浅谈数字射线在船舶检测中的适用性

2019-06-06乔兵

广船科技 2019年1期

乔兵

（广船国际质量管理部）

0 前言

目前，我们厂在建船舶，载重量在十万吨到三十万吨的成品油轮船体方面的射线检测工作量大约700张（不包含管子），而90%的射线检测工作集中在分段总组合拢和合拢段的坞内搭载阶段，而射线的检测时间基本被固定在中午12：00-13：00和深夜12：00-7：00。单次的射线检测量，中午时每组约5张；深夜时每组约20张。工作方式方法是在船舱内（结构面）布置胶片，在舱外空旷的位置架设X射线机，完成透照工作，见图1。

工业数字射线检测系统种类与胶片射线检测技术的区别是工业常用的数字射线检测系统一般可分为DRCR两种。DR-直接数字化射线检测技术，采用分立探测器阵列（数字探测器整列）简称DDA探测器，完成射线检测的技术。通过辐射DDA探测器中完成图像数字化过程，从DDA探测其中直接给出数字化的检测图像。CR-间接数字化射线检测技术，采用连续探测器（成像板/IP板），完成对射线的探测和转换，直接获得常规模拟检测图像。该技术结合另外的技术单元（扫描主机）A/D转换器将模拟检测图像转换为数字化的检测图像。

数字射线检测技术与常规胶片射线检测技术区别是数字射线检测技术采用辐射探测器代替胶片完成射线信号的探测和转换；数字射线检测技术采用图像数字化技术代替暗室处理过程获得数字检测图像。数字射线检测系统带有图像优化处理软件，可获得更加清晰的成像质量。

1 船舶产品现场检测的可行性

目前船舶的结构均为双壳结构，可以理解为是一个箱体，而在箱体内有不同高度的平台、纵向的纵骨、纵桁，内部结构较复杂。目前船舶船体方面的主要射线检测部位是船舶的外板、甲板、舱壁板等区域，射线检测阶段主要集中在分段总组合拢和合拢段坞内搭载阶段，射线检测固定在每天的中午和深夜，利用其他工种休息的时间进行。另船舶建造的坞内搭载周期越来越短，这就要求在有限的单位时间内完成更多的射线检测工作。

我们日常用胶片检测的方式是检测人员按照NDT图纸要求在船舱内一条或是几条焊缝上的不同位置布上胶片，数量大约10-20张，然后在船舱外架设X射线机进行拍摄。整个拍摄连续进行，在拍完所布的所有胶片后，检测人员去船舱内收回所有胶片，进行暗示处理，得到底片后进行评定、记录和出具报告，最后完成整个的检测工作。

首先我们从数字射线CR开始分析，简单来说该技术是将射线透过工件后的信息记录在成像板上，经过扫描装置读取，再由计算机生成数值化的技术。整个系统的组成部分有成像板（IP）、读出装置（系统扫描器）、计算机软件和硬件等。

数字射线CR与常规射线照相一样，只是用IP板代替了胶片，IP板和胶片一样可以正常的弯曲和剪切。透照曝光后，它不需要常规胶片的暗室处理过程，而是通过将潜影后的IP板装入专用的扫描器，用激光扫描，将存储在IP板上的射线影像转化为可见光信号。红色激光激发荧光物质发出的蓝色光强与原来接收射线剂量成正比，因此激光逐点扫描，可以获得曝光产生的图像信息。蓝色光辐射被光电接收器接收，通过光电倍增和模数转化功能的读出器将其转化成数字信号，在计算机重建可视图像，下一步检测人员就可以通过电脑显示器对得到的图像进行预览和评判。由此可见数字射线CR适用于船舶产品现场检测。

