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【摘 要】 射线检测是一种射线探伤方法。可检测气孔、未焊透、夹杂、未熔合、裂纹等探伤以及液位、料位、厚度等。随着氢分压和操作温度的升高，那么换热器就要承受高温度、高压力，如果焊接不合格，极易出现内漏等现象，需提高高压换热器探伤检测。本文分析了γ射线检测的原理，探讨了γ射线检测外透法、内透法在高压换热器封闭焊缝检测中的应用。
【关键词】 γ射线检测；原理；外透法；内透法；高压换热器；检测
高压换热器的管程和壳程要经过温度、压力各异的同一种油、气。因为随着氢分压和操作温度的升高，那么换热器就要承受高温度、高压力，如果焊接不合格，极易出现内漏等现象，这对高压换热器管程的焊接质量提出了更高的要求，也对探伤检测提出了更高的要求。目前对普通容器环焊缝的无损检测，多采用源在容器内中心透照或者源在容器外单壁透照的射线检测方法，再加上在焊缝双面双侧实施脉冲反射法超声波检测的方法，一般认为这样就可以很好地保证焊缝的内部质量。但是高压换热器多采用先安装内件后套外壳的工序生产，这种结构的焊缝装配很困难，有的由于内部不可达而无法清根，焊缝根部很容易出现焊接不良、未焊透、焊瘤、烧穿等缺陷。对于这类的内件复杂的容器，壳体的封闭焊缝检测就成了难点。本文分析了γ射线检测的原理，探讨了γ射线检测在高压换热器封闭焊缝检测中的应用。
一、γ射线的特点和检测原理
射线检测是常规无损检测技术之一，它依据被检工件的成分、密度、厚度等的不同，对射线产生不同的吸收或散射的特性，对被检工件的质量、尺寸、特性等作出判断。在射线检测中有X射线照相检测技术、中子射线检测、电子射线检测等，γ射线检测属于射线检测的一种。
（一）γ射线主要的特点
其一，在真空中以光速沿直线传播，不受电场或磁场的影响，并具有具有波粒二象性。其二，射线从一种媒介进入另一种媒介时会发生折射，但折射率几乎等于1，其方向几乎没有任何改变。其三，光子能量大，穿透能力强，能穿透可见光不能穿透的物体。
（二）γ射线检测的原理
由于物体中存在缺陷的部位对射线的吸收与其他均匀部分不同，经射线投照以后，在物体后出射的射线的强度将产生不同的分布，也就是这种出射方向上的射线强度差异可以反映被检物体的内部缺陷。这就是射线检测的基本原理。γ射线是由放射性同位素的原子核在衰变过程中产生的，是波长短于0.1埃的电磁波。在工业中，常用人工放射性同位素钴60或铯137作为射线的放射源。所谓的射线检测是一种射线探伤方法，使用范围与工作原理与X射线探伤相同，就是放射性元素能放射出α-β-三种射线，其中射线在电场中不偏转，穿透物质能力最大。在探伤检测时，通过焊缝旁的钻孔处，将放射源置于环向焊缝的中心，胶片盒贴在环缝的外周，依次进行曝光。这种检测方法，即为γ射线检测。
二、γ射线检测的对象
γ射线是一种波长比X射线更短的射线，波长范围约为0.0003～0.1nm，频率范围约为3×1012～1×1015MHz。由于γ射线的波长比X射线更短，所以具有更大的穿透力。在无损检测中γ射线常被用来对厚度较大和大型整体工件进行射线照相。γ射线检测技术一般用于检测焊缝和铸件中存在缺陷。对于诸如高压换热器等多层包扎压力容器多采用Ir或Se等同位素进行射线照相。且该种检测方式能够较为直观的呈现缺陷影像，以此确保缺陷定性及定量数据的真实性与完整性。另外，射线检测也常用于在用压力容器检验中对超声检测发现缺陷的复验，以进一步确定这些缺陷的性质，为缺陷返修提供依据，可以直接得到直观的检测图像，数据都较为精准。射线检测可检测气孔、未焊透、夹杂、未熔合、裂纹等探伤以及液位、料位、厚度等。
