摘要：管道建设是煤层气开发建设工程中的关键项目。在诸多管道建设工程质量控制措施中，焊接质量的控制是关键重要环节之一。射线检测是焊接质量控制的重要手段，他能有效且直观地检测出管道焊接中存在的不同类型的缺陷，且能够对缺陷进行定性定量分析。文章讲述了射线检测的原理，分析了影响管道射线检测因素，并提出了质量控制措施。

　　关键词：煤层气开发；管道建设；射线检测；质量控制

　　0引言

　　煤层气作为一种非常规油气资源，是国家能源保障的重要组成之一。输气管道是煤层气规模产业化中关键重要设施，他将煤层气从开采地或集气站输送各处理站及下游客户，在实现企业经济效益和社会效益方面发挥着重要作用。管道焊接是煤层气管道工程建设中的关键环节，焊接质量的好坏直接影响着煤层气管道的安全稳定运行。在诸多焊接质量控制的措施中，作为无损检测方法之一的射线检测是检验管道焊接质量最有效的方法之一，可以真实、直观、全面记录缺陷的信息，且能够做到长时间保存，具有很强的可追踪性。

　　1射线检测原理

　　当一定能量的射线穿过被检工件时，射线与工件相互之间会发生作用，其中一部分射线会发生散射，一部分射线会被工件吸收，导致射线在穿过被检工件时其强度会产生衰减，衰减程度与被检工件的材质、厚度以及存在缺陷的性质有关，如式(1)所示。这样在被检工件的背面就会形成能量不均匀射线，将这些能量不同的射线通过某种特定方式进行记录或显示(如影像方式或转变为电信号),就可获得被检工件内部的结构以及缺陷的种类、大小和分布情况等信息，从而实现检测缺陷的目的。

　　式中：I为透过物质后的射线强度；I0为射线强度；μ为衰减系数；T为工件厚度。

　　2影响管道射线检测的因素及控制措施

　　2.1检测参数的影响及控制

　　2.1.1管电压

　　管电压影响。管道射线检测时应选择合适的管电压。管电压过低，射线能量不足，不能穿透工件，达不到检测的目的，影响底片的固有不清晰度；管电压过高，会增加固有不清晰度，影响射线检测灵敏度。

　　控制措施。管电压选择应遵循的原则[1]：在确保射线具有足够穿透力的前提下，应使管电压保持在较低水平。但对截面厚度变化较大的工件，允许采用超过如图1所规定的管电压以保证其检测灵敏度。选择较高管电压进行射线照相时应保证适当的曝光量。

　　2.1.2焦距

　　焦距的影响。焦距是射线源至被检工件表面的距离，焦距的大小除了影响穿过工件投到胶片上的射线强度外，还会影响底片的几何不清晰度度，如式(2)所示。由式(2)可知，焦距越小，几何不清晰度就大，底片上的影像就会变得模糊，不利于被检工件缺陷的检出。

　　式中：ug为几何不清晰度；d为射线源(焦点)尺寸；b为工件厚度；f为焦距。

　　控制措施。为了使底片更加清晰，射线照相时应选择较大焦距以降低底片的几何不清晰度。根据NB/T 47013.2—2015《承压设备无损检测》标准规定，f与b和d应满足的关系如表1所示。

　　2.1.3曝光量

　　曝光量的影响。曝光量是控制底片的黑度的重要参数，它是管电流与曝光时间的乘积。在实际工作中，射线照相时通常采用加大管电流和缩短曝光时间来确定曝光量，这样可以一定程度上减少射线辐射给人体带来的伤害。

　　控制措施。为了保障射线检测的质量，确保底片黑度能够满足检验要求，应选择适当的曝光参数。依据NB/T 47013.2—2015《承压设备无损检测》标准，射线检测时应采用的曝光量即当焦距为700 mm时，等级为AB和A级射线检测的曝光量推荐值应不小于15 mA·min；B级射线检测的曝光量推荐值应不小于20 mA·min。焦距发生变化时曝光量可按平方反比定律进行换算[2]。但对小径管和厚度差较大的部位进行射线检测可不受此条件约束，应采用高电压短时间对被检工件进行透照。

　　在实际工作中，射线检测的参数一般也可通过曝光曲线来确定[3]。每台X射线探伤机应制作适合自身的曝光曲线，作为日常检测时控制射线能量和曝光量的依据，并且还应根据实际使用情况进行适当修正。

