1、 氣瓶對(duì)接焊縫 X 射線實(shí)時(shí)成像檢測 標(biāo)準(zhǔn)介紹 曾祥照(廣東粵海鋼瓶廠廣東南海市 528247摘要 介紹了 氣瓶對(duì)接焊縫 X 射線實(shí)時(shí)成像檢測 標(biāo)準(zhǔn)的編制情況和主要內(nèi)容。 主題詞 氣瓶標(biāo)準(zhǔn) X 射線實(shí)時(shí)成像無損檢測1標(biāo)準(zhǔn)的編制概況1995年 5月勞動(dòng)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 氣瓶對(duì) 接 焊縫 X 射線實(shí) 時(shí)成像 檢測 的 編制任 務(wù) , 由勞動(dòng)部鍋爐壓力容器檢測研究中心、 廣東粵海鋼瓶廠等單位組成標(biāo)準(zhǔn)編制組負(fù) 責(zé)。 編寫組在總結(jié)了國內(nèi)氣瓶行業(yè)研究、 應(yīng) 用 X 射線實(shí)時(shí)成像技術(shù)成果的基礎(chǔ)上 , 參 考了美國 ASTM E 1000 射線實(shí)時(shí)成像導(dǎo) 則 和英國 BS 7009 焊縫射線實(shí)時(shí)成像檢 驗(yàn)應(yīng) 用導(dǎo)則

2、 標(biāo) 準(zhǔn)中有關(guān)的內(nèi) 容 , 編制了 氣瓶對(duì)接焊縫 X 射線實(shí)時(shí)成像檢測 標(biāo) 準(zhǔn)初稿 , 在此基礎(chǔ)上幾易其稿 , 形成了征求 意見稿和送審稿。 1995年 11月在全國氣 瓶標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)全體會(huì)議上對(duì)送審稿進(jìn)行 了審查。作了修改后于 1996年 10月第二 送審稿經(jīng)氣瓶標(biāo)委會(huì)函審后編寫組再次進(jìn) 行了修改 , 于 1997年 10月形成了報(bào)批稿。 1998年 2月底勞動(dòng)部通過了報(bào)批稿。 1999年初國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局下達(dá)了制訂強(qiáng)制 性國家標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)劃 , 將本標(biāo)準(zhǔn)列入 1999年 國家標(biāo)準(zhǔn)制訂計(jì)劃。2標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn) 編寫的格 式按照 GB1. 1-1993 標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則一第 1單元 :標(biāo)準(zhǔn)的起草 與

3、表述規(guī)則第 1部分 ; 標(biāo)準(zhǔn)編寫的基本規(guī) 定 的要求進(jìn)行編寫。按照 GB1. 1-1993標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定 , 本標(biāo)準(zhǔn)有前言和引言 ; 標(biāo)準(zhǔn)的 正文有 17章 , 分 別為范圍、 引用 標(biāo)準(zhǔn)、 定 義、 人員要求、 X 射線實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)、 工作 環(huán)境、 圖像處理方法、 圖像質(zhì)量、 成像技術(shù)、 工藝評(píng)定、 檢測方法、 圖像觀察、 圖像評(píng)定 方法、 焊縫評(píng)定、 檢測報(bào)告及圖像保 存、 X 射線防護(hù)、 工藝文件 ; 標(biāo)準(zhǔn)附有三個(gè)附錄 , 分別是圖像分辨率和圖像不清晰度的測試 方法、 鉛質(zhì)標(biāo)尺、 工藝評(píng)定方法。本標(biāo)準(zhǔn)對(duì) X 射線實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)設(shè)備、 成像技術(shù)、 圖像質(zhì)量和檢測方法以及透照 工藝等方面作了較詳細(xì)

