焊缝的CR检测程序的验证

1、焊缝的CR检测程序的验证摘要在材料和设备的检查方面，数字X射线成像正逐渐取代传统胶片照相。因为石油和天然 气行业检测质量要求高，所以有必要检测盒验证“射线检测方法”，尤其是在焊缝中。这项 工作是焊缝检测中，胶片照相和CR成像的比拟研究项FI的一局部。为此，利用市场现有的 五个的CR系统与其各自的荧光板获得图像。射线检测技术结合照相技术和CR技术应用于单 壁单影，双壁单影和双壁双影技术中。检测样本是不同直径和厚度的板材和钢管。射线采用 X射线和丫射线源。该图像的评价标准是可探测性（与胶片照相比拟）以及符合特定的图像 质量参数（比照度、基本空间分辨率和归一化信噪比）。作为这项研究的成果，这些已经能

2、 够顺利检测对特定厚度材料的装置已经对它们的程序正式验证。因此能够对缺陷进行可信赖 的检测方法。关键字：CR技术；检验程序的验证；焊缝检测。SWSI - X-Rays图5-使用X射线的单壁单影技术系统的曝光量A.6C0W OJnsodxUJSWS| - Y-RaysIIIIIIVVGroup|Film LISI C1S2 CIS3 S4 C1S5|图6-使用丫射线源的单壁单影技术系统的曝光量分析上图中的使用X射线进行检测时获得的图像结果，比照常规的射线检测，曝光量有 降低的趋势。可以观察到，系统2显示出比IV组更高的曝光量除外。然而，用丫射线源时在 所有的系统中都比常规射线检测的曝光量更高。表

3、13、14显示单壁单影技术的系统分别使用X射线和丫射线源的最终评价结果。表格13-使用X射线的单壁单影技术系统的评价结果GloupSIS2S3S4S5IApprovedApprovedApprovedApprovedApprovedIIApprovedApprovedApprovedApprovedApprovedIIIApprovedApprovedApprovedApprovedApprovedIVApprovedApprovedApprovedApprovedApprovedVApprovedApprovedApprovedApprovedApprovedVIApprovedApprov

4、edApprovedApprovedApprovedVIIApprovedApprovedApprovedFailedApprovedVIIIFailedFailedFailedFailedFailed表格14-使用丫射线的单壁单影技术系统的检测结果GroupSIS2S3S4S5IApprovedApprovedApprovedApprovedApprovedIIApprovedApprovedApprovedApprovedApprovedIIIApprovedApprovedApprovedApprovedApprovedIVApprovedApprovedApprovedApproved

5、ApprovedVApprovedApprovedApprovedApprovedApprovedVIFailedFailedFailedFailedFailedVIIFailedFailedFailedFailedApprovedVIIIFailedFailedFailedFailedFailed图7、8描绘了使用这两个源的单壁单影技术的系统之间的最终比拟结果。在这些图像 中，展示了每个系统的可信度，从而得出它们的性能排名。SWSI - X-RaysSWSI - X-Rays图7-每个使用X射线的单壁单影技术系统的可信度peAOJddq| 口 S20s5-S1 S4DS3S36，ul- PB

6、AOddv图8-每个使用丫射线的单壁单影技术系统的可信度3. 2双壁单影检测技术表15表示的是标有缺陷的测试样品在胶片照相时获取的图像结果。这些图像作为评估 CR成像系统的检测能力的参照量。表格15-胶片照相结果GroupX-Raysf-RaysFilmClassExp. (niA.s)Wire IQI (ISO 19232J)Exp.SNRnIktec.I52.51350227AP10.91365235FII30.81280207AP16.41280219APIII111.61280232F24.911160218FIV133.4II82215F61.711160200FV56.313652

7、04AP69.21280208FVI48.01350213AP17.61280137FVII83.21280209AP78.911)160210Fvin164.7101005F48.28200224FIX450.010100100F70.48250202FX120.01350220AP53.11280201FXi88.41280203AP56.311130230EXII4500.0920057F210.98320152F正如在单壁单影技术检测中，虽然在某些情况下满足所要求的图像质量，但仍然被认为 不可检。因为它们的检测能力并不等同于胶片照相的检测能力。使用X射线检测时，无论样品直径为多少，S3

