管道爬行器x射線檢測工法

《管道爬行器x射線檢測工法》是中國石油天然氣第一建設公司完成的工程建設類工法；主要完成者分別是龔華、李鵬、胡述超、華金德和馬彥濤；該工法適用於以磁定位系統在管道外部對爬行器進行控制的X射線管道檢測爬行器。

《管道爬行器x射線檢測工法》主要的特點是：爬行器能夠在管道內部根據指令完成前進、曝光、後退等動作；可用磁定位系統在管道外部控制爬行器的動作；爬行器在管道內部對環焊縫進行中心周向曝光，一次曝光即可完成一道焊口的射線檢測；檢測速度快，施工效率高，勞動強度低，便於組織施工。

2011年9月30日，《管道爬行器x射線檢測工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為國家二級工法。

基本介紹

• 中文名：管道爬行器x射線檢測工法
• 工法編號：YJGF74-2002 
• 類別：工程建設類
• 完成單位：中國石油天然氣第一建設公司 
• 主要完成人：龔華、李鵬、胡述超、華金德、馬彥濤 
• 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
• 主要榮譽：國家二級工法（2009-2010年度）

形成原因

21世紀以來，國際上和中國國內長輸管道施工基本採用流水焊接作業，施工速度提高，從而對無損檢測施工的效率提出了新的要求。採用傳統的源在外定向射線檢測的方法，不但速度慢，效率低，而且人力和物力投入也較大，不能滿足長輸管道施工要求。隨著形勢的發展，利用管道爬行器進行射線檢測已廣泛套用到長輸管道檢測施工中。與傳統檢測方法相比，該種檢測設備能夠在管道外部進行控制，利用機電驅動裝置在管道內部行走和曝光，達到對焊道快速檢測的目的。

中國國內採用管道爬行器進行射線檢測的技術已成熟，並在Φ325~1016毫米規格長輸管道焊縫射線檢測中成功套用，取得了經濟效益和社會效益。2000年以來，中國石油天然氣第一建設公司在澀-寧-蘭輸氣管道工程、蘭-成-渝輸油管道工程以及京-石輸氣管道、廣東LNG管道等多個長輸管道工程中採用該工法透照，完成二萬餘道焊口的射線檢測施工任務，並在施工生產中總結經驗，逐步完善了各個施工工序，編寫了《管道爬行器x射線檢測工法》。

工法特點

1、爬行器能夠在管道內部根據指令完成前進、曝光、後退等動作。

2、使用磁定位系統在管道外部控制爬行器的動作。

3、爬行器在管道內部對環焊縫進行中心周向曝光，一次曝光即可完成一道焊口的射線檢測。

4、使用整張底片完成整道焊口的檢測，避免了漏檢現象的產生。

5、射線場分布均勻，所拍攝底片黑度均勻，檢測靈敏度高。

6、檢測速度快，施工效率高，勞動強度低，便於組織施工。

7、爬行器以自備蓄電池供電，無須外接水源、電源。

8、X射線管道爬行器體積較大，重量較重，攜帶不方便。

9、X射線管道爬行器爬坡能力較強，可完成坡度不大於38°的焊口檢測。

操作原理

適用範圍

1、《管道爬行器x射線檢測工法》適用於以磁定位系統在管道外部對爬行器進行控制的X射線管道檢測爬行器。

2、檢測範圍：採用中心法周向曝光透照Φ325~1200毫米，透照厚度（TA）小於30毫米的管道環焊縫。透照厚度計算公式見下式：

TA=T+H

式中TA——實際透照厚度；

T——母材厚度；

H——焊縫余高。

工藝原理

《管道爬行器x射線檢測工法》的管道爬行器由X射線機、爬行驅動系統、磁定位控制系統、指令接收及分析系統等組成。X射線機在一個具有機電組合結構的小車上，利用機械和微電腦控制裝置，在管道內部完成前進、曝光、後退等動作，從而完成對管道環焊縫的周向曝光檢測。

X射線管道爬行器透照方式示意圖

中心法周向曝光是將X射線源近似看作一個點源，置於環焊縫中心對焊縫進行周向曝光。這種方法透照厚度比約為1，有利於橫向裂紋的檢出，拍攝的底片黑度均勻，底片靈敏度較高。其透照方式示意如右圖所示：