4、的規(guī)定 , 而在焊縫 缺陷評(píng)定方面則引用 JB4730-94標(biāo)準(zhǔn)。 3標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容簡介3. 1引言X 射線透過金屬材料 , 經(jīng)圖像增強(qiáng)器 將隱含的 X 射線檢測信號(hào)轉(zhuǎn)換為可見的 模擬圖像 , 模擬圖像被攝像機(jī)攝取 , 輸入計(jì) 算機(jī)進(jìn)行模擬量 /數(shù)字量轉(zhuǎn)換 , 形成數(shù)字化 圖像。數(shù)字化圖像按照一定的格式儲(chǔ)存在 計(jì)算機(jī)硬盤內(nèi)并顯示在屏幕上。數(shù)字化圖 像能夠提供有關(guān)金屬材料表面及內(nèi)部缺陷 的性質(zhì)、 大小、 位置等信息 , 運(yùn)用計(jì)算機(jī)程 序?qū)z測結(jié)果進(jìn)行輔助評(píng)定 , 從而達(dá)到無 損檢測之目的。檢測圖像刻錄在計(jì)算機(jī)光 盤上而長期保存。由于 X 射線實(shí)時(shí)成像的 圖像質(zhì)量完 全可以與射線膠片照相底片質(zhì)量媲美

5、 , 因 此 , 用 X 射線實(shí)時(shí)成像檢測方法可以替代 射線膠片照相檢測方法。3. 2適用范圍國內(nèi)現(xiàn)有氣瓶制造的母材厚度在 2. 0 20. 0mm , 故本標(biāo)準(zhǔn)將適用 范圍規(guī)定母 材為 2. 020. 0m m 的鋼及用有色金屬材 料制成的氣瓶對(duì)接焊縫的 X 射線實(shí)時(shí)成 像檢測。3. 3定義3. 3. 1實(shí)時(shí)成像根據(jù)圖像制式的規(guī)定 , 圖像采集速度 能夠達(dá)到 25幀 /秒 (PA L 制 或 30幀 /秒 (NT SC 制 , 即為實(shí)時(shí)成像。圖像的制式 , 我國采用 PAL 制 , 歐美國家多采用 NT SC 制。3. 3. 2灰度與射線照相檢測方法中的底片黑度概 念相對(duì)應(yīng) , 實(shí)時(shí)成像技術(shù)

6、中引進(jìn)了圖像灰 度的概念。本標(biāo)準(zhǔn)將圖像黑白變化的范圍 定義為 256級(jí)。 圖像的每個(gè)像素以 8bit 信 息來表示 (bit 為二進(jìn)制中的最小單位 , 則 圖像灰度的梯度為 256(2的 8次方 個(gè)級(jí) 別。 對(duì)于檢測圖像而言 , 256級(jí)灰度已足夠 表達(dá)圖像黑白變化的層次。通常人的眼睛 能識(shí)別 64級(jí)灰度左右 , 而借助于計(jì)算機(jī)則 能測出 256級(jí)甚至更高級(jí)別的灰度。 3. 3. 3圖像分辯和圖像不清晰度圖像分辯率和圖像不清晰度是客觀地 描述圖像細(xì)節(jié)輪廓的明銳程度的物理量 , 在標(biāo)準(zhǔn)附錄 A 中明確了它們的測試方法 和互換關(guān)系。3. 4人員要求X 射線實(shí)時(shí)成像是一種新 興的 X 射 線檢測方法

7、 , 對(duì)于使用本檢測方法的人員 須經(jīng)培訓(xùn)和考核。3. 5 X 射線實(shí)時(shí)成像檢測系統(tǒng)的設(shè)備 3. 5. 1 X 射線機(jī)與普通 X 射線機(jī)不同 , X 射線實(shí)時(shí)成 像的 X 射線機(jī)具有以下特點(diǎn) :1 X 射線管為金屬陶瓷管 , 堅(jiān)固耐用。2 射線管焦點(diǎn) 小由 X 射線實(shí)時(shí)成 像系統(tǒng)設(shè)備的特性和成像方法所決定 , 檢 測圖像必然是放大的 , 如果射線機(jī)的焦點(diǎn) 較大 , 隨著放大倍數(shù)的增大 , 幾何不清晰度 也將增大 , 這將導(dǎo)致圖像不清晰度的增大 , 影響圖像的質(zhì)量。 因此 , 在圖像放大的前提 下 , 為了降低幾何不清晰度 , 射線機(jī)必須選 用小焦點(diǎn)。 根據(jù)公式推導(dǎo)和試驗(yàn)結(jié)果 , 當(dāng) X 射線機(jī)的

