浅谈棒阳极高频探伤机在燃气内管检测中的应用

浅谈棒阳极高频探伤机在燃气内管检测中的应用

宋家明

（ 上海市市政工程建设处 ， 上海 200025 ）

一、概述

作为重点民生保障工程之一的燃气，其使用安全性愈发受到政府及各界人士的着重关注，近来年许多燃气用户企业委托第三方检验检测机构对其燃气用气管道（室内燃气管道）进行检验、检测以及管道整体性安全风险评估、评价工作。室内燃气通常是由金属管道通过焊接（或法兰等）链接方式进行连接，具有口径小、管壁薄、管道安置位置空间狭小等特点。如果需要对室内燃气管道进行射线检测，一般普通的移动射线机是难以完成检测工作的。而是需要体积小巧、重量轻便、便于携带、安放固定的射线机才能进行射线检测，如：伽玛射线机、棒阳极高频探伤机等。我们这里经过对检测的现场实地踏勘后，讨论、比对各类射线机使用情况，确定使用设备体积小巧、重量轻、固定方便的棒阳极高频探伤机来完成此次检测工作。

二、接受委托

在2019年年末， 受沪上某大型文化中心（以下简称文化中心）的委托，我单位对文化中心内正在运行的部分燃气管道、燃气设备、设施及附属安全装置进行燃气用气安全质量检测。 此次受委托检测的共计有14段燃气管道长度341米，检测的主要工作内容是：燃气管道安装及运行资料审查、燃气管道宏观（外观）检查及管道壁厚度检测、燃气管道对接焊缝的无损检测（射线）以及管道及附属设备的泄漏检测，并根据各类检验、检测的结果，给出整体性的安全风险评估。

文化中心于2007年12月开工建设，在2009年底建成并启用运营至今，燃气管道及设备到目前已经使用运行了10年之久。本次安全质量检测中的无损检测（射线）工作的范围主要是对文化中心的14段在用燃气管道进行检测，具体部位是：中央厨房、自行车库、锅炉房、5F3号管、5F501-509处管、4F隔油池、3F男卫、3F强电间、2F外平台、1至5燃气表房等。在前期对燃气管道的安装施工资料审查中，由于其他的原因燃气使用单位未能提供有效的燃气管线图以及施工、验收资料（包括施工时的管道焊缝检测报告）。由于以上这些情况的存在，使得燃气管道检验、检测工作中的无损检测工作显得尤为重要。

三、现场踏勘

在对燃气管道的现场检查中，发现燃气管道除了存在外表面存在不同程度的表面油漆脱落、表面腐蚀、管道组对安装及焊接不符合规范等情况外，对无损检测项目存在影响的因素主要还是发现需要进行无损检测（X射线拍片）的大部分燃气管道的是贴墙安装，且管道的位置是处于高空的，距离地面大约有2.5到3米的高度。并且各类管道互相交叉穿越，相互之间的空间间距很小，如图（1、2）所示：

图1 燃气管道安装图 图2燃气管道安装图

从以上照片中可以看出，要用一般的移动X射线机进行射线检测，在这些位置进行设备进行架设、固定是非常困难的，并且有些位置的空间是无法架设机器进行检测的。而X射线拍片对于燃气管道的质量安全评价是一个非常重要的环节，经过射线检测我们可以了解燃气管道在以前的安装施工时的质量、同时也可以了解燃气管道经过10年的使用运行，管道的对接焊缝是否存在有新生的缺陷产生，这些问题对于我们对燃气管道的安全风险评估以及燃气管道今后的安全使用是非常重要的因素。因此对于怎么解决这部分管位处于高空并且管位空间狭小燃气管道的进行射线检测，是一个必须要解决的问题，使用体积小，可以在局促空间安放固定的小型检测设备是一个可行实用的方法。

四、探伤设备的选型

要解决在狭小空间进行射线检测的问题，关键就是必须要使用小型化设备，检测设备必须具有体积小、质量轻、便于携带等优点，使得检测设备能在现有的狭小空间中放得下。目前通常采用的设备是伽玛射线机，它可以在这种狭小空间中进行射线检测，但是考虑到伽玛射线机操作使用的复杂程度高，安全防护要求也高，管理非常严格。使用伽玛射线机必须要有专门的存放伽玛机的设备间，设备运输也必须要有专用的运输车辆，并且伽玛机是辐射能量无法调节，当射线的照透厚度与射线能量不匹配时，就会造成检测灵敏度的下降，并且伽玛射线机检测的固有不清晰度要大于X射线检测，伽玛检测的灵敏度一般也要低于X射线机检测。

随着全球管板焊缝检测先进技术发展，X射线棒阳极高频探伤机作为一种能够完全取代Ir192伽玛放射源检测管板角焊缝的射线检测仪器，近几年来逐渐被射线检测人员所重点关注。棒阳极高频探伤机的射线管尺寸小于室内燃气管道设计标准要求的最低间隔，重量轻仅为2公斤，焦点小、成像清晰，检测人员登高作业时可以轻松携带检测设备，并安装在被检管道上进行检测工作。经过讨论研究，我们决定在空间比较宽敞，可以使用普通移动X射线机进行照相检测的部位，仍然采用普通的移动X 射线机进行射线检测；在空间比较狭小，移动X射线机难以进行检测的部位，我们引入了X射线棒阳极高频探伤机进行射线检测。而这种机型对我们来说是一种全新的设备，因此我们采用二种X射线检测设备进行检测，可以在检测后对检测的底片质量作比对，看看棒阳极高频探伤机拍摄的底片质量是否低于普通移动X射线探伤机的底片质量。

