X射線成像技術(shù)及其在小徑管環(huán)縫檢測中的應(yīng)用

侯爽，吳旭景浙江省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院

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X射線成像技術(shù)及其在小徑管環(huán)縫檢測中的應(yīng)用

侯爽，吳旭景
浙江省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院

摘要：本文主要介紹X射線實(shí)時(shí)成像檢測系統(tǒng)的原理、結(jié)構(gòu)、方法以及此種方法在小徑管環(huán)縫檢測中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：X射線檢測；X射線實(shí)時(shí)成像檢測；無損檢測；小徑管；環(huán)縫

一、前言

X射線無損檢測技術(shù)由于其可以更直觀、更準(zhǔn)確的顯示材料中的缺陷，被廣泛應(yīng)用于材料測試、工業(yè)制造、電子、汽車零部件、醫(yī)學(xué)、軍工等領(lǐng)域，但由于其采用的是膠片照片為主要顯示方式，在檢測速度和成本方面已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代工業(yè)飛速發(fā)展的需要。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，新的檢測技術(shù)不斷涌現(xiàn)，X射線實(shí)時(shí)成像檢驗(yàn)技術(shù)（簡稱RTR）由于其及時(shí)性、低成本、易存儲(chǔ)和傳輸?shù)忍攸c(diǎn)，將逐漸代替膠片成像。

二、X射線實(shí)時(shí)成像技術(shù)

所謂X射線實(shí)時(shí)成像檢測技術(shù)就是在曝光的同時(shí)就可以觀察到所產(chǎn)生的圖像。其工作原理是通過X射線機(jī)激發(fā)出來X射線，穿過待測物體，由于缺陷和母材對X射線的阻擋程度不同，因此穿過的X射線強(qiáng)度也不同，再通過射線接受轉(zhuǎn)換裝置將不可見的X射線轉(zhuǎn)換為數(shù)字或模擬信號(hào)，經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理后，直接顯示在屏幕上，圖像的產(chǎn)生會(huì)有短暫的延遲，這種延遲取決于計(jì)算機(jī)的圖像處理速度。圖像的顯示省去了傳統(tǒng)膠片式成像技術(shù)的暗室處理顯像過程，大大提高了檢測效率，并且得到的數(shù)碼圖像更容易保存、打印和傳輸，因此X射線實(shí)時(shí)成像技術(shù)具有更好的發(fā)展前景。

X射線實(shí)時(shí)成像技術(shù)的檢測系統(tǒng)包括：X射線機(jī)、X射線接受轉(zhuǎn)換裝置、圖像處理單元、圖像顯示單元、圖像存儲(chǔ)單元以及檢測工裝等[1]，如圖1所示。

圖1　X射線實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)

區(qū)別于傳統(tǒng)成像技術(shù)，數(shù)字成像主要是將模擬圖像轉(zhuǎn)化成數(shù)字圖像后才能被計(jì)算機(jī)識(shí)別，因此，模擬圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像（圖像轉(zhuǎn)換裝置）的關(guān)鍵是成像技術(shù)，目前常見的成像有三種方式[2]：（1）圖像增強(qiáng)器；（2）線陣列探測器；（3）平面陳列探測器。

三、中國相關(guān)檢測標(biāo)準(zhǔn)

我國的X射線數(shù)字成像檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是20世紀(jì)90年代根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)的需要而制定的。在當(dāng)時(shí)技術(shù)、科技水平和社會(huì)認(rèn)可度十分有限的條件下，通過國家特種設(shè)備管理部門、設(shè)備制造商和技術(shù)使用企業(yè)的共同努力而完成的，目前的X射線數(shù)字成像無損檢測相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)有：（1）GB/T 19293-2003對接焊縫X射線實(shí)時(shí)成像檢測法；（2）GB/T 21355-2008無損檢測計(jì)算機(jī)射線照相系統(tǒng)的分類；（3）GB/T 21356-2008無損檢測計(jì)算機(jī)射線照相系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性與鑒別方法；（4）GB/T 23909.1-2009無損檢測射線透視檢測第一部分：成像性能的定量測試；（5）GB/T 23909.2-2009無損檢測射線透視檢測第二部分：成像裝置長期穩(wěn)定性的校驗(yàn)；（6）GB/ T 23909.3-2009無損檢測射線透視檢測第三部分：金屬材料X和伽馬射線透視檢測總則；（7）GB/T 17925-2011氣瓶對接焊縫X射線實(shí)時(shí)成像檢測；（8）GB/T 26642-2011無損檢測金屬材料計(jì)算機(jī)射線照相檢測方法。

標(biāo)準(zhǔn)的完善將會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)X射線實(shí)時(shí)成像技術(shù)的發(fā)展，新技術(shù)的采用同樣也將降低無損檢測的成本，提高無損檢測的效率和準(zhǔn)確性。

四、實(shí)時(shí)成像在小徑管檢測中的應(yīng)用

小徑管在X射線檢測時(shí)，由于受到透照厚度差和投影角度、膠片等原因的影響，環(huán)縫在底片上橢圓成像不可能達(dá)到100％的檢測范圍，而實(shí)時(shí)成像檢測卻可以直觀的從顯示器上觀察焊縫的投影圖像，更可以通過旋轉(zhuǎn)管子而得到全方位的透照圖像。由于投影圖像的橢圓開口距離大約為1倍的焊縫寬度，這種檢測方法還可以通過調(diào)整小徑管軸線方向，來控制圖像的清晰度，更有利于提高缺陷的檢出率。

缺陷的定量，可根據(jù)X射線機(jī)頭、被檢焊縫和射線接收轉(zhuǎn)換裝置三者之間相互位置的關(guān)系計(jì)算出圖像的集合放大倍數(shù)[1]，即：

M=1+L2/L1

式中：M—幾何放大倍數(shù)，L1—X射線焦點(diǎn)至被檢焊縫表面的距離，L2—被檢焊縫表面至射線接收轉(zhuǎn)換裝置表面的距離。實(shí)際缺陷尺寸=圖像中的缺陷尺寸∕幾何放大倍數(shù)。對于小徑管可在開始檢測前校驗(yàn)靈敏度時(shí)，在像質(zhì)計(jì)上粘貼一片10×10mm的鉛箔，而后根據(jù)鉛箔投影尺寸可以計(jì)算出圖像的放大倍數(shù)，這樣可以更直觀的顯示缺陷的尺寸。

五、結(jié)論

X射線實(shí)時(shí)成像檢測技術(shù)的應(yīng)用，可以減少成本，提高準(zhǔn)確度和檢測效率，在小徑管檢測方面可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)X射線照相技術(shù)的不足，保證了小徑管環(huán)縫缺陷的檢出率，更加快了檢測速度。X射線實(shí)時(shí)成像檢測技術(shù)作為一種新興的無損檢測技術(shù)，具有無比廣闊的前景，隨著數(shù)字時(shí)代的不斷推進(jìn)，將為我國工業(yè)的發(fā)展起到了推動(dòng)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB/T 19293-2003,對接焊縫X射線實(shí)時(shí)成像檢測法.

[2]曾祥照,張正榮.X射線數(shù)字化實(shí)時(shí)成像檢測新技術(shù)[J].2006年西南地區(qū)第九屆NDT學(xué)術(shù)年會(huì)暨2006年全國射線檢測新技術(shù)研討會(huì)論文集,2006.

[3]負(fù)明凱,劉力.數(shù)字實(shí)時(shí)成像(DR)與X射線膠片成像對比分析[J].CT理論與應(yīng)用研究,2005,14(3): 13-17.