JB T 4730.11-2xxx 承压设备无损检测 第11部分 X射线数字成像检测(征求意见稿).pdf

中 华 人 民 共 和 国 行 业 标 准 JB JB/T 4730.11200X 承压设备无损检测 第 11 部分：X 射线数字成像检测 Nondestructive testing of pressure equipments- Part11:Standard practice for X- ray digital radiography （征求意见稿） - - 发布 - - 实施 发布发布 JB/T 4730.11200X I 目 次 前 言 II 1 范围. 1 2 规范性引用文件. 1 3 术语和定义. 1 4 检测人员. 2 5 检测系统. 2 6 检测环境. 3 7 成像技术. 3 8 检测方法. 4 9 图像评定. 5 10 承压设备对接接头焊缝射线检测质量分级 5 11 检测报告及图像存储 5 12 工艺评定 5 附 录 A （规范性附录）射线数字成像系统 7 附 录 B （规范性附录）系统分辨率测试方法 9 附 录 C （规范性附录） 工艺评定 10 JB/T 4730.11200X II 前 言 本部分为JB/T 4730.162005之外新增加的第11 部分：X射线数字成像检测。本部分是第一次制 订。 本部分主要根据国内多年来在X射线数字成像研究成果和应用经验，行业反馈意见进行制订。 本部分的的附录A、附录B和附录C为规范性附录。 本部分由全国锅炉压力容器标准化技术委员会（SAC/TC 262）提出。 本部分由全国锅炉压力容器标准化技术委员会（SAC/TC 262）归口 参加本部分制定工作的主要单位和人员如下： 中国特种设备检测研究院 林树青、丁克勤、梁丽红、郑晖、陈光 国家质检总局特种设备安全监察局管道处 修长征 江苏省特种设备安全监督检验研究院 强天鹏 广东盈泉钢制品有限公司 曾祥照 中北大学 韩焱 北京航空航天大学 傅健 北京中检希望科技有限公司 王浩 Varian Medical Systems, Inc. 田楠 丹东华日电器有限公司 邵德峰 四川瑞迪射线数字影像技术有限责任公司 向前 成都华宇检测科技有限公司 唐良明 JB/T 4730.11200X 1 承压设备无损检测 第 11 部分：X 射线数字成像检测 1 范围 本部分规定了承压设备金属材料受压元件的熔化焊对接接头的X射线数字成像技术。 本部分规定了承压设备对接焊接接头X射线数字成像无损检测的成像系统、检测环境、成像技术、 图像评定、检测方法、焊缝缺陷等级评定及检测报告及图像保存等。 本部分适用于钢及有色金属材料制成的承压设备受压元件的制造、安装（含压力管道施工）、在用 检测对接焊接接头的X射线数字成像检测。用于制作焊接接头的金属材料包括碳素钢、低合金钢、不锈 钢、铜及合金、铝及铝合金、钛及钛合金、镍及镍合金。 本部分规定的射线检测技术分为三级：A级低灵敏度技术；AB级中灵敏度技术；B级高 灵敏度技术。 承压设备的有关支承件和结构件X射线数字成像检测，也可参照使用。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。 凡是注日期的引用文件， 其随后所有的 修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 JB/T 4730.1 承压设备无损检测 第1部分：通用要求 JB/T 4730.2 承压设备无损检测 第2部分：射线检测 3 术语和定义 规范性引用文件中的术语适用于本标准。 3.1 像素 pixel 像素是 X 射线数字图像的基本组成单元，图像都是由点（敏感元器件）组成的，组成图像的每一个 点就称为像素。它是构成图像的最小的单位，图像中每个像素的亮度用灰度表示。 3.2 灵敏度 sensitivity 系统所能发现的最小细节。 