手机版
|
主题词 气瓶 标准 Ｘ射线 实时成象 无损检测
SUMMARIZE OF STANDARD PRACTICE FOR X-RAY REAL-TIME EXAMINATION OF CYLINDER WELD
Zeng XiangZhao
(GUANGDONG YUEHAI STEEL CONTAINER PLANT 528247)
Introdution: The Standard for X-Ray Real-Time Examination of Cylinder Weld was compiled on the basis of Mission Book for Prepare Compellent Natioal Standard,which send down by China State Bureau of Quality and Technical Supervision. This article states the compile circumstance and main matter of the standard.
Key words: Cylinder Standard X-Ray Real-Time Image Nondestructive Testing
1. 标准的编制概况
X射线实时成象是一项新兴的无损检测技术，在焊缝探伤及其他领域有广阔用途，国内在气瓶行业率先得到应用。但是由于没有相应的标准，因而制约了该技术的发展，为此全国气瓶标准化技术委员会于1995年5月下达了制定劳动部行业标准《气瓶对接焊缝Ｘ射线实时成象检测》的任务，由劳动部锅炉压力容器检测研究中心、广东粤海钢瓶厂、兰州三磊电子公司、北京福瑞达电子公司、江苏民生集团组成标准编制组负责标准的编制工作。编写组在总结了国内气瓶行业研究、 粗糙度测量仪 http://www.cucaoduceliangyi.com 应用Ｘ射线实时成象技术成果的基础上，参考了美国ASTM E1000《射线实时成象导则》和英国BS7009《焊缝射线实时成象检验应用导则》标准中有关的内容，编制了《气瓶对接焊缝Ｘ射线实时成象检测》标准初稿，在此基础上几易其稿，形成了征求意见稿和送审稿。1995年11月在全国气瓶标准化委员会全体会议上对送审稿进行了审查，在此基础上作了重大修改，1996年10月形成了第二送审稿。第二送审稿经气瓶标委会函审，根据函审的意见编写组再次进行了较大修改，于1997年10月形成了报批稿。 报批稿由气瓶标委会报送劳动部审批，1998年2月底劳动部通过了报批稿的审查， 标准号定为LD108-1998。1998年3月初第九届全国人大一次会议召开，国务院机构改革，原劳动部的职能作了较大的调整，本标准因此而未能发布、实施。1999年初国家质量技术监督局下达了制订强制性国家标准的计划任务书,将本标准列入1999年家标准制订计划并已立项。
笔者参加了本标准编制的工作，现将标准的主要内容作些简要的介绍。
2. 标准的结构
标准编写的格式按照GB1.1-1993《标准化工作导则—第１单元：标准的起草与表述规则 第１部分： 标准编写的基本规定》的要求进行编写。按照GB1.1-1993标准的规定，本标准有前言和引言；标准的正文有17章，分别为范围、引用标准、定义、人员要求、Ｘ射线实时成象系统、工作环境、图象处理方法、图象质量、成象技术、工艺评定、检测方法、图象观察、图象评定方法、焊缝评定、检测报告及图象保存、Ｘ射线防护、工艺文件；标准附有三个附录，分别是图象分辨率和图象不清晰度的测试方法、铅质标尺、工艺评定方法。
本标准对Ｘ射线实时成象系统设备 、成象技术、图象质量和检测方法以及透照工艺等方面作了较详细的规定， 而在焊缝缺陷评定方面则引用JB4730-94标准。
3.标准主要内容简介
3.1 关于引言
X射线透过金属材料，经图象增加器将隐含的X射线检测信号转换为可见的模拟图象，模拟图象被摄象机摄取，输入计算机进行模拟量／数字量转换，形成数字化图象。数字化图象按照一定的格式储存在计算机硬盘内并显示在屏幕上。数字化图象能够提供有关金属材料表面及内部缺陷的性质、大小、位置等信息，运用计算机程序对检测结果进行辅助评定，从而达到无损检测之目的。检测图象刻录在计算机光盘上而长期保存。
由于X射线实时成象的图象质量完全可以与射线胶片照相底片质量媲美，因此，用X射线实时成象检测方法可以替代射线胶片照相检测方法。
3.2 关于适用范围
国内现有气瓶制造的母材厚度在2.0～20.0mm， 故本标准将适用范围规定母材为2.0～20mm的钢用有色金属材料制成的气瓶对接焊缝的X射线实时成象检测。
3.3 关于定义
3.3.1 关于“实时成象”的定义