施工單位採用《管道爬行器x射線檢測工法》工作中，在焊道外表面用單張底片繞環焊縫一周固定，打開爬行器電源開關，將爬行器送入管道內部。爬行器在機電系統驅動下在管道內部前進，在外部磁定位系統的控制下，前進到指定位置停止，爬行器根據預定參數進行曝光操作。完成對焊縫的曝光後，爬行器繼續前進到下一焊口位置，重複工作。全部焊口檢測完成後，爬行器按照指令退出管道。

操作要點

施工單位採用《管道爬行器x射線檢測工法》的操作要點：

一、施工前準備工作

1、檢查蓄電池電量。

2、檢查各部件連線螺栓是否緊固、可靠。

3、檢查驅動系統以及剎車系統現狀並使其保持良好工作狀態。

4、準備標記尺、象質計、鉛字號、鉛板、磁力貼片夾、膠布等。

（1）膠片長度應大於管道周長，一般片頭和片尾重疊部位以100毫米為宜。膠片規格應與暗盒規格配套。

（2）增感屏一般應選擇紙基較厚的鉛箔增感屏。其規格應與膠片規格配套。前後增感屏厚度宜相同，推薦採用厚度為0.1毫米的鉛箔增感屏。

（3）標記尺的準備。按照10厘米間隔把10，20，30…鉛字元固定在標記帶上，具體標記尺長度視施工的管道周長而定。

（4）散射線禁止材料的準備。鉛板是對散射線禁止的有效手段，但因體積大，重量較大，現場施工工較少採用。根據實驗，中國石油天然氣第一建設公司採用相同規格的廢舊增感屏與報廢暗袋作為散射線禁止材料。通過現場的實際使用，禁止效果良好，且輕便耐用。

（5）計算器和計時器。用於計算轉彎半徑以及在不同透照厚度時修改爬行器的曝光時間。

二、接收檢測指令或委託單

1、對指令或委託單的審核。

2、根據指令或委託單測算工作量，準備相應數量的膠片及相關器材。

三、進入施工現場注意事項

1、觀察施工現場是否存在塌方、滾管、墜落等危險因素，並安排專人負責警戒。

2、巡迴檢查管道爬行器需要運行的路線及附近地形地貌，對管道內部可能存在積水部位以及管道的轉彎半徑、爬坡度應仔細核查，避免可能因積水、過大的爬坡角度等原因導致的爬行器意外損壞。