8、、S4号系统的检测结果只有当样品厚度 小于7. Umm时才被认为是可信的。这说明这些装置在用双壁单影技术检查更大厚度的工件 时，得到的结果是不可信的。另外，2号和5号系统被认为厚度到达12. 7mm时的检测结果 是有效的。使用丫射线源进行检测时，4号和5号系统仅能探测到第II组的检测样本中的缺陷。2 号系统在第I组到达了的相同的检测灵敏度，在第VII组中也是如此。因此就能断定这些检测 样本带有更容易被发现的人工缺陷。这就可以解释为何2号系统虽然不可检测小于12. 7mm 厚度的样品的缺陷，但在厚度为12. 7mm时也能认为是可以检测。图9和图10表示的是在双壁单影技术中分别使用X射线和丫射线源

9、的曝光值之间的比 较。在这些图像中，只有采用下面这些组的曝光值才被认为是可以检测的。10000-ZDWSI-X-Rays 100 (Sam) ainsodigGroup|而 C1S2 nS3 US4 (3S5图9-使用X射线的双壁单影技术系统的曝光量DWSI-y-Rays图1()-使用丫射线源的双壁单影技术系统的曝光量通过分析上图中的使用X射线进行检测时获得的图像结果，得到：只有当厚度到达6. 35mm时，3号、4号和5号系统的曝光量减少了。这是因为在用传统射线照相检测那些厚 度的工件时使用的是1类胶片。也可能会观察到2号系统在检测所有被认为是可检测的厚度 时，它的曝光量比传统的射线检测要高。

10、最极限情况下的曝光量到达了后者的115倍。之所 以会出现这么大的量，是在使用低能放射源时，仪器的限制造成的。这也就产生了低噪声同 时也低信号强度的图像，这就需要曝光时间来进行补偿。比照于常规射线照相检测，用丫射线源进行检测时就需要更高的曝光量，以便于图像质 量是被认为是可检测的。表20、21显示双壁单影技术的系统分别使用X射线和丫射线源的最终评价结果。表格20-使用X射线的双壁单影技术系统的评价结果GroupS2S3S4S5IApprovedApprovedApprovedApprovedIIApprovedFailedFailedApprovedIIIFailedFailedFailedFa

11、iledIVFailedFailedFailedFailedVApprovedApprovedApprovedApprovedVIApprovedApprovedApprovedApprovedVIIApprovedFailedFailedApprovedVIIIFailedFailedFailedFailedIXFailedFailedFailedFailedXApprovedApprovedApprovedApprovedXIApprovedFailedFailedApprovedXIIFailedFailedFailedFailed表格21-使用丫射线源的双壁单影技术系统的评价结果Gro

12、upS2S3S4S5IApprovedFailedFailedFailedIIApprovedFailedApprovedApprovedIllFailedFailedFailedFailedIVFailedFailedFailedFailedVFailedFailedFailedFailedVIFailedFailedFailedFailedVIIApprovedFailedFailedFailedVIIIFailed-,HailedIX-HailedXFailedFailedApprovedFailedXIFailedFailedFailedFailedXII-Failed图11、12描绘

13、了使用这两个源的双壁单影技术的系统之间的最终比拟结果。在这些图 像中，展示了每个系统的可信度，从而得出它们的性能排名。DWSI - X-RaysDWSI - X-RaysS36C3E- POAOddodd图14-每个使用X射线的双壁双影技术系统的可信度4.结论本文旨在分析五个CR成像系统通过使用单壁单影，双壁单影和双壁双影检验技术，在 检测焊缝时的性能。这些系统因为所使用的照相技术和源的种类不同，因而有各自支持的检 测程序。以便一旦检测到人工缺陷，检测图像的质量等价于传统射线照相技术。如果按照相 同的检测参数进行重新设置时，这些程序能过保证在评估的可检测的厚度范围内，其检测能 力将到达要求。据