根据图象制式的规定，图象采集速度能够达到25帧/秒(PAL制)或30帧/秒(NTSC制)，即为实时成象。图象的制式，我国采用PAL制，欧美等国家多采用NTSC制。
3.3.2 关于灰度定义
与射线照相检测方法中的底片黑度概念相对应，实时成象技术中引进了图象灰度的概念。本标准将图象黑白变化的围定义为256级。图象的每个象素以8bit信息来表示(bit为二进制中的最小单位)，则图象灰度的梯度为256(2的8次方)个级别。对于检测图象而言，256级灰度已足够表达图象黑白变化的层次。通常人的眼睛能识别64级灰度左右，而借助于计算机则能测出256级甚至更高级别的灰度。
3.3.3 关于图象分辩和图象不清晰度
图象分辩率和图象不清晰度是客观地描述图象细节轮廓的明锐程度的物理量，在标准附录A中明确了它们的测试方法和互换关系。
3.4 关于人员要求
X射线实时成象是一种新兴的X射线检测方法，对于使用本检测方法的人员须经培训和考核。
3.5 关于X实时成象检测系统的设备
3.5.1 关于X射线机
与普通X射线机不同，X射线实时成象的X射线机具有以下特点：
(1) X射线管为金属陶瓷管，坚固耐用。
(2) 射线管焦点小由X射线实时成象系统设备的特性和成象方法所决定，检测图象必然是放大的，如果射线机的焦点较大，随着放大倍数的增大，几何不清晰度也将增大，这将导致图象不清晰度的增大，无损检测资源网影响图象的质量。因此，在图象放大的前提下，为了降低几何不清晰度，射线机必须选用小焦点。根据公式推导和试验结果，当X射线机的焦点尺寸不大于0.6×0.6mm时，能获得较好的图象质量。
(3) 恒电压X射线实时成象采集的图象是静止图象，1/25秒采集一幅，要求多幅连续采集、且重复性要好，普通的半波整流X射线机适应不了这些要求，因此X射线实时成象要求采用直流、恒电压、恒功率的X射线机。
(4) 强制冷却 直流恒压式X射线机具有强制水循环冷却功能，可连续曝光8小时不停机。
（附加说明：由于γ射线源的尺寸不可能做得很小、射线剂量不恒定、单位剂量较弱等原因，所以γ射线不宜用于实时成象。正因为如此，本标准在射线种类上限定为X射线。）
3.5.2 关于图象增强器和摄象机
图象增加器的作用是将隐含的X射线检测信号转换为可见的模拟图象，模拟图象被摄象机摄取，输入计算机进行模拟量/数字量转换，形成数字化图象。图象增强器输入屏直径对检测图象的质量有一定的影响，直径较大，则分辨率较低；直径较小， 虽一次检测长度较小，但分辨率较高，通常输入屏直径以150mm为宜。图象增强器输出屏端配有电视摄象机， 摄象机制式多采用PAL制，分辨率在600×800线以上。
3.5.3 关于计算机
X射线实时成象技术成功之处在于运用了计算机图象处理技术。依照计算机目前的水平， 在Windows95中文平台的支持下，建议硬件的配置不低于：奔腾主板，166M CPU，32MB 内存，2.0GB 硬盘，43cm(17英寸)0.25mm逐行彩显，1024×768线支持24bit的显卡， 1.44MB软驱，24速光驱，768×576线的图象采集卡，配光盘刻录机和打印机。
3.5.4 关于工装
为了提高气瓶的检测工作效率和检测准确的程度，系统应配置检测工装。对于小型气瓶的检测，因为只有一条环焊缝，具有一个自由度的工装即可；而对于较大型的气瓶，由于具有多条纵缝和环缝，则要求工装应具有二个自由度，或者做成各具一个自由度的组合工装。工装应具有较高的精度和自动化操作程序。
3.5.5 关于系统分辨率
由于设备系统的综合性能对图象质量有很大的影响，本标准规定了设备系统性能的考核指标，规定系统分辨率应大于、等于1.4LP/mm。这项指标是参考国内医疗用X射线成象设备系统分辨率应大于、等于1.25LP/mm的规定而制定的。就目前国产设备或国内能购置到的设备而言，这项指标是能够达到的。
3.6 关于图象处理方法
计算机初始采集的信号不可避免地带有噪声信号，如不经降噪处理，就会影响图象质，因此需要对信号进行处理。信号处理的主要的方法是对静止图象进行重复帧叠加，通常经过32次叠加即能达到良好的降噪效果。
3.7 关于图象质量
与射线照相底片质量三要素（灵敏度、黑度、几何不清晰度）相对应，本标准规定灵敏度、灰度、图象分辨率为图象质量三要素。
灵敏度即象质指数与GB3323-87、JB4730－94标准中的AB级等同。
与GB3323-87、 JB4730－94标准底片黑度控制范围1.2～3.5相对应，本标准规定图象灰度控制应控制在80～230级。
本标准的图象分辨率指标按透照厚度分为三档：透照厚度＜6mm，图象分辨率≥2.2LP/mm ；透照厚度6～25mm，图象分辨率≥1.8LP/mm；透照厚度≥25mm，图象分辨率≥1.6LP/mm，此指标参考了英国BS7009标准的有关内容并经换算而成。图象分辨率与图象清晰度两个术语实际上是一个问题的两种表述方式，为了与计算机图象处理术语相适应，本标准采用图象分辨率。
