射線數(shù)字無損檢測標(biāo)

1、關(guān)于建立我國射線數(shù)字成像無損檢測標(biāo)準(zhǔn)的探討曾祥照（廣東盈泉鋼制品有限公司，廣東清遠(yuǎn)511538）第一屆北京中國特種設(shè)備檢測與評(píng)價(jià)（北京）論壇”論文（2007.11）摘要：射線數(shù)字成像無損檢測技術(shù)具有良好的發(fā)展前景，我國在理論研究已取得了重要進(jìn)展，在實(shí)際應(yīng)用方面也取得了豐富經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)在此基礎(chǔ)上盡快建立我國射線數(shù)字成像標(biāo)準(zhǔn)。概述了制訂射線數(shù)字成像無損檢測標(biāo)準(zhǔn)的必要性和緊迫性及編制射線數(shù)字成像無損檢測標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)想。關(guān)鍵詞：射線檢測，數(shù)字成像，標(biāo)準(zhǔn)1數(shù)字時(shí)代的到來隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和普及，現(xiàn)在已進(jìn)入數(shù)字化時(shí)代。x射線無損探傷作為一種常規(guī)的無損檢測方法在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用已有近百年的歷史，x射線無損探傷通常以膠

2、片照相為主要方法，在檢測速度和成本等方面已無法滿足目前生產(chǎn)快速發(fā)展和競爭日益激烈的需要。我國經(jīng)過十多年的發(fā)展，一種新興的X射線無損檢測方法一一X射線數(shù)字化實(shí)時(shí)成像檢測技術(shù)已日臻成熟并已成功應(yīng)用于我國的實(shí)踐。X射線數(shù)字實(shí)時(shí)成像檢測技術(shù)主要特點(diǎn)是無需膠片照相，這與數(shù)碼相機(jī)可以代替普通相機(jī)技術(shù)一樣，檢測結(jié)果的載體是數(shù)字圖像，標(biāo)志著我國X射線檢測技術(shù)進(jìn)入無膠片時(shí)代，是無損檢測技術(shù)的一次革命。2數(shù)字成像無損檢測標(biāo)準(zhǔn)的必要性和緊迫性經(jīng)過廣大無損檢測工作者的十多年來堅(jiān)持不懈的努力，現(xiàn)在我國射線數(shù)字化成像無損檢測技術(shù)不論是在理論研究還是實(shí)際應(yīng)用上都已取得了驕人的成績，究和應(yīng)用水平基本保持同步。目前我國在射線數(shù)

3、字成像無損檢測方面發(fā)布了三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：縫X射線實(shí)時(shí)成像檢測國家標(biāo)準(zhǔn)、GB/T19293-2003對(duì)接焊縫X射線數(shù)字成像檢測法國家標(biāo)準(zhǔn)和與國際無損檢測同一領(lǐng)域的研GB17925-1999氣瓶對(duì)接焊GJB5346-2005射線實(shí)時(shí)成像檢測方法國軍標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。這三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，為我國應(yīng)用X射線數(shù)字成像檢測技術(shù)開創(chuàng)了先河，標(biāo)志著我國X目前美國和歐盟已基本形成了具射線數(shù)字成像無損檢測技術(shù)的研究和應(yīng)用邁向上了新臺(tái)階。有各自特點(diǎn)的射線數(shù)字化成像無損檢測標(biāo)準(zhǔn)體系，與之相比，我國在這方面還存在較大的差距，因此，加快建立我國射線數(shù)字成像無損檢測標(biāo)準(zhǔn)步伐顯得十分必要?，F(xiàn)在射線數(shù)字成像無損標(biāo)準(zhǔn)問題已成為制約射線數(shù)字成像檢測新

4、技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。經(jīng)過十多年的努力，目前射線數(shù)字成像無損檢技術(shù)在承壓容器制造行業(yè)和油氣長輸管線焊縫無損檢測應(yīng)用條件已經(jīng)成熟，但是由于缺少承壓設(shè)備射線數(shù)字成像無損檢測標(biāo)準(zhǔn)而望而卻步。2001年開工的長達(dá)4000km的西氣東輸管線未能用射線數(shù)字成像無損檢技術(shù)令人遺憾；長達(dá)7000km的第二條西氣東輸管線已確定2008年開工，川氣東送、俄氣南輸工程也即將開工，射線數(shù)字成像無損技術(shù)因具有費(fèi)省、省力、成本低、進(jìn)度快、有原始檢測圖像檔案可長期保存?zhèn)洳榈葍?yōu)點(diǎn)，成為油氣管線的焊縫無損檢測項(xiàng)目的首選，但是因目前暫時(shí)缺少標(biāo)準(zhǔn)而舉棋不定?，F(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)問題已成為推廣射線數(shù)字成像無損技術(shù)的攔路虎，因此，加快制訂射線數(shù)字

