石油平台导管架焊接节点无损伤检测的射线检测技术流程

石油平台导管架是海洋油气开发的核心承重结构，其焊接节点（如T型、K型主管与支管连接焊缝）的内部完整性直接决定平台的服役安全。海洋环境中的盐雾腐蚀、波浪疲劳载荷及焊接残余应力，易导致节点内部产生裂纹、未熔合、气孔等缺陷，而射线检测作为无损检测（NDT）中识别内部缺陷的核心技术，能通过射线穿透焊缝形成的底片影像，精准定位缺陷位置与类型。本文围绕石油平台导管架焊接节点的射线检测全流程，从前期准备、工艺制定到结果判定，逐一拆解各环节的操作要点与技术规范，为现场检测提供可执行的实践指南。

射线检测的前期准备与表面预处理

正式检测前需完成两项核心准备：信息收集与表面预处理。信息收集需调取导管架设计蓝图、焊接工艺规程（WPS）及材料质量证明文件，重点确认焊缝编号（如W15-2）、节点类型（T型/K型）、母材材质（API 5L X65钢）及焊接材料（E7018焊条），这些信息直接决定后续工艺选择。例如，主管直径1200mm、支管直径600mm的K型节点，需依据WPS中的焊接层数（8层）与电流范围（180-220A），评估焊缝内部缺陷的可能位置（如层间未熔合）。

表面预处理是消除伪缺陷的关键。焊接节点表面的油污、铁锈、飞溅物会散射射线，导致底片出现灰斑。需用丙酮擦拭油污，钢丝刷清除铁锈，角磨机打磨焊缝余高至与母材平齐（保留≤2mm余高，避免破坏焊缝结构）。对于位于高空的节点（如导管架顶部的主承重焊缝），需提前搭建宽度≥1.2m的脚手架，确保检测人员能安全操作，并为X射线机预留≥500mm的摆放空间。

此外，需评估节点的可接近性。若节点位于导管架的内部狭窄空间（如主管与支管的夹角≤30°），需使用小型X射线机（如便携式XXH-250型，重量≤20kg），或调整透照角度（如将射线源倾斜15°，确保射线束覆盖焊缝）。

检测工艺方案的制定与参数计算

工艺方案需结合节点特征与标准要求制定。首先确定透照方式：薄壁节点（壁厚≤8mm，如支管焊缝）用单壁透照法，射线源与底片分别置于焊缝两侧；厚壁节点（壁厚＞8mm，如主管焊缝）或内侧无法接触时，用双壁单影法，射线源与底片同置一侧，射线穿透两层壁成像。例如，主管壁厚20mm的K型节点，采用双壁单影法时，需确保射线束中心与焊缝中心夹角≤10°，避免影像畸变。

射线源选择需匹配焊缝厚度：X射线机（如XXH-3005型）适用于≤40mm厚焊缝，能量可调（100-300kV），影像清晰；γ射线源（如Ir-192，活度10Ci）适用于40-150mm厚焊缝，无需电源，但辐射范围大。射线能量需根据厚度计算：16mm厚X65钢焊缝，选200kV X射线；25mm厚焊缝，选300kV X射线或Ir-192γ射线。

焦距计算需保证影像清晰度。焦距（F）=射线源到底片的距离，公式为F=焦点到焊缝的距离（L1）+焊缝到底片的距离（L2）。例如，L1=600mm，L2=50mm，则F=650mm，需确保F≥10×焊缝厚度（16mm×10=160mm），满足要求。曝光参数需通过试片测试：用与焊缝同厚度的试片（16mm X65钢），调整管电流（5mA）与时间（4分钟），直到底片黑度达到2.0（符合API 570标准）。

检测设备与材料的核查与准备

设备需提前检查性能：X射线机用万用表测试管电流波动≤5%，焦点尺寸≤2mm（确保影像清晰）；γ射线源用盖革计数器检查源容器泄漏，活度符合工艺要求（如Ir-192源活度10Ci，半衰期74天，使用1个月后活度降至8Ci，需将曝光时间从4分钟增加至5分钟）。

材料选择需匹配灵敏度：T2型胶片（中灵敏度）适用于一般焊缝，T3型（高灵敏度）适用于主承重焊缝（如导管架的腿部节点）；铅增感屏前屏0.03mm、后屏0.05mm，增强感光效果；像质计选Fe型，16mm厚焊缝用No.6像质计（能显示第6根钢丝，直径0.8mm）。

辅助工具包括：铅标记带（标注焊缝编号、日期）、铅字（如“L”代表左侧透照）、辐射剂量仪（监测现场剂量≤2.5μSv/h，符合GB 18871标准）、警示带（设置≥10m的安全区域）及观片灯（亮度≥1000cd/m²，用于评片）。