3.3 空间分辨率 spatial resolution 系统所能分辨的两个相邻细节间的最小距离。用 lp/mm 表示，即每毫米可分辨的黑白（明暗）线对 数（一黑一白称为一个线对） 。 3.4 X 射线数字成像技术 X-ray digital radiography technology 一种通过X射线数字成像器件，将穿过构件的X射线转换成数字灰度图像的技术。 3.5 比特 Bit 数字化的特征是数字的编码技术，二进制数字编码方法是多个由“0”和“1”的数字组合。一个“0”或 一个“1”构成一个最基本的编码，称之为bit (bit 读音为“比特”)。 JB/T 4730.11200X 2 bit是数字二进制中的最小单位，有时也用一位比特来表示，即二进制的一位（2 1 bit=2bit） 。 3.6 灰度等级 gray level 对X射线数字成像系统获得的黑白图像明暗程度的定量描述，它由系统的模/数转换器（A/D）的位 数决定。A/D转换器的位数越高，灰度等级越高。例如，A/D 转换器为12bit时，采集的灰度级为4096。 3.7 动态范围 dynamic range 在线性输出段范围，X射线数字成像系统可采集最大灰度值与最小灰度值之差与暗场图像标准差的 比值。 3.8 信噪比 signal noise ratio 检测缺陷信号与本底噪声的比值。 3.9 有效射束宽度 effective beam width X射线成像系统点扩展函数的半峰全宽称为X射线有效宽度， 在不考虑采样频率情况下， 它反映了X 射线成像的空间分辨率的上限。 3.10 图像处理 image processing 利用计算机软件提高X射线数字图像的对比度、分辨率和细节识别能力的数字变换方法。 4 检测人员 4.1 从事 X 射线数字成像检测的人员，取得 X 射线数字成像检测相应项目的特种设备无损检测人员资 格后方可进行相应的工作。 4.2 检测人员应了解与本检测技术有关的计算机知识、图像处理知识，掌握相应的计算机基本操作方 法。 5 检测系统 5.1 系统的组成 射线数字成像系统主要由X射线源、X射线数字转换系统、计算机系统、检测工装、系统软件等组 成。 5.1.1 X 射线机（源） 根据承压设备被检测焊缝的厚度、材质和焦距大小，选择X射线机（源）的能量范围。X射线机（源） 的选用应考虑影响图像质量的因素，如：射线管焦点尺寸、管电压和管电流调节范围、波纹系数等。 5.1.2 X 射线数字成像转换系统 X射线数字成像转换系统包含面阵列探测器、线阵列探测器及其配件等。 5.1.3 计算机系统 计算机系统的基本配置依据采用的射线数字成像器件对性能和速度的要求而确定。 宜配备较大容量 的内存、硬盘、高亮度高分辨率显示器以及刻录机、网卡等。 5.1.4 系统软件 系统软件是成像系统的核心单元和操作系统，完成工件运动控制、图像采集、图像处理、缺陷几何 尺寸测量、缺陷标注、图像存储、辅助评定和检测报告打印等，是检测准确性和安全性的重要因素。 5.1.4.1 系统软件应包括缺陷标记、尺寸测量、尺寸标定功能。 5.1.4.2 系统软件应具备图像和图像中的相关信息的浏览和查找功能。 5.1.4.3 系统软件应能根据评定结果生成检测报告。 5.1.4.4 系统软件应包含窗口选择、降噪、亮度和对比度增强等基本图像处理功能。 5.1.4.5 系统软件将只经过降噪处理后的图像数据保存为原始图像数据。 5.1.5 图像存储格式 JB/T 4730.11200X 3 存储格式宜采用标准DICONDE格式。工件编号、焊缝编号、透照厚度、透照工艺参数和几何尺寸标 定结果、缺陷判读标记等信息写入DICONDE格式图像文件的图像描述字段，这些信息应具备不可更改性 和可读性。 5.1.6 检测工装 检测工装应满足检测要求。 