dr數(shù)字射線檢測在鋁合金焊縫中的應(yīng)用

0dr和膠片射線檢測rt-f方法比對(duì)宇宙推進(jìn)器是人類進(jìn)行太空勘探和空間站建設(shè)的交通工具。它的性能和可靠性是完成太空研究的必要保證。該文研究了數(shù)字射線檢測工藝方法，并通過DR和膠片射線檢測（RT-F）方法比對(duì)，驗(yàn)證DR焊縫檢測的可靠性。1圖像成像質(zhì)量數(shù)字射線檢測技術(shù)泛指可獲得數(shù)字化圖像的全部射線檢測技術(shù)，主要分為3種：直接數(shù)字化射線檢測技術(shù)、間接數(shù)字化射線檢測技術(shù)、后數(shù)字化射線檢測技術(shù)由于探測器與膠片物理機(jī)理存在差異，因此在圖像成像質(zhì)量的影響因素上也體現(xiàn)出不同的指標(biāo)，見表1。數(shù)字射線圖像對(duì)比度和膠片透照一樣，反映圖像識(shí)別厚度差的能力。通常采用線型像質(zhì)計(jì)靈敏度評(píng)價(jià)，對(duì)比度越大，細(xì)小特征越容易被檢測出。不同的是數(shù)字射線檢測時(shí)，還需要采用雙線型像質(zhì)計(jì)評(píng)價(jià)圖像空間分辨率，用來表明探測器所能分辨的檢測工件數(shù)字圖像中單位長度上兩個(gè)相鄰細(xì)節(jié)間最小距離的能力。分辨率越高，系統(tǒng)識(shí)別的圖像細(xì)節(jié)越清晰。對(duì)比度和分辨率成反比關(guān)系，檢測時(shí)兩者要均衡考慮。2測試方法2.1檢測系統(tǒng)組成數(shù)字射線檢測系統(tǒng)一般由X射線機(jī)、數(shù)字探測器陣列、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、檢測軟件系統(tǒng)、檢測工裝、安全機(jī)構(gòu)等組成。其中X射線機(jī)的焦點(diǎn)尺寸和數(shù)字探測器的像素尺寸直接影響檢測圖像質(zhì)量。為開展數(shù)字射線檢測試驗(yàn)，該文采用的射線機(jī)焦點(diǎn)尺寸為2mm，數(shù)字探測器像素尺寸為139μm，檢測系統(tǒng)如圖2所示。2.2中熔焊縫缺陷特點(diǎn)運(yùn)載火箭貯箱產(chǎn)品大量采用鋁合金熔焊和攪拌摩擦焊2種焊接方法，其中熔焊縫常見缺陷為氣孔、夾雜、裂紋，攪拌摩擦焊縫典型缺陷為孔洞、夾雜、未焊透。為此，分別制備2種鋁合金焊接試板，并預(yù)置氣孔、夾雜、裂紋、孔洞、未焊透等主要缺陷，開展缺陷檢測試驗(yàn)，如圖3所示。2.3dr數(shù)字射線檢測工藝試驗(yàn)采用ISO19232-5/EN-462-5雙線型像質(zhì)計(jì)，對(duì)試驗(yàn)選用的數(shù)字射線檢測系統(tǒng)進(jìn)行空間分辨率測試，如圖4所示。測試時(shí)將雙線型像質(zhì)計(jì)緊貼在數(shù)字探測器表面中心區(qū)域放置，且保證像質(zhì)計(jì)的金屬絲應(yīng)與探測器的行或列成2°～5°夾角，射線源至探測器表面的距離為1m，透照電壓90kV，采集檢測數(shù)字圖像，觀察圖像中可識(shí)別的線對(duì)來測定系統(tǒng)最小分辨率。開展數(shù)字射線檢測靈敏度試驗(yàn)。針對(duì)影響數(shù)字射線檢測靈敏度的管電壓、管電流、曝光時(shí)間、放大倍數(shù)、透照厚度等關(guān)鍵工藝參數(shù)，設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，選取不同的參數(shù)對(duì)試板進(jìn)行檢測試驗(yàn)，分析工藝參數(shù)對(duì)檢測圖像靈敏度的影響，得出適合鋁合金焊縫DR數(shù)字射線的檢測工藝參數(shù)，并驗(yàn)證圖像靈敏度與GJB1187A像質(zhì)要求規(guī)定的符合性。開展典型缺陷的數(shù)字射線檢測和常規(guī)膠片透照比對(duì)試驗(yàn)。通過對(duì)典型缺陷圖像中缺陷性質(zhì)、缺陷尺寸進(jìn)行分析比對(duì)研究，分析數(shù)字射線檢測的缺陷檢出能力，驗(yàn)證數(shù)字射線檢測結(jié)果的可靠性。3試驗(yàn)結(jié)果3.1d絲的識(shí)別雙線型像質(zhì)計(jì)檢測圖像如圖5所示，通過圖像可以看出，至少能識(shí)別8D絲，8D絲對(duì)的絲徑為0.16mm。計(jì)算得此時(shí)分辨率為3.6p/mm，即1mm寬度內(nèi)能分辨清楚的線對(duì)數(shù)為3.6個(gè)，滿足焊縫檢測要求。