　　2.2透照方式和一次透照长度

　　对接焊接接头射线检测的基本照射方式多，选择时应综合考虑检测效果的因素影响，如透照厚度差、照相灵敏度、所检出缺陷的特征、一次透照长度及横向缺陷检出的角度等[4]。

　　2.2.1透照方式的选择

　　小管径(D0≤100 mm)的透照方式一般采用双壁双影法照射。其透照次数一般由壁厚与外径之比T/D0确定，T/D0≤0.12时，间隔90 min照射2次，T/D0>0.12时，间隔120 min照射或间隔60 min照射3次。

　　大管径(D0>100mm)的透照方式一般采用双壁单影法照射。大管径环向对接接头所需的最少照射次数与照射方式和透照厚度比有关。透照厚度比会因射线检测的级别不同、对接焊接接头的类型而发生变化，选择时应符合NB/T 47013.2—2015《承压设备无损检测》标准规定，如表2所示。

　　依据NB/T 47013.2—2015《承压设备无损检测》标准，参考射线检测的透照方式和透照厚度比，通过查表可获得大管径环向焊接接头的最少透照次数。

　　2.2.2一次透照长度的确定一次透照长度的确定公式：

　　式中：L为一次透照长度；D0为管道外径；N为透照次数，通过2.2.1方式获得。

　　当采用双壁单影时，底片的有效评定长度与一次透照长度相等。

　　2.3底片的影响及控制措施

　　2.3.1底片的黑度

　　黑度的影响。底片的黑度是控制射线检测技术质量的关键指标，其主要影响底片的对比度和颗粒度，对缺陷检出灵敏度影响极大。底片黑度的过大或过小，都不能保证底片有足够的对比度，从而影响缺陷的正确判断。底片黑度合格的标准是底片有效评定区内的各点黑度值均在标准规范设定的范围内。

　　控制措施。针对不同检测技术等级，底片评定范围内的黑度D应满足NB/T 47013.2—2015《承压设备无损检测》标准要求。

　　A级：1.5≤D≤4.0 AB级：2.0≤D≤4.0 B级：2.3≤D≤4.0

　　对小径管的管段或截面厚度变化大的工件部位进行射线透照时，AB级底片黑度值可降低至1.5，B级底片黑度值可降至2.0。

　　2.3.2底片灵敏度

　　底片灵敏度的影响。底片灵敏度是衡量射线检测技术是否能够检测出一定数量缺陷的最重要的指标。工作中通常采用线型像质计来测定底片灵敏度，即底片上能够分辨出的最细金属丝的编号。线型像质计的选择和使用应符合NB/T 47013.2—2015《承压设备无损检测》规范要求。

　　控制措施。为了提升射线检测所检出最小缺陷的能力，检测人员可通过选择更高级别的胶片、采用较厚的铅铂增感屏、适当提高底片黑度、保证足够长的曝光时间、采用较大焦距减小几何不清晰度等途径来获得较高的底片灵敏度。

　　2.3.3影响评定的伪缺陷

　　伪缺陷的影响。伪缺陷的存在会对被检工件的真实缺陷造成漏判和错判，影响检测人员对底片正确评定，管道的焊接质量也得不到有效控制。胶片和增感屏的自身质量、射线检测过程操作不当、胶片暗室处理时显影、定影温度和时间控制及操作不当等因素，都可能会使底片产生诸如底片划伤、折痕、脱胶、水印、指纹、霉点、污染等伪缺陷的影像。

　　控制措施。暗室处理技术是造成底片上伪缺陷的重要原因[5]。控制好显影温度和时间，可有效降低底片的灰雾，获得较好的底片黑度；控制好定影的温度可有效降低划痕、药膜脱落等伪缺陷；控制好干燥过程，可有效降低水迹。控制好显定影过程可降低底片的划痕和折痕。

　　2.4底片评定设备及检测人员

　　2.4.1底片评定设备和环境的影响

　　黑度计校验不合格或不在周期内、设备老化性能下降不能满足检测需求；评片灯的光照强度达不到检测标准，不能满足评片的要求等。检测实验室的环境不达标(如湿度和温度)会对样本、底片造成污染，对胶片和底片的保存不利。

　　2.4.2控制措施

　　正确选择底片评定设备[6]。底片评定的评片灯应具有足够的光强照度，以确保评片灯灯光在穿过黑度较大底片后，其光照强度不低于30 cd/m2，黑度值>2.5时，光照强度应不低于10 cd/m2，且具备亮度可调、防眩晕、性能稳定、散热良好等性能；黑度计可准确地测量透射样品的黑度在4.5以内，测量误差应≤±0.05且具有良好的稳定性，做到定期校验；所需辅助工具应能满足底片评定要求。检测实验室的温度一般应控制在20℃±5℃,相对湿度不大于85%。

