传统胶片与CR技术在高铁制造检测中的影响及对比测试研究

肖君武 邱国云 范瑞峰 马兰 陈航 崔健 王晨

摘 要：计算机X射线影像（CR）技术是一种焊缝数字化射线检测技术，其在成像机理、图像获取方法上与胶片照相有着本质的区别。在当前制造业数字化转型的环境下，CR技术也是实现当前制造业无损检测数字化转型的重要手段。研究通过选取当前我国高铁制造检测过程中所使用主要材料，有针对性的开展CR技术与传统胶片对比试验设计及实施，通过对比试验分析得出，CR技术可以替代传统胶片射线检测技术，从而促进我国轨道交通生产制造无损检测数字技术不断提升。

关键词：CR技术；胶片技术；X射线检测

中图分类号：TG115.28

文献标志码：A文章编号：1001-5922（2023）11-0010-03

The impact and comparative test study of traditional film and CR technology in high-speed rail manufacturing inspection

XIAO Junwu1，QIU Guoyun1，FAN Ruifeng2，MA Lan2，CHEN Hang2，CUI Jian2，WANG Chen2

（1.CRRC Qingdao Sifang Co.，Ltd.，Qingdao 266111，Shandong China;2.Peking University，Beijing 100871，China

）

Abstract：Computer X-ray imaging （CR） technology is a digital radiography technology for weld inspection，which has a fundamental difference from film photography in imaging mechanism and image acquisition method.In the current environment of digital transformation of manufacturing industry，CR technology is also an important means to realize the digital transformation of non-destructive testing in the manufacturing industry.In this paper，the main materials used in the current high-speed rail manufacturing process in China was selected，and targeted design and implementation of comparative tests between CR technology and traditional film were carried out.Through the comparative test analysis，it is concluded that CR technology can replace the traditional film radiography technique，thus promoting the continuous improvement of digital technology for non-destructive testing in China's rail transit production and manufacturing.

Key words：CR technology;film technology;X-ray detection

計算机X射线影像（CR）技术是数字射线检测技术中一种新的非胶片射线照相检测技术，在航天航空［1-2］、石油化工［3-5］、国家电网［6-8］、压力容器［9］、考古发掘等［10-13］领域已有大量的应用。同时CR技术也是实现当前制造业无损检测数字化转型的重要途径，该技术能够实现对外形结构较为复杂的焊缝进行精确、快速且环保的数字化成像。高铁的生产制造是体现我国高端制造的一个重要名片，通过选取当前我国高铁制造检测过程中所使用主要材料，有针对性的开展CR技术与传统胶片对比试验设计及实施，通过对比试验探究CR技术在高铁制造业质量检测应用的可行性，从而实现我国轨道交通生产制造无损检测数字化转型升级。

1 CR技术与传统胶片的区别及影响

一个完整的CR系统包括影像板（IP）、CR扫描仪和计算机控制工作站。它是利用X射线存储发光材料制成一种IP板，摄取X射线辐照的影像，首先在IP板上形成由色心构成的潜影，随后利用激光扫描成像技术，把IP板中的潜影信号读取出来并显示为可视图像［14］， CR系统工作原理如图1所示。

CR系统的运行，与传统的胶片透照工艺基本一致，可以在不改变原有胶片测试工装条件下进行，具体检测流程如图2所示。传统的成像方法采用的是“增感屏+胶片”的方式，即通过X射线增感屏将X射线转换为可见光让胶片曝光，而CR系统采用的是“IP板+CR扫描仪+计算机图像处理”的方式［15］。采用IP板曝光，CR扫描仪和软件进行焊接图像读取及缺陷分析，整个扫描过程大概5 min，极大压缩传统胶片探伤过程中曝光、显影、定影、胶片冲洗、评定等工序步骤，同时由于进行数字化，便于追溯，省去了原有胶片档案存储所需的特殊要求［16］。