三、高压换热器封闭焊缝的γ射线检测
γ射线可以穿透普通光线不能穿透的物质。目前大部分采用192携带式射线探伤机，其结构合理，操作简便可靠，该机主要由五部分组成：源组件、探伤机机体、驱动机构、输源管、附件等。这种设备特点是：探测厚度大、穿透能力强、效率较高、设备故障低和可操作性好等优点。射线检测技术无论是筒体与封头对接环焊缝、球罐对接焊缝还是单管对接环焊，均可采用源在内胶片在外的周向曝光或全景曝光方法，比用x射线单壁单影或双壁单影透照方法，不仅效率高，而且底片相质指数高。
（一）外透法
胶片在管内，γ射线由外向里照射。如果高压换热器周围都要检查，可分段转换曝光。所分的段数主要是根据管径的大小、壁厚以及焦距来确定。具体操作时将射线源和探测器置于高压换热器的两侧，并保持同步移动测出设备内操作介质的密度分布谱图，高压换热器γ射线的吸收也不同，由此利用γ射线检测，可很容易地检测出高压换热器一些异常现象，如气孔、未焊透、夹杂、未熔合、裂纹等。照射时可将胶片放在高压换热器的下面，使射线源在上方透照。为了使上下焊缝的投影不重叠，射线照射的方向应有一个适当的倾斜角。在管径较大的情况下，为了不使上层管壁中的缺陷影像影响到下层管壁中要检查的缺陷，可采用双壁单影法。即通过缩小焦距的办法，使γ射线管接近上层管壁，从而使上层管壁中的缺陷在底片上的影像变得模糊。如有可能，γ射线管可和被检管相接触，使γ射线穿过焊缝附近的母材金属。胶片应放在远离射线源一侧被检部位的外袭面上，并注意贴紧。双壁单影法对于封闭内部不能接近的高压换热器封闭检测能获得比较好的检测效果。
（二）内透法
胶片在外，γ射线由里向外照射。利用在换热管中放置射线源对封闭的焊缝进行γ射线照相。普通的源导管无法放入换热管中，在应用内透法时，为了达到将放射源放到管内，需要特制一个导源工装。该工装配合换热管内径而定，既可以灵活进出换热管，又使源辫组件在其内运行通畅无阻。并且导源管工装上要做定位标记，用于确保射线源位于外壳封闭焊缝中心线位置。内透法的应用要考虑管板外表面（也就是导源管工装上标记位置）到外壳封闭焊缝中心线距离、换热管系外包壳厚度、换热管尺寸、材质以及选用的射线检测标准、检验级别、验收级别等因素，还有考虑胶片、前后增感屏等器械要素。对于焦距的计算（射线源到胶片距离），可以直接量出管孔中心到管板外圆面距离，通过图纸计算或实际测量也可以算出管板外表面到筒体外表面距离。放射源置于不同的管孔位置会有不同的焦距，需要实际测量。像质计置于胶片侧，源在内偏心放置单壁透照，源活度53Ci，曝光时间根据焦距不同分别计算。
四、结束语
高压加热器封闭焊缝的无损检测一直是个难点，普通环焊缝的射线检测方法无法实施。通过γ射线检测外透法、内透法可以解决这个难题。但是，γ射线检测时会对人身造成伤害，为此，需根据γ射线与屏蔽物的相互作用来选择防护材料，采取屏蔽措施，或者根據射线的剂量率与距离的平方成反比的原理，采取距离防护法，增加距离，地降低射线危害。还可以采取时间防护法，让工作人员尽可能的减少接触射线的时间，以保证检测人员在任一天都不超过国家规定的最大允许剂量当量。
参考文献：
[1]魏伟胜，王国荣，颜祥富.射线检测技术在石油化工装置中的应用[J].同位素，2006，19（4）.
