DR檢測工藝參數優化設置技術的研究和應用

陳 劍 丁 超

（1.大慶油田有限責任公司質量安全環保監督評價中心，黑龍江 大慶 163000；2.中石油大連液化天然氣有限公司，遼寧 大連 116000）

0 引言

近年來，射線直接數字成像檢測技術（DR）已開始推廣應用，實現了焊縫射線無損檢測的實時化、數字化和信息化，大幅度提高了檢測工效。檢測工藝參數是決定檢測質量的重要因素，但是由于在工程檢測中還缺乏有效的DR檢測工藝參數設置方法，工藝參數設置并不準確，影響了檢測質量，因此急需找到一種適合DR檢測應用的標準工藝參數設置方法。通過技術創新研發出了一種DR檢測標準工藝參數優化設置方法，實現了DR檢測工藝參數的優化，提升了DR檢測能力和工藝技術水平。

1 技術原理

加工制作焊縫模擬試塊，校正探測器像素、灰度一致性和射線響應靈敏度，進行檢測透照設置，布置檢測標記和像質計，依次進行模擬試塊的DR檢測工藝試驗，測定DR圖像的靈敏度、分辨率、信噪比和灰度等指標，采集和選取DR檢測工藝參數特征值錄入計算機軟件，生成工藝參數連續線狀擬合圖，在工程檢測中依據該圖設置DR檢測工藝參數。

2 主要工藝技術

2.1 制作模擬試塊

首先，根據檢測透照厚度范圍加工制作和檢測焊縫同材質的一組焊縫模擬試塊，該組模擬試塊的最小加工數量N=最大透照厚度T/3取整數，模擬試塊的最小厚度一般為3～4mm，相鄰模擬試塊的厚度差為2～3mm，每個模擬試塊的長寬尺寸為300×300mm，在模擬試塊的中部加工焊縫。

2.2 檢測準備

檢測準備的材料包括鉛字、鉛字帶、鉛字尺、磁夾、像質計、記號筆等。

射線數字成像檢測系統的射線機一般選擇額定電壓為300kV的高頻恒壓定向X射線機。

檢測前應對X射線機進行工作訓機。打開X射線機的電源，設置X射線機工作的最高工作管電壓和管電流，啟動射線機后管電壓和管電流逐漸上升至設置的最高工作管電壓和管電流，完成射線機的訓機工作。

2.3 校正探測器

將檢測系統的探測器和X射線機相對放置，調整探測器和X射線機之間的距離，一般設置為600～800mm之間。先只啟動檢測系統的探測器和軟件，校正探測器像素和本底灰度一致性。再啟動X射線機，通過設置檢測管電壓和管電流，將探測器對射線的響應灰度直方圖曲線調整至灰度滿量程的80%～95%之間，校正探測器對射線的響應靈敏度。

2.4 檢測透照設置

采用單壁單影檢測透照方式，首先將探測器和定向X射線機相對放置，然后將模擬試塊按厚度從小到大的順序依次放置到檢測工裝的工位架上，位于探測器和定向X射線機之間，模擬試塊的焊縫呈水平方向放置，探測器中部和X射線機對準模擬試塊焊縫，將模擬試塊和探測器的距離設置為10～20mm。

2.5 布置檢測標記和像質計

（1）在模擬試塊的表面布置檢測標記和像質計。在標記帶上布置好焊縫編號、焊縫規格、日期等識別標記，將標記帶用磁夾固定在模擬試塊表面，檢測標記距離焊縫邊緣至少5mm；

（2）線型像質計布置在射線源側模擬試塊焊縫一端被檢區長度的1/4左右位置，金屬絲應垂直橫跨焊縫，細絲置于外側[1]；

（3）雙線型像質計布置在射線源側模擬試塊焊縫一端被檢區長度的1/4左右位置的母材上，雙線型像質計的金屬絲與數字探測器的行或列成2～5°夾角，且細絲置于外側[1]。

2.6 工藝參數試驗

（1）首先選擇厚度最小的模擬試塊進行工藝參數試驗，根據透照厚度設置較低的管電壓，在系統中設置成像幀速和積分次數等工藝參數，選取焊縫檢測成像區，進行焊縫數據采集數字成像并存儲到計算機中；

（2）測量并記錄焊縫數字圖像的靈敏度、分辨率、歸一化信噪比和灰度等技術指標，記錄管電壓、管電流、幀速、積分次數、焦距、透照幾何參數、透照厚度等參數；

（3）在保證透照厚度、管電流、幀速、積分次數、焦距、透照幾何參數等工藝參數不變的情況下，依次以5kV的遞增幅度設置管電壓，進行焊縫數據采集數字成像檢測，記錄工藝參數和圖像的技術指標，直到圖像灰度超過80%，完成該厚度標定塊的工藝參數試驗。

按厚度遞增順序依次選取模擬試塊，重復2.6的（1）、（2）、（3）步驟完成所有模擬試塊的工藝參數試驗。

2.7 生成工藝參數設置圖

（1）根據每個模擬試塊的DR圖像，分別選取有效評定區灰度值達到20%滿量程的工藝參數特征值，包括管電壓、管電流、幀速、積分次數、焦距、透照幾何參數等值；

（2）將選取的工藝參數特征值錄入到計算機軟件中，將參數圖的橫、縱軸分別設置為透照厚度和管電壓，自動生成20%灰度的DR圖像工藝參數連續線狀擬合圖和對應的工藝參數函數關系計算公式（如圖1所示）；

（3）重復2.7的（1）、（2）步驟，依次生成圖像有效評定區灰度值分別為30%、40%、50%、60%、70%、80%滿量程的DR圖像工藝參數連續線狀擬合圖和對應的工藝參數函數關系計算公式。應用該圖可以快速準確的查找和計算各種厚度焊縫DR檢測工藝參數，能有效提高DR檢測質量和檢測工效，降低檢測曝光量，提高射線作業安全性。

3 技術指標

（1）檢測工藝參數準確率100%；

（2）檢測曝光量平均降低15～20倍；

（3）檢測質量達到NB/T47013標準B級。

4 結語

通過應用該技術具有的特點：（1）技術的通用性強、適用范圍廣，采用該方法可以制作出鋼、鋁等多種材質和較寬透照厚度范圍的DR檢測工藝參數圖；（2）實現了DR檢測工藝參數的標準化設置，提高了檢測工藝技術水平；（3）實現了低曝光量檢測，提高了檢測作業安全性。

該技術實現了DR檢測工藝參數的優化設置，提升了DR檢測能力和工藝技術水平，適合工程檢測應用，能有效提高檢測質量和工效，增加檢測作業的安全性。