X射线成像技术及其在小径管环缝检测中的应用

侯爽，吴旭景浙江省特种设备检验研究院



X射线成像技术及其在小径管环缝检测中的应用

侯爽，吴旭景
浙江省特种设备检验研究院

摘要：本文主要介绍X射线实时成像检测系统的原理、结构、方法以及此种方法在小径管环缝检测中的应用。

关键词：X射线检测；X射线实时成像检测；无损检测；小径管；环缝

一、前言

X射线无损检测技术由于其可以更直观、更准确的显示材料中的缺陷，被广泛应用于材料测试、工业制造、电子、汽车零部件、医学、军工等领域，但由于其采用的是胶片照片为主要显示方式，在检测速度和成本方面已经无法满足现代工业飞速发展的需要。随着科学技术的高速发展，新的检测技术不断涌现，X射线实时成像检验技术（简称RTR）由于其及时性、低成本、易存储和传输等特点，将逐渐代替胶片成像。

二、X射线实时成像技术

所谓X射线实时成像检测技术就是在曝光的同时就可以观察到所产生的图像。其工作原理是通过X射线机激发出来X射线，穿过待测物体，由于缺陷和母材对X射线的阻挡程度不同，因此穿过的X射线强度也不同，再通过射线接受转换装置将不可见的X射线转换为数字或模拟信号，经过计算机处理后，直接显示在屏幕上，图像的产生会有短暂的延迟，这种延迟取决于计算机的图像处理速度。图像的显示省去了传统胶片式成像技术的暗室处理显像过程，大大提高了检测效率，并且得到的数码图像更容易保存、打印和传输，因此X射线实时成像技术具有更好的发展前景。

X射线实时成像技术的检测系统包括：X射线机、X射线接受转换装置、图像处理单元、图像显示单元、图像存储单元以及检测工装等[1]，如图1所示。

图1　X射线实时成像系统

区别于传统成像技术，数字成像主要是将模拟图像转化成数字图像后才能被计算机识别，因此，模拟图像转换为数字图像（图像转换装置）的关键是成像技术，目前常见的成像有三种方式[2]：（1）图像增强器；（2）线阵列探测器；（3）平面陈列探测器。

三、中国相关检测标准

我国的X射线数字成像检测技术标准是20世纪90年代根据工业生产的需要而制定的。在当时技术、科技水平和社会认可度十分有限的条件下，通过国家特种设备管理部门、设备制造商和技术使用企业的共同努力而完成的，目前的X射线数字成像无损检测相关的标准有：（1）GB/T 19293-2003对接焊缝X射线实时成像检测法；（2）GB/T 21355-2008无损检测计算机射线照相系统的分类；（3）GB/T 21356-2008无损检测计算机射线照相系统的长期稳定性与鉴别方法；（4）GB/T 23909.1-2009无损检测射线透视检测第一部分：成像性能的定量测试；（5）GB/T 23909.2-2009无损检测射线透视检测第二部分：成像装置长期稳定性的校验；（6）GB/ T 23909.3-2009无损检测射线透视检测第三部分：金属材料X和伽马射线透视检测总则；（7）GB/T 17925-2011气瓶对接焊缝X射线实时成像检测；（8）GB/T 26642-2011无损检测金属材料计算机射线照相检测方法。

标准的完善将会进一步推动X射线实时成像技术的发展，新技术的采用同样也将降低无损检测的成本，提高无损检测的效率和准确性。

四、实时成像在小径管检测中的应用

小径管在X射线检测时，由于受到透照厚度差和投影角度、胶片等原因的影响，环缝在底片上椭圆成像不可能达到100％的检测范围，而实时成像检测却可以直观的从显示器上观察焊缝的投影图像，更可以通过旋转管子而得到全方位的透照图像。由于投影图像的椭圆开口距离大约为1倍的焊缝宽度，这种检测方法还可以通过调整小径管轴线方向，来控制图像的清晰度，更有利于提高缺陷的检出率。

缺陷的定量，可根据X射线机头、被检焊缝和射线接收转换装置三者之间相互位置的关系计算出图像的集合放大倍数[1]，即：

M=1+L2/L1

式中：M—几何放大倍数，L1—X射线焦点至被检焊缝表面的距离，L2—被检焊缝表面至射线接收转换装置表面的距离。实际缺陷尺寸=图像中的缺陷尺寸∕几何放大倍数。对于小径管可在开始检测前校验灵敏度时，在像质计上粘贴一片10×10mm的铅箔，而后根据铅箔投影尺寸可以计算出图像的放大倍数，这样可以更直观的显示缺陷的尺寸。

五、结论

X射线实时成像检测技术的应用，可以减少成本，提高准确度和检测效率，在小径管检测方面可以弥补传统X射线照相技术的不足，保证了小径管环缝缺陷的检出率，更加快了检测速度。X射线实时成像检测技术作为一种新兴的无损检测技术，具有无比广阔的前景，随着数字时代的不断推进，将为我国工业的发展起到了推动作用。

参考文献：

[1]GB/T 19293-2003,对接焊缝X射线实时成像检测法.

[2]曾祥照,张正荣.X射线数字化实时成像检测新技术[J].2006年西南地区第九届NDT学术年会暨2006年全国射线检测新技术研讨会论文集,2006.

[3]负明凯,刘力.数字实时成像(DR)与X射线胶片成像对比分析[J].CT理论与应用研究,2005,14(3): 13-17.