小径管自动X射线实时数字成像检测系统设计

        在锅炉生产行业,小径管对接环焊缝的X射线实时成像检测是一个必不可少的质量控制手段,历来受到业主、生产厂和无损检测人员的普遍关注。我国锅炉生产企业采用了多种检测技术,但就小径管对接焊缝而言,由于探伤工作量大,而其它检测方法难以满足生产节拍的要求,因此X射线实时成像技术实际上已经作为唯一的检测方法被广泛采用[1],可在行业内却缺乏明确的X射线验收方法和相应的图像质量标准[2-5],从而导致许多检测设备都不同程度地存在一些技术问题,产生安全隐患。因此,有必要从选择X射线实时成像设备出发,通过规范小径管对接环焊缝质量检测的技术和方法,达到规范产品质量检测的目的。

1　现有小径管X射线成像检测技术概况

        随着技术的不断发展,小径管X射线非胶片成像检测已经从传统的单一的X射线电视成像技术逐渐向多样化的数字成像技术过渡。X射线数字成像技术依据探测器种类可分为图像增强器式、线阵列式、平板式和荧光板式;依据检测区域可分为线成像和面成像两种方式;依据成像速度可以分为实时成像、近实时成像和数字照相三种。不同的成像技术具有各自的特点和应用领域,必须从实际需要出发,做出正确的选择。

        众所周知,X射线对于有方向的缺陷(如裂纹、未融合等)的检出能力取决于射线透照方向与缺陷方向的夹角。动态实时成像由于可连续观察到内部缺陷在较大角度范围的透照影像,因此可实现方位的最佳化,有助于提高该类缺陷的检出能力。因为小径管对接焊缝内可能含有方向性的缺陷,所以是否具有实时成像能力应该作为该类在线检测设备的一个重要考核指标。

1.1　X射线电视成像技术

        自20世纪70年代开始,X射线电视成像技术逐渐走向工业应用,是到目前为止小径管环向对接焊缝检测应用最为广泛的设备。系统的核心部件是X射线图像增强器、电视摄像机和图像显示器,信息传递模式是:X射线→可见光→电信号→模拟图像。图像增强器完成X射线到可见光的转换和亮度增强,经过数代产品更新,目前分辨率可以达到9.0 Lp/mm,并具有抗老化能力。摄像机虽然从最初的电子管相机发展到目前的CCD模拟相机,从隔行扫描发展到逐行扫描,性能有所提高,但没有实质性的进步。图像显示器也只是从隔行显示过渡为逐行显示,减小了图像闪烁。

        虽然图像增强器技术得到了快速发展,但由于相机分辨率低(一般为768像素×576像素)和系统噪声较大,因此X射线电视成像系统的检测灵敏度和系统分辨率较低。