dr数字射线检测在铝合金焊缝中的应用

dr数字射线检测在铝合金焊缝中的应用

0dr和胶片射线检测rt-f方法比对宇宙推进器是人类进行太空勘探和空间站建设的交通工具。它的性能和可靠性是完成太空研究的必要保证。该文研究了数字射线检测工艺方法，并通过DR和胶片射线检测（RT-F）方法比对，验证DR焊缝检测的可靠性。1图像成像质量数字射线检测技术泛指可获得数字化图像的全部射线检测技术，主要分为3种：直接数字化射线检测技术、间接数字化射线检测技术、后数字化射线检测技术由于探测器与胶片物理机理存在差异，因此在图像成像质量的影响因素上也体现出不同的指标，见表1。数字射线图像对比度和胶片透照一样，反映图像识别厚度差的能力。通常采用线型像质计灵敏度评价，对比度越大，细小特征越容易被检测出。不同的是数字射线检测时，还需要采用双线型像质计评价图像空间分辨率，用来表明探测器所能分辨的检测工件数字图像中单位长度上两个相邻细节间最小距离的能力。分辨率越高，系统识别的图像细节越清晰。对比度和分辨率成反比关系，检测时两者要均衡考虑。2测试方法2.1检测系统组成数字射线检测系统一般由X射线机、数字探测器阵列、计算机系统、检测软件系统、检测工装、安全机构等组成。其中X射线机的焦点尺寸和数字探测器的像素尺寸直接影响检测图像质量。为开展数字射线检测试验，该文采用的射线机焦点尺寸为2mm，数字探测器像素尺寸为139μm，检测系统如图2所示。2.2中熔焊缝缺陷特点运载火箭贮箱产品大量采用铝合金熔焊和搅拌摩擦焊2种焊接方法，其中熔焊缝常见缺陷为气孔、夹杂、裂纹，搅拌摩擦焊缝典型缺陷为孔洞、夹杂、未焊透。为此，分别制备2种铝合金焊接试板，并预置气孔、夹杂、裂纹、孔洞、未焊透等主要缺陷，开展缺陷检测试验，如图3所示。2.3dr数字射线检测工艺试验采用ISO19232-5/EN-462-5双线型像质计，对试验选用的数字射线检测系统进行空间分辨率测试，如图4所示。测试时将双线型像质计紧贴在数字探测器表面中心区域放置，且保证像质计的金属丝应与探测器的行或列成2°～5°夹角，射线源至探测器表面的距离为1m，透照电压90kV，采集检测数字图像，观察图像中可识别的线对来测定系统最小分辨率。开展数字射线检测灵敏度试验。针对影响数字射线检测灵敏度的管电压、管电流、曝光时间、放大倍数、透照厚度等关键工艺参数，设计正交试验，选取不同的参数对试板进行检测试验，分析工艺参数对检测图像灵敏度的影响，得出适合铝合金焊缝DR数字射线的检测工艺参数，并验证图像灵敏度与GJB1187A像质要求规定的符合性。开展典型缺陷的数字射线检测和常规胶片透照比对试验。通过对典型缺陷图像中缺陷性质、缺陷尺寸进行分析比对研究，分析数字射线检测的缺陷检出能力，验证数字射线检测结果的可靠性。3试验结果3.1d丝的识别双线型像质计检测图像如图5所示，通过图像可以看出，至少能识别8D丝，8D丝对的丝径为0.16mm。计算得此时分辨率为3.6p/mm，即1mm宽度内能分辨清楚的线对数为3.6个，满足焊缝检测要求。3.2曝光时间及放大个数管电压：指在射线透照时所使用的kV值，其代表射线穿透物体的能力。数字射线具有较大的宽容度，试验表明，管电压在65～90kV时，透照厚度8mm的铝合金焊缝不但检测灵敏度满足要求，而且图像对比度、清晰度、宽容度均能达到要求，如图6所示。实际检测时，在保证穿透厚度前提下，应尽量选择较低电压，当检测不等厚度工件时可适当提高电压。管电流：指在射线透照时所使用的mA值，管电流和曝光时间的乘积为曝光量，其代表射线穿透物体的能量大小。当管电流过低时，会出现曝光不足，图像噪声严重，检测工件的细节和缺陷淹没在噪声中。增大管电流可以提高图像的信噪比，但管电流过大又会导致曝光过度，通常根据透照厚度不同选取3～5mA电流即可，如图7所示。通常在满足图像质量、检测速度要求的前提下，应尽量选择较低的电流。曝光时间：既反映了数字图像的采集时间，直接决定着检测效率，又反映了数字图像的采集帧数，多帧图像的叠加有利于数字图像降噪，决定着图像质量。实际检测时，随着曝光时间增加，采集帧数增加，图像质量不断优化，换来的是检测周期变长，因此，确定曝光时间应综合考虑图像质量与生产周期的影响，在保证图像质量的前提下兼顾检测速度。如图8所示，经综合考虑确定20s为最佳曝光时间。放大倍数：对于数字射线检测技术，当射线源焦点尺寸小于探测器固有不清晰度时，可以采用放大透照方式以获得最高的空间分辨率，放大倍数定义为：式中：M为几何放大倍数；F为射线源至探测器的距离；f为射线源至物体距离。因此理论上，对于给定的探测器，应存在最佳放大倍数，可使检测图像获得最高的空间分辨率，最佳放大倍数定义为：式中：M从表2中可以看出，该文试验选用的检测设备应采用放大倍数近似1.0的透照方式，可获得最高的空间分辨率，如图9所示。综上分析，通过观察检测图像中的像质指数及图像黑度等综合评断，采用表3所示参数时，能够得到较优的灵敏度。综上所述，选用推荐参数（2号）透照8mm试板，获得的检测图像如图10所示，检测图像灵敏度像质指数15(0.125mm线径），图像空间分辨率双丝像质计可达到8D。按照GJB1187A—2001《射线检验》标准，A级检测技术要求像质指数13(0.20mm线径），可见检测灵敏度优于标准要求。3.3缺陷检测图像对比按表2、表3推荐的透照方式和检测参数，分别对铝合金熔焊试板和搅拌摩擦焊试板进行数字射线检测（DR）和常规胶片透照（RT-F）试验，获得典型缺陷检测图像，如图11和图12所示。通过典型缺陷检测图像对比可见，DR数字射线检测法与常规胶片透照检测法在显示缺陷的尺寸、分布、基本形貌和缺陷性质方面是完全一致的。缺陷尺寸对比统计见表4和表5,38处缺陷数字射线图像中缺陷测量值与胶片透照底片测量值平均误差为1.65%，最大误差在5%以下。综上所述，DR数字射线具有较好的厚度宽容度，当图像分辨率达不到要求时，可通过增加曝光量来提高图像灵敏度，以补偿由于不清晰度达不到要求而引起的对比度灵敏度降低，只要控制好DR数字射线的对比度和分辨率，即可获得和胶片透照一致的检测结果，满足工程化应用要求。4铝合金焊缝dr数字射线检测工艺参数的测定(1）分析了管电压、管电流、曝光时间、放大倍数等影响数字射线检测灵敏度的关键工艺参数，并通过DR数字射线检测工艺试验，获得铝合金焊缝DR数字射线