DR檢測(cè)工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)置技術(shù)的研究和應(yīng)用

陳 劍 丁 超

（1.大慶油田有限責(zé)任公司質(zhì)量安全環(huán)保監(jiān)督評(píng)價(jià)中心，黑龍江 大慶 163000；2.中石油大連液化天然氣有限公司，遼寧 大連 116000）

0 引言

近年來，射線直接數(shù)字成像檢測(cè)技術(shù)（DR）已開始推廣應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了焊縫射線無損檢測(cè)的實(shí)時(shí)化、數(shù)字化和信息化，大幅度提高了檢測(cè)工效。檢測(cè)工藝參數(shù)是決定檢測(cè)質(zhì)量的重要因素，但是由于在工程檢測(cè)中還缺乏有效的DR檢測(cè)工藝參數(shù)設(shè)置方法，工藝參數(shù)設(shè)置并不準(zhǔn)確，影響了檢測(cè)質(zhì)量，因此急需找到一種適合DR檢測(cè)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)工藝參數(shù)設(shè)置方法。通過技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)出了一種DR檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)置方法，實(shí)現(xiàn)了DR檢測(cè)工藝參數(shù)的優(yōu)化，提升了DR檢測(cè)能力和工藝技術(shù)水平。

1 技術(shù)原理

加工制作焊縫模擬試塊，校正探測(cè)器像素、灰度一致性和射線響應(yīng)靈敏度，進(jìn)行檢測(cè)透照設(shè)置，布置檢測(cè)標(biāo)記和像質(zhì)計(jì)，依次進(jìn)行模擬試塊的DR檢測(cè)工藝試驗(yàn)，測(cè)定DR圖像的靈敏度、分辨率、信噪比和灰度等指標(biāo)，采集和選取DR檢測(cè)工藝參數(shù)特征值錄入計(jì)算機(jī)軟件，生成工藝參數(shù)連續(xù)線狀擬合圖，在工程檢測(cè)中依據(jù)該圖設(shè)置DR檢測(cè)工藝參數(shù)。

2 主要工藝技術(shù)

2.1 制作模擬試塊

首先，根據(jù)檢測(cè)透照厚度范圍加工制作和檢測(cè)焊縫同材質(zhì)的一組焊縫模擬試塊，該組模擬試塊的最小加工數(shù)量N=最大透照厚度T/3取整數(shù)，模擬試塊的最小厚度一般為3～4mm，相鄰模擬試塊的厚度差為2～3mm，每個(gè)模擬試塊的長(zhǎng)寬尺寸為300×300mm，在模擬試塊的中部加工焊縫。

2.2 檢測(cè)準(zhǔn)備

檢測(cè)準(zhǔn)備的材料包括鉛字、鉛字帶、鉛字尺、磁夾、像質(zhì)計(jì)、記號(hào)筆等。

射線數(shù)字成像檢測(cè)系統(tǒng)的射線機(jī)一般選擇額定電壓為300kV的高頻恒壓定向X射線機(jī)。

檢測(cè)前應(yīng)對(duì)X射線機(jī)進(jìn)行工作訓(xùn)機(jī)。打開X射線機(jī)的電源，設(shè)置X射線機(jī)工作的最高工作管電壓和管電流，啟動(dòng)射線機(jī)后管電壓和管電流逐漸上升至設(shè)置的最高工作管電壓和管電流，完成射線機(jī)的訓(xùn)機(jī)工作。

2.3 校正探測(cè)器

將檢測(cè)系統(tǒng)的探測(cè)器和X射線機(jī)相對(duì)放置，調(diào)整探測(cè)器和X射線機(jī)之間的距離，一般設(shè)置為600～800mm之間。先只啟動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的探測(cè)器和軟件，校正探測(cè)器像素和本底灰度一致性。再啟動(dòng)X射線機(jī)，通過設(shè)置檢測(cè)管電壓和管電流，將探測(cè)器對(duì)射線的響應(yīng)灰度直方圖曲線調(diào)整至灰度滿量程的80%～95%之間，校正探測(cè)器對(duì)射線的響應(yīng)靈敏度。

2.4 檢測(cè)透照設(shè)置

采用單壁單影檢測(cè)透照方式，首先將探測(cè)器和定向X射線機(jī)相對(duì)放置，然后將模擬試塊按厚度從小到大的順序依次放置到檢測(cè)工裝的工位架上，位于探測(cè)器和定向X射線機(jī)之間，模擬試塊的焊縫呈水平方向放置，探測(cè)器中部和X射線機(jī)對(duì)準(zhǔn)模擬試塊焊縫，將模擬試塊和探測(cè)器的距離設(shè)置為10～20mm。

2.5 布置檢測(cè)標(biāo)記和像質(zhì)計(jì)

（1）在模擬試塊的表面布置檢測(cè)標(biāo)記和像質(zhì)計(jì)。在標(biāo)記帶上布置好焊縫編號(hào)、焊縫規(guī)格、日期等識(shí)別標(biāo)記，將標(biāo)記帶用磁夾固定在模擬試塊表面，檢測(cè)標(biāo)記距離焊縫邊緣至少5mm；

