焊縫的CR檢測程序的驗證

1、焊縫的CR檢測程序的驗證摘要在材料和設(shè)備的檢查方面，數(shù)字X射線成像正逐漸取代傳統(tǒng)膠片照相。因為石油和天然 氣行業(yè)檢測質(zhì)量要求高，所以有必要檢測盒驗證“射線檢測方法”，尤其是在焊縫中。這項 工作是焊縫檢測中，膠片照相和CR成像的比擬研究項FI的一局部。為此，利用市場現(xiàn)有的 五個的CR系統(tǒng)與其各自的熒光板獲得圖像。射線檢測技術(shù)結(jié)合照相技術(shù)和CR技術(shù)應(yīng)用于單 壁單影，雙壁單影和雙壁雙影技術(shù)中。檢測樣本是不同直徑和厚度的板材和鋼管。射線采用 X射線和丫射線源。該圖像的評價標(biāo)準(zhǔn)是可探測性（與膠片照相比擬）以及符合特定的圖像 質(zhì)量參數(shù)（比照度、基本空間分辨率和歸一化信噪比）。作為這項研究的成果，這些已經(jīng)能

2、 夠順利檢測對特定厚度材料的裝置已經(jīng)對它們的程序正式驗證。因此能夠?qū)θ毕葸M行可信賴 的檢測方法。關(guān)鍵字：CR技術(shù)；檢驗程序的驗證；焊縫檢測。SWSI - X-Rays圖5-使用X射線的單壁單影技術(shù)系統(tǒng)的曝光量A.6C0W OJnsodxUJSWS| - Y-RaysIIIIIIVVGroup|Film LISI C1S2 CIS3 S4 C1S5|圖6-使用丫射線源的單壁單影技術(shù)系統(tǒng)的曝光量分析上圖中的使用X射線進行檢測時獲得的圖像結(jié)果，比照常規(guī)的射線檢測，曝光量有 降低的趨勢?？梢杂^察到，系統(tǒng)2顯示出比IV組更高的曝光量除外。然而，用丫射線源時在 所有的系統(tǒng)中都比常規(guī)射線檢測的曝光量更高。表

3、13、14顯示單壁單影技術(shù)的系統(tǒng)分別使用X射線和丫射線源的最終評價結(jié)果。表格13-使用X射線的單壁單影技術(shù)系統(tǒng)的評價結(jié)果GloupSIS2S3S4S5IApprovedApprovedApprovedApprovedApprovedIIApprovedApprovedApprovedApprovedApprovedIIIApprovedApprovedApprovedApprovedApprovedIVApprovedApprovedApprovedApprovedApprovedVApprovedApprovedApprovedApprovedApprovedVIApprovedApprov

4、edApprovedApprovedApprovedVIIApprovedApprovedApprovedFailedApprovedVIIIFailedFailedFailedFailedFailed表格14-使用丫射線的單壁單影技術(shù)系統(tǒng)的檢測結(jié)果GroupSIS2S3S4S5IApprovedApprovedApprovedApprovedApprovedIIApprovedApprovedApprovedApprovedApprovedIIIApprovedApprovedApprovedApprovedApprovedIVApprovedApprovedApprovedApproved

5、ApprovedVApprovedApprovedApprovedApprovedApprovedVIFailedFailedFailedFailedFailedVIIFailedFailedFailedFailedApprovedVIIIFailedFailedFailedFailedFailed圖7、8描繪了使用這兩個源的單壁單影技術(shù)的系統(tǒng)之間的最終比擬結(jié)果。在這些圖像 中，展示了每個系統(tǒng)的可信度，從而得出它們的性能排名。SWSI - X-RaysSWSI - X-Rays圖7-每個使用X射線的單壁單影技術(shù)系統(tǒng)的可信度peAOJddq| 口 S20s5-S1 S4DS3S36，ul- PB

6、AOddv圖8-每個使用丫射線的單壁單影技術(shù)系統(tǒng)的可信度3. 2雙壁單影檢測技術(shù)表15表示的是標(biāo)有缺陷的測試樣品在膠片照相時獲取的圖像結(jié)果。這些圖像作為評估 CR成像系統(tǒng)的檢測能力的參照量。表格15-膠片照相結(jié)果GroupX-Raysf-RaysFilmClassExp. (niA.s)Wire IQI (ISO 19232J)Exp.SNRnIktec.I52.51350227AP10.91365235FII30.81280207AP16.41280219APIII111.61280232F24.911160218FIV133.4II82215F61.711160200FV56.313652

