大口徑管道焊縫DR檢測系統(tǒng)和透照工藝技術(shù)的試驗研究

陳 劍

（大慶油田質(zhì)量安全環(huán)保監(jiān)督評價中心特種設(shè)備檢驗中心，黑龍江 大慶 163000）

0 引言

大口徑管道環(huán)焊縫的射線直接數(shù)字成像檢測（DR）具有檢測焦距長、透照厚度大的特點，檢測施工技術(shù)難度大，對DR檢測系統(tǒng)技術(shù)性能和檢測透照工藝技術(shù)水平要求很高，在工程檢測施工前需要對DR檢測系統(tǒng)的技術(shù)性能和采用的透照工藝進行試驗驗證，以保證檢測系統(tǒng)符合檢測施工需要，檢測質(zhì)量達到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，為檢測施工提供了技術(shù)支撐。

1 檢測系統(tǒng)性能試驗

大口徑管道環(huán)焊縫DR檢測系統(tǒng)主要由射線源、數(shù)據(jù)采集成像模塊、檢測驅(qū)動機構(gòu)、無線網(wǎng)絡(luò)控制模塊和系統(tǒng)控制軟件等部分組成，實現(xiàn)DR檢測系統(tǒng)的遠程無線控制、焊縫圖像數(shù)據(jù)采集、信息無線傳輸、圖像存儲和評定、檢測信息管理等功能。主要對DR檢測系統(tǒng)的檢測驅(qū)動機構(gòu)性能、無線網(wǎng)絡(luò)控制模塊功能、系統(tǒng)控制軟件功能等進行試驗和測試。

1.1 檢測驅(qū)動機構(gòu)試驗

檢測驅(qū)動機構(gòu)主要由環(huán)形側(cè)齒軌道、DR探測器驅(qū)動小車、射線機驅(qū)動小車、電氣控制與電源部分、遙控器等組成。DR探測器和X射線機驅(qū)動小車的結(jié)構(gòu)尺寸和夾緊機構(gòu)與采用的環(huán)形帶側(cè)齒軌道相配套，通過夾緊機構(gòu)調(diào)節(jié)驅(qū)動小車的行走半徑曲率。

首先將環(huán)形側(cè)齒軌道安裝在φ1422mm管道試驗裝置上，然后將射線機驅(qū)動小車安裝在軌道上，再將YXLON-300HP高頻恒壓X射線機安裝在驅(qū)動小車上，該型號射線機是DR檢測施工的標(biāo)準(zhǔn)配置射線源設(shè)備。分別通過遙控器和系統(tǒng)控制主機控制驅(qū)動小車運動，主要測試射線機驅(qū)動小車在大口徑管道360°全周運動時的承載力，重點測試射線機驅(qū)動小車在承載力較大的管道3點位、6點位、9點位能否穩(wěn)定勻速通過。通過測試檢測驅(qū)動機構(gòu)能夠沿管道周向360°平穩(wěn)勻速運行，可以滿足現(xiàn)場檢測技術(shù)要求。

驅(qū)動機構(gòu)可通過遙控方式控制，可以同時控制兩個驅(qū)動小車同步工作，也可以單獨控制一個驅(qū)動小車工作，運動速度可調(diào)，檢測位置可控。

經(jīng)過試驗，檢測驅(qū)動機構(gòu)達到的技術(shù)性能指標(biāo)：（1）適用管徑：φ500～φ1422mm；（2）驅(qū)動機構(gòu)的載重量：0～45Kg；（3）運動速度可調(diào)：0～2m/min；（4）運動位置控制精度：3mm；（5）無線遙控距離：106米。

1.2 無線網(wǎng)絡(luò)控制模塊試驗

DR檢測系統(tǒng)通過無線網(wǎng)橋技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)通訊功能，網(wǎng)橋內(nèi)置高增益雙極化天線，采用5GHz頻段傳輸數(shù)據(jù)。分別測試控制端主機、采集端主機、檢測驅(qū)動機構(gòu)、DR探測板之間的無線網(wǎng)絡(luò)通訊功能和數(shù)據(jù)傳輸速度。

經(jīng)過測試，DR檢測系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)可以達到867M傳輸速度，數(shù)據(jù)傳輸完整、穩(wěn)定，可實現(xiàn)DR檢測系統(tǒng)的運動控制、圖像采集和信息傳輸?shù)裙δ堋?/p>

1.3 系統(tǒng)控制軟件功能試驗

檢測軟件方面主要測試了系統(tǒng)遠程無線控制、系統(tǒng)設(shè)置、系統(tǒng)校正、創(chuàng)建運動控制程序、焊縫圖像數(shù)據(jù)采集、焊縫圖像顯示和存儲、信息無線傳輸、焊縫數(shù)字圖像處理、焊縫數(shù)字圖像評定、檢測信息管理等功能。

通過測試，系統(tǒng)軟件具有功能齊全、安全可靠、可擴展性強，運行穩(wěn)定、速度快、效率高等特點，能滿足現(xiàn)場DR檢測施工技術(shù)要求。

