Iter方管焊缝在线无损检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种ITER 方管焊缝在线无损检测方法，根据ASME标准中T?271 .2 双壁透照技术，采用射线通过ITER 方管双壁并使两壁的焊缝在同一张底片上进行观察，针对ITER 方管的焊缝，采用双壁双影垂直透照技术，通过观察人工缺陷的清晰程度及出现的次数来确定适合的透照次数；最后对实验结果进行分析，确定焊缝的缺陷。本发明能够实现对焊缝中存在的缺陷定性、定位及初步定量检测，具有操作简单，易实现，缺陷影像清晰，易于识别的优点，可广泛用于 ITER 中 方管焊缝的在线检测。
【专利说明】
I TER方管焊缝在线无损检测方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及ITER方管检测方法领域，具体是一种ITER方管焊缝在线无损检测方 法。
【背景技术】
[0002] 在国际热核聚变实验堆（International Thermonuclear Experimental Reactor，简称ITER)磁体系统中，极向场线圈（PF线圈）在等离子体约束中起着至关重要的 作用。它由PF铠甲及内部电缆组成。PF铠甲约为900多米，是由外方内圆，平均长度约为9米 316L不锈钢对接焊而成。为保证PF铠甲焊缝质量，无损检测方法是必要的。按照ITER PA 1.1.P6C.CN.01 ANNEX B 4.7.9.技术规范要求，明确规定须采用无损检测方法对PF管焊缝 进行检测。
[0003] 然而对于方管焊缝的无损检测，国内研究还是一片空白。目前存在的无损检测方 法，主要针对平板焊缝，中薄壁圆管焊缝或者压力容器，石油管道焊缝进行检测。针对圆周 方向厚度不均匀的焊缝，尚无成熟的无损的检测方法。目前常用的方法主要是射线照相方 法及基于超声波原理的一系列超声检测方法。但是无论哪种方法，其使用条件都受到很大 的限制。一方面，对于超声类检测来说，方管铠甲材质为316L，焊缝晶体为柱状晶，噪声干扰 较大及其不规则使超声波回波复杂，难于识别缺陷，无法达到检测要求；另一方面，对于射 线照相来说，射线源侧焊缝比胶片侧焊缝离胶片的距离相差一个管子直径，故射线源尺寸 的影响较大，使几何不清晰度Ug值增加，小缺陷对比度降低，对小缺陷的检测不敏感。透照 方向厚度差较大，黑度差大，不利于缺陷的识别；ITER方管铠甲焊接完成后长度900多米，在 生产线上无法转动，因此给在线检测带来很大的困难。传统的无损检测方法无法直接实现 对方管焊缝的在线检测。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种ITER方管焊缝在线无损检测方法，以实现对ITER方管焊 缝中存在的缺陷的定性、定位及初步定量检测。
[0005] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
[0006] ITER方管焊缝在线无损检测方法，其特征在于:根据ASME标准中T-271.2双壁透照 技术，对于外径小于等于3V2in即89mm的ITER方管焊缝，采用射线通过ITER方管双壁并使两 壁的焊缝在同一张底片上进行观察;针对ITER方管的焊缝，采用双壁双影垂直透照技术，并 适当的增加曝光次数以保证焊缝100%的检查，通过观察人工缺陷的清晰程度及出现的次 数来确定适合的透照次数;最后对实验结果进行分析，确定焊缝的缺陷。
[0007] 所述的ITER方管焊缝在线无损检测方法，其特征在于：采用双壁双影垂直透照技 术时，其中对角透照采用射线束偏离对角15°。
[0008] 和现有技术相比，本发明的优点如下：
[0009] 本发明方法能够对ITER方管焊缝进行在线无损定性，定位检测及初步定量检测， 填补了该领域在线无损检测方法的空白；且本方法具有操作简单，易实现，影像清晰，易于 识别，能广泛用于ITER中方管焊缝的在线检测。
[0010] 本发明检测使用的旋转工装，加工简单，即可进行近距离触摸式操作，也可进行远 程操作。操作简单方便，易于控制。
【附图说明】
[0011] 图1为【具体实施方式】中射线4次透照法示意图。
[0012] 图2为【具体实施方式】中射线6次透照法示意图。
[0013] 图3为【具体实施方式】中黑度差对比试验数据变化曲线。
[0014]图4为【具体实施方式】中ITER方管尺寸示意图。
[0015] 图5为【具体实施方式】中方管人工刻伤示意图。
【具体实施方式】