7、04AP69.21280208FVI48.01350213AP17.61280137FVII83.21280209AP78.911)160210Fvin164.7101005F48.28200224FIX450.010100100F70.48250202FX120.01350220AP53.11280201FXi88.41280203AP56.311130230EXII4500.0920057F210.98320152F正如在單壁單影技術(shù)檢測中，雖然在某些情況下滿足所要求的圖像質(zhì)量，但仍然被認(rèn)為 不可檢。因為它們的檢測能力并不等同于膠片照相的檢測能力。使用X射線檢測時，無論樣品直徑為多少，S3

8、、S4號系統(tǒng)的檢測結(jié)果只有當(dāng)樣品厚度 小于7. Umm時才被認(rèn)為是可信的。這說明這些裝置在用雙壁單影技術(shù)檢查更大厚度的工件 時，得到的結(jié)果是不可信的。另外，2號和5號系統(tǒng)被認(rèn)為厚度到達12. 7mm時的檢測結(jié)果 是有效的。使用丫射線源進行檢測時，4號和5號系統(tǒng)僅能探測到第II組的檢測樣本中的缺陷。2 號系統(tǒng)在第I組到達了的相同的檢測靈敏度，在第VII組中也是如此。因此就能斷定這些檢測 樣本帶有更容易被發(fā)現(xiàn)的人工缺陷。這就可以解釋為何2號系統(tǒng)雖然不可檢測小于12. 7mm 厚度的樣品的缺陷，但在厚度為12. 7mm時也能認(rèn)為是可以檢測。圖9和圖10表示的是在雙壁單影技術(shù)中分別使用X射線和丫射線源

9、的曝光值之間的比 較。在這些圖像中，只有采用下面這些組的曝光值才被認(rèn)為是可以檢測的。10000-ZDWSI-X-Rays 100 (Sam) ainsodigGroup|而 C1S2 nS3 US4 (3S5圖9-使用X射線的雙壁單影技術(shù)系統(tǒng)的曝光量DWSI-y-Rays圖1()-使用丫射線源的雙壁單影技術(shù)系統(tǒng)的曝光量通過分析上圖中的使用X射線進行檢測時獲得的圖像結(jié)果，得到：只有當(dāng)厚度到達6. 35mm時，3號、4號和5號系統(tǒng)的曝光量減少了。這是因為在用傳統(tǒng)射線照相檢測那些厚 度的工件時使用的是1類膠片。也可能會觀察到2號系統(tǒng)在檢測所有被認(rèn)為是可檢測的厚度 時，它的曝光量比傳統(tǒng)的射線檢測要高。

10、最極限情況下的曝光量到達了后者的115倍。之所 以會出現(xiàn)這么大的量，是在使用低能放射源時，儀器的限制造成的。這也就產(chǎn)生了低噪聲同 時也低信號強度的圖像，這就需要曝光時間來進行補償。比照于常規(guī)射線照相檢測，用丫射線源進行檢測時就需要更高的曝光量，以便于圖像質(zhì) 量是被認(rèn)為是可檢測的。表20、21顯示雙壁單影技術(shù)的系統(tǒng)分別使用X射線和丫射線源的最終評價結(jié)果。表格20-使用X射線的雙壁單影技術(shù)系統(tǒng)的評價結(jié)果GroupS2S3S4S5IApprovedApprovedApprovedApprovedIIApprovedFailedFailedApprovedIIIFailedFailedFailedFa

11、iledIVFailedFailedFailedFailedVApprovedApprovedApprovedApprovedVIApprovedApprovedApprovedApprovedVIIApprovedFailedFailedApprovedVIIIFailedFailedFailedFailedIXFailedFailedFailedFailedXApprovedApprovedApprovedApprovedXIApprovedFailedFailedApprovedXIIFailedFailedFailedFailed表格21-使用丫射線源的雙壁單影技術(shù)系統(tǒng)的評價結(jié)果Gro

12、upS2S3S4S5IApprovedFailedFailedFailedIIApprovedFailedApprovedApprovedIllFailedFailedFailedFailedIVFailedFailedFailedFailedVFailedFailedFailedFailedVIFailedFailedFailedFailedVIIApprovedFailedFailedFailedVIIIFailed-,HailedIX-HailedXFailedFailedApprovedFailedXIFailedFailedFailedFailedXII-Failed圖11、12描繪

13、了使用這兩個源的雙壁單影技術(shù)的系統(tǒng)之間的最終比擬結(jié)果。在這些圖 像中，展示了每個系統(tǒng)的可信度，從而得出它們的性能排名。DWSI - X-RaysDWSI - X-RaysS36C3E- POAOddodd圖14-每個使用X射線的雙壁雙影技術(shù)系統(tǒng)的可信度4.結(jié)論本文旨在分析五個CR成像系統(tǒng)通過使用單壁單影，雙壁單影和雙壁雙影檢驗技術(shù)，在 檢測焊縫時的性能。這些系統(tǒng)因為所使用的照相技術(shù)和源的種類不同，因而有各自支持的檢 測程序。以便一旦檢測到人工缺陷，檢測圖像的質(zhì)量等價于傳統(tǒng)射線照相技術(shù)。如果按照相 同的檢測參數(shù)進行重新設(shè)置時，這些程序能過保證在評估的可檢測的厚度范圍內(nèi)，其檢測能 力將到達要求。據(jù)