[2]张岩，任伟涛，高凤滨.高压加热器管程封闭焊缝的射线检测方法[J].无损检测，2014，36（4）.
[3]黄向文.浅谈射线探伤在压力容器无损检测中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2013，（18）.
【关键词】 γ射线检测；原理；外透法；内透法；高压换热器；检测
高压换热器的管程和壳程要经过温度、压力各异的同一种油、气。因为随着氢分压和操作温度的升高，那么换热器就要承受高温度、高压力，如果焊接不合格，极易出现内漏等现象，这对高压换热器管程的焊接质量提出了更高的要求，也对探伤检测提出了更高的要求。目前对普通容器环焊缝的无损检测，多采用源在容器内中心透照或者源在容器外单壁透照的射线检测方法，再加上在焊缝双面双侧实施脉冲反射法超声波检测的方法，一般认为这样就可以很好地保证焊缝的内部质量。但是高压换热器多采用先安装内件后套外壳的工序生产，这种结构的焊缝装配很困难，有的由于内部不可达而无法清根，焊缝根部很容易出现焊接不良、未焊透、焊瘤、烧穿等缺陷。对于这类的内件复杂的容器，壳体的封闭焊缝检测就成了难点。本文分析了γ射线检测的原理，探讨了γ射线检测在高压换热器封闭焊缝检测中的应用。
一、γ射线的特点和检测原理
射线检测是常规无损检测技术之一，它依据被检工件的成分、密度、厚度等的不同，对射线产生不同的吸收或散射的特性，对被检工件的质量、尺寸、特性等作出判断。在射线检测中有X射线照相检测技术、中子射线检测、电子射线检测等，γ射线检测属于射线检测的一种。
（一）γ射线主要的特点
其一，在真空中以光速沿直线传播，不受电场或磁场的影响，并具有具有波粒二象性。其二，射线从一种媒介进入另一种媒介时会发生折射，但折射率几乎等于1，其方向几乎没有任何改变。其三，光子能量大，穿透能力强，能穿透可见光不能穿透的物体。
（二）γ射线检测的原理
由于物体中存在缺陷的部位对射线的吸收与其他均匀部分不同，经射线投照以后，在物体后出射的射线的强度将产生不同的分布，也就是这种出射方向上的射线强度差异可以反映被检物体的内部缺陷。这就是射线检测的基本原理。γ射线是由放射性同位素的原子核在衰变过程中产生的，是波长短于0.1埃的电磁波。在工业中，常用人工放射性同位素钴60或铯137作为射线的放射源。所谓的射线检测是一种射线探伤方法，使用范围与工作原理与X射线探伤相同，就是放射性元素能放射出α-β-三种射线，其中射线在电场中不偏转，穿透物质能力最大。在探伤检测时，通过焊缝旁的钻孔处，将放射源置于环向焊缝的中心，胶片盒贴在环缝的外周，依次进行曝光。这种检测方法，即为γ射线检测。
二、γ射线检测的对象
γ射线是一种波长比X射线更短的射线，波长范围约为0.0003～0.1nm，频率范围约为3×1012～1×1015MHz。由于γ射线的波长比X射线更短，所以具有更大的穿透力。在无损检测中γ射线常被用来对厚度较大和大型整体工件进行射线照相。γ射线检测技术一般用于检测焊缝和铸件中存在缺陷。对于诸如高压换热器等多层包扎压力容器多采用Ir或Se等同位素进行射线照相。且该种检测方式能够较为直观的呈现缺陷影像，以此确保缺陷定性及定量数据的真实性与完整性。另外，射线检测也常用于在用压力容器检验中对超声检测发现缺陷的复验，以进一步确定这些缺陷的性质，为缺陷返修提供依据，可以直接得到直观的检测图像，数据都较为精准。射线检测可检测气孔、未焊透、夹杂、未熔合、裂纹等探伤以及液位、料位、厚度等。
三、高压换热器封闭焊缝的γ射线检测