[0016] ITER方管焊缝在线无损检测方法，根据ASME标准中T-271.2双壁透照技术，对于外 径小于等于3V 2in即89mm的ITER方管焊缝，采用射线通过ITER方管双壁并使两壁的焊缝在 同一张底片上进行观察;针对ITER方管的焊缝，采用双壁双影垂直透照技术，并适当的增加 曝光次数以保证焊缝100%的检查，通过观察人工缺陷的清晰程度及出现的次数来确定适 合的透照次数;最后对实验结果进行分析，确定焊缝的缺陷。
[0017] 采用双壁双影垂直透照技术时，其中对角透照采用射线束偏离对角15°。
[0018] 具体实施例：
[0019] 如图1-图5所示：
[0020] 1.透照方式的选取:根据ASME标准第V部分第二章射线照相检验T-271.2双壁透照 技术的选择中规定，当对于外径小于等于焊缝可采用双壁透照技术。ITER方管 焊缝为外方内圆结构，尺寸为54.2mm*54.2mm* 〇 38mm，如图4所示。ITER方管焊缝透照方式 选择双壁双影透照技术。
[0021] 2.像质指示器选取：依据ASME 2007版第V卷表T-276 IQI的选用，在此透照试验 中，1、3、5、6位置选用孔型像质指示器20#，2、4位置选用更高灵敏度的孔型像质指示器12#。 透照位置如4所示。像质指示器放置在射线源侧。通过像质指示器2T孔在底片上的影像来控 制底片的质量。表1为12#和20#像质指不器的参数。
[0022]表1像质指示器参数
[0024] 3.焦距F的选择:根据射线源至工件表面的距离f应满足公式f$10d*b2/3要求(其 中d为射线机焦点尺寸，b为工件到胶片的距离），推算得到f>358mm，，进而得出焦距F5358 + 54.2 = 412mm。查焦点至工件表面距离的诺谟图，得出f = 350mm左右，进而计算出F = 404.2mm。两者之间差别不大。因此焦距F的选择应不小于412mm。经多次实验，，对于ITER方 管焊缝，为了得到较高的对比度和清晰度，焦距F选择为850mm，既满足焦距要求，同时满足 几何不清晰度要求。
[0025] 4.几何不清晰度确定:根据射线照相几何不清晰度计算公式Ug = Fd/D(其中F为焦 点尺寸;D为射线源到工件表面的距离;d为被检焊缝到胶片的距离），推算出透照1、3、5、6位 置时，几何不清晰度Ug = 0.2478mm;透照2、4位置时，几何不清晰度Ug = 0.17026mm。几何不 清晰度满足ASME标准T-274.2中规定的几何不清晰度的限值(0.51mm)。
[0026] 5.人工试块的制作：ITER方管试块材料选用的是与被检焊缝管材同尺寸和同一材 料(化学成分和生产方式相同）的一段管子来制作。详细的缺陷位置及缺陷尺寸见表2及图5 所示。
[0027]表2人工缺陷编号、尺寸及位置
[0029] 6.倾斜15°角的控制：当透照1、3、5、6位置时（如图4所示），需要进行对角度15°的 控制。起始位置(射线源垂直于被检工件表面)设为0°，当透照1位置时，角度设为〇°+15° ;透 照位置2时，透照角度设为45° ;透照位置3时，角度设为90°+15° ;透照位置4时，角度设为 135° ;透照位置5时，角度设为180°+15° ;透照位置6时，角度设为270°+15°，如图1所示。 [0030] 7.曝光参数选择：对1，3,5,6四个方向进行透照时（如图4所示），透照厚度约为 39mm，采用透照电压275KV，曝光时间为2.7min。对2，4两个方向进行透照时(如图4所示），透 照厚度16mm，采用透照电压为175KV，曝光时间为2.6min。
【主权项】
1. ITER方管焊缝在线无损检测方法，其特征在于:根据ASME标准中T-271 .2双壁透 照技术，对于外径小于等于3^11 即89mm的ITER方管焊缝，采用射线通过ITER方管双壁并 使两壁的焊缝在同一张底片上进行观察;针对ITER方管的焊缝，采用双壁双影垂直透照技 术，并适当的增加曝光次数以保证焊缝100%的检查，通过观察人工缺陷的清晰程度及出现 的次数来确定适合的透照次数;最后对实验结果进行分析，确定焊缝的缺陷。2. 根据权利要求1所述的ITER方管焊缝在线无损检测方法，其特征在于:采用双壁双 影垂直透照技术时，其中对角透照采用射线束偏离对角15°。
【文档编号】G01N21/88GK106053472SQ201610107869
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年2月26日 公开号201610107869.5, CN 106053472 A, CN 106053472A, CN 201610107869, CN-A-106053472, CN106053472 A, CN106053472A, CN201610107869, CN201610107869.5
【发明人】刘小川, 武玉, 万永升, 李山, 林琦, 胡长城, 孔岩松, 谢龙光
【申请人】中国科学院等离子体物理研究所