四、爬行器的組裝及現場調試

1、管道爬行器進入現場後先進行分段組裝。組裝過程中應注意各個連線部位應牢固連線，電源及信號連線部位插頭、插座應連線良好，無鬆動及接觸不良現象。

2、管道爬行器組裝中應注意射線源中心標高的調節及輪距的調整。

3、管道爬行器組裝完成後應進行性能調試。調試中應注意驅動系統、剎車系統、指令接收器運行是否正常以及反應是否靈敏。

4、管道爬行器定位精度的控制。根據管道爬行器的額定參數，通過試驗確定其最佳定位精度。

5、管道爬行器轉彎半徑的確定。根據實驗結合現場管道情況確定轉彎半徑，測算值應小於爬行器標稱值，否則應更換爬行器或採取其他方法進行檢測。

五、安全警戒區的設立

根據計算值和實測距離，劃定安全警戒區。在警戒範圍設定有“射線危險”標誌的警示燈、警示牌及警繩等標誌，防止非射線檢測人員進入。

六、焊縫劃線

1、“0”點定位位置的確定。以管道環焊縫上部最高點作為底片“0”點定位位置，並用記號筆作出標記。

2、定位方向的確定。按照“逆氣流、順時針”方法確定定位方向。

七、象質計的選擇及放置

象質計應按照《線型象質計》GB5618標準要求選擇，現場使用時應每隔90°放置1個，每道焊縫總計放置4個。

八、膠片的布置及工作時機的選擇

按照焊口順序依次將膠片順序貼布於環焊縫上，一般貼布10道焊口左右即可啟動爬行器進行射線檢測。

九、底片回收

按照順序將已經透照完成的底片收回，並將配套器材（標記尺、字號帶、象質計等）向下一批焊口移動，循環使用。

十、設備檢查

爬行器完成檢測任務退出管道後，應檢查各緊固部件連線是否良好，各連線電纜插頭、插座是否有鬆動現象，否則應進行檢修。

材料設備

施工單位採用《管道爬行器x射線檢測工法》的材料設備：

1、管道爬行器：滿足所檢測管道要求的射線機頭，爬行器主車，爬行器電池，磁定位系統，指令接收盒等。

2、直讀式γ射線劑量儀：1台。

3、個人射線報警器：4個。

4、洗片機：1台。

5、射線檢測評片尺：2隻。

6、鉛防護屏：1套。

7、觀片燈：2台。

8、黑白密度計：1台。

9、配套顯定影藥液：根據檢測量而定。

10、增感屏、暗袋、象質計、鉛字號、膠布、標記尺、標記帶、記號筆、磁力貼片夾等根據檢測量需求而定。

11、安全燈、安全繩、警報燈、射線危險標誌牌根據需求而定。

質量控制

施工單位採用《管道爬行器x射線檢測工法》時，底片質量必須滿足相關標準的有關要求：

• 《石油天然氣鋼質管道無損檢測》SY/T4109-2005射線部分。
• 工程項目圖紙、契約規定的標準。

安全措施

施工單位採用《管道爬行器x射線檢測工法》時的安全措施：

1、X射線源使用，應按照中國國家有關放射管理條例程式要求進行。

2、凡從事射線操作的人員，必須進行定期健康檢查。

3、凡從事X射線操作人員，必須持有國家環保部門頒發的X射線操作資格證，方可上崗操作。

4、管道爬行器使用前，必須對主車、電池、射線機頭進行嚴格檢查。

5、施工單位施工前需精確計算安全防護數據，並實測其安全防護距離，設立控制區和管理區，在施工中要嚴格遵守，保障人員安全。

6、施工單位應在安全管理區域四周設警示繩、警示燈及警示牌，路口設專人防護，防止人員誤入。

環保措施

施工單位採用《管道爬行器x射線檢測工法》時應注意環境保護：

1、X射線使用必須遵守國家有關法規和規定，防止污染環境。

2、施工中的廢藥液、廢膠片必須由相關回收處理資質的單位進行回收，並做好回收記錄。

3、X射線作業應按照業主同意時間、範圍和放射作業安全規程進行作業。

4、施工過程中應保護自然環境植被及野生動物的生存環境。接受所在地環境保護部門的監督和指導。

效益分析

一、經濟效益

施工單位以100千米Φ508X8長輸管道焊接檢測施工，以每天焊接80道口為例，在沒有其他因素影響施工進度的情況下，使用管道爬行器檢測與傳統的源在外射線機檢測比較，效益分析見下表：

效益分析表       

項目/方法	管道爬行器檢測	X射線機檢測
焊縫總數	9350道	9350道
拍片數量	9350張	56100張
設備數量	2台管道爬行器	5台250千伏X射線機
	—	5台5千瓦發電機
	工程車2台	工程車5台
設備資金	80萬元	160萬元
勞動強度	小	大
設備損耗	16萬元	32萬元
勞動組織	容易	較難
勞動力	10人	20人
工期	120天	120天
射線防護	容易	困難

二、社會效益

1、勞動條件好，工人勞動強度低，防護可靠，保證了職工身體健康。

2、不受外接電源限制，操作安全方便。

3、底片質量易保證，提高了檢測質量。

4、便於施工組織，勞動效率高。

套用實例

實例一

2005年，中國石油天然氣第一建設公司在廣東LNG工程60千米管道焊接檢測施工中，面對沿途山高谷深，作業環境的困難局面下，在近四個月的有效施工工期內，採用《管道爬行器x射線檢測工法》僅用2台管道爬行器，克服許多困難，完成了大工作量的焊口檢測，突破了如轉彎、大坡度河流穿越、大角度上下坡等位置焊口射線檢測的難點。總計透照底片9500餘張，一次拍片合格率達98%以上（管道焊口規格分別為Φ811x9.5/11.3毫米等），底片質量完全符合《石油天然氣鋼製管道對接焊縫射線照相及質量分級》SY/T4109-2005標準要求。射線探傷技術水平得到監理工程師和業主的好評。該項工程節省費用如下：

