导读

焊接钢管是将钢板（或钢卷）成型，并将一组相对边焊接在一起所形成的中空管状物。

目前，国家大力开发能源领域，兴建了诸多油气输送管线及天然气城市管网，焊接钢管在油气输送过程中承担着重要的作用。

油气输送过程中任何泄漏或断裂失效都可能造成无法估量的损失，尤其是天然气管道的泄漏或断裂失效更可能造成毁灭性的灾难，所以在油气输送用焊接钢管的生产过程中需采用多种检验手段对其质量进行控制。

双面埋弧焊是焊接钢管采取的主要焊接工艺之一，因钢管端部的质量直接影响管道对接质量，现行钢管制造标准对双面埋弧焊钢管的管端焊缝均要求进行射线检测。

近年来，数字射线检测技术发展较快，其某些像质指标已与利用胶片拍片所得到的相当，一些标准也规定允许采用数字射线检测替代胶片法进行管端焊缝射线检测。

现在两种技术属于衔接、过渡和并存的阶段，目前胶片法在钢管制造行业仍属主流。

黑度在胶片法的射线检测技术中是衡量底片质量的一个重要指标。

它既影响影像对比度和颗粒度（噪声），也影响到均匀试样厚度中隐藏的平面状危害性缺陷的检出灵敏度，以及厚度变化较大的试样中缺陷的可检性。

现行钢管制造标准及其引用的相关检测标准对黑度的规定存在差异，使得在实际工作中常因黑度问题引发争议。如采用或引用壳牌标准DEP 31.40.20.37:2013检测壁厚较小的钢管焊缝时，常因底片黑度超出标准要求而产生争议；再如采用GB/T9711等标准检测壁厚较大的钢管焊缝时，底片黑度虽然符合标准要求，但会因检测结果一致性较差而产生争议。

实践案例分享

结合实际应用情况，番禺珠江钢管有限公司的张志刚利用射线检测理论对双面埋弧焊钢管焊缝射线检测黑度规定的合理性进行了探讨分析。

双面埋弧焊直缝焊管的外径一般大于400mm，螺旋埋弧焊焊管的外径一般大于250mm，壁厚一般小于40mm，射线检测常采用X射线单壁外照的透照工艺。

因钢管管端的内焊缝余高会影响施工现场钢管组对，通常要求去除管端的焊缝内余高，去除长度一般为75~100mm。

而管端的外焊缝余高会影响钢管组对后环焊缝的焊接及自动超声波检测，通常管端焊缝的外余高也有去除要求，去除长度一般为100~250mm。

管端焊缝内外余高去除后的焊缝型式可以根据余高去除情况分为3个区域，即余高去除区、余高去除过渡区和余高完整区，相应射线检测所形成的影像如图1所示。

(图1 射线底片上管端焊缝的影像)

钢管焊缝射线检测黑度的规定主要来自产品标准、产品标准所引用的相关检测标准以及项目技术规格书。

执行检测工艺时，项目技术规格书的规定应优先采用，其次采用的才是产品标准及其引用相关检测标准的规定。

项目技术规格书是设计单位主要依据标准和项目具体需求而设定的，其规定带有一定的针对性，故在此不将其作为分析对象。

产品标准及其引用相关检测标准对于黑度的规定见表2。

(表2 产品标准及引用检测标准对黑度的规定)

通过表2可以看出，各标准对黑度的规定存在差异。单从黑度范围的要求来看，DEP 31.40.20.37:2013的规定最为严格，其他标准要求较为宽松。那么这些规定是否合理？

规定合理性探讨

(图2 余高完整的焊缝截面)

图2为余高完整的焊缝截面，可以看出焊缝的透照厚度并不均匀，透照厚度从焊缝最大厚度处的(T+ΔT1+ΔT2)变化到焊趾处的T。

因余高的去除程度不同，管端焊缝的透照厚度也是不均匀的，从余高完整区到余高去除区，透照厚度也是从(T+ΔT1+ΔT2)变化到T。

从主因对比度公式可知，透照厚度变化ΔT必然会引起透过工件到达胶片的射线强度变化ΔI，进而形成黑度变化ΔD。

当壁厚增大时，透照时所采用的射线能量增强，减小，同样的ΔT对ΔD影响的程度变小；当壁厚减小时，则相反。

另外，从胶片对比度公式来看，在相同的胶片类型和暗室处理条件下，胶片对比度G值相对固定，壁厚增大时随着射线能量的增大，宽容度也随之变大，即同样的透照厚度差ΔT引起的相对曝光量差变小，黑度变化ΔD会随之变小；当壁厚减小时，则相反。

