了质量管理的未来发展方向，打通了各部门的数据壁垒，是承压设备企业改进质量管理的新思路。系统可以实现质量问题分析、质量全面监控、质量预测等功能，为质量管理提供了一套全面的解决方案，促进企业质量管理水平和产品实物质量的提高，并大幅度降低企业的质量损失，增强企业的市场竞争能力。通过技术创新，加快了质保书编制的速度，使技术人员从大量的重复劳动和资料整理中解放出来，帮助企业减少资源浪费，提高经济效益。
1常见小径管焊接接头无损检测方法及特点
目前承压设备小径管焊接接头无损检测方法主要有磁粉检测、渗透检测、常规射线检测和常规超声检测等。磁粉检测一般用于表面或近表面检测，渗透检测只能检测表面缺陷，且两种检测方法对管子表面要求较高，常需要打磨。但因为小径管一般壁厚较薄，打磨深度不能太大，从而容易发生漏检。常规射线检测对气孔、夹渣等体积型检出率较高，但缺陷深度确定不够准确，且防护要求要，成本较大，有时受位置影响无法实施射线探伤。常规超声检测用于小径管焊接接头，也存在诸多困难：（1）曲率影响，声波在管子内外壁会发生扩散聚焦，从而使声场发生畸变，常规横波斜探头与管材接触面小、耦合不良，波束严重扩散、灵敏度低。（2）壁厚影响，声波在传播过程中会发生波形转换，反射、折射现象复杂，各种回波难以区分。（3）操作人员影响，常规超声对操作人员要求很高，检测结果受人员水平高低影响较大。因此，常规超声检测也不适宜于小径管焊接接头无损检测。近几年，由于计算机技术迅猛发展，数字射线检测（DR）和相控阵超声检测（PAUT）都取得了较大进步，也在特种设备检验检测领域得到了较多应用。
2承压设备小径管焊接
2.1装配质量控制
轴向间隙b为此接头关键尺寸之一，是指支管底部与承管座之间的垂直间距，须保证底部焊后仍留有间隙，其主要作用如下。（1）调控焊接过程的收缩情况。（2）使径向间隙n与b连通，有利于封闭焊道时，从焊缝背面排气，以预防气孔。（3）产品实际运行时，管道中存在高温液体流动，受结构限制，焊缝、支管和承管座处会产生不同的温度梯度，若取消此间隙设计，易导致焊缝残余应力聚集而影响管道结构的疲劳寿命，故相关标准均规定此间隙应由焊前装配保证。受结构限制，此轴向间隙不便直观预置和检查，须设计外置卡具或内置专用样板精准定位、均匀定距。此外，当产品规定进行射线检测（RT）时，也可借助底片检查轴向间隙焊后变化情况。
2.2数据收集和管理的难度大
在质量管理中，产品、半成品和零部件的质量检验数据，是反映质量状况和生产过程状态的第一手资料。但长期以来，并未有一种十分有效的方式来搜集、管理和利用这些数据。
首先，测量设备和仪器本身在数字化方面的局限限制了这种应用；其次，由于质量检验场景在取样、检验规程、操作习惯上灵活多样，这就给数据收集的软硬件系统提出了很高的要求；最后，如何确保一线的质量检验人员严格、正确地执行公司的抽样计划、检验计划，最大限度地减少各种假数据、错漏数据也是一个需要解决的重要问题。企业中常常各个部门都有围绕本身业务进行开发和设计的独立的系统，如何把各个系统的数据进行整合到一起，技术上存在不小的难度。机加工、焊接、热处理等过程数据的自动收集需要对设备进行升级改造，付出较大的成本。
2.3系统设计
系统定位为通用型承压设备焊接工艺评定系统，集焊接数据、焊接标准、经验知识于一身，并结合企业流程化管理思维，打造通用的企业焊接工艺评定与管理系统，实现WPS及预焊接工艺规程（PreliminaryWeldingProcedureSpecification，pWPS）设计与管理，焊接工艺评定报告（Weldingprocedurequalificationrecord，PQR）管理，焊接工艺评定必要性判断，坡口图库、工艺文件的日常审批流程等。 系统采用模块化管理，根据需求分析将系统分为用户管理、流程管理、我的工作、工艺管理和系统设置5个模块，各模块间既相互独立又相互关联。系统通过用户管理和系统设置模块明确各个用户的权责范围，通过流程管理、我的工作和工艺管理模块之间的相互配合完成焊接工艺评定任务。
2.4数字射线检测技术
数字射线检测是利用数字成像器件和计算机技术实现射线检测。数字射线检测透照原理与常规胶片照相检测相同：（1）可利用计算机控制实时成像，及时获得检测结果，提高检测效率。（2）成像所需射线剂量减少，成像时间缩短，辐射影响减小。（3）数字探测器代替胶片获得数字图像，大大提高图像的对比度、清晰度和宽容度。（4）检测结果电子化，利用保存、分析等。
2.5推荐的无损检测方法
尽管通过相关标准、规范限定并结合焊接工艺评定、焊接技能评定甚至模拟件评定等试验过程确实可以作为产品质量保证手段之一，但除个别核电标准提及此类焊缝应执行射线检测外，其他标准、规范并未明确制定针对焊接过程的无损检测方法，而实际生产过程中应用手工焊时，人因差异无法避免，产品管插套焊缝的质量情况不易直观显现，因此对焊接过程检查应有所规定，结合实际生产经验，提供参考建议如下。（1）就此类接头的表面无损检测方式而言，PT比MT更实用，原因是由于角焊缝位置特殊，常规漏磁检测受空间限制而存在角焊缝均匀磁化困难的问题，且不适用于不锈钢材料，故目前业内常采用打底焊后执行VT+PT检测，面层（一般不超过3层）焊后执行VT+PT检测，操作相对简单、方便。（2）对于小口径薄壁支管，焊后可借助内窥镜来观察支管内壁有无凹坑缺陷和轴向间隙b变化情况。（3）当产品规定此类接头需射线检测时，为保证射线检测的灵敏度和底片摆放成像，建议先完成插套焊缝并射线检测合格后，再完成承管座与产品的焊接。另外，还可参考管子管板角焊缝射线检测方式，尝试研究采用专用棒样极X射线管+特制工装等对其接头进行检测的方案。
结语
近年，数字射线检测和相控阵超声检测都在特种设备行业取得了较快发展，为弥补定制的焊接工艺评定系统开发周期长、成本高的不足，实现了焊接工艺评定工作的流程制定、评定项目的提出、焊接工艺评定必要性智能判定和焊接工艺规程的自动生成。
参考文献：
［1］邢海燕，孙晓军，杨文光，等．不同倾斜角度角焊缝磁记忆信号定量特征研究［J］．压力容器，2016，33（12）：49－58．
[2]刘毅辉，牛永吉，王郑钢.锅炉小径管射线检测与相控阵检测的对比分析[J]. 无损检测，2018年.
[3]陈小明，赖传理，张军辉，谭云华，吴志波.小径管异种钢对接焊缝层间未熔合缺陷的检测方法[J].无损检测，2019年.