γ射线可以穿透普通光线不能穿透的物质。目前大部分采用192携带式射线探伤机，其结构合理，操作简便可靠，该机主要由五部分组成：源组件、探伤机机体、驱动机构、输源管、附件等。这种设备特点是：探测厚度大、穿透能力强、效率较高、设备故障低和可操作性好等优点。射线检测技术无论是筒体与封头对接环焊缝、球罐对接焊缝还是单管对接环焊，均可采用源在内胶片在外的周向曝光或全景曝光方法，比用x射线单壁单影或双壁单影透照方法，不仅效率高，而且底片相质指数高。
（一）外透法
胶片在管内，γ射线由外向里照射。如果高压换热器周围都要检查，可分段转换曝光。所分的段数主要是根据管径的大小、壁厚以及焦距来确定。具体操作时将射线源和探测器置于高压换热器的两侧，并保持同步移动测出设备内操作介质的密度分布谱图，高压换热器γ射线的吸收也不同，由此利用γ射线检测，可很容易地检测出高压换热器一些异常现象，如气孔、未焊透、夹杂、未熔合、裂纹等。照射时可将胶片放在高压换热器的下面，使射线源在上方透照。为了使上下焊缝的投影不重叠，射线照射的方向应有一个适当的倾斜角。在管径较大的情况下，为了不使上层管壁中的缺陷影像影响到下层管壁中要检查的缺陷，可采用双壁单影法。即通过缩小焦距的办法，使γ射线管接近上层管壁，从而使上层管壁中的缺陷在底片上的影像变得模糊。如有可能，γ射线管可和被检管相接触，使γ射线穿过焊缝附近的母材金属。胶片应放在远离射线源一侧被检部位的外袭面上，并注意贴紧。双壁单影法对于封闭内部不能接近的高压换热器封闭检测能获得比较好的检测效果。
（二）内透法
胶片在外，γ射线由里向外照射。利用在换热管中放置射线源对封闭的焊缝进行γ射线照相。普通的源导管无法放入换热管中，在应用内透法时，为了达到将放射源放到管内，需要特制一个导源工装。该工装配合换热管内径而定，既可以灵活进出换热管，又使源辫组件在其内运行通畅无阻。并且导源管工装上要做定位标记，用于确保射线源位于外壳封闭焊缝中心线位置。内透法的应用要考虑管板外表面（也就是导源管工装上标记位置）到外壳封闭焊缝中心线距离、换热管系外包壳厚度、换热管尺寸、材质以及选用的射线检测标准、检验级别、验收级别等因素，还有考虑胶片、前后增感屏等器械要素。对于焦距的计算（射线源到胶片距离），可以直接量出管孔中心到管板外圆面距离，通过图纸计算或实际测量也可以算出管板外表面到筒体外表面距离。放射源置于不同的管孔位置会有不同的焦距，需要实际测量。像质计置于胶片侧，源在内偏心放置单壁透照，源活度53Ci，曝光时间根据焦距不同分别计算。
四、结束语
高压加热器封闭焊缝的无损检测一直是个难点，普通环焊缝的射线检测方法无法实施。通过γ射线检测外透法、内透法可以解决这个难题。但是，γ射线检测时会对人身造成伤害，为此，需根据γ射线与屏蔽物的相互作用来选择防护材料，采取屏蔽措施，或者根據射线的剂量率与距离的平方成反比的原理，采取距离防护法，增加距离，地降低射线危害。还可以采取时间防护法，让工作人员尽可能的减少接触射线的时间，以保证检测人员在任一天都不超过国家规定的最大允许剂量当量。
参考文献：
[1]魏伟胜，王国荣，颜祥富.射线检测技术在石油化工装置中的应用[J].同位素，2006，19（4）.
[2]张岩，任伟涛，高凤滨.高压加热器管程封闭焊缝的射线检测方法[J].无损检测，2014，36（4）.
[3]黄向文.浅谈射线探伤在压力容器无损检测中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2013，（18）.