可见钢管壁厚不同，同样的透照厚度差ΔT对黑度差ΔD的影响程度是不同的，在检测壁厚较小钢管焊缝时影响程度较大。

标准对钢管焊缝余高所允许的最大值为3.5～4.5mm，对壁厚小于13mm的焊缝余高所允许的最大值为3.5mm。

当实际检测钢管壁厚小于10mm时，即使余高实物控制水平为2.0mm，焊缝部位的黑度依然难以实现2.0～3.0的要求。

防止短焦距情况下一次透照长度过大时导致不均匀辐照场和射线束倾角过大，这是黑度变化范围规定的一个主要作用。

黑度变化范围规定在一定程度上与规定横向裂纹检出角的效果相同。

但射线检测技术中对比度才是发现缺陷的关键，黑度指标在某种程度上可以说是服务于对比度指标的。

当壁厚较小时，不均匀的透照厚度带来较大的黑度变化，焊缝影像的最大黑度可能超过3.0，甚至达到4.0。

如图3（引自Agfa胶片产品说明书）所示，黑度在3.0～4.0时胶片的对比度较黑度在3.0以下时的将更高，而且目前的观片条件足以对黑度为3.0～4.0的底片进行有效观测，所以这种黑度超过3.0的情况并不能表示底片像质不好，也不意味着检测技术出了问题。因此在检测壁厚较小时，DEP 31.40.20.37:2013对焊缝部位黑度为2.0～3.0的规定突显出其不合理性。

(图3 Agfa C4型及C7型的胶片特性曲线)

在检测壁厚较小钢管焊缝时常会因黑度问题发生争议。

如在生产某国外项目双面埋弧焊Φ508 mm×9.53 mm钢管时，内外焊缝余高实物控制水平为2.5 mm，射线检测焊缝黑度按照DEP 31.40.20.37:2013中2.0～3.0的要求。

在优化拍片工艺条件下，底片上实际焊缝影像黑度范围控制在2.0～3.7，仍然达不到标准要求，于是在焊缝影像黑度问题上发生了争议。

因该项目外方技术人员不够专业，难以达成共识，最终采用了修磨降低拍片区域焊缝余高来达到黑度规定范围的荒唐做法。

表2中除DEP 31.40.20.37:2013的其他标准对黑度的要求较为宽松，对于检测壁厚较薄的钢管焊缝其规定相对合理，但对于检测壁厚较厚的钢管焊缝也是存在问题的。

如采用GB/T9711-2011检测壁厚为25mm钢管焊缝时，某些检测人员选用适中的检测参数可将底片黑度控制在2.3～3.0，而某些检测人员采用较低的检测参数将底片黑度控制在1.8～2.5。

黑度范围要求过为宽松结果造成检测工艺窗口过大、检测结果一致性变差，尤其是对于影像较淡的缺陷会因检测结果一致性较差而产生质量争议。

在制定具体检测工艺时，应遵从标准的合理规定，并修正标准的不合理规定。

笔者根据双面埋弧焊钢管管端的实际情况，总结得出黑度的相对合理规定如表3所示，并在长期实践中得到了较好的应用。

(表3 双面埋弧焊焊接钢管管端黑度的指导规定)

总结

对比现行钢管制造标准及其引用相关检测标准关于黑度的规定，结合实际应用，通过深入分析探讨双面埋弧焊钢管管端焊缝射线检

测黑度规定的合理性，得出以下结论：

（1）DEP 31.40.20.37:2013的规定较为严格，对检测壁厚大的钢管较为合理，但对于检测壁厚小的钢管其合理性较差。

（2）表2中GB/T 9711-2011等其他标准对于检测壁厚小的钢管焊缝其规定相对合理，但对于检测壁厚大的钢管要求过于宽松，易导致检测工艺窗口过大、检测结果一致性变差。

（3）在制定具体检测工艺时应遵从标准的合理规定并恰当修正标准的不合理规定。

黑度是射线检测的一项重要参数，但并不是控制像质的唯一指标，尤其在检测透照厚度不均匀的薄壁钢管焊缝时更应综合考虑各项指标的均衡。合理的黑度规定有利于提高像质且便于实现检测。

面对标准的不合理规定，无损检测同行应勇于提出质疑，以利于标准的日后修订完善，切忌用过度提高宽容度的错误做法来迁就标准中黑度的不合理规定。