5.2 系统性能指标及分级 在满足空间分辨率优于3lp/mm的基础上， 像质计灵敏度应达到JB/T4730.2灵敏度表中B级的规定 （特 殊情况需双方协商确定）。 5.2.1 像质计的选用 构成像质计的金属丝的材料应与被检测承压设备的材料相同。 5.2.2 像质计的放置 线型像质计宜放在靠近 X 射线数字成像器件一侧焊缝表面上，金属丝应横跨焊缝并与焊缝垂直。 5.2.3 图像分辨率测试方法 图像分辨率测试方法见附录B。 5.2.4 系统性能的测试 系统确定后或系统改变后应测试系统性能。 5.2.5 系统性能的校验 在系统正常使用条件下，每月应至少校验一次系统性能；在系统停止使用一个月后重新使用时，应 重新校验系统性能。 6 检测环境 检测环境应满足系统运行对环境的要求。 7 检测方法 按照数字成像系统的透照参数和最终的成像质量，确定检测工艺参数。 7.1 透照方式 根据承压设备结构的特点，选择透照方式，被检试件靠近X射线数字成像器件一侧。承压设备表面 与X射线管头和X射线数字成像器件之间保持合理的距离，以防止碰撞损坏。 7.2 透照方向 透照时射线束中心应垂直指向透照区中心，需要时可选用有利于发现缺陷的方向透照。 7.3 透照参数的选择 实际检测时，应根据采用的数字成像系统和熔化焊对接接头的特性，选择适当的射线能量、强度、 积分时间（曝光量）等，满足检测要求。 7.4 成像几何参数的选择 成像几何参数（射线源到探测器距离、物体到探测器距离等）存在最佳值，最佳放大倍数应参考公 式(1)确定。 公式： 2 3 1 += d U M i opt (1) opt M数字成像检测工艺中的最佳放大倍数； JB/T 4730.11200X 4 i U系统固有不清晰度； dX射线源焦点尺寸。 7.5 几何尺寸标定 在实际使用时，几何尺寸应进行标定。标定方法如下： 在实际检测条件下，采集带有阶梯试块的数字射线图像，几何标定公式如（2）： 公式： PN X i = %)20%90( （2） 几何尺寸因子； X阶梯试块的厚度差（单位：mm）； i N边缘下降到20%至90%之间的像素点个数； P像素点大小（单位：mm）。 如图1所示： (a) 阶梯试块 (b) 射线数字图像 图1 几何尺寸标定图 7.6 几何尺寸测量 见公式（3）。 公式：PNS S = （3） S几何尺寸； 几何尺寸因子； S N由计算机测量缺陷尺寸得到的像素个数； P像素点大小（单位：mm）。 7.7 无用射线和散射线屏蔽 应采用滤波板、准直器（光栅）等适当措施，屏蔽散射线和无用射线。 8 图像评定 像质计灵敏度达到JB/T4730.2中规定的AB级或B级的射线数字图像，方可进行图像评定；以正像或 负像的方式显示；在光线柔和的环境下观察检测图像，显示器屏幕应清洁、无明显的光线反射。 图像评定应由取得相应资格的无损检测人员完成。 8.1 像质计灵敏度 JB/T 4730.11200X 5 8.1.1 像质计的选用 构成像质计的金属丝的材料应与熔化焊对接接头的材料相同。 8.1.2 像质计的放置 按照 4730.2 中规定放置。 8.1.3 图像分辨率的测试和校验 首次检测时应校验和测试图像分辨率。 在检测工艺条件不变条件下，根据系统组成各单元所要求性能降低到80%，应对系统进行校验； 检测工艺条件改变后，应重新测试图像分辨率。 8.2 图像灰度范围 图像有效评定区域内的灰度值宜控制在整个灰度范围的20%80%之间。 可通过测量图像灰度直方图等方法确定图像灰度分布范围。 8.3 图像评定的时机 图像质量满足规定的要求后，方可进行焊接接头等级评定。 8.4 缺陷参数的测量 可用系统软件辅助测量缺陷参数。 9 承压设备对接接头焊缝射线检测质量分级 按JB/T4730.2标准第5章“承压设备熔化焊对接接头射线检测质量分级”的规定。 10 检测报告及图像存储 10.1 图像输出 图像输出在显示器上，必要时可以采用高分辨率打印机输出纸质图像，用于现场质量控制。 