在用管道檢驗(yàn)射線數(shù)字成像外透照檢測(cè)技術(shù)研究

陳 劍

（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）

0 引言

近年來射線數(shù)字成像檢測(cè)技術(shù)（DR）得到了快速發(fā)展和應(yīng)用，能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)化、自動(dòng)化和數(shù)字化檢測(cè)，具有可存儲(chǔ)、檢測(cè)質(zhì)量和效率高、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。為適應(yīng)在用管道的檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)發(fā)展需要，本文通過研究和實(shí)踐開發(fā)出了在用管道DR檢測(cè)工藝技術(shù)。

1 檢測(cè)工藝

1.1 檢測(cè)工藝原理

基于射線探測(cè)器數(shù)字成像檢測(cè)技術(shù)原理，選擇DR檢測(cè)透照方式，校準(zhǔn)探測(cè)器響應(yīng)靈敏度，安裝DR檢測(cè)成像系統(tǒng)，優(yōu)化設(shè)置檢測(cè)透照幾何參數(shù)，布置檢測(cè)標(biāo)記和像質(zhì)計(jì)，優(yōu)化設(shè)置檢測(cè)工藝參數(shù)，校準(zhǔn)系統(tǒng)成像靈敏度，啟動(dòng)檢測(cè)工藝程序進(jìn)行管道焊縫DR檢測(cè)成像，圖像存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)中，對(duì)焊縫數(shù)字圖像進(jìn)行幾何尺寸標(biāo)定、細(xì)節(jié)增強(qiáng)和對(duì)比度調(diào)整，依據(jù)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定焊縫質(zhì)量。

1.2 檢測(cè)工藝流程

在用管道焊縫DR檢測(cè)工藝流程如圖1所示。

圖1 在用管道焊縫DR檢測(cè)工藝流程圖

1.3 檢測(cè)工藝技術(shù)

1.3.1 檢測(cè)施工準(zhǔn)備

檢測(cè)選用的成像探測(cè)器有效像素尺寸應(yīng)不大于200μm。射線源選用額定電壓為300kV的高頻恒壓X射線機(jī)，有效焦點(diǎn)尺寸不宜大于3mm。準(zhǔn)備檢測(cè)用的鉛字、標(biāo)記帶、標(biāo)記尺、磁夾、像質(zhì)計(jì)、記號(hào)筆等材料。

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)人員佩戴射線劑量計(jì)和射線劑量報(bào)警儀，由檢測(cè)班組長(zhǎng)或安全員設(shè)置檢測(cè)控制區(qū)和管理區(qū)。

1.3.2 選擇檢測(cè)透照工藝

根據(jù)在用管道規(guī)格選擇合適的檢測(cè)透照工藝，宜選用雙壁單影外透照、雙壁雙影外透照檢測(cè)。透照時(shí)射線束中心應(yīng)垂直指向透照區(qū)中心，需要時(shí)也可選用有利于發(fā)現(xiàn)缺陷的方向透照。

1.3.3 設(shè)置檢測(cè)系統(tǒng)

根據(jù)檢測(cè)工件的焊縫材質(zhì)和最大透照厚度，設(shè)置X射線機(jī)的工作電壓和工作電流值，工作電壓不宜超過X射線機(jī)額定電壓的90%。啟動(dòng)DR數(shù)字探測(cè)器和系統(tǒng)檢測(cè)軟件，在檢測(cè)軟件中設(shè)置檢測(cè)文件名、存儲(chǔ)路徑和檢測(cè)程序文件等信息。

1.3.4 校準(zhǔn)探測(cè)器響應(yīng)靈敏度

首先，在無工件條件下，通過檢測(cè)工裝將數(shù)字探測(cè)器和X射線機(jī)相對(duì)放置并固定，根據(jù)實(shí)際檢測(cè)焦距設(shè)置數(shù)字探測(cè)器和X射線機(jī)之間的距離。在關(guān)閉X射線機(jī)的狀態(tài)下，在檢測(cè)軟件中校準(zhǔn)探測(cè)器像素和本底灰度一致性；然后，打開射線聯(lián)控安全防護(hù)裝置和X射線機(jī)，通過設(shè)置X射線機(jī)的工作電壓和工作電流，校準(zhǔn)探測(cè)器的輻射響應(yīng)靈敏度，將探測(cè)器的灰度直方圖曲線調(diào)整至灰度滿量程的80%～95% 之間。

