膠片射線檢測(cè)與數(shù)字射線檢測(cè)的焊接缺陷檢出能力比較

黃文大，郭偉燦，強(qiáng)天鵬，賈炯明，董茂輝

（1.浙江省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院，杭州 310020；2.江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，南京 210003；3.浙江三花制冷集團(tuán)有限公司，新昌 312500；4.北京嘉盛國(guó)安科技有限公司，北京 100027）

眾所周知，常規(guī)膠片射線檢測(cè)技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展，從檢測(cè)方法、檢測(cè)工藝到檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)都已比較完善。但其具有檢測(cè)效率低、需要保管查詢、遠(yuǎn)程傳送評(píng)判、環(huán)境污染等方面缺點(diǎn)。隨著數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展，新型的替代膠片的成像器件不斷推向市場(chǎng)。DR（數(shù)字射線檢測(cè)）系統(tǒng)就是其中一種較為新型的射線檢測(cè)系統(tǒng)。

DR 系統(tǒng)是指使用“數(shù)字探測(cè)器”作為成像器件的射線檢測(cè)系統(tǒng)。數(shù)字探測(cè)器是指把X 射線光子轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的電子裝置，而且該轉(zhuǎn)換過程是由獨(dú)立單元完成的。

數(shù)字成像檢測(cè)與膠片照相檢測(cè)在射線透照原理上是相同的，不同點(diǎn)在于成像器件對(duì)接收到的信息處理技術(shù)：膠片照相檢測(cè)是射線光子在膠片中形成潛影，通過暗室處理，利用觀片燈來觀察缺陷的；而數(shù)字成像檢測(cè)則是利用計(jì)算機(jī)軟件控制數(shù)字成像器件，實(shí)現(xiàn)射線光子到數(shù)字信號(hào)再到數(shù)字圖像的轉(zhuǎn)換過程，最終在顯示器上進(jìn)行觀察和處理缺陷。

按照檢測(cè)系統(tǒng)與被檢工件的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，目前的射線檢測(cè)系統(tǒng)分為二類：靜態(tài)成像檢測(cè)系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)成像檢測(cè)系統(tǒng)。筆者運(yùn)用兩種方法對(duì)試樣進(jìn)行了檢測(cè)，能檢出各種不同的缺陷。

1 試樣

壓力容器焊接缺陷主要包括裂紋、未熔合、未焊透、夾渣和氣孔等缺陷，其中裂紋、未熔合、未焊透缺陷危害性較大。筆者現(xiàn)場(chǎng)制作了一些相關(guān)缺陷的碳鋼焊接試樣，并分別采用膠片射線檢測(cè)與平板探測(cè)器DR 射線檢測(cè)兩種不同的射線檢測(cè)方法對(duì)試樣進(jìn)行檢測(cè)，然后進(jìn)行缺陷檢出能力比較。

焊接接頭試樣包括：

1個(gè)管管環(huán)向?qū)雍附咏宇^試樣，φ400 mm×8mm，含裂紋缺陷，編號(hào)S1；3個(gè)管管環(huán)向?qū)雍附咏宇^試樣，φ325mm×8mm（墊板厚3 mm），含裂紋缺陷，編號(hào)S2、S3、S4；1 個(gè)平板縱向?qū)雍附咏宇^試樣，200mm×150mm×4mm，含裂紋、未焊透和氣孔缺陷，編號(hào)01；1個(gè)平板縱向?qū)雍附咏宇^試樣，200mm×150 mm×4mm，含未熔合缺陷，編號(hào)02；2個(gè)平板縱向?qū)雍附咏宇^試樣，275 mm×220mm×6mm，含未焊透缺陷，編號(hào)S5、S6。

2 檢測(cè)設(shè)備、器材及檢測(cè)參數(shù)

采用靜態(tài)成像（即在一定的時(shí)間內(nèi)，對(duì)試件的某一部位進(jìn)行曝光、成像），輸出單幅、靜止的圖像，分別采用膠片射線檢測(cè)與平板探測(cè)器DR 射線檢測(cè)等兩種不同的射線檢測(cè)方法，對(duì)焊接試樣進(jìn)行雙壁單影和單壁單影檢測(cè)，然后進(jìn)行缺陷檢出能力比較。膠片射線照相檢測(cè)按標(biāo)準(zhǔn)JB／T4730.2－2005《承壓設(shè)備無損檢測(cè)第2部分：射線檢測(cè)》（AB 級(jí)技術(shù)）檢測(cè)評(píng)定。

2.1 膠片射線檢測(cè)設(shè)備及檢測(cè)參數(shù)

雙壁單影射線機(jī)型號(hào)：XXG3005ZL，焦點(diǎn)尺寸為2.3mm；單壁單影射線機(jī)型號(hào)：XXG2005，焦點(diǎn)尺寸為2.5mm；

檢測(cè)參數(shù)：焦距1 000 mm；膠片：Kodak INDUSTREX MX125；單絲像質(zhì)計(jì)：FE10－16。按照J(rèn)B／T4730.2－2005要求，S1～S4雙壁單影透照各7次，S1單壁單影透照10次、S2～S4單壁單影透照各7次，S5、S6、01、02單壁單影透照各1次。檢測(cè)參數(shù)如表1所示。