（2）線型像質(zhì)計(jì)布置在射線源側(cè)模擬試塊焊縫一端被檢區(qū)長(zhǎng)度的1/4左右位置，金屬絲應(yīng)垂直橫跨焊縫，細(xì)絲置于外側(cè)[1]；

（3）雙線型像質(zhì)計(jì)布置在射線源側(cè)模擬試塊焊縫一端被檢區(qū)長(zhǎng)度的1/4左右位置的母材上，雙線型像質(zhì)計(jì)的金屬絲與數(shù)字探測(cè)器的行或列成2～5°夾角，且細(xì)絲置于外側(cè)[1]。

2.6 工藝參數(shù)試驗(yàn)

（1）首先選擇厚度最小的模擬試塊進(jìn)行工藝參數(shù)試驗(yàn)，根據(jù)透照厚度設(shè)置較低的管電壓，在系統(tǒng)中設(shè)置成像幀速和積分次數(shù)等工藝參數(shù)，選取焊縫檢測(cè)成像區(qū)，進(jìn)行焊縫數(shù)據(jù)采集數(shù)字成像并存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)中；

（2）測(cè)量并記錄焊縫數(shù)字圖像的靈敏度、分辨率、歸一化信噪比和灰度等技術(shù)指標(biāo)，記錄管電壓、管電流、幀速、積分次數(shù)、焦距、透照幾何參數(shù)、透照厚度等參數(shù)；

（3）在保證透照厚度、管電流、幀速、積分次數(shù)、焦距、透照幾何參數(shù)等工藝參數(shù)不變的情況下，依次以5kV的遞增幅度設(shè)置管電壓，進(jìn)行焊縫數(shù)據(jù)采集數(shù)字成像檢測(cè)，記錄工藝參數(shù)和圖像的技術(shù)指標(biāo)，直到圖像灰度超過80%，完成該厚度標(biāo)定塊的工藝參數(shù)試驗(yàn)。

按厚度遞增順序依次選取模擬試塊，重復(fù)2.6的（1）、（2）、（3）步驟完成所有模擬試塊的工藝參數(shù)試驗(yàn)。

2.7 生成工藝參數(shù)設(shè)置圖

（1）根據(jù)每個(gè)模擬試塊的DR圖像，分別選取有效評(píng)定區(qū)灰度值達(dá)到20%滿量程的工藝參數(shù)特征值，包括管電壓、管電流、幀速、積分次數(shù)、焦距、透照幾何參數(shù)等值；

（2）將選取的工藝參數(shù)特征值錄入到計(jì)算機(jī)軟件中，將參數(shù)圖的橫、縱軸分別設(shè)置為透照厚度和管電壓，自動(dòng)生成20%灰度的DR圖像工藝參數(shù)連續(xù)線狀擬合圖和對(duì)應(yīng)的工藝參數(shù)函數(shù)關(guān)系計(jì)算公式（如圖1所示）；

（3）重復(fù)2.7的（1）、（2）步驟，依次生成圖像有效評(píng)定區(qū)灰度值分別為30%、40%、50%、60%、70%、80%滿量程的DR圖像工藝參數(shù)連續(xù)線狀擬合圖和對(duì)應(yīng)的工藝參數(shù)函數(shù)關(guān)系計(jì)算公式。應(yīng)用該圖可以快速準(zhǔn)確的查找和計(jì)算各種厚度焊縫DR檢測(cè)工藝參數(shù)，能有效提高DR檢測(cè)質(zhì)量和檢測(cè)工效，降低檢測(cè)曝光量，提高射線作業(yè)安全性。

3 技術(shù)指標(biāo)

（1）檢測(cè)工藝參數(shù)準(zhǔn)確率100%；

（2）檢測(cè)曝光量平均降低15～20倍；

（3）檢測(cè)質(zhì)量達(dá)到NB/T47013標(biāo)準(zhǔn)B級(jí)。

4 結(jié)語

通過應(yīng)用該技術(shù)具有的特點(diǎn)：（1）技術(shù)的通用性強(qiáng)、適用范圍廣，采用該方法可以制作出鋼、鋁等多種材質(zhì)和較寬透照厚度范圍的DR檢測(cè)工藝參數(shù)圖；（2）實(shí)現(xiàn)了DR檢測(cè)工藝參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)置，提高了檢測(cè)工藝技術(shù)水平；（3）實(shí)現(xiàn)了低曝光量檢測(cè)，提高了檢測(cè)作業(yè)安全性。

該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了DR檢測(cè)工藝參數(shù)的優(yōu)化設(shè)置，提升了DR檢測(cè)能力和工藝技術(shù)水平，適合工程檢測(cè)應(yīng)用，能有效提高檢測(cè)質(zhì)量和工效，增加檢測(cè)作業(yè)的安全性。