淺談數(shù)字射線在船舶檢測中的適用性

喬 兵

（廣船國際質(zhì)量管理部）

0 前言

目前，我們廠在建船舶，載重量在十萬噸到三十萬噸的成品油輪船體方面的射線檢測工作量大約700張（不包含管子），而90%的射線檢測工作集中在分段總組合攏和合攏段的塢內(nèi)搭載階段，而射線的檢測時間基本被固定在中午12：00-13：00和深夜12：00-7：00。單次的射線檢測量，中午時每組約5張；深夜時每組約20張。工作方式方法是在船艙內(nèi)（結(jié)構(gòu)面）布置膠片，在艙外空曠的位置架設(shè)X射線機，完成透照工作，見圖1。

工業(yè)數(shù)字射線檢測系統(tǒng)種類與膠片射線檢測技術(shù)的區(qū)別是工業(yè)常用的數(shù)字射線檢測系統(tǒng)一般可分為DRCR兩種。DR-直接數(shù)字化射線檢測技術(shù)，采用分立探測器陣列（數(shù)字探測器整列）簡稱DDA探測器，完成射線檢測的技術(shù)。通過輻射DDA探測器中完成圖像數(shù)字化過程，從DDA探測其中直接給出數(shù)字化的檢測圖像。CR-間接數(shù)字化射線檢測技術(shù)，采用連續(xù)探測器（成像板/IP板），完成對射線的探測和轉(zhuǎn)換，直接獲得常規(guī)模擬檢測圖像。該技術(shù)結(jié)合另外的技術(shù)單元（掃描主機）A/D轉(zhuǎn)換器將模擬檢測圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字化的檢測圖像。

數(shù)字射線檢測技術(shù)與常規(guī)膠片射線檢測技術(shù)區(qū)別是數(shù)字射線檢測技術(shù)采用輻射探測器代替膠片完成射線信號的探測和轉(zhuǎn)換；數(shù)字射線檢測技術(shù)采用圖像數(shù)字化技術(shù)代替暗室處理過程獲得數(shù)字檢測圖像。數(shù)字射線檢測系統(tǒng)帶有圖像優(yōu)化處理軟件，可獲得更加清晰的成像質(zhì)量。

1 船舶產(chǎn)品現(xiàn)場檢測的可行性

目前船舶的結(jié)構(gòu)均為雙殼結(jié)構(gòu)，可以理解為是一個箱體，而在箱體內(nèi)有不同高度的平臺、縱向的縱骨、縱桁，內(nèi)部結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。目前船舶船體方面的主要射線檢測部位是船舶的外板、甲板、艙壁板等區(qū)域，射線檢測階段主要集中在分段總組合攏和合攏段塢內(nèi)搭載階段，射線檢測固定在每天的中午和深夜，利用其他工種休息的時間進行。另船舶建造的塢內(nèi)搭載周期越來越短，這就要求在有限的單位時間內(nèi)完成更多的射線檢測工作。

我們?nèi)粘Ｓ媚z片檢測的方式是檢測人員按照NDT圖紙要求在船艙內(nèi)一條或是幾條焊縫上的不同位置布上膠片，數(shù)量大約10-20張，然后在船艙外架設(shè)X射線機進行拍攝。整個拍攝連續(xù)進行，在拍完所布的所有膠片后，檢測人員去船艙內(nèi)收回所有膠片，進行暗示處理，得到底片后進行評定、記錄和出具報告，最后完成整個的檢測工作。

首先我們從數(shù)字射線CR開始分析，簡單來說該技術(shù)是將射線透過工件后的信息記錄在成像板上，經(jīng)過掃描裝置讀取，再由計算機生成數(shù)值化的技術(shù)。整個系統(tǒng)的組成部分有成像板（IP）、讀出裝置（系統(tǒng)掃描器）、計算機軟件和硬件等。

數(shù)字射線CR與常規(guī)射線照相一樣，只是用IP板代替了膠片，IP板和膠片一樣可以正常的彎曲和剪切。透照曝光后，它不需要常規(guī)膠片的暗室處理過程，而是通過將潛影后的IP板裝入專用的掃描器，用激光掃描，將存儲在IP板上的射線影像轉(zhuǎn)化為可見光信號。紅色激光激發(fā)熒光物質(zhì)發(fā)出的藍色光強與原來接收射線劑量成正比，因此激光逐點掃描，可以獲得曝光產(chǎn)生的圖像信息。藍色光輻射被光電接收器接收，通過光電倍增和模數(shù)轉(zhuǎn)化功能的讀出器將其轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，在計算機重建可視圖像，下一步檢測人員就可以通過電腦顯示器對得到的圖像進行預(yù)覽和評判。由此可見數(shù)字射線CR適用于船舶產(chǎn)品現(xiàn)場檢測。

圖1 油船典型橫刨圖

數(shù)字射線DR，它是利用電子技術(shù)將X射線信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字化電子載體的X射線成像方法。DR由平板探測器、影像處理器、圖像顯示器等組成。透射過工件后的X射線信號被探測獲取，直接形成數(shù)字影像，數(shù)字影像數(shù)據(jù)傳到計算機，檢測人員通過電腦顯示器的圖像進行預(yù)覽和評判。但是DR平板探測器自身并不具備圖像存儲和處理能力，拍攝同時圖像需通過物理連線或無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)诫娔X，通過電腦圖像工作站進行圖像處理，所以也導(dǎo)致平板探測器和電腦之間必須有物理連線或無線網(wǎng)絡(luò)，限制了平板探測器的移動或是拍攝的位置，一套DR系統(tǒng)配一個平板探測器，拍攝完一張片后，需要移動探測器進行不同部位的拍攝。船舶產(chǎn)品在船艙內(nèi)進行現(xiàn)場檢測，如果通過物理連線來完成數(shù)據(jù)的傳輸是不現(xiàn)實的，而無線傳輸在船艙甲板密封后會造成信號屏蔽，信號強度會被減弱，傳輸距離也會被縮短。（備注：如果成像板不是處于密閉空間，無線連接不存在問題）另外，DR平板探測器不能彎曲，在帶有曲率的位置不能很好的貼合工件。由此可見數(shù)字射線DR基本適用于船舶產(chǎn)品現(xiàn)場檢測。

