射线无损探伤在球罐对接焊缝全景曝光技术的应用要点

球罐作为石化、能源行业存储液化烃、天然气等介质的核心设备，其对接焊缝的质量直接关系到设备运行安全。射线无损探伤是球罐焊缝检测的主流方法，而全景曝光技术因能一次性覆盖球罐圆周焊缝、减少检测盲区、提高效率，成为大型球罐焊缝检测的优选方案。本文结合工程实践，系统梳理射线无损探伤在球罐对接焊缝全景曝光技术中的应用要点，涵盖前期准备、设备选型、参数优化、工艺实施、底片处理及安全控制等关键环节，为工程应用提供实操参考。

球罐对接焊缝全景曝光的前期准备要点

球罐的结构特点决定了焊缝分布的复杂性，需先梳理焊缝类型：赤道带焊缝是球罐的“腰带”，承受最大的环向应力；温带焊缝连接赤道带与极板，受力较复杂；极板焊缝位于顶部和底部，多为径向焊缝。以某1000m³液化石油气球罐为例，其赤道带焊缝有8条，每条长约17m，壁厚18mm，前期需绘制详细的焊缝分布图，标注每条焊缝的位置与尺寸，为后续检测提供依据。

焊缝表面预处理是确保探伤效果的基础。需用钢丝刷或角磨机去除焊缝及热影响区的油污、锈蚀、氧化皮，焊缝余高需打磨至与母材齐平或不超过2mm——若余高过高，会导致散射线增强，影响底片清晰度。例如某球罐的温带焊缝因表面残留厚约1mm的锈蚀，最初检测的底片出现明显的“雾状”斑纹，打磨处理后斑纹完全消失。

标识系统是底片与焊缝对应追溯的关键。需给每条焊缝编号（如赤道带编为EQ-1至EQ-8，温带编为TZ-1至TZ-12），并在焊缝两侧50mm处贴装铅字标记，内容包括球罐编号、焊缝号、底片号、中心十字线。例如“Q1-EQ-3-05”表示1号球罐赤道带3号焊缝第5张底片，确保底片能准确对应到具体焊缝位置。

全景曝光技术的设备选型与校准要点

射线源的选择需匹配球罐的壁厚和直径：对于壁厚≤25mm、直径≤10m的球罐，周向X射线机（如XXH-2505型）是首选，其焦点小（≤3mm）、清晰度高；对于壁厚＞25mm或直径＞10m的球罐，γ射线源（如Ir-192）更合适，因其穿透能力强且无需电源，适合野外或大型球罐作业。例如某2000m³天然气球罐，壁厚22mm，采用Ir-192源（活度10Ci），曝光时间仅需20分钟，远短于X射线机的1小时。

成像胶片需根据清晰度要求选择：T1类胶片（如AGFA D4）感光度高，适合快速检测，但对比度稍低；T2类胶片（如Kodak AA400）对比度和清晰度更好，是重要焊缝的首选。例如液化石油气球罐的对接焊缝，因介质易燃易爆，需选择T2类胶片，确保能识别0.5mm的微小裂纹。

辅助设备的稳定性直接影响曝光效果。全景支架需采用刚性不锈钢材质，能承受射线源重量，且旋转机构的同轴度误差≤0.5mm——若同轴度偏差过大，射线源会偏离球罐中心，导致底片边缘黑度不足。例如某全景支架的旋转机构采用伺服电机驱动，转速误差≤±1rpm，确保曝光时射线源始终对准球罐中心。

设备校准是确保检测精度的前提。射线源的焦点尺寸需用针孔法检测，确保≤3mm；胶片的灰雾度需用密度计测试，≤0.3；支架的同轴度需用激光定位仪校准，误差≤0.5mm。例如某射线机的焦点尺寸检测结果为2.8mm，符合GB/T 19293-2012的要求；若焦点尺寸超过3mm，会导致几何不清晰度增大，无法识别微小缺陷。

全景曝光参数的优化策略

焦距的确定需平衡几何不清晰度和曝光量。根据公式U = (f×t)/F（U为几何不清晰度，f为焦点尺寸，t为焊缝厚度，F为焦距），需确保U≤0.2mm。以某壁厚18mm的球罐为例，焦点尺寸2.8mm，焦距需≥(2.8×18)/0.2=252mm，实际选择焦距为5.5m（球罐半径5.4m+源到胶片距离0.1m），计算得U≈0.009mm，远小于限值。

曝光量的计算需结合射线源活度、胶片类型和壁厚。对于Ir-192源，曝光量E=活度（Ci）×时间（min），根据GB/T 3323-2019，壁厚18mm的焊缝曝光量需≥10mCi·min。例如活度10Ci的Ir-192源，曝光时间需≥1分钟（10Ci×1min=10mCi·min），实际操作中通常取2分钟，确保底片黑度充足。

