大口徑管道焊縫數字成像檢測裝置應用探討

林春文 徐峰 張先龍

1. 概述

大口徑管道工程多處于偏遠地區，環境條件差、氣候惡劣。無損檢測施工作業點隨著施工進度而不斷遷移；另外，加之膠片檢測法底片制作過程長而繁瑣，這些不利因素導致檢測質量難以保證。尤其是大口徑管道焊縫雙壁透照的檢測，一直困擾著檢測單位，是大口徑管道焊縫無損檢測的瓶頸。

2014年，大慶油田工程建設公司充分考量了施工現場檢測效率、勞動強度，裝置重量、便攜性、快速安裝和拆卸等因素，研制了大口徑管道焊縫數字成像檢測裝置，解決了雙壁透照管道焊縫數字成像檢測技術難題。該檢測裝置適應大口徑管道工程惡劣的施工環境，滿足現場檢測工藝要求，填補了國內相關技術空白。

2. 檢測原理

管道焊縫雙壁透照X射線數字成像檢測原理是：將管道置于成像探測器和射線機之間（見圖1），射線機發出X射線，射線能量穿透管道焊縫作用于成像探測器，轉換為數字化信息，通過計算機系統在屏幕上直接顯示被檢測焊縫圖像信息，隨著管道或檢測裝置的運動，完成整道焊縫或管段的檢測作業。焊縫的數字圖像可以通過圖像處理技術突顯缺陷，提高評定質量。

系統組成主要包括：射線機、成像探測器、計算機系統及驅動控制系統等。成像探測器是系統關鍵部件，平板成像探測器是技術主流。本裝置采用的就是平板成像探測器。

3. 技術分析

（1）裝置結構 裝置由射線機單元、成像板單元、動力驅動單元、軌道和同步驅動連桿組成（見圖2）。射線機單元、成像板單元、動力驅動單元安裝在軌道上，動力驅動單元提供整套裝置的運動動力。

射線機單元通過鉸鏈式快速安裝夾具，壓緊射線機，旋轉鎖緊手柄固定射線機；夾具底部裝有齒輪與軌道上的齒條嚙合，能實現檢測裝置與管道的自動漲緊，實現檢測速度、位置的準確控制。

成像板單元通過成像板夾具鉸鏈式壓蓋，壓緊成像板，旋轉鎖緊手柄固定成像板，使成像板單元懸掛在軌道上。

動力驅動單元由電動機加減速器給整個系統提供平穩的、足夠的驅動扭矩，通過同步連桿，實現驅動射線機和成像板同步運動，實現數字化檢測。

圖1 管道焊縫雙壁透照X射線數字成像檢測原理

圖2 大口徑管道焊縫數字化檢測裝置

（2）檢測作業 檢測人員通過手機或平板電腦操控檢測裝置。首先開啟動力驅動裝置，將射線機與成像板分別調整到12點和6點位置。啟動檢測作業開關，啟動X射線機，射線機和成像板沿管道焊縫勻速、平穩同步運動一個檢測步長，速度控制在2m/min，探測器采集數據，此時計算機屏幕上顯示出焊縫圖像，檢測人員實時察看焊縫圖像，檢查焊接質量。每次檢測的長度就是每次行走步長也稱為一次透照長度，要依據管徑尺寸計算確定。裝置沿管道運行一周，即可完成焊縫的無損檢測作業。

4. 應用分析

在大口徑管道工程無損檢測作業中，管道焊縫雙壁透照作業常處于山區、河流、陡坡等復雜地段，檢測效率低、難度大。以φ1 016mm×17.5mm大口徑管道檢測為例，采用雙壁單影，以捆綁的方式將探傷機固定管道上，每拍一張片子將探傷機換個位置，工人需要從二三十米外的安全地帶來回跑五六次（與片子長度相關）才能完成一道焊口的檢測，檢測時間需四五個小時，工人勞動強度大，檢測效率低。尤其是在現場不能洗片看片，不能確保拍片質量，檢測質量難以保證。若采用大口徑管道焊縫數字成像檢測裝置，該裝置采用模塊化設計，自動化控制，檢測一道口的時間包括裝置安裝、整道焊口的檢測和拆卸時間加在一起不超過50min，用人少效率高。焊縫質量現場即檢即看，焊縫數字圖像還可以通過數字化處理得到優良的影像，電子存檔方便快捷，網絡傳輸實現遠程評定，這些技術優勢進一步保證了檢測質量。

5. 結語

綜上分析，大口徑管道焊縫數字成像檢測裝置解決了管道焊縫雙壁透照無損檢測難題。對于無法使用管道射線爬行器的中口徑油氣管道，當射線探傷比例很高時，采用雙壁單影透照法，應用該檢測裝置將展現其極大的優越性。

數字化檢測技術是管道焊縫射線無損檢測的發展方向，因此大口徑管道焊縫雙壁透照數字成像檢測技術的推廣應用前景廣闊。