2 工作效率

數(shù)字射線CR的IP板與常規(guī)射線膠片的透照過程和原理基本一樣，從工作效率方面來看，數(shù)字射線CR的IP板優(yōu)于常規(guī)膠片額是：

（1）曝光時間約為膠片的70%-80%；

（2）CR技術(shù)的IP成像板具有較大的動態(tài)范圍，成像板隨入射曝光量變化呈線性、大寬容度響應(yīng)的特性，故較大板厚差的薄厚板進行檢測時，不需要我們常規(guī)膠片的雙膠片或分段透照，有效的減少拍片次數(shù)或重拍次數(shù)，減少人力和時間；

（3）CR技術(shù)的IP成像板，檢測結(jié)果數(shù)字化，可在計算機上觀察和評定，無暗室處理過程，整個過程包括曝光、掃描、讀取、擦除和評定儲存，速度快，效率高，整個時間約為15分鐘，相對于常規(guī)膠片的沖洗、晾干、評定和存檔，節(jié)約了50%的時間；

（4）CR/DR由于是數(shù)字化存檔，大大減低存檔管理人員的工作量，日后調(diào)取資料更方便更快捷；

（5）數(shù)字射線DR的平板探測器在曝光時間和讀取方面比CR的IP板更快，曝光時間約為普通膠片的30%。但是在船體現(xiàn)場檢查方面，，檢測人員需要在每次獲取一張底片后，重新挪動成像探測器來檢測下個部位，需要多次爬上爬下，增加了勞動強度，減低了檢測效率。

3 經(jīng)濟成本

CR設(shè)備包含IP成像板（30張360X80mm）等硬件方面，費用估計需要150多萬，其中掃描儀大約80～100萬，IP成像板單張價格約在1800-2500之間，技術(shù)的一次性投入要比膠片大，但運行成本比膠片低，一張IP板大約可重復(fù)使用5000次（IP板使用壽命決定于機械損傷，而以往機械損傷主要發(fā)生在IP板的掃描讀取過程中，現(xiàn)在的掃描儀已經(jīng)得到改進，IP板放在暗袋里也可以直接掃描讀取，大大降低了掃描讀取過程中對IP板的損傷）。如果透照規(guī)格360X80mm，CR成本僅為0.4元，而膠片的成本約為7～8元。

CR/DR技術(shù)無需暗室處理過程，故節(jié)省了暗室的建造費用和沖洗膠片的藥水費用（1.0萬/每年）和廢藥水的處理費用（1.2萬/每年）。

CR/DR數(shù)字化技術(shù)，評定直接在電腦顯示上，無需觀片燈等設(shè)備的投入和每年檢定費用。

CR技術(shù)可使用原X射線設(shè)備，無需改造、更換。

數(shù)字射線DR設(shè)備硬件方面，費用估計需要180多萬，其中平板探測器的價格不菲，約占總成本的70%左右，而對于我們來說配20～30個探測器，顯然不現(xiàn)實，但是用一個探測器完成每天的拍片工作也不現(xiàn)實，因為這樣增加了我們大量的爬艙時間，對檢測人員的體力，安全等方面影響較大。DR技術(shù)還需改裝已有的X射線機設(shè)備。

4 環(huán)境保護

“人與自然是生命共同體，人類必須尊重自然、順應(yīng)自然、保護自然。我們要建設(shè)的現(xiàn)代化是人與自然和諧共生的現(xiàn)代化，既要創(chuàng)造更多物質(zhì)財富和精神財富以滿足人民日益增長的美好生活需要，也要提供更多優(yōu)質(zhì)生態(tài)產(chǎn)品以滿足人民日益增長的優(yōu)美生態(tài)環(huán)境需要。必須堅持節(jié)約優(yōu)先、保護優(yōu)先、自然恢復(fù)為主的方針，形成節(jié)約資源和保護環(huán)境的空間格局、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式、生活方式，還自然以寧靜、和諧、美麗”。以上是引用習(xí)主席在十九大報告中的一段講話和要求。可見對環(huán)境保護的要求之高，而目前我們傳統(tǒng)膠片技術(shù)的暗室處理過程所產(chǎn)生的廢藥水就是一個污染源，很難徹底的避免造成污染，而數(shù)字射線CR/DR技術(shù)就省去了暗室的處理過程，完全避免了對環(huán)境的污染。

5 結(jié)束語

以上對數(shù)字射線CR/DR船舶射線（RT）無損檢測中適用性的一些淺見，目前看來數(shù)字射線CR還是可以應(yīng)用到我們的實際檢測工作中，在標(biāo)準(zhǔn)方面：國標(biāo)，能源，ISO已經(jīng)都有了。另一方面，本文并沒有提到成像質(zhì)量和膠片的底片質(zhì)量的比較方面，這方面有很多技術(shù)文件討論過，是完全可以滿足的。

本文沒有考慮到溫度的影響，南方的夏季很熱，船上的鋼板最熱可以達到60攝氏度左右，這時候CR的IP成像板受溫度影響圖像潛影衰退情況是怎樣的，還需要我們進行進一步的實際試驗論證。