DR數(shù)字平板檢測(cè)技術(shù)在直縫埋弧焊管生產(chǎn)中的應(yīng)用

楊 光，呂育棟，徐忠春，鄧莘楠，騰先進(jìn)，陳 順

（1.渤海裝備巨龍鋼管有限公司，河北 青縣062658；2.渤海裝備第一機(jī)械廠石油專用管材公司，河北 青縣062658）

DR數(shù)字平板檢測(cè)技術(shù)在直縫埋弧焊管生產(chǎn)中的應(yīng)用

楊 光1，呂育棟1，徐忠春2，鄧莘楠1，騰先進(jìn)1，陳 順1

（1.渤海裝備巨龍鋼管有限公司，河北 青縣062658；2.渤海裝備第一機(jī)械廠石油專用管材公司，河北 青縣062658）

為了更加快速、有效地檢測(cè)油氣輸送焊管的焊縫缺陷，提出了DR數(shù)字平板檢測(cè)技術(shù)，并介紹了該檢測(cè)系統(tǒng)的組成和檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，將該系統(tǒng)的成像效果與傳統(tǒng)的圖像增強(qiáng)器成像系統(tǒng)進(jìn)行了對(duì)比，并進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用。結(jié)果表明，DR數(shù)字平板成像檢測(cè)技術(shù)的靜、動(dòng)態(tài)靈敏度均高于圖像增強(qiáng)器成像系統(tǒng)，并且超出國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，動(dòng)態(tài)檢測(cè)圖像清晰，有利于焊縫中細(xì)小缺陷的檢出，是快速、高效地進(jìn)行直縫埋弧焊管焊縫檢測(cè)的有效手段。

直縫埋弧焊管；DR數(shù)字平板檢測(cè)；靈敏度

隨著我國長(zhǎng)輸管道事業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)油氣管線的需求量大幅增加，傳統(tǒng)的產(chǎn)品類型逐漸被高鋼級(jí)、大直徑、厚壁化所取代，隨之而來的是對(duì)管線鋼管的質(zhì)量要求也越來越高。而在鋼管生產(chǎn)期間，有效可靠地檢測(cè)焊接缺陷是保障油氣管線輸送安全的重要措施。數(shù)字平板直接成像技術(shù)（DR）是應(yīng)用于焊縫檢測(cè)中的一項(xiàng)新技術(shù)，該技術(shù)只需要很短的數(shù)據(jù)采集時(shí)間，就可以觀察到焊縫圖像，檢測(cè)速度和效率大幅提高。數(shù)字平板檢測(cè)技術(shù)的成像質(zhì)量與圖像增強(qiáng)器射線實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)相比，不僅成像均勻，空間分辨率和靈敏度也相對(duì)較高，其圖像質(zhì)量已接近或達(dá)到膠片照相技術(shù)。目前，巨龍鋼管有限公司已采用DR數(shù)字平板成像檢測(cè)系統(tǒng)替代原有的圖像增強(qiáng)器實(shí)時(shí)檢測(cè)，并得到了第三方監(jiān)理及業(yè)主的認(rèn)可，同時(shí)滿足了國內(nèi)外高標(biāo)準(zhǔn)鋼管檢測(cè)的要求。

1 DR數(shù)字平板成像檢測(cè)系統(tǒng)的組成

巨龍鋼管有限公司所采用DR檢測(cè)系統(tǒng)主要由數(shù)字平板成像器、X射線機(jī)、計(jì)算機(jī)圖像采集及處理系統(tǒng)等組成。

1.1 數(shù)字平板成像器

數(shù)字平板成像器為美國Perkin Elmer XRD 0822 AP 3 IND型，平板材料為CsI和Gd2O2S，像素為 200 μm，成像面積≥200 mm×200 mm，圖像動(dòng)態(tài)范圍＞88 dB（AP），通訊數(shù)據(jù)I/F傳輸采用千兆位以太網(wǎng)。數(shù)字平板成像器如圖1所示。

圖1 數(shù)字平板成像器

1.2 X射線機(jī)

X射線機(jī)采用高頻固定式射線機(jī)，射線管型號(hào)為XYD-320，最高管電壓為320 kV，焦點(diǎn)大小為 0.4 mm/3.0 mm,輻射角度為 45°×20°， 冷卻方式為油冷。

1.3 計(jì)算機(jī)圖像采集及處理系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)圖像采集及處理系統(tǒng)采用專門設(shè)計(jì)的圖像采集及處理軟件（RTIS），主要實(shí)現(xiàn)圖像的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示；單幀及0～255幅圖像積分降噪采集；動(dòng)、靜態(tài)圖像正負(fù)片轉(zhuǎn)換；圖像動(dòng)、靜態(tài)無級(jí)縮放；圖像移動(dòng)、復(fù)位；動(dòng)、靜態(tài)圖像銳化、浮雕等圖像處理；點(diǎn)、線、角度、不規(guī)則形狀等幾何測(cè)量及缺陷標(biāo)示等功能。同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)圖像管理、編輯和圖像拷貝輸出等功能。