图1 油船典型横刨图

数字射线DR，它是利用电子技术将X射线信息转化为数字化电子载体的X射线成像方法。DR由平板探测器、影像处理器、图像显示器等组成。透射过工件后的X射线信号被探测获取，直接形成数字影像，数字影像数据传到计算机，检测人员通过电脑显示器的图像进行预览和评判。但是DR平板探测器自身并不具备图像存储和处理能力，拍摄同时图像需通过物理连线或无线网络传输到电脑，通过电脑图像工作站进行图像处理，所以也导致平板探测器和电脑之间必须有物理连线或无线网络，限制了平板探测器的移动或是拍摄的位置，一套DR系统配一个平板探测器，拍摄完一张片后，需要移动探测器进行不同部位的拍摄。船舶产品在船舱内进行现场检测，如果通过物理连线来完成数据的传输是不现实的，而无线传输在船舱甲板密封后会造成信号屏蔽，信号强度会被减弱，传输距离也会被缩短。（备注：如果成像板不是处于密闭空间，无线连接不存在问题）另外，DR平板探测器不能弯曲，在带有曲率的位置不能很好的贴合工件。由此可见数字射线DR基本适用于船舶产品现场检测。

2 工作效率

数字射线CR的IP板与常规射线胶片的透照过程和原理基本一样，从工作效率方面来看，数字射线CR的IP板优于常规胶片额是：

（1）曝光时间约为胶片的70%-80%；

（2）CR技术的IP成像板具有较大的动态范围，成像板随入射曝光量变化呈线性、大宽容度响应的特性，故较大板厚差的薄厚板进行检测时，不需要我们常规胶片的双胶片或分段透照，有效的减少拍片次数或重拍次数，减少人力和时间；

（3）CR技术的IP成像板，检测结果数字化，可在计算机上观察和评定，无暗室处理过程，整个过程包括曝光、扫描、读取、擦除和评定储存，速度快，效率高，整个时间约为15分钟，相对于常规胶片的冲洗、晾干、评定和存档，节约了50%的时间；

（4）CR/DR由于是数字化存档，大大减低存档管理人员的工作量，日后调取资料更方便更快捷；

（5）数字射线DR的平板探测器在曝光时间和读取方面比CR的IP板更快，曝光时间约为普通胶片的30%。但是在船体现场检查方面，，检测人员需要在每次获取一张底片后，重新挪动成像探测器来检测下个部位，需要多次爬上爬下，增加了劳动强度，减低了检测效率。

3 经济成本

CR设备包含IP成像板（30张360X80mm）等硬件方面，费用估计需要150多万，其中扫描仪大约80～100万，IP成像板单张价格约在1800-2500之间，技术的一次性投入要比胶片大，但运行成本比胶片低，一张IP板大约可重复使用5000次（IP板使用寿命决定于机械损伤，而以往机械损伤主要发生在IP板的扫描读取过程中，现在的扫描仪已经得到改进，IP板放在暗袋里也可以直接扫描读取，大大降低了扫描读取过程中对IP板的损伤）。如果透照规格360X80mm，CR成本仅为0.4元，而胶片的成本约为7～8元。

CR/DR技术无需暗室处理过程，故节省了暗室的建造费用和冲洗胶片的药水费用（1.0万/每年）和废药水的处理费用（1.2万/每年）。

CR/DR数字化技术，评定直接在电脑显示上，无需观片灯等设备的投入和每年检定费用。

CR技术可使用原X射线设备，无需改造、更换。

数字射线DR设备硬件方面，费用估计需要180多万，其中平板探测器的价格不菲，约占总成本的70%左右，而对于我们来说配20～30个探测器，显然不现实，但是用一个探测器完成每天的拍片工作也不现实，因为这样增加了我们大量的爬舱时间，对检测人员的体力，安全等方面影响较大。DR技术还需改装已有的X射线机设备。

4 环境保护

“人与自然是生命共同体，人类必须尊重自然、顺应自然、保护自然。我们要建设的现代化是人与自然和谐共生的现代化，既要创造更多物质财富和精神财富以满足人民日益增长的美好生活需要，也要提供更多优质生态产品以满足人民日益增长的优美生态环境需要。必须坚持节约优先、保护优先、自然恢复为主的方针，形成节约资源和保护环境的空间格局、产业结构、生产方式、生活方式，还自然以宁静、和谐、美丽”。以上是引用习主席在十九大报告中的一段讲话和要求。可见对环境保护的要求之高，而目前我们传统胶片技术的暗室处理过程所产生的废药水就是一个污染源，很难彻底的避免造成污染，而数字射线CR/DR技术就省去了暗室的处理过程，完全避免了对环境的污染。