承压设备射线数字成像检测标准的对比分析

承压设备射线数字成像检测标准的对比分析

近年来，辐射数字成像技术在承受设备领域的应用越来越普遍，主要是因为相关标准的制定和普及。1基本要求的比较1.1范围焊接接头的射线数字成像检测ISO17636标准适用于金属材料熔化焊焊接接头的射线数字成像检测，NB/T47013承压设备金属材料受压元件的熔化焊焊接接头的射线数字成像检测，基本无区别。射线源从适用范围角度，重要的区别在于适用的射线源显著不同：ISO17636标准允许采用的射线源为X射线源和γ射线源；NB/T47013.11适用的射线源则为X射线源，且管电压不超过600kV;NB/T47013.14适用的射线源同样为X射线源，最高管电压则不得超过450kV。这意味着依照NB/T47013，只能采用一定管电压下X射线源才可以进行射线数字成像检测。1.2一般要求1.2.1测试人员两个标准均对检测人员资质进行相关要求，区别在于NB/T47013.14对检测人员视力进行了要求，其他两个标准并未要求。采集图像信息读取和查询功能NB/T47013.11对检测系统硬件、软件及工装进行了规定，如图像分辨率不对于1024×768，软件上应具备采集图像相关信息浏览和查看功能等。同时，为保证检测系统稳定精确，NB/T47013均对检测系统核查校准等相关保证措施进行了规定，ISO17636并未做相关规定。由于ISO17636执行较NB/T47013较早，检测机构在按照NB/T47103进行检测时，应注意自身设备是否符合标准要求，设备核查要依照标准及时进行，并保存记录。5.NB/T47013.11DDA检测技术等级分为AB、B两个等级；NB/T47013.14CR检测技术等级分为A、AB、B三个等级；ISO17636数字射线检测技术等级分为A、B两个等级。具体区别后面部分将做详细说明。规范文件的要求检测工艺文件包含工艺规程和操作指导书，是有效实施检测必不可少的指导性文件，NB/T47013对DDA和CR检测工艺文件所需包含的内容进行了详细规定，但ISO17636并未做相关规定。检测机构在执行两个标准时，注意相关体系文件的更新工作。2比较技术级别2.1次透照长度透照布置一般包含：透照方式、透照方向、一次透照长度、成像几何参数和透照次数。三个标准透照布置相关内容均有提及，只不过分布和排序有所不同。NB/T47013.11在成像几何参数中对DDA成像特殊性—放大倍数和最佳放大倍数进行规定，NB/T47013.14则要求IP与被检工件紧贴。ISO17636区别在于未对最佳放大倍数进行规定。ISO17636和NB/T47013.11中均给出典型透照方式的示意图，ISO17636分类更细化且增加了CR双IP不等厚焊接接头透照示意图。因CR检测与胶片照相同样是胶片紧贴工件，所以NB/T47013.14并未直接给出透照示意图，而是直接引用NB/T47013.2相关附录。虽然NB/T47013.11并未明确指出一次透照长度按照透照厚度比K值进行控制，但是笔者认为按照NB/T47013标准逻辑，三个标准的一次透照长度均可按照响应的附录表进行查的：NB/T47013.11、NB/T47013.14可参查NB/T47013.2标准附录F;ISO17636可参查标准的附录A。检测区域宽度略有区别，NB/T47013系列标准为焊缝及两侧至少5mm相邻母材区域（电渣焊除外）；ISO17636为焊缝及两侧至少10mm相邻母材区域。特别的是，NB/T47013.11规定曲面外径大于100mm且小于探测器尺寸的被检工件，在满足一定K值的前提下，一次透照长度不应大于工件内径。NB/T47013.14则是放宽了直径100mm～400mm环缝K值的要求。2.2nb/t-k3.11ISO17636和NB/T47013.14均对检测时机和表面要求进行了规定，而NB/T47013.11并未做相关规定。同样，笔者认为按照NB/T47013逻辑，NB/T47013.11检测时机、表面要求应符合特种设备相关法规的要求，并与NB/T47013.2部分一致。2.3曝光量的确定三个标准均对射线能量上限值进行了规定，ISO17636中提到：精确校准后，DDA可在明显高于上限值的管电压下获得足够好的图像质量；NB/T47013.11规定：在采用较高管电压时，应保证适当的曝光量。两者均对DDA管电压上限值进行了放宽，只不过附加补偿条件不同。