2 檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)

根據(jù)API SPEC 5L 45版E4.1規(guī)定，射線數(shù)字檢驗(yàn)應(yīng)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ISO 10893-7執(zhí)行。ISO 10893-7標(biāo)準(zhǔn)2011年4月發(fā)行第1版，是目前的最新版本。其內(nèi)容包括了檢測(cè)方法、圖像質(zhì)量要求、圖像處理、缺陷的指示分類、驗(yàn)收極限、圖像的存儲(chǔ)和讀取、檢測(cè)報(bào)告的要求等，是目前對(duì)焊縫數(shù)字射線檢測(cè)最明確和完善的標(biāo)準(zhǔn)。本研究按照ISO 10893-7標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)生產(chǎn)的直縫埋弧焊管進(jìn)行檢測(cè)。

3 檢測(cè)效果對(duì)比

采用DR數(shù)字平板成像檢測(cè)系統(tǒng)與圖像增強(qiáng)器成像系統(tǒng)，對(duì)直縫埋弧焊管進(jìn)行X射線檢測(cè)情況對(duì)比。所用焊管規(guī)格為Φ508 mm×8 mm和Φ762 mm×30.2 mm，所用像質(zhì)計(jì)為滿足 ISO 19232-1:2004規(guī)定的絲型像質(zhì)計(jì)及符合ISO 19232-5標(biāo)準(zhǔn)的雙絲型像質(zhì)計(jì)。

Φ508 mm×8 mm直縫埋弧焊管兩種檢測(cè)結(jié)果見表2和表3，兩種檢測(cè)方式焊縫成像對(duì)比如圖2所示，DR數(shù)字平板檢測(cè)圖像不清晰度如圖3所示。

表2 Φ508 mm×8 mm直縫埋弧焊管圖像增強(qiáng)器檢測(cè)結(jié)果

表3 Φ508 mm×8 mm直縫埋弧焊管DR數(shù)字平板檢測(cè)結(jié)果

圖2 Φ508 mm×8 mm直縫埋弧焊管兩種檢測(cè)方式成像對(duì)比

圖3 DR數(shù)字平板檢測(cè)圖像不清晰度

Φ762 mm×30.2 mm直縫埋弧焊管兩種檢測(cè)結(jié)果見表4和表5，兩種檢測(cè)方式焊縫成像對(duì)比如圖4所示，DR數(shù)字平板檢測(cè)圖像不清晰度如圖5所示。

從以上檢測(cè)結(jié)果可以看出，DR數(shù)字平板成像檢測(cè)系統(tǒng)靜態(tài)靈敏度已達(dá)到1.4%～1.6%（靜態(tài)處理后已達(dá)1.2%～1.3%），動(dòng)態(tài)靈敏度達(dá)到2.3%～2.6%，超出API SPEC 5L、ISO 10893、CDP等國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的射線拍片靈敏度應(yīng)優(yōu)于2%及X光工業(yè)電視系統(tǒng)動(dòng)態(tài)靈敏度應(yīng)優(yōu)于4%的要求。同時(shí)，可看出其靜、動(dòng)態(tài)靈敏度均高于圖像增強(qiáng)器成像系統(tǒng)檢測(cè)靈敏度。

表4 Φ762 mm×30.2 mm直縫埋弧焊管圖像增強(qiáng)器檢測(cè)結(jié)果

表5 Φ762 mm×30.2 mm直縫埋弧焊管DR數(shù)字平板檢測(cè)結(jié)果

圖4 Φ762 mm×30.2 mm直縫埋弧焊管兩種檢測(cè)方式成像對(duì)比

圖5 DR數(shù)字平板檢測(cè)圖像不清晰度

4 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用

經(jīng)過上述檢測(cè)試驗(yàn)后，巨龍鋼管公司于2014年購置了兩套DR數(shù)字平板成像檢測(cè)系統(tǒng)，替代了之前的圖像增強(qiáng)器成像系統(tǒng)。經(jīng)過一年多對(duì)直縫埋弧焊管的實(shí)際檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，DR數(shù)字平板成像檢測(cè)系統(tǒng)相比之前傳統(tǒng)的圖像增強(qiáng)器成像系統(tǒng)具有更加突出的優(yōu)點(diǎn)，具體如下：

（1）分辨率和靈敏度高。在薄板（板厚≤8 mm）檢測(cè)中，焊縫靈敏度能高出約2根絲，隨著板厚地增大，優(yōu)勢(shì)愈加明顯，可發(fā)現(xiàn)很多圖像增強(qiáng)器難以識(shí)別的細(xì)小缺陷，因此，在厚板檢測(cè)中更能體現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)。

（2）動(dòng)態(tài)范圍廣，灰度空間大，噪聲小，銳度好，圖像清晰，動(dòng)態(tài)圖像焊縫邊緣輪廓清晰，沒有鈍邊。在圖像上能體現(xiàn)更多的細(xì)節(jié)，這對(duì)于焊縫中較細(xì)小的裂紋、未熔合、未焊透等危害性缺陷的檢出非常有利。