14、觀察，將以下可接受的值作為標(biāo)準(zhǔn)：圖像的基本空間分辨率（不超過100微米的X 射線源和不超過160微米丫射線源，根據(jù)觀察到的穿透厚度排序）、并歸一化信噪比（超過 100）.雖然不能保證各種情況下的檢測能力為100%。但這種方法是完全連貫和可實現(xiàn)的。我們可以確定：在使用射線源時，由于源的衰減和低能射線的靈敏度造成的影響是至關(guān) 重要的。所有被允許使用的源的活度平均值應(yīng)高于30Cio當(dāng)源的活度按觀察到的自然衰減 速率衰減時，即使按傳統(tǒng)射線照相的通用做法增加曝光時間也不能被證明是有利的，而且得 到的圖片被認(rèn)為是不可檢測的.我們還可以被確定：一般來說，CR成像技術(shù)無需面對由于應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)檢測基準(zhǔn)線帶來的 困難

15、。然而，當(dāng)線在第一次檢測不能被識別時，隨后增大源和檢測器距離及曝光時間并沒能 解決的問題，在所有的的情況下都是如此。與之相應(yīng)的圖像因此被認(rèn)為是不可檢測的。使用X射線源時，其高電壓在單壁單影技術(shù)中高于270千伏，在雙壁單影技術(shù)中高于 200千伏；我們還可以注意到其曝光量要高于膠片照相。在這里，1號系統(tǒng)是例外。因為在 所有電壓下，它的曝光量偏低。對于丫射線源，在所有情況卜.其曝光量比常規(guī)射線照相要高。 這種曝光量的增加是因為在高能射線下，熒光體板的效率低于傳統(tǒng)的X射線膠片。2號系統(tǒng)被證明是一個套相當(dāng)慢的設(shè)備。特別是由于必須在低能X射線下得到圖像的限 制。這種限制是由于在高能射線照射下得到的平板的圖

16、像存在許多的噪點（blooming quantity） pp 529-539, July 2009.ASME B31. 3 - Process Piping, ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Section V, 2012.BS EN 14784-1 - Non-Destructive Testing - Industrial Computed Radiography with Storage Phosphor Imaging Plates - Part 1: Classifications of Systems, 2005.ASTM E-2445

17、- Standard Practice for Qualification and Long - Term Stabi1ity ofComputed Radiology Systems, 2010.ASTM E-2446 - Standard Practice for Classification of Computed Radiology Systems, 2010.ASTM E 1815 - Classification of film systems for industrial Radiography, 2013.9IS0 19232-1 Non-destructive testing

18、 - Image quality of radiographs - Part 1: Image quality indicators (wire typ。) - Determination of image quality value, 2013.Petrobras N-2821B - Non-Destructive Testing - Computed Radiography of WeldedJoints, 2011.圖2-單壁單影布置Weld Sampe圖3-雙壁單影布置圖4-雙壁雙影布置表13是試驗樣品規(guī)格、曝光值和圖像質(zhì)量要求這三個影像學(xué)技術(shù)的指標(biāo)。表格1-樣品規(guī)格（單壁單影）Gro

19、upNominal Thickness (mm)Total Thickness (mm)X-Raysy-RaysWire IQI (ISO 19232-1)BSR(gni) (N 2821.B)SNRn 1N2821-B)High Voltage (kV)IsotopeI5.336.93140Sc-7512100 (X-Rays)160 (y-Rays)100II6.357.9515012III7.1110.311501!IV9.5312.7316010V12.7015.9019010VI18.2622.26225Ir-1929VII25.4029.402708VIII35.7140.5132

20、07表格2-樣品規(guī)格（雙壁單影）GroupNominal Diam. (inch)Outer Diam. (mm)Nominal Thick (mm)Total Thick, (mnnX-RaysY-RavsWin? IQI (ISO 19232-1)BSRIsotope10.50803.735.33160Se-7513100 (X-Rays)160 (Y-Rays)100111604.786.38160Sc-7513III0.75402.874.47160Se-7513IV803.915.51160Se-7513V1605.567.16160Se-7512VIXXS7.8211.02160I