以上三项质量指标的水平与GB3323－87、JB4730－94、BS7009等标准的底片质量或图象质量水平是等同或等效，因此，本标准的图象质量是能够得到保证的；同样，焊缝缺陷的检出结果也是能够得到有效控制的。另外，图象不会产生类似胶片那样的伪缺陷，这也是实时成象的明显优点。
3.8 关于成象技术
X射线实时成象与胶片照相之间的区别表现在成象技术上，实时成象所得的图象是放大的：
(1) 图象放大的必然性 由于探伤工件不可能紧贴在图象增强器的输入屏的表面上，从几何投影原理可知，所得图象必然是放大的。
(2) 图象放大的必要性 由于实时成象法与胶片照相法的载体不同，为了提高图象质量，特别是为了提高图象的清晰度，图象必须放大。象放大后，缺陷尺寸也被放大，有利于细小缺陷的识别。所以图象放大对于图象总体质量是有利的。
图象放大也有一个适度问题。理论推导和试验表明，放大倍数过大，无损检测资源网反而会降低灵敏度，这是因为随着放大倍数的增大，几何不清晰度也随之增大，会使影象的边界变得模糊。另外，放大倍数过大也会使图象实际检测长度减小，这是不经济的。因此，本标准引进了最佳放大倍数的公式 ，同时也引进了最小缺陷检出尺寸公式，这两个公式是通过不清晰度公式与焦点及放大倍数的关系推导而得出。
3.9 关于透照方式
与胶片照相方法一样，实时成象的透照方式有纵缝透照、环缝外照、环缝内照、双壁单影透照方式。采用双壁单影方式时，图象放大倍数M≤2，宜以靠近图象增强器一侧焊缝为检测焊缝；图象放大倍数M＞2，宜以靠近射线源一侧的焊缝为检测焊缝。但不论何种透照方式，工件表面与图象增器输入屏表面之间应保持一定的距离，以保护图象增强器不致损坏。
3.10 关于象质计的放置
按胶片照相方法的规定，每张底片应放置线型象质计；但对于实时成象来说就较难做到。考虑到实时成象检测方法的连续性，即检测一条焊缝可连续进行，中间不切断高压，另考虑到工艺的一致性，即检测同一条焊缝时工艺参数不会改变，因此，本标准规定一条焊缝上放置不少于一只象质计。
3.11 关于工艺试验与工艺评定
由于X射线实时成象是一项新技术，其检测工艺与胶片照相工艺有所不同，只有经过工艺试验才能找到较佳工艺方案，通过工艺试验，确定各工艺因素之间的相互关系。这里讲的工艺因素主要有：X射线机管电压、管电流、成象距离(物距和象距)、放大倍数、散射线屏蔽、低能射线过滤等。由于需要试验的工艺因素较多，正交试验是一种较有效的试验方法。
工艺评定是在工件探伤前对各工艺因素的有效性进行评价，以能否达到图象质量指标为主要依据。当检测条件改变之后，应重新进行工艺评定。
3.12 关于检测长度
图象的检测长度与设备和工艺有关。一幅图象内的实际检测长度由图象评定软件提供的“尺”测量得出。为了不漏检，相邻两幅图象之间应有一定的的重叠，重叠长度一般为5～10mm。
3.13 关于图象的显示
由于使用了计算机技术，图象可以正象或负象方式显示，两种显示方式应是等效的。这样更适应观察人员的不同习惯。
3.14 关于计算机辅助评定
根据计算机的技术水平，用计算机进行图象自动评定是能够实现的。但是，考虑到我国无损检测的现行体制，焊缝缺陷性质的定性应以取得相应资格的无损检测人员的评定为准；同时，本标准规定对检测结果可实行计算机辅助评定，其做法是，充分利用计算机的先进手段对焊缝缺陷进行定量、定位、定级的辅助评定，这样可大大提高检测结果评定的速度和准确性；评定报告可实现计算机打印。检测数据可实现计算机数据库管理。
3.15 关于图象保存
检验图象由光盘刻录机刻录到CD光盘上，可反复调用，保存50年不会变质。
3.16 其他
本标准对其他内容都作了详尽的规定，这里不再一一叙述。
4. 标准的评价与应用
本标准是在总结了国内气瓶行业应用Ｘ射线实时成象检测技术成功经验和参考了国外同类标准的基础上而制定的，并留有一定的技术余量，因此在3～5年内不会落后。由于目前国际上尚未有一套较完整的关于这方面的标准体系，故本标准没有等效采用国外某一标准，而是结合我国的国情，充分体现我国现有的射线检测的标准体系，力求与国外先进标准接轨。
本标准已在国内六家液化石油气钢瓶制造厂试行，反映良好，认为具有较强的可操作性和指导性。国内一家不锈钢焊管厂对焊缝进行X射线实时成象检测时，因无本行业标准，参照采用本标准也取得了良好的效果。
本标准是国内关于X射线实时成象检测的第一个专业标准，随着本标准的正式发布和实施，相信会有更多的单位应用X射线实时成象检测新技术，因此制定一个适用范围更广泛的X射线实时成象检测国家标准已提到议日程。
|