14、观察，将以下可接受的值作为标准：图像的基本空间分辨率（不超过100微米的X 射线源和不超过160微米丫射线源，根据观察到的穿透厚度排序）、并归一化信噪比（超过 100）.虽然不能保证各种情况下的检测能力为100%。但这种方法是完全连贯和可实现的。我们可以确定：在使用射线源时，由于源的衰减和低能射线的灵敏度造成的影响是至关 重要的。所有被允许使用的源的活度平均值应高于30Cio当源的活度按观察到的自然衰减 速率衰减时，即使按传统射线照相的通用做法增加曝光时间也不能被证明是有利的，而且得 到的图片被认为是不可检测的.我们还可以被确定：一般来说，CR成像技术无需面对由于应按标准检测基准线带来的 困难

15、。然而，当线在第一次检测不能被识别时，随后增大源和检测器距离及曝光时间并没能 解决的问题，在所有的的情况下都是如此。与之相应的图像因此被认为是不可检测的。使用X射线源时，其高电压在单壁单影技术中高于270千伏，在双壁单影技术中高于 200千伏；我们还可以注意到其曝光量要高于胶片照相。在这里，1号系统是例外。因为在 所有电压下，它的曝光量偏低。对于丫射线源，在所有情况卜.其曝光量比常规射线照相要高。 这种曝光量的增加是因为在高能射线下，荧光体板的效率低于传统的X射线胶片。2号系统被证明是一个套相当慢的设备。特别是由于必须在低能X射线下得到图像的限 制。这种限制是由于在高能射线照射下得到的平板的图

16、像存在许多的噪点（blooming quantity） pp 529-539, July 2009.ASME B31. 3 - Process Piping, ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Section V, 2012.BS EN 14784-1 - Non-Destructive Testing - Industrial Computed Radiography with Storage Phosphor Imaging Plates - Part 1: Classifications of Systems, 2005.ASTM E-2445

17、- Standard Practice for Qualification and Long - Term Stabi1ity ofComputed Radiology Systems, 2010.ASTM E-2446 - Standard Practice for Classification of Computed Radiology Systems, 2010.ASTM E 1815 - Classification of film systems for industrial Radiography, 2013.9IS0 19232-1 Non-destructive testing

18、 - Image quality of radiographs - Part 1: Image quality indicators (wire typ。) - Determination of image quality value, 2013.Petrobras N-2821B - Non-Destructive Testing - Computed Radiography of WeldedJoints, 2011.图2-单壁单影布置Weld Sampe图3-双壁单影布置图4-双壁双影布置表13是试验样品规格、曝光值和图像质量要求这三个影像学技术的指标。表格1-样品规格（单壁单影）Gro

19、upNominal Thickness (mm)Total Thickness (mm)X-Raysy-RaysWire IQI (ISO 19232-1)BSR(gni) (N 2821.B)SNRn 1N2821-B)High Voltage (kV)IsotopeI5.336.93140Sc-7512100 (X-Rays)160 (y-Rays)100II6.357.9515012III7.1110.311501!IV9.5312.7316010V12.7015.9019010VI18.2622.26225Ir-1929VII25.4029.402708VIII35.7140.5132

20、07表格2-样品规格（双壁单影）GroupNominal Diam. (inch)Outer Diam. (mm)Nominal Thick (mm)Total Thick, (mnnX-RaysY-RavsWin? IQI (ISO 19232-1)BSRIsotope10.50803.735.33160Se-7513100 (X-Rays)160 (Y-Rays)100111604.786.38160Sc-7513III0.75402.874.47160Se-7513IV803.915.51160Se-7513V1605.567.16160Se-7512VIXXS7.8211.02160I

21、r-19211VII1.00804.556.15160Se-7513VIII1606.367.96160Se-7512IXXXS9.0912.29180lr-19211X1.50805.086.68160Se-7512XI1607.1410.34160Ir-19211XII2.00403.915.51160Se-7513XIII805.547.14160Se-7512XIV1608.7411.94160Ir-19211XVXXS11.0714.27225Ir-19210XVI250405.166.76160Se-7512xvn807.0110.21180lr-19211XVIII3.00405