21、r-19211VII1.00804.556.15160Se-7513VIII1606.367.96160Se-7512IXXXS9.0912.29180lr-19211X1.50805.086.68160Se-7512XI1607.1410.34160Ir-19211XII2.00403.915.51160Se-7513XIII805.547.14160Se-7512XIV1608.7411.94160Ir-19211XVXXS11.0714.27225Ir-19210XVI250405.166.76160Se-7512xvn807.0110.21180lr-19211XVIII3.00405

22、.497.09160Se-7512XIX807.6210.82180Ir-19211. 2探測器膠片照相試驗中使用了 I類和I【類膠片。在CR成像實驗中那么使用了 5種CR成像系統(tǒng), 每一個具有其自己的相應(yīng)的成像板（IP板）。表4表示所用CR系統(tǒng)、IP板類型和掃描參數(shù)。表格4-CR系統(tǒng)和掃描參數(shù)CR SystemIP TypeLaser Spot Size (gnnPixel Size (gm)SIIPA8770S25050S3IPB5050S43050S5IPC50502. 3射線源在射線檢測中經(jīng)常使用X射線和丫射線源，如表5、6所示。表格5-X射線規(guī)格Maximum High Voltag

23、e (kV)Maximum Current (mA)Focal Spot Size (mm)Equipment model20010.01.0GE IT (Eresco 200 MF4-R)2252.8/8.01.0/5.5Yxlon (XMB 225)4502.0/10.02.5/5.5GE IT (Isovolt Titan 450)表格6-丫射線源IsotopeMaximum Activity (Ci)Focal Spot Size (mm)Irradiator modelIridium-192803.0 x 2.0Sentinel (880 SIGMA)Selenium-75803.0

24、 x 3.0Sentinel (880 DELTA).結(jié)果單壁單影檢測技術(shù)表7表示的是標(biāo)有缺陷的測試樣品在膠片照相時獲取的圖像結(jié)果。這些圖像作為評估 CR成像系統(tǒng)的檢測能力的參照量。表格7-膠片照相結(jié)果GroupX-raysy-RaysFilmClassExp. (mA.s)Wire IQ! (ISO 19232-bExp. (xlO3Ci.s)Win* IQJ (ISO 19232-1)I440138.7013IIII440139.3712IIIII4801410.5712IIIV6001212.8212IIV4951215.2112IIVI3361110.3512IIVII2701114.

25、5811IIVIII2801120.1111II表8T2表示的是進行CR成像時的圖像結(jié)果。除了曝光量、圖像的質(zhì)量外還包括檢測能 力，而檢測能力乂被分為“可檢測(AP) ”和“不可檢(F) ”。表格8-使用單壁單影技術(shù)的檢測結(jié)果(S2)GroupX-Raysy-RaysExp.Wire 1Q1 (ISO 19232-bBSR (gm)SNR、Detec.Exp. (xlO3Ci.s)Wire IQI (ISO 19232-1)BSRSNRnDetec.1401410015017.413100160APII4413100165AP17.212100145AP1115613100150AP15.71

26、2100150APIV12013100170AP16.212100140APV6313100150AP21.211100160APVI12612100185AP19.4916090FVIP26.310160105FVIII1689130130F39.68160104F表格9-使用單壁單影技術(shù)的檢測結(jié)果(S2)GroupX-Raysy- RaysExp.Wire 1QI (ISO 19232-1)BSR (gnuSNRnDetec.Exp. (x103Ci.s)Wire IQI (ISO 19232-1)BSR (gm)S、RnDetec.I3601480170AP25

27、.513100160AP111201480IIOAP26.612100150APIII3201480150AP28.313100160APIV8801380175AP20.612100160APV49512100120AP22.312100150APVI72812100135AP40.610160120FVII234011100175AP92.110160117APVIII27729130135F61.29130128F表格10-使用單壁單影技術(shù)的檢測結(jié)果（S3）(；roupX-Raysy- RaysExp. (nils)Wire IQI (ISO 19232-1)BSRSRnDetec.Ex

28、p. (xlCLs)Wire IQI (ISO 19232-1)BSR(gm)SRnDetec.I!201450210AP62.51350210APII1201350195AP6251363165APIII1401450190AP63.41263160APIV2801350195AP91.21280180APV1721350200AP89.21180115APVI2321263155AP181.011130101FVII450II80140AP173.09160761VIII3309130135F344.0816079F表格U-使用單壁單影技術(shù)的檢測結(jié)果（S4）GroupX-Raysy- RaysExp.Wire IQI (ISO 19232-hBSR igiinSNRnDe tec.Exp. (xl(PCLs)Wire IQI (ISO 19232-bBSR （叩】）SNRnDetec.I1521550210AP45.71365140APII1201450200AP53.11380135APIII1801463160AP50.31380155APIV260