8、 焦點(diǎn)尺寸 不大于 0. 60. 6m m 時(shí) , 能獲得較好的圖像質(zhì)量。3 恒電壓射線機(jī)實(shí)時(shí)成像采集的圖 像是靜止圖像 , 1/25秒采集一幅 , 要求多 幅連續(xù)采集、 且重復(fù)性要好 , 普通的半波整 流 X 射線機(jī)適應(yīng)不了這些要求 , 因此 X 射 線實(shí)時(shí)成像要求采用直流、 恒電壓、 恒功率 的 X 射線機(jī)。4 強(qiáng)制冷卻直流恒壓式 X 射線機(jī) 具有強(qiáng)制水循環(huán)冷卻功能 , 可連續(xù)曝光 8小時(shí)不停機(jī)。(附加說明 :由于 射線源的尺寸不可 能做得很小、 射線劑量不恒定、 單位劑量較 弱等原因 , 所以 射線不宜用于實(shí)時(shí)成像。 正因?yàn)槿绱?, 本標(biāo)準(zhǔn)在射線種類上限定為 X 射線。 3. 5. 2圖

9、像增強(qiáng)器和攝像機(jī)圖像增加器的作用是將隱含的 X 射 線檢測信號(hào)轉(zhuǎn)換為可見的模擬圖像 , 模擬 圖像被攝像機(jī)攝取 , 輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬 量 /數(shù)字量轉(zhuǎn)換 , 形成數(shù)字化圖像。圖像增 強(qiáng)器輸入屏直徑對(duì)檢測圖像的質(zhì)量有一定 的影響 , 直徑較大 , 則分辯率較低 :直徑較 小 , 雖一次檢測長度較小 , 但分辯率較高 , 通常輸入屏直徑以 150m m 為宜。圖像增 強(qiáng)器輸出屏端配有電視攝像機(jī) , 攝像機(jī)制 式多采用 PAL 制 , 分辨率在 600800線 以上。3. 5. 3計(jì)算機(jī)X 射線實(shí)時(shí)成像技術(shù)成功之處在于運(yùn) 用了計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)。依照計(jì)算機(jī)目前的水平 , 在 Window s 95中

10、文平臺(tái)的支持 下 , 建議 硬 件的 配置 不 低于 :奔 騰主 板 , 166MCPU, 32M B 內(nèi) 存 , 2. 0GB 硬 盤 , 43cm (17英寸 0. 25m m 逐行彩顯 , 1024768線支持 24bit 的 顯卡 , 1. 44M B 軟驅(qū) , 24速光驅(qū) , 768576線的圖像采集卡 , 配 光盤刻錄機(jī)和打印機(jī)。3. 5. 4工裝為了提高氣瓶的檢測工作效率和檢測 準(zhǔn)確的程度 , 系統(tǒng)應(yīng)配置檢測工裝。 對(duì)于小 型氣瓶的檢測 , 因?yàn)橹挥幸粭l環(huán)焊縫 , 具有 一個(gè)自由度的工裝即可 ; 而對(duì)于較大型的 氣瓶 , 由于具有多條縱縫和環(huán)縫 , 則要求工 裝應(yīng)具有二個(gè)自由度

11、, 或者做成各具一個(gè) 自由度的組合工裝。工裝應(yīng)具有較高的精 度和自動(dòng)化操作程序。3. 5. 5系統(tǒng)分辨率由于設(shè)備系統(tǒng)的綜合性能對(duì)圖像質(zhì)量 有很大的影響 , 本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了設(shè)備系統(tǒng)性 能的考核指標(biāo) , 規(guī)定系統(tǒng)分辨率應(yīng)大于、 等 于 1. 4LP/mm 。 這項(xiàng)指標(biāo)是參考國內(nèi)醫(yī)療 用 X 射線成像設(shè)備系統(tǒng)分辨率應(yīng)大于、 等 于 1. 25LP /mm 的規(guī)定而制定的。就目前 國產(chǎn)設(shè)備或國內(nèi)能購置到的設(shè)備而言 , 這 項(xiàng)指標(biāo)是能夠達(dá)到的。3. 6圖像處理方法計(jì)算機(jī)初始采集的信號(hào)不可避免地帶 有噪聲信號(hào) , 如不經(jīng)降噪處理 , 就會(huì)影響圖 像質(zhì)量 , 因此需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理。 信號(hào)處 理的主要的方法是