棒阳极高频探伤机主要如图（3）所示：由棒阳极X射线管、高压发生器、高频（恒频）控制器以及其他的配件组成。

棒阳极高频探伤机的特点：焦点小（＜0.5mm）、成像清晰、穿透能力强、高频机可不休息连续工作。阳极棒（X射线管）的外形尺寸小于室内燃气管道设计标准要求的最低间隔，重量仅为2公斤，

高压电缆长度有5米，因此

图3 设备图

阳极棒可以轻松、方便的携带登高，就算管道安装位置较高，检测人员登高时也可以轻松的随身携带检测设备，X射线管可以方便的安装在被检管道上进行检测工作。

五、射线检测

此次采用棒阳极高频探伤机进行检测的主要工艺参数如（表1）：

表1棒阳极高频射线机透照工艺参数表

现场使用棒阳极高频探伤机检测时的工作照片，如图（4、5）所示：

图4 棒阳极伤机工作图 图5 棒阳极伤机工作图

使用棒阳极高频探伤机检测后拍摄的底片，如图（6）所示：

图6 棒阳极高频探伤机检测后拍摄底片

使用普通移动X射线机进行检测工作时的照片，如图（7）所示：

图7 移动X射线机进行检测工作照

使用普通移动X射线机进行检测拍摄的底片，如图（8）所示：

图8 移动X射线机进行检测拍摄底片

从以上二种射线机的检测工作图片中可以看出，棒阳极高频探伤机的射线管体积小巧，可以简单、非常方便的固定在燃气管道上，在检测空间狭小，管位相对较高、管线复杂的场所进行射线检测操作。同时因棒阳极高频探伤机的棒阳极体积小、重量轻、操作简单，故它的检测工作的效率要高于一般的普通移动X射线机，因此检测成本也相对要低一些。根据此次在燃气管道无损检测过程中二种设备的检测工作时间统计，使用移动X射线机进行检测的焊缝有8条，检测工作时间累计是3小时，平均每条焊缝检测用时0.38小时。而在检测工作条件相对较困难的情况下，使用棒阳极高频探伤机检测的焊缝有13条，检测工作时间累计是3.5小时，平均每条焊缝检测用时0.27小时。由此可以得出在此次的无损检测工作中，使用棒阳极高频探伤机检测平均工作效率要比使用普通移动X射线机工作的效率大约提高28%。

同时从上图使用棒阳极高频探伤机检测底片上可以看出，它的底片质量与使用移动X射线机拍摄的底片质量基本不相上下，所以使用棒阳极高频探伤机对燃气管道进行无损检测，其质量能满足到我们对燃气管道焊缝的检测要求。

五、射线检测结论

本次对文化中心燃气管道的检测，管道共计14段，对各段管道进行抽样检测的焊缝共有检21条。经射线拍片的底片评定，被抽检焊缝均存在严重的超标缺陷，底片评定等级为IV级，焊缝质量不合格，存在较大的安全隐患。从检测后X射线底片中看出，当时燃气管道在施工时有可能是因为管道位置或其他人为因素的影响，在燃气管道的对接焊缝中均存在整圈未焊透的严重缺陷，安装施工质量是不尽人意的。由于整圈未焊透的缺陷存在于焊缝中，也相应的减少了焊缝的有效载荷截面积，其势必会造成钢制管道的承载能力下降，并且还会引起严重的应力集中。同时未焊透缺陷的存在相应的也减少了焊缝的有效厚度，对于燃气管道的耐腐蚀性能也有明显下降。另外，这些燃气管道均位于人流密集场所，若这些位置的管道焊缝由于其焊缝因缺陷导致管道断裂漏气引发燃气泄漏事故，则事故造成损失的后果及社会舆论影响是无法想象的。

参照压力管道定期检验规则（TSG D7005-2018）标准（工业管道部分）的规定，本次检验的结论为不符合要求，应尽快进行更换、维修或改造处理，使其满足法律法规、技术标准及安全使用要求，安全状况等级综合评定为4级。

针对燃气管道的射线检测结果，我们也给业主单位提出了处理意见及建议。建议对在射线检测中发现管道焊缝的超标缺陷应尽快安排计划进行修复处理，从而保证管道的安全运行。同时也建议对场馆内其他的燃气管道也安排计划进行全面的检验、检测，确保燃气管道运行安全。

六、结语

通过上述的X射线棒阳极高频探伤机使用实例，可以看出，棒阳极高频探伤机相比起一般的移动式X射线机，优点在于它体积小、重量轻、使用简单、检测速度相对比较快、工作效率高，在室内小径管检测方面拥有很大的优势，在保证检验检测质量的同时可节省更多设备搬运及放置定位的时间，体积较小的棒阳极X射线管减少了绝大部分管道位置空间的条件限制，如棒阳极高频探伤机可以克服，沿墙布设间距较小的管道，可直接固定在小径管道上实施检测，无需担心这部分焊缝位置无法检测。当然棒阳极高频探伤机也存在短板需要改进及提高，例如，目前我们使用的X射线棒阳极高频探伤机的最大管电压与管电流值较小，如果需要对采用高灵敏度或管壁更厚的管道进行射线检测时仍存在一定的不足。

通过本文介绍，希望与无损检测的同仁多加交流、探索，了解、总结一些室内管道无损检测技术及经验，共同发掘了检测设备的使用方法。共同为射线检测及燃气管道的无损检测发展作出贡献。