1.3.5 安裝DR檢測(cè)成像系統(tǒng)

采用雙壁單影透照方式檢測(cè)管道環(huán)焊縫的，先將鋼質(zhì)軌道固定安裝在焊縫一側(cè)的管道表面上，然后將探測(cè)器和X射線機(jī)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在軌道上，并把兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相對(duì)放置且固定連接，再將成像探測(cè)器和定向X射線機(jī)分別安裝在各自的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，射線束中心與管道環(huán)焊縫中心線所在垂直平面的夾角θ應(yīng)控制在6°以內(nèi)，探測(cè)器中心對(duì)準(zhǔn)焊縫的檢測(cè)起點(diǎn)位置。

1.3.6 設(shè)置DR透照幾何參數(shù)

射線源和探測(cè)器至管道表面的距離影響DR圖像的幾何放大倍數(shù)和不清晰度，其中：雙壁雙影透照的射線源至管道表面的透照距離f應(yīng)滿足：AB級(jí)射線數(shù)字檢測(cè)技術(shù)：f≥10d·b2/3，B級(jí)射線數(shù)字檢測(cè)技術(shù)：f≥15d·b2/3，d：有效焦點(diǎn)尺寸，b：管道表面到探測(cè)器的距離。探測(cè)器應(yīng)靠近管道表面有利于提高DR成像質(zhì)量。

1.3.7 布置檢測(cè)標(biāo)記和像質(zhì)計(jì)

在鉛字帶上布置好焊縫編號(hào)、日期等識(shí)別標(biāo)記，將鉛字帶和定位鉛字尺用磁夾固定在工件表面，檢測(cè)標(biāo)記應(yīng)距離焊縫邊緣至少5mm。雙壁單影透照的線型像質(zhì)計(jì)宜布置在探測(cè)器側(cè)焊縫部位，雙壁雙影的線型像質(zhì)計(jì)宜布置在射線源側(cè)焊縫部位，金屬絲應(yīng)垂直橫跨焊縫，細(xì)絲置于外側(cè)。雙線型像質(zhì)計(jì)的金屬絲與探測(cè)器的行或列成2°～5°夾角，且細(xì)絲置于外側(cè)。

1.3.8 設(shè)置DR檢測(cè)工藝參數(shù)

根據(jù)檢測(cè)焦距、管道透照厚度，通過DR曝光曲線或工藝試驗(yàn)設(shè)置DR檢測(cè)的X射線機(jī)管電壓、管電流，成像幀速、積分次數(shù)、曝光量等工藝參數(shù)。通過調(diào)整設(shè)置DR檢測(cè)工藝參數(shù)將焊縫數(shù)字成像的灰度直方圖曲線調(diào)整至灰度滿量程的20%～80%之間，保證DR檢測(cè)圖像質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

1.3.9 焊縫DR檢測(cè)成像

選取焊縫檢測(cè)成像區(qū)，啟動(dòng)檢測(cè)工藝控制程序，DR系統(tǒng)進(jìn)行焊縫數(shù)據(jù)采集和數(shù)字成像（如圖2所示），并將焊縫數(shù)字圖像采用DICONDE格式存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)中。

圖2 焊縫DR圖像

1.3.10 評(píng)定焊縫質(zhì)量

測(cè)量焊縫數(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)，進(jìn)行圖像的幾何尺寸標(biāo)定，圖像增強(qiáng)和對(duì)比度調(diào)整，依據(jù)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定焊縫質(zhì)量。

2 結(jié)論

經(jīng)過鑒定達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)：

（1）適用管道范圍：管徑φ60～1422mm；

（2）透照厚度≤69mm；

（3）檢測(cè)靈敏度達(dá)到NB/T 47013.11 AB級(jí)；

（4）檢測(cè)分辨率達(dá)到NB/T 47013.11 AB級(jí)；

（5）檢測(cè)工效平均提高6倍。

該DR檢測(cè)透照工藝的技術(shù)指標(biāo)達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平，能提高檢測(cè)質(zhì)量和工效，提升檢測(cè)的安全環(huán)保水平，實(shí)現(xiàn)管道焊縫檢驗(yàn)檢測(cè)的實(shí)時(shí)化、自動(dòng)化、數(shù)字化和信息化管理，推廣應(yīng)用前景廣闊。