2 檢測透照工藝試驗

2.1 系統(tǒng)校正

檢測透照工藝試驗前，根據(jù)采用的檢測透照方式確定檢測焦距，設(shè)置X射線機和DR探測器之間的距離，將X射線機的射線窗口對準(zhǔn)DR探測器的中心位置。啟動檢測軟件，進入系統(tǒng)校正功能，先通過設(shè)置X射線機管電壓和管電流校準(zhǔn)DR探測器像素，生成對應(yīng)的DR探測器像素校準(zhǔn)文件。再通過設(shè)置X射線機管電壓和管電流校準(zhǔn)DR探測器對射線響應(yīng)灰度的均勻性，生成對應(yīng)的校準(zhǔn)文件。

2.2 中心透照檢測

（1）采用φ1422×26mm鋼質(zhì)管道焊縫試驗裝置進行DR檢測。首先在管道外焊縫旁安裝環(huán)形側(cè)齒軌道，然后將DR探測器驅(qū)動小車安裝在軌道上，再將DR探測器安裝固定在驅(qū)動小車上，調(diào)整驅(qū)動小車位置將DR探測器對準(zhǔn)管道焊縫的12點位置；

（2）將X射線機安裝固定在DR檢測工裝的懸臂裝置上，調(diào)整懸臂裝置將X射線機放置到管道內(nèi)的中心位置，X射線機的射線窗口對準(zhǔn)管道焊縫12點位置；

（3）布置焊縫的檢測標(biāo)記、鉛字帶、鉛字尺、線型像質(zhì)計、雙線型像質(zhì)計、磁夾等。啟動檢測軟件，系統(tǒng)進行無線網(wǎng)絡(luò)連接，當(dāng)控制端主機、采集端主機和DR探測器的無線網(wǎng)絡(luò)連接通訊正常后，設(shè)置X射線機管電壓、管電流、幀速和疊加次數(shù)、曝光量等檢測工藝參數(shù)，進行焊縫的中心透照檢測試驗。測量焊縫DR圖像的靈敏度、分辨率、信噪比和灰度值等技術(shù)指標(biāo)。通過設(shè)置檢測工藝參數(shù)，焊縫DR圖像質(zhì)量達到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的技術(shù)等級（如圖1所示）。

通過對φ1422mm管道焊縫的檢測工藝試驗，該DR檢測系統(tǒng)中心透照檢測的圖像靈敏度、分辨率、信噪比和灰度等技術(shù)指標(biāo)達到NB/T47013.11-2015的B級[1]。

2.3 雙壁單影外透照檢測

（1）采用φ1422×26mm鋼質(zhì)管道焊縫試驗裝置進行DR檢測。為測試DR檢測透照能力，在透照厚度上又增加了12mm厚的板焊件。首先在管道外焊縫旁安裝環(huán)形側(cè)齒軌道，然后將DR探測器驅(qū)動小車和X射線機驅(qū)動小車分別安裝在軌道上，再將DR探測器和X射線機分別安裝在對應(yīng)的驅(qū)動小車上；

（2）通過控制主機調(diào)整兩個驅(qū)動小車位置成180°相對放置。DR探測器對準(zhǔn)管道焊縫的12點位置，X射線機的窗口偏置對準(zhǔn)管道焊縫的6點位置，定向射線機的射線束中心與環(huán)焊縫中心線所在垂直平面的夾角應(yīng)控制在6°以內(nèi)；

（3）布置焊縫的檢測標(biāo)記、鉛字帶、鉛字尺、線型像質(zhì)計、雙線型像質(zhì)計、磁夾。啟動檢測軟件，系統(tǒng)進行無線網(wǎng)絡(luò)連接，當(dāng)控制端主機、采集端主機和DR探測板的無線網(wǎng)絡(luò)連接通訊正常后，設(shè)置X射線機管電壓、管電流、幀速和疊加次數(shù)、曝光量等檢測工藝參數(shù)，進行焊縫的雙壁單影外透照檢測試驗。測量焊縫DR圖像的靈敏度、分辨率、信噪比和灰度值等技術(shù)指標(biāo)。通過設(shè)置檢測工藝參數(shù)，焊縫DR圖像質(zhì)量達到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的技術(shù)等級。

通過對φ1422mm管道焊縫的檢測工藝試驗，該DR檢測系統(tǒng)雙壁單影外透照檢測的DR圖像靈敏度、分辨率、信噪比和灰度等技術(shù)指標(biāo)能達到NB/T47013.11-2015的AB級[1]。

3 技術(shù)指標(biāo)

（1）適用管徑：φ500～φ1422mm；

（2）透照厚度：≤65mm（檢測焦距：1600mm）；

（3）中心透照檢測成像質(zhì)量：達到NB/T47013.11-2015 B級；

（4）雙壁單影外透照檢測成像質(zhì)量：達到NB/T47013.11-2015 AB級；

（5）系統(tǒng)遙控距離：106m。

4 結(jié)語

通過試驗研究，采用的DR檢測系統(tǒng)和檢測透照工藝技術(shù)能夠滿足大口徑管道環(huán)焊縫的檢測施工需要，檢測質(zhì)量達到標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求，大幅度提高了檢測施工效率，為管道工程的DR檢測施工提供了技術(shù)支撐。