大口徑管道焊縫DR檢測系統和透照工藝技術的試驗研究

陳 劍

（大慶油田質量安全環保監督評價中心特種設備檢驗中心，黑龍江 大慶 163000）

0 引言

大口徑管道環焊縫的射線直接數字成像檢測（DR）具有檢測焦距長、透照厚度大的特點，檢測施工技術難度大，對DR檢測系統技術性能和檢測透照工藝技術水平要求很高，在工程檢測施工前需要對DR檢測系統的技術性能和采用的透照工藝進行試驗驗證，以保證檢測系統符合檢測施工需要，檢測質量達到技術標準要求，為檢測施工提供了技術支撐。

1 檢測系統性能試驗

大口徑管道環焊縫DR檢測系統主要由射線源、數據采集成像模塊、檢測驅動機構、無線網絡控制模塊和系統控制軟件等部分組成，實現DR檢測系統的遠程無線控制、焊縫圖像數據采集、信息無線傳輸、圖像存儲和評定、檢測信息管理等功能。主要對DR檢測系統的檢測驅動機構性能、無線網絡控制模塊功能、系統控制軟件功能等進行試驗和測試。

1.1 檢測驅動機構試驗

檢測驅動機構主要由環形側齒軌道、DR探測器驅動小車、射線機驅動小車、電氣控制與電源部分、遙控器等組成。DR探測器和X射線機驅動小車的結構尺寸和夾緊機構與采用的環形帶側齒軌道相配套，通過夾緊機構調節驅動小車的行走半徑曲率。

首先將環形側齒軌道安裝在φ1422mm管道試驗裝置上，然后將射線機驅動小車安裝在軌道上，再將YXLON-300HP高頻恒壓X射線機安裝在驅動小車上，該型號射線機是DR檢測施工的標準配置射線源設備。分別通過遙控器和系統控制主機控制驅動小車運動，主要測試射線機驅動小車在大口徑管道360°全周運動時的承載力，重點測試射線機驅動小車在承載力較大的管道3點位、6點位、9點位能否穩定勻速通過。通過測試檢測驅動機構能夠沿管道周向360°平穩勻速運行，可以滿足現場檢測技術要求。

驅動機構可通過遙控方式控制，可以同時控制兩個驅動小車同步工作，也可以單獨控制一個驅動小車工作，運動速度可調，檢測位置可控。

經過試驗，檢測驅動機構達到的技術性能指標：（1）適用管徑：φ500～φ1422mm；（2）驅動機構的載重量：0～45Kg；（3）運動速度可調：0～2m/min；（4）運動位置控制精度：3mm；（5）無線遙控距離：106米。

1.2 無線網絡控制模塊試驗

DR檢測系統通過無線網橋技術實現系統的無線網絡通訊功能，網橋內置高增益雙極化天線，采用5GHz頻段傳輸數據。分別測試控制端主機、采集端主機、檢測驅動機構、DR探測板之間的無線網絡通訊功能和數據傳輸速度。

經過測試，DR檢測系統的無線網絡可以達到867M傳輸速度，數據傳輸完整、穩定，可實現DR檢測系統的運動控制、圖像采集和信息傳輸等功能。

1.3 系統控制軟件功能試驗

檢測軟件方面主要測試了系統遠程無線控制、系統設置、系統校正、創建運動控制程序、焊縫圖像數據采集、焊縫圖像顯示和存儲、信息無線傳輸、焊縫數字圖像處理、焊縫數字圖像評定、檢測信息管理等功能。

通過測試，系統軟件具有功能齊全、安全可靠、可擴展性強，運行穩定、速度快、效率高等特點，能滿足現場DR檢測施工技術要求。

2 檢測透照工藝試驗

2.1 系統校正

檢測透照工藝試驗前，根據采用的檢測透照方式確定檢測焦距，設置X射線機和DR探測器之間的距離，將X射線機的射線窗口對準DR探測器的中心位置。啟動檢測軟件，進入系統校正功能，先通過設置X射線機管電壓和管電流校準DR探測器像素，生成對應的DR探測器像素校準文件。再通過設置X射線機管電壓和管電流校準DR探測器對射線響應灰度的均勻性，生成對應的校準文件。

