厚壁管座角焊缝直线加速器射线检测技术研究

摘要

核电是国家调整能源结构的趋势，更在“走出去”大战略中承担重要角色，核电站安全运行则是这一切的前提条件。管座角焊缝结构被大量应用于核电站的建设中，其质量的好坏直接影响设备的运行，关乎核电站的安全。而管座角焊缝结构复杂，不利于施焊，容易产生各类缺陷，降低焊缝的强度，影响焊缝的质量，缩短设备的寿命，因而检测管座角焊缝的缺陷情况意义重大。随着设备承载强度的提高，管座角焊缝的壁厚增加，检测难度也随之增大。现阶段，对于厚壁管座角焊缝内部缺陷，最常用的检测方法是常规超声波检测和射线检测。将两种检测方法进行比较可知，超声波检测法较难适用于复杂的管座角焊缝结构，测量结果存在大量干扰波和杂波，不利于缺陷的识别和定位，容易造成漏检，而射线检测虽然受限于现有设备的检测能力，具有耗时长、效率低等缺点，但是检测结果直观可靠，人为因素干扰小，底片记录可长久保存。 针对厚壁管座角焊缝结构，为了弥补常规射线检测技术的不足，达到准确高效检测焊缝内部缺陷的目的，本论文采用高能直线加速器外壁透照，对其进行射线检测技术研究。制作主管壁厚为46mm的模拟实验件，其中预制了长度范围为30mm、35mm的密孔，25mm、40mm、50mm的未焊透， 10mm的坡口未熔合等典型缺陷。为了提高坡口未熔合等面积型缺陷检测效果，通过对透照角度（射线束与主管坡口角度分别为0°、5°、15°、30°、45°）、能量（2MeV、4MeV）、焦距（800mm、1000mm、1500mm）、胶片种类（AGFA D3、AGFA C4、AGFA C7）、增感屏组合（铅制0.25mm/0.1*2mm/0.25mm、铅制 0.50mm/0.1*2mm/0.50mm、铅制 1.00mm/0.1*2mm/1.00mm、未使用增感屏、不锈钢制0.25mm/0.25mm/0.25mm）等参数的实验对比，优化了直线加速器射线检测厚壁管座角焊缝结构的参数。 使用优化后参数对模拟实验件进行直线加速器射线检测，预制缺陷均被检出。同时，使用常规超声波检测方法对模拟实验件进行检测。将两种方法检测结果及解剖结果进行了比较分析，发现气孔、未焊透检测偏差小于10%；未熔合检测偏差低于30%，整体测量结果具有较高的置信度。本文验证了厚壁管座角焊缝结构直线加速器射线方法检测气孔、未焊透缺陷的可行性，对于开展类似结构件的缺陷检测具有一定的参考价值。

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