核電施工中的射線檢測數字化成像技術探討

劉小軍+高三杰

摘 要 射線檢測是核電施工中最主要的無損檢測方法之一，根據相關的數據顯示，每一臺機組在健在的過程中，通常拍攝的底片需求量為20萬套，然而，傳統的膠片照相檢測技術已經不能滿足現在的檢測需求了，所以研究得出高質量射線檢測方法，提升核電施工中的射線檢測的工作效率和質量。CR技術是一項主要的研究對象，成為替代膠片進行射線檢測的技術，通過對CR各方面參數、特征進行設定和分析，確定其在核電施工中的應用價值，本文從射線檢測數字化成像技術在核電施工中應用可行性相關方面展開分析與論述。

關鍵詞 核電施工；射線檢測；數字化成像技術

中圖分類號 TL4 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）163-0175-01

對國內外的射線檢測數字化成像技術的現狀進行充分的調查和分析，了解并熟知多種數字成像的運行原理和成像特點，例如，CR，DR，CT等，在經過分析研究后，選擇其中最為適合的數字成像技術。

利用研發制造的驗證性測試先進試塊，對CR圖像質量的影響因素和CR技術特征進行相關的測試和分析，建立一個大型的缺陷試用庫，制定相應的可用于核電現場管道縫合對比測試的工藝參數，并根據實際的測試情況適當的調整，不斷完善，實施核電現場各系統管道焊縫CR技術和膠片技術的對比透照，然后結合CR的技術特點、可行性等方面進行分析和研究。

1 CR技術與膠片技術的對比

核電站壓力管道的焊縫質量對整個核電站的正常運行時間和使用壽命都有著非常重大的影響。核電站在投入運行前的設備安裝和檢查過程中，對管道的射線檢測都需要使用無損檢測方法。然而，傳統的膠片照相檢測技術，已經不太適用于目前激烈的生產環境了，其存在的不足之處主要有：檢測周期較長，膠片本身具有較高的成本，而且在真正的使用過程中需要投入大量的人力和物力，不易保存、查閱不便、共享性差等。

計算機射線照相技術，即CR技術是一項仍處于飛速發展的新技術，是屬于非膠片射線照相類的技術，應用原理為通過存儲熒光成像板代替膠片來實現射線照相檢測，使目前射線照相存在的處理時間長、不環保等問題得到有效的解決，射線檢測的工作效率也有了明顯的提升。CR技術的優勢在于用成像板代替膠片，使得射線檢測結果向數字化的方向發展，很大程度上可以代替膠片技術。

結合CR，DR，CT這3種數字成像技術的特點，可以很明顯的看出在數字成像的參數中，空間分辨率是最為重要的，而且CR技術的空間分辨率較另外2種技術，更加接近膠片技術；CR技術的成像板具有的可折彎、厚度小、便于攜帶，尺寸的大小與厚度等，都與膠片技術最為接近。在部分核電的施工過程中，CR技術在多個環節和步驟中所體現出來的特性，都使其最具有替代膠片技術的優勢。

2 CR技術的工藝特性和參數研究

首先，建立缺陷試樣庫，根據核電現場焊縫常見缺陷，設計出相應的缺陷試樣庫；同時為了驗證CR技術和膠片技術在對物體的細節方面呈現能力，制作出具體的驗證性測試專用試塊，通過測試，得到實際應有的最佳工藝參數。

其次，檢測影響CR圖像質量的相關因素，其中最主要的一個因素是對比度，CR影像的對比度通常有主因對比度和像素的對比度分辨率；在射線數字成像技術中，當這兩者的對比度一致時，則說明圖像的識別較差。另外一個是信噪比，在CR技術中，通常在經過激勵存儲和激發過程這2個步驟，才能產生影響。還有一項是空間分辨率，因為在掃描的過程中，掃描的分辨率可以直接決定像素的尺寸，相應的尺寸越小，成像所呈現出的效果越細節化。