　　2.5检测人员

　　2.5.1检测人员影响

　　检测从业人员的资格证书已经过期或资质等级不能满足检测范围和要求、冒用其他人员的资格证书等。这些问题可能使得射线检测的质量无法得到保证，影响管道焊接质量，严重时会给双方企业造成重大损失[7]。

　　2.5.2控制措施

　　检测从业人员的资格检查应注意以下几个方面：

　　第一，检查检测从业人员的检测资格证书，内容包括所承揽的任务是否超出资格证书许可的范围、证书是否过期、从业年限是否符合要求等；第二，检测证书与检测从业人员是否相符，有无冒用证书现象；第三，检测从业人员应具有一定年限的工作经验，能够正确理解并严格按照相关检测标准进行工作。

　　3现场射线检测工作容易忽视的问题

　　3.1射线检测工艺审查

　　射线检测工艺的制定应结合管道焊接部位、现场施工条件等进行编制，且具有针对性。建设单位和监理单位应认真审核检测单位的射线检测工艺卡，检查检测所用的标准是否是最新且适合的，检测比例选择应当符合相应标准和设计图纸的要求，必要时可增加检测比例来验证。

　　3.2缺陷的错判和漏判

　　射线检测从业人员的经验欠缺往往会导致缺陷的错判和漏判[8]。

　　缺陷错判主要表现为：将根部未融合评定为未焊透或者根部咬边；气孔和夹渣分辨不清；将真正的缺陷当成伪缺陷进行评定；执行标准不够严谨。

　　缺陷漏判主要集中在下列区域：焊接热影响区；因结构原因使底片影像黑度变化较大的部位；底片的端部。焊缝表面较深的焊纹、凹坑、咬边等缺陷影像的位置发生重叠时，也可能会造成漏判。

　　焊接热影响区位于焊缝的两侧，范围一般为材料厚度的30%(最大20 mm，最小10 mm)，这一区域的金相组织比较复杂，容易产生焊接残余应力(管道运行时在残余应力作用下也可产生裂纹)，冷裂纹等缺陷。检测从业人员进行底片评定时千万不能只关注焊缝本体而忽略焊接热影响区，从而造成漏判，严重时会发生泄漏或管道断裂。通过大量的管道维修作业实践发现，管道发生泄漏或断裂的部位往往不是焊缝本体，而是热影响区，即焊缝与管道本体结合部位或附近。

　　4结语

　　煤层气管道建设工程中，射线检测技术对于管道焊接质量的控制起着至关重要的作用，要做好此项工作，必须从以下几方面着手进行：

　　(1)检测单位应具备相应无损检测资质。检测单位的技术负责人和检测人员等相关人员应该具备相应的资质或资格，认真完成射线检测工艺规程、工艺卡片等编制和审核，绝不允许发生只签字不审查的现象，甚至出现低级错误。检测人员应具有吃苦耐劳的品质和精益求精的工作态度，认真做好射线检测的每个环节，及时记录好检测的原始数据并形成检测报告。技术负责人和检测人员应善于从工作中学习，不断总结经验教训，避免同一问题重复出现。

　　(2)工程监理单位应配备具有管道建设工程方面无损检测知识和经验的专业监理工程师，且有2年以上相关工作经验。能及时发现管道建设中无损检测存在的问题，做到理论联系实践，充分发挥好监理职能，帮助煤层气管道建设单位把好管道建设工程的焊接质量关。

　　(3)煤层气管道建设单位负责管道建设质量管理人员应了解各类无损检测检测焊缝质量的原理和方法。收集并熟悉管道焊接质量控制所应用到的标准和规范，并能对监理单位和检测单位进行指导和考核，努力为本单位做好管道工程的质量管理工作。

　　参考文献：

　　[1]范家彬.城镇天然气管道X射线检测工艺参数的选取[J].现代工业经济和信息化，2021，11(10)：130-132.

　　[2]国家能源局.承压设备无损检测第2部分：射线检测：NB/T 47013.2—2015[S].北京：新华出版社，2015.

　　[3]翟伟.曝光曲线的制作及应用[J].现代制造，2009(48)：36-37.

　　[4]刘毅.在役石油化工承压设备射线检测中的工艺优化选择[J].化工管理，2019(35)：155-156.

　　[5]裴润有，刘保平.油气田建设工程无损检测常见质量问题及其处理措施[J].石油工业技术监督，2017，33(8)：1-5，27.

　　[6]杜庆臣.管道射线检测底片评定及其质量控制研究[J].科学技术创新，2020(34)：41-42.

　　[7]刘昕.浅析压力管道安装监检中射线检测质量控制[J].化工管理，2019(35)：154-155.

　　[8]丁春香.工业管道安装监检中底片审查容易忽视的几个问题[J].化工管理，2020(1)：96-97