2.2 中心透照檢測

（1）采用φ1422×26mm鋼質管道焊縫試驗裝置進行DR檢測。首先在管道外焊縫旁安裝環形側齒軌道，然后將DR探測器驅動小車安裝在軌道上，再將DR探測器安裝固定在驅動小車上，調整驅動小車位置將DR探測器對準管道焊縫的12點位置；

（2）將X射線機安裝固定在DR檢測工裝的懸臂裝置上，調整懸臂裝置將X射線機放置到管道內的中心位置，X射線機的射線窗口對準管道焊縫12點位置；

（3）布置焊縫的檢測標記、鉛字帶、鉛字尺、線型像質計、雙線型像質計、磁夾等。啟動檢測軟件，系統進行無線網絡連接，當控制端主機、采集端主機和DR探測器的無線網絡連接通訊正常后，設置X射線機管電壓、管電流、幀速和疊加次數、曝光量等檢測工藝參數，進行焊縫的中心透照檢測試驗。測量焊縫DR圖像的靈敏度、分辨率、信噪比和灰度值等技術指標。通過設置檢測工藝參數，焊縫DR圖像質量達到標準規定的技術等級（如圖1所示）。

通過對φ1422mm管道焊縫的檢測工藝試驗，該DR檢測系統中心透照檢測的圖像靈敏度、分辨率、信噪比和灰度等技術指標達到NB/T47013.11-2015的B級[1]。

2.3 雙壁單影外透照檢測

（1）采用φ1422×26mm鋼質管道焊縫試驗裝置進行DR檢測。為測試DR檢測透照能力，在透照厚度上又增加了12mm厚的板焊件。首先在管道外焊縫旁安裝環形側齒軌道，然后將DR探測器驅動小車和X射線機驅動小車分別安裝在軌道上，再將DR探測器和X射線機分別安裝在對應的驅動小車上；

（2）通過控制主機調整兩個驅動小車位置成180°相對放置。DR探測器對準管道焊縫的12點位置，X射線機的窗口偏置對準管道焊縫的6點位置，定向射線機的射線束中心與環焊縫中心線所在垂直平面的夾角應控制在6°以內；

（3）布置焊縫的檢測標記、鉛字帶、鉛字尺、線型像質計、雙線型像質計、磁夾。啟動檢測軟件，系統進行無線網絡連接，當控制端主機、采集端主機和DR探測板的無線網絡連接通訊正常后，設置X射線機管電壓、管電流、幀速和疊加次數、曝光量等檢測工藝參數，進行焊縫的雙壁單影外透照檢測試驗。測量焊縫DR圖像的靈敏度、分辨率、信噪比和灰度值等技術指標。通過設置檢測工藝參數，焊縫DR圖像質量達到標準規定的技術等級。

通過對φ1422mm管道焊縫的檢測工藝試驗，該DR檢測系統雙壁單影外透照檢測的DR圖像靈敏度、分辨率、信噪比和灰度等技術指標能達到NB/T47013.11-2015的AB級[1]。

3 技術指標

（1）適用管徑：φ500～φ1422mm；

（2）透照厚度：≤65mm（檢測焦距：1600mm）；

（3）中心透照檢測成像質量：達到NB/T47013.11-2015 B級；

（4）雙壁單影外透照檢測成像質量：達到NB/T47013.11-2015 AB級；

（5）系統遙控距離：106m。

4 結語

通過試驗研究，采用的DR檢測系統和檢測透照工藝技術能夠滿足大口徑管道環焊縫的檢測施工需要，檢測質量達到標準技術要求，大幅度提高了檢測施工效率，為管道工程的DR檢測施工提供了技術支撐。