1、與採用定向X射線機檢測相比，拍片一次合格率提高8%，每張底片直接費30元，節省材料費9500X0.08X30=2.28萬元。

2、節省了5台自備發電機（按5個定向檢測機組設定）。如按一台發電機台班費100元/天計算，節省台班費5X100X120d=6萬元。

3、節省3台工程車（按5個定向檢測機組設定）。如按一台工程車台班費200元/天計算，節省台班費3X200X120d=7.2萬元。

4、節省X射線機大修費約10萬餘元。

5、節省3個定向檢測機組（按每個定向檢測機組5人設定）人工費。如按每人月收入3000元計算，節省人工費15x3000x4=18萬餘元。

以上幾項即可節省檢測費用近43.48萬元。

採用《管道爬行器x射線檢測工法》使施工人員勞動強度和設備損耗大大降低，施工人員數量減少，並且完全符合工程施工進度，保證了工期要求。中國石油天然氣第一建設公司在此工程的檢測施工得到了業主甘肅金隆管道有限公司及朗威監理有限公司的肯定。

實例二

在西氣東輸-陝京二線聯絡管道工程曲阜-濟寧支線線路工程，有效工期10個月，檢測工作量為3482道焊口。中國石油天然氣第一建設公司採用《管道爬行器x射線檢測工法》進行檢測，連同一些X射線機無法透照的焊口，總計透照6500多張底片，均符合《石油天然氣鋼製管道對接焊縫射線照相及質量分級》SY/T4109-2005標準的要求，並通過國家監檢機構的審查驗收。與採用定向X射線機檢測對比如下：

1、拍片一次合格率提高6%，每張底片直接費30元，節省材料費3482x0.06x30=0.63萬元。

2、節省了3台自備發電機（按3個定向檢測機組設定）。如按一台發電機台班費100元/天計算，節省台班費3x100x180天=5.4萬元。

3、節省2台工程車（按3個定向檢測機組設定）。如按一台工程車台班費200元/天計算，節省台班費2x200x180天=7.2萬元。

4、節省X射線機大修費約7萬餘元。

5、節省2個定向檢測機組（按每個定向檢測機組5人設定）人工費。如按每人月收入3000元計算，節省人工費10x3000x6=18萬餘元。

經計算，上述幾項可節省檢測費用近38.23萬元。

實例三

在2005年4月~2006年8月西部原油成品油管道施工中，有效工期10個月，中國石油天然氣第一建設公司採用《管道爬行器x射線檢測工法》進行檢測管道焊口3300餘道，拍片一次合格率達98%以上，底片質量符合《石油天然氣鋼製管道對接焊縫射線照相及質量分級》SY/T4109-2005標準的要求。施工高潮期間，僅使用1台X射線管道爬行器，平均每天檢測一百多道口，每天爬行距離超過2千米，完成了全部工作量。與採用定向X射線機檢測對比如下：

1、與採用定向X射線機檢測相比，拍片一次合格率提高8%，每張底片直接費30元，節省材料費3300x0.08x30=0.79萬元。

2、節省了4台自備發電機（按4個定向檢測機組設定）。如按一台發電機台班費100元/天計算，節省台班費4x100x100天=2.4萬元。

3、節省2台工程車（按4個定向檢測機組設定）。如按一台工程車台班費200元/天計算，節省台班費2x200x100天=4萬元。

4、節省X射線機大修費約8萬餘元。

5、節省3個定向檢測機組（按每個定向檢測機組5人設定）人工費。如按每人月收入3000元計算，節省人工費15x3000x3=13.5萬餘元。

以上幾項即可節省檢測費用近28.69萬元。

由此可見，採用管道爬行器完成長輸管道的檢測施工，其費效比高。

註：施工費用以2009-2010年施工材料價格計算

榮譽表

2011年9月30日，中華人民共和國住房和城鄉建設部審定《2009-2010年度國家二級工法名單（升級版）》，以建質[2011]154號檔案公布，《管道爬行器x射線檢測工法》被評定為中國國家二級工法。