3.2曝光時(shí)間及放大個(gè)數(shù)管電壓：指在射線透照時(shí)所使用的kV值，其代表射線穿透物體的能力。數(shù)字射線具有較大的寬容度，試驗(yàn)表明，管電壓在65～90kV時(shí)，透照厚度8mm的鋁合金焊縫不但檢測靈敏度滿足要求，而且圖像對(duì)比度、清晰度、寬容度均能達(dá)到要求，如圖6所示。實(shí)際檢測時(shí)，在保證穿透厚度前提下，應(yīng)盡量選擇較低電壓，當(dāng)檢測不等厚度工件時(shí)可適當(dāng)提高電壓。管電流：指在射線透照時(shí)所使用的mA值，管電流和曝光時(shí)間的乘積為曝光量，其代表射線穿透物體的能量大小。當(dāng)管電流過低時(shí)，會(huì)出現(xiàn)曝光不足，圖像噪聲嚴(yán)重，檢測工件的細(xì)節(jié)和缺陷淹沒在噪聲中。增大管電流可以提高圖像的信噪比，但管電流過大又會(huì)導(dǎo)致曝光過度，通常根據(jù)透照厚度不同選取3～5mA電流即可，如圖7所示。通常在滿足圖像質(zhì)量、檢測速度要求的前提下，應(yīng)盡量選擇較低的電流。曝光時(shí)間：既反映了數(shù)字圖像的采集時(shí)間，直接決定著檢測效率，又反映了數(shù)字圖像的采集幀數(shù)，多幀圖像的疊加有利于數(shù)字圖像降噪，決定著圖像質(zhì)量。實(shí)際檢測時(shí)，隨著曝光時(shí)間增加，采集幀數(shù)增加，圖像質(zhì)量不斷優(yōu)化，換來的是檢測周期變長，因此，確定曝光時(shí)間應(yīng)綜合考慮圖像質(zhì)量與生產(chǎn)周期的影響，在保證圖像質(zhì)量的前提下兼顧檢測速度。如圖8所示，經(jīng)綜合考慮確定20s為最佳曝光時(shí)間。放大倍數(shù)：對(duì)于數(shù)字射線檢測技術(shù)，當(dāng)射線源焦點(diǎn)尺寸小于探測器固有不清晰度時(shí)，可以采用放大透照方式以獲得最高的空間分辨率，放大倍數(shù)定義為：式中：M為幾何放大倍數(shù)；F為射線源至探測器的距離；f為射線源至物體距離。因此理論上，對(duì)于給定的探測器，應(yīng)存在最佳放大倍數(shù)，可使檢測圖像獲得最高的空間分辨率，最佳放大倍數(shù)定義為：式中：M從表2中可以看出，該文試驗(yàn)選用的檢測設(shè)備應(yīng)采用放大倍數(shù)近似1.0的透照方式，可獲得最高的空間分辨率，如圖9所示。綜上分析，通過觀察檢測圖像中的像質(zhì)指數(shù)及圖像黑度等綜合評(píng)斷，采用表3所示參數(shù)時(shí)，能夠得到較優(yōu)的靈敏度。綜上所述，選用推薦參數(shù)（2號(hào)）透照8mm試板，獲得的檢測圖像如圖10所示，檢測圖像靈敏度像質(zhì)指數(shù)15(0.125mm線徑），圖像空間分辨率雙絲像質(zhì)計(jì)可達(dá)到8D。按照GJB1187A—2001《射線檢驗(yàn)》標(biāo)準(zhǔn)，A級(jí)檢測技術(shù)要求像質(zhì)指數(shù)13(0.20mm線徑），可見檢測靈敏度優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)要求。3.3缺陷檢測圖像對(duì)比按表2、表3推薦的透照方式和檢測參數(shù)，分別對(duì)鋁合金熔焊試板和攪拌摩擦焊試板進(jìn)行數(shù)字射線檢測（DR）和常規(guī)膠片透照（RT-F）試驗(yàn)，獲得典型缺陷檢測圖像，如圖11和圖12所示。通過典型缺陷檢測圖像對(duì)比可見，DR數(shù)字射線檢測法與常規(guī)膠片透照檢測法在顯示缺陷的尺寸、分布、基本形貌和缺陷性質(zhì)方面是完全一致的。缺陷尺寸對(duì)比統(tǒng)計(jì)見表4和表5,38處缺陷數(shù)字射線圖像中缺陷測量值與膠片透照底片測量值平均誤差為1.65%，最大誤差在5%以下。綜上所述，DR數(shù)字射線具有較好的厚度寬容度，當(dāng)圖像分辨率達(dá)不到要求時(shí)，可通過增加曝光量來提高圖像靈敏度，以補(bǔ)償由于不清晰度達(dá)不到要求而引起的對(duì)比度靈敏度降低，只要控制好DR數(shù)字射線的對(duì)比度和分辨率，即可獲得和膠片透照一致的檢測結(jié)果，滿足工程化應(yīng)用要求。4鋁合金焊縫dr數(shù)字射線檢測工藝參數(shù)的測定(1）分析了管電壓、管電流、曝光時(shí)間、放大倍數(shù)等影響數(shù)字射線檢測靈敏度的關(guān)鍵工藝參數(shù)，并通過DR數(shù)字射線檢測工藝試驗(yàn)，獲得鋁合金焊縫DR數(shù)字射線