冷旋压封头裂纹的射线检测

　　冷旋压封头(直径为0. 8~5. 2 m)被广泛应用于化工、石油、制药轻工等中间流程设备及储存设备上,国内专业生产厂家生产的冷旋压封头可以替代分瓣热压封头。因冷旋压封头生产加工的特殊性,加工过程中出现裂纹缺陷。笔者分析了裂纹成因,制定了相应探伤工艺,提高了裂纹检出率,保证了封头质量。

　　1　裂纹及其成因

　　1. 1　纵向裂纹及纵向延时裂纹

　　封头的制造过程是先将板材下料,然后自动焊拼接,先压鼓,最后翻边。冷旋出的封头经常有纵向裂纹和纵向延时裂纹,有的在表面就可观察到,有的不易发现,危害性极大。冷旋压封头主要用在I, II类压力容器上,是近椭圆形封头,根据《冷旋压封头技术条件》给定的近似椭圆形封头几何参数,可求得椭圆封头各点应力分布(图1)^[1]。

　　图1中在Φ0=0~π/2处周向应力较大,特别是在Φ0=35°22″处冷旋压封头的周向应力是普通热压封头的2. 78倍。当这些应力超过许用应力时,封头便会产生纵向裂纹,同时封头内部尚有残存的部分应力尚未达到材料的许用应力值且接近许用应力值。这些应力残存在封头中,当封头在承受其它交变应力作用时,便会与残存应力共同作用,从而超过材料的许用应力值,产生延时裂纹。通过以上分析,冷旋压封头纵向裂纹和纵向延时裂纹产生的主要原因是封头旋制后的残存周向应力。这些裂纹主要分布在封头r成形区和直边段。

　　1. 2　横向裂纹

　　冷旋压封头在拼接完成后的成形分两步,第一步是压延成形,主要是封头R成形区;第二步是旋压翻边成形,主要是封头r成形区。查找压延和旋压翻边后的变形值,可得出冷旋封头在r区伸长率最大,在封头顶端伸长率最小,在Φ0=35°~60°区间是伸长率的峰值区,这一区域的应力值大于材料许用应力,封头应变会产生横向裂纹,集中出现在Φ0=π/2~0区域。

　　2　射线透照^[2]

　　针对上述分析,在纵、横向裂纹生成集中区,拟通过改变X射线透照布置,以有效地控制裂纹检出角,从而提高裂纹检出率。容规、GB 150—1989^[3]把封头焊缝归属为A类环焊缝。将冷旋压封头近似看作椭圆封头,改变透照布置,将封头拼接焊缝划分为三个区,即R成型区、r成型区和直边段。R和r成型区用单壁环缝内照法透照,直边段按直缝透照方式透照,其中bd段为R区,ab,de段为r区。标准椭圆封头见图2。

　　图2可得大圆弧bcd的半径为:

　　式中D为封头的公称直径,D=ae。

　　2. 1　R区的透照

　　为满足透照厚度比K值(1.03)和黑度值要求,R区采用内透法透照。将射线源置于s点(图3)。