12、對(duì)靜止圖像進(jìn)行重復(fù)幀 疊加 , 通常經(jīng)過 32次疊加即能達(dá)到良好的 降噪效果。3. 7圖像質(zhì)量與射線照相底片質(zhì)量三要素 (靈敏度、 黑度、 幾何不清晰度 相對(duì)應(yīng) , 本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 靈敏度、 灰度、 圖像分辨率為圖像質(zhì)量三要 素。靈敏 度即像 質(zhì)指數(shù) 與 GB3323-87、 JB 4730-94標(biāo)準(zhǔn)中的 A B 級(jí)等同。與 GB 3323-87、 JB 4730-94標(biāo) 準(zhǔn)底 片黑度控制范圍 1. 23. 5相對(duì)應(yīng) , 本標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)定圖像灰度應(yīng)控制在 80230級(jí)。 本標(biāo)準(zhǔn)的圖像分辨率指標(biāo)按透照厚度 分為三檔 :透照厚度 2, 宜以靠近射線源一側(cè)的焊縫為檢測焊 縫。 但不論何種透照方式 , 工件表

13、面與圖像 增強(qiáng)器輸入 屏表面之間應(yīng)保 持一定的距 離 , 以保護(hù)圖像增強(qiáng)器不致?lián)p壞。3. 10像質(zhì)計(jì)的放置按膠片照相方法的規(guī)定 , 每張底片應(yīng) 放置線型像質(zhì)計(jì) ; 但對(duì)于實(shí)時(shí)成像來說就 較難做到?？紤]到實(shí)時(shí)成像檢測方法的連 續(xù)性 , 即檢測一條焊縫可連續(xù)進(jìn)行 , 中間不 切斷高壓 , 另考慮到一致性 , 即檢測同一條 焊縫時(shí)工藝參數(shù)不會(huì)改變 , 因此 , 本標(biāo)準(zhǔn)規(guī) 定一條焊縫上放置不少于一只像質(zhì)計(jì)。 3. 11工藝試驗(yàn)與工藝評(píng)定由于 X 射線實(shí)時(shí)成像是一項(xiàng)新技術(shù) , 其檢測工藝與膠片照相工藝有所不同 , 只 有經(jīng)過工藝試驗(yàn)才能找到較佳工藝方案 , 通過工藝試驗(yàn) , 確定各工藝因素之間的相 互關(guān)

14、系。 這里講的工藝因素主要有 :X 射線 機(jī)管電 壓、 管電 流、 成 像距 離 (物 距 和像 距 、 放大倍數(shù)、 散射線屏蔽、 低能射線過濾 等。 由于需要試驗(yàn)的工藝因素較多 , 正交試 驗(yàn)是一種較有效的試驗(yàn)方法。工藝評(píng)定是在工件探傷前對(duì)各工藝因 素的有效性進(jìn)行評(píng)價(jià) , 以能否達(dá)到圖像質(zhì) 量指標(biāo)為主要依據(jù)。 當(dāng)檢測條件改變之后 , 應(yīng)重新進(jìn)行工藝評(píng)定。3. 12檢測長度圖像的檢測長度與設(shè)備和工藝有關(guān)。 一幅圖像內(nèi)的實(shí)際檢測長度由圖像評(píng)定軟 件提供的“ 尺” 測量得出。 為了不漏檢 , 相鄰 兩幅圖像之間應(yīng)有一定的的重疊 , 重疊長 度為 510m m 。3. 13圖像的顯示由于使用了計(jì)算機(jī)技術(shù) , 圖像可以正 像或負(fù)像方式顯示 , 兩種顯示方式應(yīng)是等 效的。這樣更適應(yīng)觀察人員的不同習(xí)慣。 3. 14計(jì)算機(jī)輔助評(píng)定根據(jù)計(jì)算機(jī)的技術(shù)水平 , 用計(jì)算機(jī)進(jìn) 行圖像自動(dòng)評(píng)定是能夠?qū)崿F(xiàn)的。 但是 , 考慮 到我國無損檢測的現(xiàn)行體制 , 焊縫缺陷性 質(zhì)的定