x射线实时成像技术现场测评的应用

x射线实时成像技术现场测评的应用

1检测灵敏度要求x线实时成像是一种新型的损伤检测技术。它是基于计算机数据处理技术的检测图像的数字化和实时化。检测速度快，检测成本低。检测图像清晰，检测灵敏度相当于辐射摄影，因此可以代替辐射摄影来检测疾病。该技术在国内钢瓶制造行业率先得到应用,在锅炉压力容器及其它行业相继推广应用。然而,对于初次使用本检测技术的单位而言,应本着“积极稳妥”的原则,通常要经过一段时间的试用,积累经验、完善工艺,再经上级主管部门的现场测评合格后方可投入使用。现场测评的作用是:根据专家组现场测试的结果,为上级主管部门审批其是否可以使用实时成像代替拍片检测提供技术依据。2测评项目选择现场测评不同于技术鉴定,技术鉴定在技术的研制开发阶段已经完成。现场测评主要的目的是对使用单位在应用X射线实时成像技术方面所取得的成效作出客观的评价。需要测评的项目可能较多,但考虑现场应用的实际情况,测评项目主要选择能够反映实时成像技术实质问题的关键项目,至于一般项目的测评则由设备提供商和使用单位在设备调试中或日后使用中自行解决。根据射线实时成像国家标准的有关内容和先行使用单位的经验,现场测试的主要内容如下。2.1主要指标及影响性能测定在实时成像中分辨率的计量单位是线对/厘米(LP/cm)。系统分辨率是考核整套设备综合性能的主要指标,对成像质量有重要作用,不论设备的基本配置如何,系统分辨率应达到或超过14LP/cm;随着设备配置性能的提高,系统分辨率也会随之提高。试验表明,如果系统分辨率低于14LP/cm,系统固有不清晰度增大,对成像工艺和计算机图像处理的方法带来很大的困难,使图像质量下降。2.2图像分辨率的检测由于设备结构的原因和成像工艺的需要,检测图像是放大的,图像适度放大后对提高图像分辨率有利。本项目的考核指标相当于AB级底片总不清晰度的要求。2.3小体积和小质量灵敏度的计量单位是像质指数。灵敏度是反映图像细小缺陷的检出能力,其考核指标等同于GB3323-87或JB4730-94标准像质指数的要求。2.4检测过程是利用工装来进行的根据X射线实时成像检测技术的特点,工件的检测多数是在连续不间断的条件下进行,检测过程通常要借助于检测工装来完成。对于要求100%检测的焊缝,为了防止漏检,每幅图像应留有一定的搭接长度,标准规定一幅图像内焊缝检测的搭接长度不小于5mm,因此,对检测工装的运动精度提出了较高的要求。2.5底片的检测检验从理论上讲,X射线实时成像检测与射线照相拍片检测对工件缺陷检出结果应该是相同,但是,考虑到两者在检测方法和检测载体上有所不同,受某些因素的影响,例如检测设备系统配置不同、射线透照参数不同、成像工艺因素的差异、特别几何投影尺寸的差异,都会使两者的缺陷检出结果有所不同。试验表明,底片(特别是较长底片)两端与中间的对比度存在不均匀性,底片两端细小的缺陷可能难于发现,而实时成像的有效检测长度较短(往往是底片长度的1/3～1/5),图像灵敏度和清晰度较好,因此,一些细小的缺陷反而容易发现。实时成像的图像显示载体是显示器,对于某些细微的线性缺陷(例如细微的未焊透)的分布方向与显示器扫描线平行时可能较难观察到,而对于底片的中间位置来说,则较易观察到。因此,应对X射线实时成像检测和射线拍片检测的缺陷检出情况进行互相验证,验证的结果两者的符合率应达到95%以上。另外还有一层考虑:由于射线拍片检验已有较长的历史,人们往往会习惯用底片观察的结果去检验X射线实时成像检测结果的准确性,只有当两者的符合率达到95%以上,人们才会对实时成像的检测结果表示信服,因此,对缺陷检出符合率的现场测评就显得更有必要。2.6像质灵敏度的量值为什么要对图像灵敏度和图像分辨率同时进行现场测评呢?这是因为图像灵敏度与图像分辨率是从不同的角度反映图像质量,不能互相代替。