5、成像無損檢測標(biāo)準(zhǔn)已成一項(xiàng)當(dāng)前的緊迫任務(wù)。我們應(yīng)抓住當(dāng)前有利機(jī)遇，在總結(jié)我國十多年來成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，參照美國標(biāo)準(zhǔn)和歐盟標(biāo)準(zhǔn)，加快制訂射線數(shù)字成像無損檢測標(biāo)準(zhǔn)的步伐，建立我國的射線數(shù)字成像無損檢測標(biāo)準(zhǔn)化體系。3原子與比特為了加快標(biāo)準(zhǔn)制訂步伐，原先設(shè)想在“射線膠片照相檢測”標(biāo)準(zhǔn)上增加“數(shù)字成像檢測”附錄，作為射線檢測方法的補(bǔ)充，看似是一條捷徑，但實(shí)際行不通。因?yàn)椤澳z片照相檢測”和“數(shù)字成像檢測”兩者成像的載體不同，射線膠片照相檢測的載體是膠片（金屬原子），數(shù)字成像檢測的載體是數(shù)字編碼（比特），兩者在成像技術(shù)和檢測方法上有許多不同之處，因此，有必要建立獨(dú)立的射線數(shù)字成像無損檢測標(biāo)準(zhǔn)。3.1 原子和比

6、特（bit）原子是工業(yè)化時(shí)代的標(biāo)志。鋼鐵是工業(yè)化時(shí)代的標(biāo)志，構(gòu)成鋼鐵的最基本的物質(zhì)是原子?！氨忍亍笔菙?shù)字化時(shí)代的標(biāo)志，是構(gòu)成數(shù)字化的最基本要素。二進(jìn)制數(shù)字編碼是由多個(gè)“0”和“1”的數(shù)字組合，其基本的編碼稱之為bit,（bit讀音為“比特”。bit是由binary（二進(jìn)制的）和digit（數(shù)字）兩個(gè)詞壓縮而成的，bit意為二進(jìn)制數(shù)字”。bit是數(shù)字二進(jìn)制中的最小單位，有時(shí)也用一位比特來表示，即二進(jìn)制的一位（21bit=2bit）。3.2 顆粒與像素膠片的載體是漠化銀顆粒，顯影后生成的銀顆粒是構(gòu)成底片影像的最小單元。顆粒由眾多原子和分子構(gòu)成的。數(shù)字影像屏幕上在水平方向上有若干行，在垂直方向有若干

7、列，橫平豎直的交點(diǎn)就為一個(gè)像素，整個(gè)屏幕的像素則由行數(shù)乘列數(shù)組成；數(shù)字圖像的載體是像素，像素是構(gòu)成數(shù)字圖像的最小單元。成像器中行數(shù)與列數(shù)越多，則成像器中的像素就越大，例如，通常所說的300萬像素的數(shù)碼相機(jī)，有2048X1536=3145728像素。3.3 黑度與灰度在膠片照片方法中，膠片經(jīng)曝光、顯影、定影后，膠片上的顆粒被還原為黑色的銀團(tuán)，曝光越充分，底片就越黑，底片黑白的程度在膠片照相方法中稱為黑度。在數(shù)字圖像中，賦于像素一定的亮度值，假設(shè)將全黑的值設(shè)定為0,全白的值設(shè)定為255(或1024),那么，任何黑白之間的灰色都介于這兩者之間，這是8位比特(28bit=256bit)的排列方式，稱之

8、為8位比特灰度級(jí)，或者比特10位比特(210bit=1024bit)的排列方式，稱之為10位比特灰度級(jí)。比特位數(shù)越大，像素所載含的亮度層次就越豐富，圖像處理后的表現(xiàn)效果更好，但計(jì)算機(jī)所需的容量就需要越大，如今計(jì)算機(jī)的容量已足夠大。3.4 底片與圖像如同膠片顯影技術(shù)使底片得以實(shí)現(xiàn)一樣，計(jì)算機(jī)圖像采集技術(shù)和圖像處理使得圖像得以實(shí)現(xiàn)。原子是構(gòu)成物質(zhì)的基本顆粒，而比特不是物質(zhì)，客觀存在是一組數(shù)字的組合；為了發(fā)揮人們的想象力，暫且將比特想象成“虛擬原子”。在射線膠片照相檢測技術(shù)中，構(gòu)成底片影像的基本物質(zhì)是澳化銀原子顯影后的銀顆粒，它所產(chǎn)生的圖像是摸擬圖像，不能為計(jì)算機(jī)所識(shí)別；在射線數(shù)字化檢測技術(shù)上，構(gòu)成