2 对比试验设计及实施

随着我国轨道装备制造业的发展壮大，无损检测技术在轨道车辆制造业的应用越来越广，技术要求也越来越高，而射线检测是焊缝内部缺陷检测的重要手段。例如CRH3型和谐号动车组转向架中横梁管对接焊缝和 CR400BF复兴号动车组转向架中连接块对接焊缝均采用射线检测进行焊缝内部探伤［17］。

国标GB/T 3323.2—2019规定了射线检测的主要性能指标。试验选取目标工件，分别进行胶片和IP板的对比灵敏度进行测试，同时利用已知的具有不同缺陷类型的检测试块，对胶片和IP板的缺陷能力检测进行对比，测试内容为是否能够识别缺陷、缺陷检出种类、缺陷检出位置和缺陷检出长度。

2.1 对比灵敏度测试

对比实验模拟生产过程中射线检测工况，试验选取母材厚度为25 mm的3块铝合金试块，试块编号为AS5-1、AS5-2、AS5-3。试验分别利用国产的IP板（HR）与胶片（AGFA D4）作为记录介质，对3块试块进行透照并分析对比灵敏度。

CR技术和胶片的检测参数如表1 所示。试验采用YXLON（依科视朗）X射线机，CR扫描仪器为国产扫描仪（型号：BDY-CR 01）。胶片的测试结果如图3所示，经判断底片质量合格，单丝像质计W13号丝清晰可分辨。国产化IP板的X射线数字图像如图4所示，焊缝区的灰度为40 000以上，从图像上可清晰识别W13号丝，图像质量接近于胶片的影像，都可满足GB/T 3323.2—2019要求的B级标准（W12）要求。此外，从检测参数对比中可以看出，试验采用IP板需要的曝光量减小了70%左右，检测时间缩短，明显提高了检测效率。

2.2 缺陷检测能力

在高铁的生产制造过程中，对于一些部件的焊接部分，由于环境、焊接工艺等影响可能会导致焊缝中产生缺陷，一般常见的缺陷种类有6类：裂纹、未熔合、未焊透、夹渣、气孔、形状缺陷［18］。为了验证CR技术的缺陷检测能力，试验选取了平板厚度为6 mm的铝合金（见图5）、碳钢（见图6）、不锈钢（见图7）、铜（见图8）4种不同材质的对接焊缝进行了测试，并与胶片检测所得到的结果进行对比。

通过对不同材质的不同焊缝缺陷进行检测，可以看到胶片和CR技术均清晰地呈现了基本缺陷，胶片和IP板呈像结果相当，缺陷检出位置、种类相差无几，可满足生产过程中焊缝检测要求。同时，CR技术可以对扫描后的图像通过软件辅助评片，采用图像处理技术改善图像质量，增强图像特征信息，例如使用“窗技术”观察不同厚度部位特征、“图像锐化”处理补偿图像轮廓等［19］。扫描后的图像可以放大缺陷细节，并进行测量，方便评片人员更清晰地判断缺陷性质。

3 结语

采用CR技术和传统胶片射线检测方法，对高铁制造过程中一些典型焊缝进行了对比检测实验，比较了2种方法的对比灵敏度，对于不同材质、不同类型的缺陷检出能力。通过对比试验得出，采用IP板曝光可以使曝光量减少70%，CR技术的对比灵敏度满足GB/T 3323.2—2019标准要求，检测所得到的图像能够清晰观察到焊缝内部缺陷。同时，CR技术和胶片成像技术对于不同缺陷的检出位置和种类一致。通过上述实验结果对比可以得出，CR技术可以替代传统胶片射线检测技术，从而实现我国轨道交通生产制造无损检测数字化转型升级。

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收稿日期：2023-02-01；修回日期：2023-07-01

作者简介：肖君武（1992-），男，硕士，工程师，研究方向：轨道车辆无损检测；E-mail：xjunwu92@163.com。

引文格式：肖君武，邱国云，范瑞峰，等.传统胶片与CR技术在高铁制造检测中的影响及对比测试研究［J］.粘接，2023，50（11）：10-12.