22、.497.09160Se-7512XIX807.6210.82180Ir-19211. 2探测器胶片照相试验中使用了 I类和I【类胶片。在CR成像实验中那么使用了 5种CR成像系统, 每一个具有其自己的相应的成像板（IP板）。表4表示所用CR系统、IP板类型和扫描参数。表格4-CR系统和扫描参数CR SystemIP TypeLaser Spot Size (gnnPixel Size (gm)SIIPA8770S25050S3IPB5050S43050S5IPC50502. 3射线源在射线检测中经常使用X射线和丫射线源，如表5、6所示。表格5-X射线规格Maximum High Voltag

23、e (kV)Maximum Current (mA)Focal Spot Size (mm)Equipment model20010.01.0GE IT (Eresco 200 MF4-R)2252.8/8.01.0/5.5Yxlon (XMB 225)4502.0/10.02.5/5.5GE IT (Isovolt Titan 450)表格6-丫射线源IsotopeMaximum Activity (Ci)Focal Spot Size (mm)Irradiator modelIridium-192803.0 x 2.0Sentinel (880 SIGMA)Selenium-75803.0

24、 x 3.0Sentinel (880 DELTA).结果单壁单影检测技术表7表示的是标有缺陷的测试样品在胶片照相时获取的图像结果。这些图像作为评估 CR成像系统的检测能力的参照量。表格7-胶片照相结果GroupX-raysy-RaysFilmClassExp. (mA.s)Wire IQ! (ISO 19232-bExp. (xlO3Ci.s)Win* IQJ (ISO 19232-1)I440138.7013IIII440139.3712IIIII4801410.5712IIIV6001212.8212IIV4951215.2112IIVI3361110.3512IIVII2701114.

25、5811IIVIII2801120.1111II表8T2表示的是进行CR成像时的图像结果。除了曝光量、图像的质量外还包括检测能 力，而检测能力乂被分为“可检测(AP) ”和“不可检(F) ”。表格8-使用单壁单影技术的检测结果(S2)GroupX-Raysy-RaysExp.Wire 1Q1 (ISO 19232-bBSR (gm)SNR、Detec.Exp. (xlO3Ci.s)Wire IQI (ISO 19232-1)BSRSNRnDetec.1401410015017.413100160APII4413100165AP17.212100145AP1115613100150AP15.71

26、2100150APIV12013100170AP16.212100140APV6313100150AP21.211100160APVI12612100185AP19.4916090FVIP26.310160105FVIII1689130130F39.68160104F表格9-使用单壁单影技术的检测结果(S2)GroupX-Raysy- RaysExp.Wire 1QI (ISO 19232-1)BSR (gnuSNRnDetec.Exp. (x103Ci.s)Wire IQI (ISO 19232-1)BSR (gm)S、RnDetec.I3601480170AP25

27、.513100160AP111201480IIOAP26.612100150APIII3201480150AP28.313100160APIV8801380175AP20.612100160APV49512100120AP22.312100150APVI72812100135AP40.610160120FVII234011100175AP92.110160117APVIII27729130135F61.29130128F表格10-使用单壁单影技术的检测结果（S3）(；roupX-Raysy- RaysExp. (nils)Wire IQI (ISO 19232-1)BSRSRnDetec.Ex

28、p. (xlCLs)Wire IQI (ISO 19232-1)BSR(gm)SRnDetec.I!201450210AP62.51350210APII1201350195AP6251363165APIII1401450190AP63.41263160APIV2801350195AP91.21280180APV1721350200AP89.21180115APVI2321263155AP181.011130101FVII450II80140AP173.09160761VIII3309130135F344.0816079F表格U-使用单壁单影技术的检测结果（S4）GroupX-Raysy- RaysExp.Wire IQI (ISO 19232-hBSR igiinSNRnDe tec.Exp. (xl(PCLs)Wire IQI (ISO 19232-bBSR （叩】）SNRnDetec.I1521550210AP45.71365140APII1201450200AP53.11380135APIII1801463160AP50.31380155APIV260