2.4保证足够的图像信噪比NB/T47013.11和NB/T47013.14均要求曝光量达到一定值以保证足够的图像信噪比。NB/T47013.11结合实际检测效率的情况，提出在满足图像质量等前提下，可选择较低的曝光量。NB/T47013.14则提出可按最小灰度值试验确定合适的曝光量。ISO17636并未对曝光量做相关规定。2.5对此方面的要求ISO17636和NB/T47013均对像质计的选用与放置进行规定。不同之处在于：像质计选用：ISO17636中增加了阶梯孔型像质计，NB/T47013并未引用该像质计；像质计放置：ISO17636与NB/T47013关于线型像质计的放置规定不同。NB/T47013要求线型像质计细丝对外，置于被检区域焊缝1/4处，ISO17636并无此方面要求；ISO17636关于双线型像质计放置规定中增加了：如果像质计的放置位置与横行或纵列成45°，则得到的像质计指数应当减1,NB/T47013并未提及；NB/T47013.14为从严考虑，要求双线型像质计应放置于被检工件源侧表面b值较大部位，NB/T47013.11和ISO17636并未做此要求。像质计数量：ISO17636对于相同检测对象和工艺，提出可不需要每张数字图像放置线型和双线型像质计，同时周向曝光时应至少放置3个像质计。NB/T47013对双线型像质计要求相对宽松，工艺验证时需放置双线型像质计，在验证符合要求后，进行检测时可不放置双线型像质计，对于线型像质计：NB/T47013.11对相同检测对象和工艺，可只在第一幅图像中放置线型像质计。NB/T47013.14对一次曝光完成多种IP成像时，使用的像质计在一定前提下允许减少，但至少应放置3个线型像质计。其他：NB/T47013.11提出：若双线型像质计无法放置在规定位置，应采用相应对比试件代替被检工件进行验证，其他两标准并未对此做规定。NB/T47013.14对不等厚或异种材质对接焊缝要求根据厚度和材质分别选用像质计并防止对应部位，其他两标准并未做出相关要求。2.6标记分类规定NB/T47013对标记种类和放置位置进行了相关规定，ISO17636仅对标记种类进行规定。但ISO17636对于特定材料或相关服务条款限制使用标记的情况，提出可通过精确的示意图或照片来记录相关位置。2.7前铅屏使用的种类金属屏的选用主要在CR检测中，ISO17636与NB/T47013.14均做了相关规定，且推荐使用的前屏种类和厚度相同。ISO17636提到若未使用前铅屏，可通过提高曝光量以补偿增感效果，为了防止前铅屏划伤IP板，可在暗盒或暗袋外放置前铅屏，同时，对于厚度小于12mm的钢，可不使用前铅屏。以上规定在NB/T47013.14中并未提及。2.8图像尺寸测量NB/T47013均要求在光线柔和的环境下进行图像评定，ISO17636并未要求。NB/T47013均对图像尺寸测量进行相关规定，利用已知尺寸部件进行标定并测量。且NB/T47013.11额外提出了缺陷深度的测量。ISO17636并未提及尺寸测量和深度测量。ISO17636要求评定人员应使用1:1到1:2的缩放比例在评定图像，这是为了防止由于缩小数字图像引起细节丢失。而NB/T47013并未对此进行要求。3图像分辨率和灵敏度关于数字图像质量要求，三个标准均对图像灵敏度、图像分辨率和图像归一化信噪比进行了要求。ISO17636图像评价指标分布于不同章节，NB/T47013相对集中。细节区别有：对于不同检测技术等级下不同厚度工件图像灵敏度（线型像质计指数）要求中，NB/T47013AB级与ISO17636A级要求相同，NB/T47013.14A级要求比ISO17636A级要求低。例见表1～表3，不同透照布置下，典型透照（公称）厚度像质计灵敏度要求的比较。对于不同检测技术等级下不同厚度工件图像分辨率（双线型像质计指数）要求中，NB/T47013.14标准A、AB级要求相同且与ISO17636标准A级一样，NB/T47013.11标准AB、B级要求分别于ISO17636标准A、B级近似，不同之处在于考虑到DDA检测图像分辨率不足，在薄板检测时适当放宽图像分辨率要求，如AB级3.5mm及以下，B级4mm及以下，图像分辨率要求均低于ISO17636和NB/T47013.14。同时，由于双壁双影透照时由于管径引起的几何不清晰度会引起图像分辨率的降低，NB/T47013提出此时可选择管径代替工称厚度选取最低图像分辨率要求，但ISO17636并未考虑此特殊情况。