胶片射线检测与数字射线检测的焊接缺陷检出能力比较

黄文大，郭伟灿，强天鹏，贾炯明，董茂辉

（1.浙江省特种设备检验研究院，杭州 310020；2.江苏省特种设备安全监督检验研究院，南京 210003；3.浙江三花制冷集团有限公司，新昌 312500；4.北京嘉盛国安科技有限公司，北京 100027）

众所周知，常规胶片射线检测技术经过多年的发展，从检测方法、检测工艺到检测标准都已比较完善。但其具有检测效率低、需要保管查询、远程传送评判、环境污染等方面缺点。随着数字化技术的不断发展，新型的替代胶片的成像器件不断推向市场。DR（数字射线检测）系统就是其中一种较为新型的射线检测系统。

DR 系统是指使用“数字探测器”作为成像器件的射线检测系统。数字探测器是指把X 射线光子转换成数字信号的电子装置，而且该转换过程是由独立单元完成的。

数字成像检测与胶片照相检测在射线透照原理上是相同的，不同点在于成像器件对接收到的信息处理技术：胶片照相检测是射线光子在胶片中形成潜影，通过暗室处理，利用观片灯来观察缺陷的；而数字成像检测则是利用计算机软件控制数字成像器件，实现射线光子到数字信号再到数字图像的转换过程，最终在显示器上进行观察和处理缺陷。

按照检测系统与被检工件的运动状态，目前的射线检测系统分为二类：静态成像检测系统和动态成像检测系统。笔者运用两种方法对试样进行了检测，能检出各种不同的缺陷。

1 试样

压力容器焊接缺陷主要包括裂纹、未熔合、未焊透、夹渣和气孔等缺陷，其中裂纹、未熔合、未焊透缺陷危害性较大。笔者现场制作了一些相关缺陷的碳钢焊接试样，并分别采用胶片射线检测与平板探测器DR 射线检测两种不同的射线检测方法对试样进行检测，然后进行缺陷检出能力比较。

焊接接头试样包括：

1个管管环向对接焊接接头试样，φ400 mm×8mm，含裂纹缺陷，编号S1；3个管管环向对接焊接接头试样，φ325mm×8mm（垫板厚3 mm），含裂纹缺陷，编号S2、S3、S4；1 个平板纵向对接焊接接头试样，200mm×150mm×4mm，含裂纹、未焊透和气孔缺陷，编号01；1个平板纵向对接焊接接头试样，200mm×150 mm×4mm，含未熔合缺陷，编号02；2个平板纵向对接焊接接头试样，275 mm×220mm×6mm，含未焊透缺陷，编号S5、S6。

2 检测设备、器材及检测参数

采用静态成像（即在一定的时间内，对试件的某一部位进行曝光、成像），输出单幅、静止的图像，分别采用胶片射线检测与平板探测器DR 射线检测等两种不同的射线检测方法，对焊接试样进行双壁单影和单壁单影检测，然后进行缺陷检出能力比较。胶片射线照相检测按标准JB／T4730.2－2005《承压设备无损检测第2部分：射线检测》（AB 级技术）检测评定。

2.1 胶片射线检测设备及检测参数

双壁单影射线机型号：XXG3005ZL，焦点尺寸为2.3mm；单壁单影射线机型号：XXG2005，焦点尺寸为2.5mm；

检测参数：焦距1 000 mm；胶片：Kodak INDUSTREX MX125；单丝像质计：FE10－16。按照JB／T4730.2－2005要求，S1～S4双壁单影透照各7次，S1单壁单影透照10次、S2～S4单壁单影透照各7次，S5、S6、01、02单壁单影透照各1次。检测参数如表1所示。

2.2 DR 检测设备及检测参数

射线机：YXLON SMART 300，恒电位便携式X 射线机（由于采用了高频开关技术，射线输出极其稳定）；焦点尺寸为3.0mm。对于薄壁件，如果要获得高分辨率的高清图像，可以采用小焦点或微焦点射线机进行放大拍摄；但为了能与常规胶片照相用的射线机焦点尺寸基本保持一致，未采用放大技术。

表1 胶片射线检测参数

成像板：V－RX，非晶硅，像素尺寸143μm，成像面积220 mm×220 mm。像质计：单丝像质计FE10－16 和双丝像质计。成像系统：以色列VIDISCO（维迪思科）。无损检测系统：VIDISCO RX。软件：VIDISCO XBIT PRO。

检测参数：焦距1 000mm，参照JB／T 4730.2－2005要求，S1～S4双壁单影透照各7次，S1单壁单影透照10次、S2～S4单壁单影透照各7次，S5、S6、01、02 单壁单影透照各1 次。检测参数如 表2 所示。

表2 DR 检测检测参数

DR 检测工艺采用30 次叠加法。帧叠加法又称为图像数字积分法。它是对同一检测对象不同时刻的图像进行多帧采样，并将相应像素叠加以达到提高信噪比的目的。

3 缺陷检出能力比较及射线检测图像

3.1 缺陷检出能力比较

各检出能力如表3～10所示。

表3 试样S1双壁单影透照比较

表4 试样S2双壁单影透照比较

表5 试样S3双壁单影透照比较

表6 试样S4双壁单影透照比较

试样S1～S4双壁单影透照总体比较：胶片照相共发现裂纹72处（其中5处不清晰），DR 发现83处（其中5处不清晰）。

表7 试样S1单壁单影透照比较

表8 试样S2单壁单影透照比较

表9 试样S3单壁单影透照比较

表10 试样S4单壁单影透照比较

试样S1～S4单壁单影透照总体比较：胶片检测共发现裂纹99 处（其中4 处不清晰），DR 发现108处（其中4处不清晰）。

试样01和02单壁单影胶片射线检测（AB 级）与平板探测器DR 检测两种不同的射线检测方法，对裂纹DR 检测略好，未熔合、未焊透和气孔缺陷两种方法显示基本一致。试样S5和S6 单壁单影胶片射线检测（AB级）与平板探测器DR 检测，这两种不同的射线检测方法对未焊透和气孔缺陷的显示基本一致。

3.2 射线检测图像举例

单壁单影01／02平板试样DR 数字成像图像分辨力达到D9。DR 射线检测照片及DR 数字成像图像分辨力如图1～10所示。

图1 01、02平板试样DR 数字成像

图2 DR 数字成像图像分辨力识别图

图3 01平板试样胶片成像

图4 02平板试样胶片成像

图5 S5平板试样DR 数字成像

图6 S5平板试样胶片成像

图7 S6平板试样DR 数字成像

图8 S4管管对接试样2＃部位DR 数字成像

图9 S1管管对接试样2＃部位DR 数字成像

图10 S1管管对接试样6＃部位DR 数字成像

4 结语

采用胶片射线检测与平板探测器DR 检测两种不同的射线检测方法，对现场制作的含有缺陷的4个管管对接焊接接头试样及4个平板对接焊接接头试样进行了检测；并对其检出能力进行了比较。结果表明，两种检测方法对上述试样中裂纹、未焊透、未熔合和气孔等缺陷均有一定的检出能力。在某些结构单一、批量制造及需要快速出具检测结果的射线检测场合，在满足质量验收标准的前提下，可以采用DR 射线检测技术。