3 CR技術應用可行性分析

通過以上對CR技術與膠片技術的對比、對CR技術的工藝和參數的分析，結合實際經驗，對數字成像技術在核電現場的實際應用中的可行性進行如下分析：

1）CR技術成像特點較為明顯，將檢測的結果數字化，更為直觀形象地展示于人眼前，并且可以在計算機上對數據進行多方面的比較和分析，與傳統的膠片技術不同，沒有暗室處理的步驟，節省了暗室處理所產生的藥液，有利于環保，在整個成像過程中包括曝光、掃描、讀取等多個環節，質量優、效率高，同時受外界影響較小。

2）CR技術的IP成像板具有較高的可調整性，即其動態范圍比較大；成像板隨著入射曝光量的變化，會呈現出線性和大寬容度的響應特征，然而在透照過程中的操作原理基本上與膠片技術無異；IP成像板具有的退化特性在一定的時間內為可控制的，即其自身的靈敏度和缺陷顯示的功能在規定的要求范圍內，不影響成像的效果。

3）CR技術成像的圖片的靈敏度、空間分辨率與膠片技術中的底片靈敏度相比，前者通常與后者處同一等級，也有低一等級的情況；然而，參照相關的專業標準要求來說，CR技術成像的圖片的靈敏度一般都超出了規定比標準的要求，從這一角度來說，可行性較強。

4）通過相關測試結果表明，CR技術在缺陷顯示的功能方面與膠片技術的能力沒有過大差異，對于一些常見的缺陷都能準確且明顯的顯示出來。

5）從投入成本的角度來分析，CR技術需要使用的CR掃描儀，比如較為常用的HPX-1CR，這一掃描系統的價格在150萬元左右，常規的IP成像板的價格在1.2萬元每張，這樣看來CR技術在初期的成本投入方面，較膠片技術的投入成本較高；但從運行時間的方面來說，每張IP成像板（常規430mm×118mm）的使用次數均在5？000次左右，這樣平均計算下來，每次的運行使用成本在2元左右，而膠片技術中的膠片成本在40元以上。

在人員工作量上，CR技術可以節約大量的時間成本，在資料存檔和暗室處理方面的工作量減少的尤為明顯，而且CR技術中每次的掃描時間為1min～3min，做完整個流程至圖片存儲及評定，僅需要15min；在曝光量方面的范圍進行擴大體征，更加有利于減少重拍的次數，可以大量節省工作人員的工足量和工作時間，從而提升工作質量和工作效率。

6）核電現場操作具有較高的適用性和便利性，CR技術與膠片技術兩者的制作工藝沒有太大的區別，整個操作的流程、步驟大都相同，但在環境要求方面，CR技術特有的掃描過程需要具備較高的無塵環境才能起到很好的掃描效果，還有暗室處理過程的取消，使得CR技術在成像過程中具有較高的環保作用。

4 結論

通過對多種數字成像技術的對比分析，結合相關的測試效果，對核電施工中的射線檢測數字化成像的技術進行具體的分析，對其特性、參數和可行性的分析，包括其在實際檢測過程中的應用情況的闡述，完善傳統的膠片技術在檢測工作中的不足之處，通過核電現場各系統管道焊縫對比測試的工藝和參數的標準和范圍；并且從應用的經濟性、操作性、便利性等多角度分析射線檢測數字化成像的技術的可行情況。經過一系列的分析與研究，驗證了CR技術在核電施工中初步應用具有較高的可行性，為數字成像技術在核電施工中的數據應用奠定了基礎。

參考文獻

[1]王軍，強天鵬.計算機射線照相（CR）技術參數對靈敏度的影響[J].無損檢測，2011（10）：50-52.

[2]張萬嶺，張曉峰，林啟峰.計算機射線成像（CR）系統及工業應用[J].無損探傷，2011，35（3）：34-36.