（3）可實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理。DR數(shù)字平板成像檢測(cè)系統(tǒng)具有靜態(tài)圖像區(qū)域選擇存儲(chǔ)功能，并可進(jìn)行編輯、管理等操作，便于對(duì)缺陷圖像進(jìn)行仔細(xì)評(píng)判。另外，存儲(chǔ)的圖像還可進(jìn)行拷貝輸出（光盤刻錄、打印輸出等），并可在內(nèi)部局域網(wǎng)共享和查看，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控， 起到指導(dǎo)生產(chǎn)的作用。

（4）所需X射線劑量低，可以有效延長(zhǎng)X射線高壓系統(tǒng)的使用壽命，并能降低輻射。

（5）在直縫埋弧焊管實(shí)際檢測(cè)中，DR數(shù)字平板探測(cè)器不受管端磁場(chǎng)影響，因而不會(huì)產(chǎn)生圖像畸變，杜絕缺陷漏檢。

5 結(jié) 語

隨著石油天然氣長(zhǎng)輸管線標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，在傳統(tǒng)的X射線成像方式中，圖像增強(qiáng)器雖然有較高的檢測(cè)效率，但其靈敏度和分辨率不高，不能保證對(duì)焊接質(zhì)量要求較高的部位如焊管管端、補(bǔ)焊等的檢測(cè)。而經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，計(jì)算機(jī)圖像處理顯示的DR檢測(cè)技術(shù)在檢測(cè)直縫埋弧焊管焊縫時(shí)的靈敏度能達(dá)到ISO 10893－7的B級(jí)要求。裂紋、未焊透、氣孔、夾渣等自然缺陷圖像清晰，易于辨認(rèn)，能達(dá)到直縫埋弧焊管射線膠片照相的同等圖像質(zhì)量水平，是快速、高效地進(jìn)行直縫埋弧焊管焊縫檢測(cè)的有效手段。

[1]API SPEC 5L，管線鋼管規(guī)范（第45版）[S].

[2]巨西民，巨佳，李曉敏，等.埋弧焊管焊縫DR檢測(cè)靈敏度的研究[J].焊管，2013，36（10）：60-63.

[3]蔣太秋，張圣光，王坤顯，等.DR平板檢測(cè)技術(shù)在螺旋埋弧焊管檢測(cè)中的應(yīng)用[J].焊管，2010，33（2）:57-59.

[4]ISO 10893-7:2011，鋼管無損檢測(cè) 第7部分：焊接鋼管焊縫缺欠的數(shù)字射線檢測(cè)[S].

[5]CDP-S-NGP-PL-006-2014-3，天然氣管道工程用鋼管技術(shù)規(guī)格書[S].

[6]CDP-S-COP-PL-007-2014-3，原油管道工程用鋼管技術(shù)規(guī)格書[S].

[7]JB/T 4730—2005，承壓設(shè)備無損檢測(cè)[S].

[8]中國特種設(shè)備檢驗(yàn)協(xié)會(huì).射線檢測(cè) 第2版[M].北京：中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社,2007.

[9]王曉香.我國油氣長(zhǎng)輸管線用焊接鋼管生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展與展望[J].鋼管，2004，33（3）：7-13.

[10]鄭世才.射線實(shí)時(shí)成像檢驗(yàn)技術(shù)[J].無損檢測(cè)，2000，22（7）：328-336.

[11]嚴(yán)紹書.X射線平板數(shù)字成像技術(shù)在螺旋焊縫檢測(cè)中的應(yīng)用[J].焊管，2011，34（2）：21-25.

Application of DR Digital Plate Detection Technology in SAWL Pipe Production

YANG Guang1,LYU Yudong1,XU Zhongchun2,DENG Shennan1,TENG Xianjing1,CHEN Shun1
（1.Bohai Equipment Julong Steel Pipe Co.,Ltd.,Qingxian 062658,Hebei,China;2.CNPC Bohai Equipment 1st Machinery Plant OCTG Company,Qingxian 062658,Hebei,China）

In order to more quickly and effectively detect oil and gas transportation pipe weld defect,it put forward the DR digital plate detection technology,and introduced the composition of this detection system and test standard.The imaging effect of this system and the traditional image intensifier imaging system were compared,and the two kinds of detection technologies were conducted practical application.The results indicated that the dynamic and static sensitivity of DR digital plate detection technology both are higher than that of image intensifier imaging system,and exceed the requirements of related standards at home and abroad.The image of dynamic detection is clear,it is conducive to the detection of small defects in weld,which is an effective way to quickly and efficiently detect SAWL pipe weld.

SAWL pipe;DR digital plate detection technology;sensitivity

TG441.7

B

10.19291/j.cnki.1001-3938.2016.07.005

楊 光（1983—）男，工程師，主要從事直縫埋弧焊鋼管的無損檢測(cè)技術(shù)管理工作。

2016-04-01

李 超