石油管道焊縫數(shù)字射線檢測技術(shù)

石油管道焊縫數(shù)字射線檢測技術(shù)

石油管道焊縫質(zhì)量檢測技術(shù)據(jù)統(tǒng)計，由于焊接質(zhì)量不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求，石油管道的施工和運(yùn)營中存在很大的安全隱患。從某種程度上講，石油管道焊縫質(zhì)量直接決定整個工程輸油工程的安全性和優(yōu)劣性。因此，在實(shí)際應(yīng)用中需采取可靠、有效的手段對石油管道的焊接質(zhì)量進(jìn)行綜合判定。目前，針對石油管道焊縫質(zhì)量檢測的主要手段為射線檢測法，該種方式具有準(zhǔn)確性高、可直觀顯示焊縫的圖像，尤其適用于對體積型缺陷檢測的特點(diǎn)因此，對于石油管道焊縫質(zhì)量檢測而言，采用射線檢測技術(shù)不僅影響石油管道的施工速度，而且對后期管道連續(xù)性生產(chǎn)帶來隱患。本文將基于上述問題提出石油管道焊縫檢測的數(shù)字射線檢測方法，并對檢測系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)研究。1數(shù)字射線檢測流程首先，數(shù)字射線檢測系統(tǒng)是在射線檢測技術(shù)的基礎(chǔ)上形成。射線檢測技術(shù)是依據(jù)當(dāng)射線穿透管道的缺陷或者在結(jié)構(gòu)上存在差異的部位時，對應(yīng)射線的衰減程度不同，因此，根據(jù)射線衰減程度的不同判斷管道焊縫質(zhì)量。根據(jù)數(shù)字射線檢測的基本原理，其主要由射線源、探測器及圖像處理分系統(tǒng)等組成。數(shù)字射線檢測流程如圖1所示。圖1所示的“3”平板探測器為數(shù)字射線檢測系統(tǒng)的關(guān)鍵儀器，其主要獲取穿透待檢測物件射線，該器件的性能將直接決定圖像的質(zhì)量，進(jìn)而決定對焊縫質(zhì)量評估的準(zhǔn)確性和效率。平板探測器可分為非晶硅平板探測器和非晶硒平板探測器。其中，非晶硅平板探測主要對工業(yè)中管道的焊縫質(zhì)量進(jìn)行探測；非晶硒平板探測器主要應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè)。本文著重對非晶硅平板探測器進(jìn)行研究，非晶硅平板探測器主要包括有閃爍體層、非晶硅層、放大電路和晶體管陣列等1）閃爍體層是一種在射線的作用下發(fā)光的化合物。閃爍體層的厚度范圍一般為500μm～600μm。2）晶體管陣列主要功能是將閃爍體層發(fā)出的可見光轉(zhuǎn)換為凸顯，從而完成了對連續(xù)圖像的采樣。3）放大電路為非晶硅平板探測器外圍電路的一種，其在時序控制的統(tǒng)一指揮下并通過A/D轉(zhuǎn)換器將電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并將所轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號發(fā)送至上位機(jī)顯示、記錄。2顆粒度、不清晰度影響數(shù)字射線檢測系統(tǒng)檢測質(zhì)量主要因素包括有對比度、不清晰度和顆粒度。因此，可通過控制數(shù)字射線檢測系統(tǒng)的對比度、不清晰度和顆粒度保證其檢測精度。2.1數(shù)字射線檢測系統(tǒng)性能鑒于非晶硅平板探測器與膠片之間的本質(zhì)區(qū)別，其應(yīng)用于數(shù)字射線檢測系統(tǒng)關(guān)鍵不足在于其分辨率不足。因此，為保證數(shù)字射線檢測系統(tǒng)的圖像質(zhì)量需對系統(tǒng)對比度和空間分辨率進(jìn)行同時設(shè)置。