射线能量的选择需避免“过高或过低”：能量过低会导致穿透不足，底片黑度过低；能量过高会降低对比度，缺陷难以识别。例如壁厚10mm的焊缝选150kV X射线，壁厚30mm选300kV X射线——某球罐壁厚20mm，最初误用350kV X射线，结果底片对比度仅1.2（要求≥2.0），调整为250kV后对比度提升至2.5，符合要求。

散射线控制需采用多重措施。在胶片正面贴0.1mm厚的铅箔增感屏（增强感光效果），背面贴2mm厚的铅板（吸收背面散射线）；对于厚壁焊缝，可在射线源侧加0.5mm厚的铜滤板，过滤软射线。例如某厚壁球罐检测时，加铜滤板后底片的散射线斑纹减少了80%。

全景曝光工艺的设计与实施要点

射线源的定位是全景曝光的核心。需用测心仪或激光定位仪确认射线源位于球罐几何中心，误差≤1mm——若射线源偏移，会导致底片边缘黑度不均。例如某球罐的几何中心坐标为（0,0,0），用激光定位仪测量射线源位置为（0.2,0.1,-0.3），调整支架后误差减小至0.5mm，确保了曝光均匀性。

胶片的布置需确保无漏拍。沿焊缝圆周方向贴装胶片，搭接量≥10mm——若搭接量不足，会导致焊缝边缘漏检。例如赤道带焊缝周长约34m，每张胶片长300mm，需贴装114张，搭接10mm，刚好覆盖整个焊缝。

曝光过程需控制旋转速度。旋转速度根据曝光时间和球罐周长计算，例如曝光时间20分钟，球罐周长34m，旋转速度为34m/20min=1.7m/min，确保每个部位的曝光量均匀。某球罐曝光时旋转速度突然降至1.2m/min，操作人员及时调整伺服电机参数，避免了底片黑度偏差。

多源全景曝光适合大型球罐。对于直径＞15m的球罐，单源曝光时间过长，可采用2-4个射线源对称分布（如0°、90°、180°、270°）同时曝光，减少时间。例如某3000m³球罐用4个Ir-192源（每个活度5Ci），曝光时间从60分钟缩短至15分钟，效率提升75%。

全景曝光底片的处理与评片要点

底片冲洗需严格控制工艺参数。显影液温度20±2℃，时间5-8分钟（温度过高会导致底片黑度过高，过低则黑度不足）；定影液温度20℃，时间15分钟以上（确保完全定影）；冲洗后用流动水冲洗15分钟，自然晾干。例如某底片显影时温度升至25℃，结果黑度达到4.5（要求≤4.0），重新用20℃显影液处理后黑度恢复至2.8。

底片质量检查需符合GB/T 3323-2019要求：灰雾度≤0.3，黑度1.5-4.0，对比度≥2.0。例如某底片灰雾度0.25、黑度2.5、对比度2.2，符合要求；另一张底片黑度1.2，需重新曝光。

焊缝缺陷识别需结合特征：裂纹呈线性/树枝状，边缘尖锐；气孔呈圆形/椭圆形，黑度均匀；夹渣呈不规则形状，黑度深浅不一；未熔合呈线性，与焊缝坡口平行。例如某赤道带焊缝底片上有一条1.2mm长的线性缺陷，边缘尖锐，经确认是裂纹，需返修。

缺陷定位与记录需准确。用焊缝标识和底片上的定位标记对应，记录缺陷的位置（如赤道带EQ-3的120°位置）、尺寸（长1.2mm、宽0.3mm）、性质（裂纹）。例如记录为“Q1-EQ-3-120°：裂纹，长1.2mm，宽0.3mm”，便于后续返修和复查。

全景曝光技术的安全与质量控制要点

辐射安全需严格执行GB 18871-2002。划定控制区（半径≥30m，禁止无关人员进入）和监督区（半径≥50m），用辐射剂量仪监测控制区边界剂量率≤2.5μSv/h；操作人员佩戴个人剂量计，每月检查剂量，确保年剂量不超过20mSv。例如某检测现场控制区边界剂量率1.8μSv/h，符合要求。

工艺纪律需严格遵守。操作人员需按工艺卡执行，记录每个步骤的参数（射线源活度、焦距、曝光时间、显影温度）。例如某工艺卡要求曝光时间20分钟，操作人员因射线源活度略有下降，实际曝光21分钟，需在记录中注明原因，确保可追溯。

质量追溯需保留完整记录。底片、工艺记录、校准报告、人员资质证明需保留至少5年——某球罐的检测记录保留了10年，后续检修时查阅底片，确认了焊缝缺陷的修复情况。

人员资质需符合要求。操作人员需持有无损检测Ⅱ级以上资质，评片人员需持有Ⅲ级资质——某评片人员有30年经验，持有Ⅲ级资质，能准确识别0.5mm的微小裂纹，确保了评片结果的准确性。