9、數(shù)字圖像基本要素是像素，它所產(chǎn)生的圖像是數(shù)字化圖像，很容易為計(jì)算機(jī)所識(shí)別，因此應(yīng)用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)，就能產(chǎn)生與膠片照相底片相媲美的數(shù)字圖像。射線數(shù)字實(shí)時(shí)成像檢測技術(shù)正是建立在計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)基礎(chǔ)上而發(fā)展起來的無損檢測新技術(shù)。4數(shù)字成像檢測技術(shù)的分類隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和圖像處理技術(shù)的迅速發(fā)，現(xiàn)在數(shù)字成像技術(shù)像如同雨后春筍一樣發(fā)展起來。數(shù)字成像技術(shù)可分為：4.1 按成像方法分1)直接數(shù)字成像方法，例如DR成像；2)簡接數(shù)字成像方法，例如CR成像；3)底片掃描后數(shù)字存貯方法。4.2 按圖像采集速度分1)實(shí)時(shí)成像方法，圖像采集速度A24幀/秒；2)非實(shí)時(shí)成像方法，圖像采集速度V24幀/秒。4.3 按數(shù)

10、字成像系統(tǒng)的探測器分1)基于圖像增強(qiáng)器的實(shí)時(shí)成像檢測系統(tǒng)；2)基于線型陣列探測器數(shù)字成像檢測系統(tǒng)；3)基于平面陣列探測器數(shù)字成像檢測系統(tǒng)。4.4現(xiàn)有射線數(shù)字成像無損檢測標(biāo)準(zhǔn)的性質(zhì)1) GB17925-1999氣瓶對(duì)接焊縫X射線實(shí)時(shí)成像檢測是基于圖像增強(qiáng)器的實(shí)時(shí)成像標(biāo)準(zhǔn)；2) GB/T19293-2003對(duì)接焊縫X射線數(shù)字成像檢測法是基于線型陣列探測器的數(shù)字成像標(biāo)準(zhǔn)；3) GJB5346-2005射線實(shí)時(shí)成像檢測方法是數(shù)字成像方法標(biāo)準(zhǔn)。4.5正在制訂或計(jì)劃的射線數(shù)字成像無損檢測標(biāo)準(zhǔn)1) GB/T17925-XXXX氣瓶對(duì)接焊縫X射線實(shí)時(shí)成像檢測，正在修訂;2) GB/TXXXX-XXXX無損檢測

11、計(jì)算機(jī)射線照相系統(tǒng)分類，正在制訂;3) JB/TXXXX-XXXX承壓設(shè)備X射線數(shù)字成像檢測，計(jì)劃制訂；4) SY/TXXXX-XXXX石油天然氣鋼質(zhì)管道射線數(shù)字成像無損檢測，計(jì)劃制訂;5) GB/TXXXX-XXXX無損檢測汽車鑄件射線數(shù)字成像無損檢測，計(jì)劃制訂。6) GB/TXXXX-XXXX無損檢測射線數(shù)字成像無損檢測系統(tǒng)配置導(dǎo)則，計(jì)劃制訂。7) GB/TXXXX-XXXX無損檢測射線數(shù)字成像無損檢測計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序?qū)t，計(jì)劃制訂。8) GB/TXXXX-XXXX無損檢測射線數(shù)字成像無損檢測圖像處理及數(shù)據(jù)傳輸導(dǎo)則，計(jì)劃制訂。9) GB/TXXXX-XXXX無損檢測射線數(shù)字成像無損檢測質(zhì)量控

12、制準(zhǔn)則，計(jì)劃制訂。10)5制訂X射線實(shí)時(shí)成像無損檢測標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)想5.1GB/T17925-XXXX氣瓶對(duì)接焊縫X射線實(shí)時(shí)成像檢測標(biāo)準(zhǔn)修訂簡介GB17925-1999氣瓶對(duì)接焊縫X射線實(shí)時(shí)成像檢測發(fā)布已有8年，在氣瓶行業(yè)及其他行業(yè)推廣應(yīng)用X射線實(shí)時(shí)成像檢測技術(shù)起到了很大的作用。但隨著實(shí)時(shí)成像技術(shù)的快速發(fā)展，原標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)水平已顯落后，因此很有必要對(duì)GB17925-1999標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂。為保持標(biāo)準(zhǔn)的延續(xù)性，修改后標(biāo)準(zhǔn)框架基本保持不變。修訂后的標(biāo)準(zhǔn)（方案）增大適用范圍，由原來的2.020.0mm的鋼及有色金屬材料增大為230mm。X射線檢測的穿透厚度主要取決于X射線的強(qiáng)度（管電壓），目前國產(chǎn)X射線機(jī)都能