2.1.1透照方法對比數(shù)字射線檢測系統(tǒng)透照布置主要包括對系統(tǒng)透照方式、透照方向以及一次透照區(qū)等參數(shù)的確定。其中，針對石油管道焊縫檢測可采用的透照方法包括有單壁單影、雙壁單影以及雙壁雙影，三種透照方法中以單壁單影的透照方法靈敏度最高，故選擇單壁單影透照；同時，針對石油管道焊縫的檢測將其透照源設(shè)置在外，并將射線垂直照射于被檢測部件的表明，盡可能地提升一次透照區(qū)。2.1.2參數(shù)的確定對于數(shù)字射線檢測系統(tǒng)而言，透照參數(shù)包括有射線能量、焦距以及曝光量等。其中，隨著射線能量的增加，系統(tǒng)檢測靈敏度將會下降2.2射線機(jī)的選擇根據(jù)圖1所示的數(shù)字射線檢測流程配置各個檢測期間，主要包有X射線平板探測器、X射線機(jī)、圖像處理單元以及被測試件。本系統(tǒng)所測試的試件為X80鋼管。結(jié)合目前常采用數(shù)字X射線平板探測器，本試驗(yàn)系統(tǒng)所選擇平板探測器的具體型號為PaxScan2520型，該型平板探測器的關(guān)鍵參數(shù)如表1所示。結(jié)合試驗(yàn)系統(tǒng)對測試所要求的輻射強(qiáng)度、負(fù)載特性以及焦點(diǎn)尺寸等，所選擇X射線機(jī)的具體類型高頻固定式射線機(jī)，其關(guān)鍵參數(shù)如表2所示。對于圖像處理單元，本檢測系統(tǒng)選用專門的圖像處理軟件對平板探測器所形成的圖像進(jìn)行處理，選用CPU為I3的工業(yè)計算機(jī)為本試驗(yàn)系統(tǒng)的圖像處理單元。2.3數(shù)字射線檢測系統(tǒng)的應(yīng)用本試驗(yàn)對6個壁厚不同的鋼管進(jìn)行測試，所測試試件的壁厚包括了當(dāng)前石油管道常見的壁厚，并且包含了常見石油管道所存在的焊接缺陷經(jīng)對不同壁厚管件所成像的圖像質(zhì)量進(jìn)行分析可知，該數(shù)字射線測試系統(tǒng)形成的圖像滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。為進(jìn)一步說明，數(shù)字射線檢測系統(tǒng)的優(yōu)越性，主要對本數(shù)字射線檢測系統(tǒng)和傳統(tǒng)膠片射線檢測系統(tǒng)的檢測效果進(jìn)行對比分析。針對焊縫中的氣孔檢測對比結(jié)果如圖2所示。如圖2所示，圖2a）為數(shù)字射線檢測系統(tǒng)的成像結(jié)果，圖2b）為膠片攝像檢測系統(tǒng)的成像結(jié)果。經(jīng)對圖2進(jìn)行分析可知，基于數(shù)字射線檢測系統(tǒng)和膠片射線檢測系統(tǒng)均檢測出管道焊縫中氣孔缺陷針對焊縫中的裂紋檢測對比，結(jié)果如圖3所示。如圖3所示，圖3a）為數(shù)字射線檢測系統(tǒng)的成像結(jié)果，下圖為膠片攝像檢測系統(tǒng)的成像結(jié)果。經(jīng)對圖3進(jìn)行分析可知：基于數(shù)字射線檢測系統(tǒng)和膠片射線檢測系統(tǒng)均可檢測出管道焊縫中裂紋缺陷且圖像清晰度相差不大。不同的是，基于數(shù)字射線檢測系統(tǒng)成像過程僅需短短幾秒鐘；而基于膠片射線檢測系統(tǒng)成像時還需借助暗室處理程度，大大延誤了檢測效率，而且增加了檢測人員的勞動強(qiáng)度。3數(shù)字射線檢測系統(tǒng)為保證石油管道在實(shí)際安裝和應(yīng)用的安全性，需保證管道質(zhì)量滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。管道焊縫是影響其質(zhì)量的關(guān)鍵因素，故需采取高效、可靠的檢測系統(tǒng)對管道焊縫進(jìn)行檢測。數(shù)字射線檢測主要由平板探測器、射線機(jī)、圖像處理單元等關(guān)鍵分系統(tǒng)