实践证明,像质计灵敏度的量值,不能充分反映焊缝自然缺陷的特性,有时是像质计灵敏度或者是圆形缺陷的检出率可能很高,而对裂纹等线性缺陷的灵敏度却较低,因为金属丝像质计灵敏度很大程度上取决于图像的对比度,而线性缺陷则更多地取决于图像分辨率。简单地说,分辨率的含义是表示两根细小的线条(类似线性缺陷)在距离很近时能分辨清楚的能力。为了使圆形缺陷和线性缺陷都能充分地检出,因此就有必要规定对图像灵敏度和分辨率均应达到规定要求。2.7核查检测工艺现场测评时,结合实物检测,必要时还要抽查检测工艺文件、检验记录、检测环境、射线防护条件、人员培训以及检测设备性能、计算机硬、软件资源配置等情况。3现场评估方法3.1透照及成像系统将图像分辨率线对测试卡紧贴在图像增强器输入屏表面中心区域上,线对栅条与水平位垂直,按如下工艺条件进行透照,并在显示屏上成像;(1)X射线的焦点至图像增强器输入屏表面的距离不小于700(2)管电压不大于40kV(3)管电流不大于2.0mA(4)图像对比度适中在显示屏上观察测试卡的影像,当观察到栅条刚好分离的一组线对时,则该组线对所对应的分辨率即为系统分辨率。3.2垂直和同时成像将图像测试卡紧贴在被检焊缝的表面上,线对栅条与焊缝垂直,并与焊缝同时成像。在显示屏上观察测试卡的影像,当观察到栅条刚好分离的一组线对时,则该组线对所对应的分辨率即为图像分辨率。3.3缝垂直与成像同时成像将像质计紧贴在被检焊缝的表面上,金属丝与焊缝垂直,并与焊缝同时成像。在显示屏上直接观察像质计的影像,在焊缝处能清楚看到的最细金属丝所对应的编号,即为图像灵敏度的像质指数。3.4动或移动偏差值的测定将被检工件置于检测工装上,选定一个始点,启动工装,观察每转动(或移动)一等分与起始点的相对位移,记录其偏差值,直到转动一周(或移动全长)观察终点与始点的相对位移,记录其偏差值。以上动作重复三次取平均值作为每转动或移动一次的位移偏差和累计偏差。3.5缺陷检出符合率的确定在现场随机抽取7～10件被检测工件(最好是模拟试验工件,焊缝内含有各种类型的自然缺陷),分别对工件焊缝进行X射线拍片检测和X射线实时成像检测,分别将探伤底片和检测图像进行焊缝缺陷评定(主要是缺陷的定性和缺陷尺寸的测量),一一对照,评定出两种检测方法缺陷检出符合率。4检测结果分析年月日国家质量技术监督局锅炉压力容器检测研究中心受国家质量技术监督局的委托,在山东某钢瓶厂主持召开现场测评会,对YSP-15型液化石油气钢瓶焊缝探伤试用X射线实时成像检测技术进行现场测评。测评的工艺规范如下:(1)透照形式:YSP-15型钢瓶壁厚为3mm,焊缝为带垫板的单面自动焊,采用双壁单影透照方式成像,以靠近图像增强器一侧的焊缝为检测焊缝,透照厚度为11mm,按照JB4730-94标准,图像灵敏度的像质指数应达到13(YSP-15型钢瓶焊缝需拍5张胶片)。(2)透照几何参数:透照焦距800mm,被检焊缝与图像增强器的距离为330mm,几何放大倍数为1.7:透照厚度比K值为1.03,小于标准规定值1.1,符合JB4730-94标准的要求。(3)钢瓶环焊缝外径324mm,焊缝长度1018mm,检测15幅图像,一幅图像有效检测长度为68mm,实际检测长度为88mm,每幅图像两端共留有20mm的搭接长度。工装由计算机控制,动作精度较高,无人为原因造成的漏检和重检。(4)X射线管焦点尺寸为0.4×0.4mm,管电压为110kV,管电流为3.5mA。图像增强器输入屏直径为150mm,图像采集与图像处理以及图像辅助评定均由计算机完成,处理一幅图像时间为2s,工装转动一等分时间为2s。测评组根据《气瓶对接焊缝X射线实时成像检测》国家标准的要求,抽取10只YSP-15型钢瓶环焊缝进行X射线实时成像和拍片并按照上述个项目的内容和方法进行现场测评。测评结果如表2所示。根据现场测评的结果,测评组认为某钢瓶厂在YSP-15型钢瓶焊缝探伤中,经过半年多时间试用,已经基本掌握了X射线实时成像检测技术,经过现场严格测试,各项指