对于不同检测技术等级下不同厚度工件图像归一化信噪比的要求中，NB/T47013.11标准AB级要求与ISO17636标准A级相同，但NB/T47013.11标准给出的最低数值是在焊缝热影响区测量得出的。而NB/T47013.14和ISO17636标准给出的最低数值均是在焊缝上测量得出，并进行相关备注，若在热影响区测量，则该最低限制需乘以1.4倍。另外，NB/T47013对图像灰度值范围也进行了相关规定，如NB/T47013.11标准AB级要求图像灰度值应在系统最高灰度值的20%～80%之间，NB/T47013.14要求选择合理的扫描和曝光参数使得图像灰度值应在系统最高灰度值的20%～80%之间。而ISO17636标准并未对图像灰度值范围做相关规定。4比较其他方面4.1分辨率补偿能力ISO17636提出数字图像检测可采用高的图像灵敏度来补偿图像分辨率的不足，补偿丝号最高可为2。NB/T47013.11同样提出该补偿原则和补偿丝号，但对于使用裂纹敏感性材料或标准抗拉强度下限值R4.2探测器的基础处理ISO17636对DDA校准方式和坏像素插值处理进行了介绍，NB/T47013.11仅在检测系统中要求探测器系统供应商提供相关校准方法。4.3和报告中的检测记录和报告NB/T47013对检测记录与报告内容进行相关规定，ISO17636则仅规定了检测报告相关内容。4.4分辨率测试卡ISO17636附录A给出了环焊缝推荐透照次查询表，NB/T47013相关内容并未直接给出，而是引用NB/T47013.2。NB/T47013.11关于系统分辨率测试规定中，可供选择的测量像质计包含了分辨率测试卡，NB/T47013.14和ISO17636并未提及分辨率测试卡。且对于测量系统分辨率透照布置中，NB/T47013.11提出在条件受限的情况下可适当减小F，但得确保系统几何不清晰度不大于探测器尺寸5%,ISO17636并未对F进行放宽。另外，NB/T47013.11提出，即将用于小径管双壁双影透照的DDA系统，测量系统分辨率时透照厚度应选取2倍壁厚，ISO17636也未做出相关规定。ISO17636附录C分辨率的测定中，识别方法除了基础的20%下凹法，还提出了更为精确的内差值法。而NB/T47013中并未提及内差值法。ISO17636附录E给出了噪声控制的方法或途径，NB/T47013.14并未明确归纳。5nb/t-t-14技术关键规范和技术要求，应用一致性强的突NB/T47013系列标准作为行业性规范，更加关注其条文执行的准确性和要求的最低标准。因此，相比ISO17636,NB/T47013在人员、设备系统、工艺文件要求上更加明确，检测人员在准备阶段要格外注意以下几点：1)NB/T47013对人员提出了具体要求，应符合TSGZ8001—2019《特种设备无损检测人员考核规则》和NB/T47013.1的规定，取得RT(D)II级证书。2)NB/T47013对设备系统的要求更加明晰，如：NB/T47013.11中要求探测器系统动态范围不小于2000:1、A/D转换位数不小于12bit、探测器供应商应提供探测器的坏像素表和坏像素校正方法等。通过对技术指标的明确，使得检测人员执行NB/T47013系列标准时，对设备能力判别更加方便。同时，也为国内设备制造商提供了最低标准，为整个行业的发展提供便利。3)NB/T47013系列标准在工艺文件上的要求，相比国际、欧洲、美国标准都更加细致，这正是该系列标准执行性强的体现。检测人员在按照NB/T47013进行射线数字成像检测时，应保证设备核查内容及频次符合标准要求，并记录；检测相关文件应包含工艺文件（工艺规程、操作指导书）、检测记录、检测报告，其最低内容要符合标准要求，特别操作指导书还应进行工艺验证。同时，在检测执行时，检测人员还应注意标准区别，如：1）目前，NB/T47013支持X射线机检测，最高管电压分别为600kV(NB/T47013.11）和450kV(NB/T47013.14）。2）检测区域宽度，不同于ISO17636，为焊缝及两侧至少5mm相邻母材区域（电渣焊除外）。3)NB/T47013标准只引用了丝型像质计和双线型像质计，并且对摆放位置及摆放角度都做了明确规定，如：细丝朝外，摆放在检测区长度的1/4左右的焊缝（线型）和靠近