现场检测的布置与标记定位

现场布置需按工艺执行：用记号笔标注焊缝起止点（如W15-2焊缝从主管100mm处至500mm处），并在旁边写焊缝编号。放置像质计：用胶带固定在焊缝最外侧（如T型节点的支管左端），钢丝与焊缝垂直，单壁透照时放底片侧，双壁单影时放射线源侧。例如，单壁透照的T型节点，像质计贴在主管内侧焊缝左端，确保射线能覆盖。

标记需清晰可追溯：用铅标记带写“W15-2”“20240510”，铅字“L”标注透照方向，贴在底片边缘。例如，底片左上角贴“W15-2-20240510-L”，确保与焊缝对应。

设备摆放需安全：X射线机置于稳定支架上，距离焊缝≥600mm（符合焦距要求）；γ射线源用源绳送至预定位置，源容器固定在主管外侧，避免移动。使用辐射剂量仪监测：若射线源附近剂量＞5μSv/h，需扩大警示带范围至15m，或用铅板（厚度2mm）遮挡。

射线透照的操作与安全控制

透照前再次核对参数：管电压200kV、管电流5mA、时间4分钟（16mm厚焊缝）。启动X射线机，待管电流稳定（波动≤5%）后开始曝光。曝光过程中，检测人员需退至警示带外（≥10m），用辐射剂量仪实时监测，若剂量突然升高（如＞10μSv/h），需立即关闭设备，检查射线源是否泄漏。

γ射线透照时，需用源绳缓慢将源送至位置，避免源碰撞管壁（导致源容器损坏）。曝光完成后，立即收回源至容器，关闭屏蔽盖，用剂量仪检查容器表面剂量≤0.1μSv/h，确保安全。

透照后需记录参数：在工艺卡上填写实际管电压（200kV）、管电流（5mA）、时间（4分钟）及现场剂量（2.2μSv/h），并由操作人员签字确认。

底片的暗室处理与质量控制

暗室需保持20±2℃、湿度50-70%，避免漏光。显影时，将底片放入显影液（浓度1:5），轻轻搅拌4-6分钟，取出后用清水冲1分钟。定影时，放入定影液（浓度1:4）15分钟，再用流动清水冲30分钟，确保无定影液残留。

干燥时，将底片挂在干燥架上自然晾干，或用40℃以下烘干机烘干。避免高温（＞50℃）导致底片变形或黑度变化。

底片质量检查：合格底片需有清晰标记、黑度1.8-3.5（用黑度计测试）、像质计显示规定钢丝（如No.6像质计显示第6根钢丝）。若底片有灰雾（因暗室漏光）、划痕（操作不当）或伪缺陷（表面未清理干净），需重新检测。

底片的评定与缺陷判定

评片需在标准环境：观片灯亮度≥1000cd/m²，环境亮度≤100cd/m²（用遮光帘遮挡）。评片人员需持Ⅱ级射线检测证，佩戴护目镜，避免疲劳。

评片顺序：先查标记（焊缝编号、日期、像质计）是否齐全，再查像质计是否符合要求（如16mm厚焊缝显示No.6像质计第6根钢丝），最后检查缺陷。缺陷类型包括：

——气孔：圆形/椭圆形黑斑点，边缘清晰，直径≤2mm为允许（API 570标准），直径＞3mm需返修；

——夹渣：不规则黑块/条，长度≤10mm为允许，＞15mm不合格；

——未熔合：焊缝与母材/层间的线性黑缺陷，边缘清晰，不允许存在；

——未焊透：焊缝中心线性黑缺陷，宽度均匀，深度＞1mm不合格；

——裂纹：树枝状/线性黑缺陷，边缘尖锐，严禁存在。

例如，W15-2焊缝底片显示，在250mm处有一个直径3.5mm的气孔，判定为不合格，需用记号笔在底片上画圈标注“气孔，φ3.5mm，250mm处”。

检测结果的记录与反馈

记录需详细：包括检测日期（20240510）、设备编号（X-003）、操作人员（张三，证号NDT-012）、焊缝编号（W15-2）、缺陷位置（250mm处）、类型（气孔）、尺寸（φ3.5mm）及判定结果（不合格）。用草图标注缺陷位置（T型节点的支管与主管连接焊缝左端），并附底片复印件。

报告需符合API 570要求：封面注明项目名称（XX石油平台导管架检测）、报告编号（ND-2024-0510），正文包括检测对象、工艺方案、结果与判定依据，附件为底片复印件与缺陷草图。报告需由Ⅱ级人员签字，加盖检测单位公章。

反馈需及时：将报告发送给施工单位（XX海洋工程公司）与业主（XX石油公司），不合格焊缝需提出返修建议：用碳弧气刨清除250mm处的气孔（范围扩大至缺陷周围10mm），用E7018焊条补焊（电流190A，电压25V），返修后重新检测，确保缺陷消除。返修后的检测需使用原工艺参数（200kV、5mA、4分钟），并记录返修前后的底片对比。