13、滿足此母材厚度的要求，因此，增大適用范圍對(duì)成像技術(shù)并無影響。修訂后的標(biāo)準(zhǔn)（方案）保持了原GB17925-1999的圖像增強(qiáng)器成像技術(shù)路線。由于成像技術(shù)中的關(guān)鍵設(shè)備一一圖像采集器CCD的功能大幅提高，現(xiàn)在工業(yè)級(jí)圖像增強(qiáng)器CCD的采集功能可達(dá)到100萬以上像素，使得系統(tǒng)分辨率和圖像分辨率大大提高，檢測圖像質(zhì)量更加完美，這就為繼續(xù)保持圖像增強(qiáng)器技術(shù)路線有了堅(jiān)實(shí)的保證。X射線實(shí)時(shí)成像的圖像質(zhì)量按照J(rèn)B/T4730.2AB級(jí)像質(zhì)指數(shù)考核圖像質(zhì)量受圖像分辨率（清晰度）和動(dòng)態(tài)范圍（對(duì)比度）影響。由于CCD分辨率大幅提高，標(biāo)準(zhǔn)（方案）提高了系統(tǒng)分辨率指標(biāo)和圖像分辨率指標(biāo)；由于計(jì)算機(jī)采集功能的大幅提高，圖像的動(dòng)

14、態(tài)范圍由原來的8bit（256灰度級(jí)）提高到10bit（1024灰度級(jí)），從而大大提高了檢測圖像的質(zhì)量。由于X射線實(shí)時(shí)成像檢測標(biāo)準(zhǔn)屬于方法標(biāo)準(zhǔn)，因此將原標(biāo)準(zhǔn)由強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)改推薦性標(biāo)準(zhǔn)。雖然標(biāo)準(zhǔn)的性質(zhì)改為推薦性標(biāo)準(zhǔn)，但質(zhì)量指標(biāo)仍為強(qiáng)制性指標(biāo)。對(duì)于初次使用X射線實(shí)時(shí)成像檢測技術(shù)的單位，未能很好地掌握X射線實(shí)時(shí)成像檢測技術(shù)X射線實(shí)時(shí)成像檢測技術(shù)，為了確保射線實(shí)時(shí)成像無損檢測技術(shù)應(yīng)用的正確性和準(zhǔn)確性，修改后的標(biāo)準(zhǔn)（方案）增加了對(duì)初次使用單位實(shí)行型式認(rèn)可評(píng)審的要求。5.2JB/XXXX-XXXX承壓設(shè)備由于檢測對(duì)象和檢測條件的不同，承壓設(shè)備1）承壓設(shè)備X射線數(shù)字成像無損檢測2）承壓設(shè)備X射線數(shù)字成像無損檢

15、測3）承壓設(shè)備X射線數(shù)字成像無損檢測4）承壓設(shè)備X射線數(shù)字成像無損檢測5）承壓設(shè)備X射線數(shù)字成像無損檢測根據(jù)以上構(gòu)想分別編寫承壓設(shè)備XX射線數(shù)字成像無損檢測標(biāo)準(zhǔn)制訂構(gòu)想X射線數(shù)字成像檢測標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)可分為五部分:通用技術(shù)條件基于圖像增強(qiáng)器的檢測技術(shù)條件基于線型陣列探測器的檢測技術(shù)條件基于平面陣列探測器的檢測技術(shù)條件應(yīng)用指南射線數(shù)字成像無損檢測標(biāo)準(zhǔn)五個(gè)方面的技術(shù)條件。在檢測方法上可借鑒JB/T4730.2-2005承壓設(shè)備無損檢測第2部分射線檢測標(biāo)準(zhǔn)，在成像工藝和圖像質(zhì)量方面應(yīng)充分考慮X射線數(shù)字成像無損檢測的特點(diǎn)，在焊縫缺陷評(píng)定分級(jí)方面可引用JB/T4730.2-2005標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。5.3 SY/T

16、XXXX-XXXX石油天然氣鋼質(zhì)管道射線數(shù)字成像無損檢測標(biāo)準(zhǔn)編制構(gòu)想根據(jù)石油天然氣鋼質(zhì)管道的特點(diǎn)，在檢測方法上主要采用基于平面陣列探測器的檢測技術(shù)或基于圖像增強(qiáng)器檢測技術(shù)，在檢測方法可借鑒JB/T4730.2-2005標(biāo)準(zhǔn)和SY/T4109-2005石油天然氣鋼質(zhì)管道無損檢，在成像工藝和圖像質(zhì)量方面應(yīng)充分考慮X射線數(shù)字成像無損檢測X射線數(shù)字成像無損檢測技術(shù)的特點(diǎn)，在焊縫缺陷評(píng)定分級(jí)方面可引用SY/T4109-2005的規(guī)定。5.4 GB/TXXXX-XXXX無損檢測汽車鑄件射線數(shù)字成像無損檢測標(biāo)準(zhǔn)編制構(gòu)想汽車鑄件主要是指汽車用鑄鋼件和鋁合金鑄件，根據(jù)汽車制造行業(yè)的特殊要求，宜采用基于圖像增強(qiáng)器的射線實(shí)