10.2 检测报告 检测报告的主要内容应包括：产品名称、型号、编号、材质、母材厚度、焊接方式、检测装置型号 （射线源、探测器）、检测部位、透照方法、工艺参数、图像质量、缺陷名称、评定等级、返修情况和 检测日期等。 检测报告必须有操作人员和评定人员的签名并注明其资格级别。 推荐格式见附录 10.3 图像存储 图像应存储在硬盘等数字存储介质中，并在只读光盘中存档。 检测图像宜备份两份，相应的原始记录和检测报告也应同期保存。 在有效保存期内，图像数据不得丢失和更改。 10.3.1 存储环境 保存检测图像的光盘或硬盘等数字存储介质应防磁、防潮、防尘、防积压、防划伤。 11 工艺评定 11.1 通过工艺试验与评定，确定能满足图像质量要求的工艺参数，见附录C。 11.2 工艺条件改变后，应重新进行工艺评定。 12 工艺文件 应有必要的检测工艺文件；文件应包括以下内容： 1）检测依据； JB/T 4730.11200X 6 2）适用范围； 3）人员要求； 4）设备条件； 5) 工件参数； 6) 抽查比例； 7) 检测时机； 8) 系统性能指标； 9) 图像质量要求； 10) 像质计选用； 11) 透照方式； 13) 透照方向； 15) 透照参数； 14) 几何参数及简图； 16) 放大倍数； 17) 屏蔽方法； 18) 图像评定时机； 19) 缺陷评定依据； 20) 图像评定及记录； 21) 检测记录； 22) 图像存储； 23) 安全防护； 24) 其他必要内容。 JB/T 4730.11200X 7 附 录 A （规范性附录） 射线数字成像系统 A.1 定义及术语 A.1.1 暗场图像 dark image 探测器由于其信号转换、存储、读出和放大电路的特性，在无射线辐照的情况下，输出图像，即暗 场图像。 探测器工作的幀周期和偏置电压决定了像素暗电流信号的大小， 暗电流总是存在的， 而且与器件温 度有关。 A.1.2 响应不一致性 non-uniform responsibity 不一致性是指探测器固有的特性，在均匀辐照均质工件（或空屏）的条件下，由于数字成像器件中 像素对射线响应的不一致，致使输出图像亮度呈非均匀性的条纹。 A.1.3 坏像素 under-work pixel 坏像素是指在图像中由于像元晶格点阵的缺陷对单个像素对射线响应不敏感 （甚至没有响应） 或过 于敏感，从而在图像中出现比相邻像元灰度值高或低的白点或黑点。亦指采集校正后的图像，输出值远 离图像均值的异常点即为坏像素。 坏像素的存在形式有： 单点、 两个相邻点和多个相邻点、 几行或几列。 A.1.4 线扩展函数 LSF 线扩展函数LSF是一个理想的线目标（例如铅盘中极小的狭缝或者钨丝）所成的图像。由于系统的 弥散使其所成的像转变成一条向两边扩散的图像，因而线条沿X方向的场强分布LSF被称为线扩展函数。 A.1.5 MTF LSF的傅立叶变换即为系统的调制传递函数MTF， MTF是频域里定量描述成像系统成像质量的特征函 数 A.2 成像技术 A.2.1 成像性能评价 X射线数字成像技术的性能可通过透度灵敏度、空间分辨率和成像时间进行评价。 A.2.2 X 射线数字成像检测技术路线的选择 由于X射线数字成像器件的不同，X射线数字成像检测可有多种不同的成像技术路线，如：平板探测 器成像技术路线、线型阵列探测器成像技术路线。 不同的成像技术路线与不同的设备装置配置，针对不同的使用单位提供可组合成不同的X射线数字 成像检测系统提给供系统的研制单位和系统的使用单位选择。 A.2.2.1 平板探测器成像技术路线 以射线源产生的锥束射线对被检试件实施透照，平板探测器将穿过构件的射线信号转换成电信号， 传送到计算机，形成二维数字图像。A/D转换范围在12bit以上，图像质量能满足AB级和B级的检测要求。 A.2.2.4 线型阵列探测器成像技术路线