在用管道檢驗射線數字成像外透照檢測技術研究

陳 劍

（大慶油田有限責任公司質量安全環保監督評價中心，黑龍江 大慶 163000）

0 引言

近年來射線數字成像檢測技術（DR）得到了快速發展和應用，能實現實時化、自動化和數字化檢測，具有可存儲、檢測質量和效率高、綠色環保等優點。為適應在用管道的檢驗檢測技術發展需要，本文通過研究和實踐開發出了在用管道DR檢測工藝技術。

1 檢測工藝

1.1 檢測工藝原理

基于射線探測器數字成像檢測技術原理，選擇DR檢測透照方式，校準探測器響應靈敏度，安裝DR檢測成像系統，優化設置檢測透照幾何參數，布置檢測標記和像質計，優化設置檢測工藝參數，校準系統成像靈敏度，啟動檢測工藝程序進行管道焊縫DR檢測成像，圖像存儲到計算機中，對焊縫數字圖像進行幾何尺寸標定、細節增強和對比度調整，依據檢測標準評定焊縫質量。

1.2 檢測工藝流程

在用管道焊縫DR檢測工藝流程如圖1所示。

圖1 在用管道焊縫DR檢測工藝流程圖

1.3 檢測工藝技術

1.3.1 檢測施工準備

檢測選用的成像探測器有效像素尺寸應不大于200μm。射線源選用額定電壓為300kV的高頻恒壓X射線機，有效焦點尺寸不宜大于3mm。準備檢測用的鉛字、標記帶、標記尺、磁夾、像質計、記號筆等材料。

現場檢測時，檢測人員佩戴射線劑量計和射線劑量報警儀，由檢測班組長或安全員設置檢測控制區和管理區。

1.3.2 選擇檢測透照工藝

根據在用管道規格選擇合適的檢測透照工藝，宜選用雙壁單影外透照、雙壁雙影外透照檢測。透照時射線束中心應垂直指向透照區中心，需要時也可選用有利于發現缺陷的方向透照。

1.3.3 設置檢測系統

根據檢測工件的焊縫材質和最大透照厚度，設置X射線機的工作電壓和工作電流值，工作電壓不宜超過X射線機額定電壓的90%。啟動DR數字探測器和系統檢測軟件，在檢測軟件中設置檢測文件名、存儲路徑和檢測程序文件等信息。

1.3.4 校準探測器響應靈敏度

首先，在無工件條件下，通過檢測工裝將數字探測器和X射線機相對放置并固定，根據實際檢測焦距設置數字探測器和X射線機之間的距離。在關閉X射線機的狀態下，在檢測軟件中校準探測器像素和本底灰度一致性；然后，打開射線聯控安全防護裝置和X射線機，通過設置X射線機的工作電壓和工作電流，校準探測器的輻射響應靈敏度，將探測器的灰度直方圖曲線調整至灰度滿量程的80%～95% 之間。

1.3.5 安裝DR檢測成像系統

采用雙壁單影透照方式檢測管道環焊縫的，先將鋼質軌道固定安裝在焊縫一側的管道表面上，然后將探測器和X射線機兩個驅動機構安裝在軌道上，并把兩個驅動機構相對放置且固定連接，再將成像探測器和定向X射線機分別安裝在各自的驅動機構上，射線束中心與管道環焊縫中心線所在垂直平面的夾角θ應控制在6°以內，探測器中心對準焊縫的檢測起點位置。

1.3.6 設置DR透照幾何參數

射線源和探測器至管道表面的距離影響DR圖像的幾何放大倍數和不清晰度，其中：雙壁雙影透照的射線源至管道表面的透照距離f應滿足：AB級射線數字檢測技術：f≥10d·b2/3，B級射線數字檢測技術：f≥15d·b2/3，d：有效焦點尺寸，b：管道表面到探測器的距離。探測器應靠近管道表面有利于提高DR成像質量。

1.3.7 布置檢測標記和像質計

在鉛字帶上布置好焊縫編號、日期等識別標記，將鉛字帶和定位鉛字尺用磁夾固定在工件表面，檢測標記應距離焊縫邊緣至少5mm。雙壁單影透照的線型像質計宜布置在探測器側焊縫部位，雙壁雙影的線型像質計宜布置在射線源側焊縫部位，金屬絲應垂直橫跨焊縫，細絲置于外側。雙線型像質計的金屬絲與探測器的行或列成2°～5°夾角，且細絲置于外側。

1.3.8 設置DR檢測工藝參數

根據檢測焦距、管道透照厚度，通過DR曝光曲線或工藝試驗設置DR檢測的X射線機管電壓、管電流，成像幀速、積分次數、曝光量等工藝參數。通過調整設置DR檢測工藝參數將焊縫數字成像的灰度直方圖曲線調整至灰度滿量程的20%～80%之間，保證DR檢測圖像質量達到標準要求。

1.3.9 焊縫DR檢測成像

選取焊縫檢測成像區，啟動檢測工藝控制程序，DR系統進行焊縫數據采集和數字成像（如圖2所示），并將焊縫數字圖像采用DICONDE格式存儲到計算機中。

圖2 焊縫DR圖像

1.3.10 評定焊縫質量

測量焊縫數字圖像的靈敏度、分辨率、歸一化信噪比和灰度等技術指標，進行圖像的幾何尺寸標定，圖像增強和對比度調整，依據檢測標準評定焊縫質量。

2 結論

經過鑒定達到的技術指標：

（1）適用管道范圍：管徑φ60～1422mm；

（2）透照厚度≤69mm；

（3）檢測靈敏度達到NB/T 47013.11 AB級；

（4）檢測分辨率達到NB/T 47013.11 AB級；

（5）檢測工效平均提高6倍。

該DR檢測透照工藝的技術指標達到行業領先水平，能提高檢測質量和工效，提升檢測的安全環保水平，實現管道焊縫檢驗檢測的實時化、自動化、數字化和信息化管理，推廣應用前景廣闊。