2.2 DR 檢測(cè)設(shè)備及檢測(cè)參數(shù)

射線機(jī)：YXLON SMART 300，恒電位便攜式X 射線機(jī)（由于采用了高頻開關(guān)技術(shù)，射線輸出極其穩(wěn)定）；焦點(diǎn)尺寸為3.0mm。對(duì)于薄壁件，如果要獲得高分辨率的高清圖像，可以采用小焦點(diǎn)或微焦點(diǎn)射線機(jī)進(jìn)行放大拍攝；但為了能與常規(guī)膠片照相用的射線機(jī)焦點(diǎn)尺寸基本保持一致，未采用放大技術(shù)。

表1 膠片射線檢測(cè)參數(shù)

成像板：V－RX，非晶硅，像素尺寸143μm，成像面積220 mm×220 mm。像質(zhì)計(jì)：?jiǎn)谓z像質(zhì)計(jì)FE10－16 和雙絲像質(zhì)計(jì)。成像系統(tǒng)：以色列VIDISCO（維迪思科）。無損檢測(cè)系統(tǒng)：VIDISCO RX。軟件：VIDISCO XBIT PRO。

檢測(cè)參數(shù)：焦距1 000mm，參照J(rèn)B／T 4730.2－2005要求，S1～S4雙壁單影透照各7次，S1單壁單影透照10次、S2～S4單壁單影透照各7次，S5、S6、01、02 單壁單影透照各1 次。檢測(cè)參數(shù)如 表2 所示。

表2 DR 檢測(cè)檢測(cè)參數(shù)

DR 檢測(cè)工藝采用30 次疊加法。幀疊加法又稱為圖像數(shù)字積分法。它是對(duì)同一檢測(cè)對(duì)象不同時(shí)刻的圖像進(jìn)行多幀采樣，并將相應(yīng)像素疊加以達(dá)到提高信噪比的目的。

3 缺陷檢出能力比較及射線檢測(cè)圖像

3.1 缺陷檢出能力比較

各檢出能力如表3～10所示。

表3 試樣S1雙壁單影透照比較

表4 試樣S2雙壁單影透照比較

表5 試樣S3雙壁單影透照比較

表6 試樣S4雙壁單影透照比較

試樣S1～S4雙壁單影透照總體比較：膠片照相共發(fā)現(xiàn)裂紋72處（其中5處不清晰），DR 發(fā)現(xiàn)83處（其中5處不清晰）。

表7 試樣S1單壁單影透照比較

表8 試樣S2單壁單影透照比較

表9 試樣S3單壁單影透照比較

表10 試樣S4單壁單影透照比較

試樣S1～S4單壁單影透照總體比較：膠片檢測(cè)共發(fā)現(xiàn)裂紋99 處（其中4 處不清晰），DR 發(fā)現(xiàn)108處（其中4處不清晰）。

試樣01和02單壁單影膠片射線檢測(cè)（AB 級(jí)）與平板探測(cè)器DR 檢測(cè)兩種不同的射線檢測(cè)方法，對(duì)裂紋DR 檢測(cè)略好，未熔合、未焊透和氣孔缺陷兩種方法顯示基本一致。試樣S5和S6 單壁單影膠片射線檢測(cè)（AB級(jí)）與平板探測(cè)器DR 檢測(cè)，這兩種不同的射線檢測(cè)方法對(duì)未焊透和氣孔缺陷的顯示基本一致。

3.2 射線檢測(cè)圖像舉例

單壁單影01／02平板試樣DR 數(shù)字成像圖像分辨力達(dá)到D9。DR 射線檢測(cè)照片及DR 數(shù)字成像圖像分辨力如圖1～10所示。

圖1 01、02平板試樣DR 數(shù)字成像

圖2 DR 數(shù)字成像圖像分辨力識(shí)別圖

圖3 01平板試樣膠片成像

圖4 02平板試樣膠片成像

圖5 S5平板試樣DR 數(shù)字成像

圖6 S5平板試樣膠片成像

圖7 S6平板試樣DR 數(shù)字成像

圖8 S4管管對(duì)接試樣2＃部位DR 數(shù)字成像

圖9 S1管管對(duì)接試樣2＃部位DR 數(shù)字成像

圖10 S1管管對(duì)接試樣6＃部位DR 數(shù)字成像

4 結(jié)語(yǔ)

采用膠片射線檢測(cè)與平板探測(cè)器DR 檢測(cè)兩種不同的射線檢測(cè)方法，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)制作的含有缺陷的4個(gè)管管對(duì)接焊接接頭試樣及4個(gè)平板對(duì)接焊接接頭試樣進(jìn)行了檢測(cè)；并對(duì)其檢出能力進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，兩種檢測(cè)方法對(duì)上述試樣中裂紋、未焊透、未熔合和氣孔等缺陷均有一定的檢出能力。在某些結(jié)構(gòu)單一、批量制造及需要快速出具檢測(cè)結(jié)果的射線檢測(cè)場(chǎng)合，在滿足質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的前提下，可以采用DR 射線檢測(cè)技術(shù)。