DB11∕T 1699-2019 在用氨制冷压力管道X射线数字成像检测技术要求

DB11北京市市场监督管理局发布前言 12规范性引用文件 13术语和定义 14X射线数字成像检测技术等级 3 36数字成像检测技术 67检测结果 8检测记录和报告 附录A（规范性附录）图像质量最低值 附录B（资料性附录）几何放大技术原理 附录C（资料性附录）管道壁厚损失数字X射线DWT测试过程 参考文献 本文件按GB/T1.1—2009给出的规则起草。本文件由北京市市场监督管理局提出并归口。本文件由北京市市场监督管理局组织实施。本文件起草单位：北京市特种设备检测中心、北京市丰台区特种设备检测所、北京嘉盛国安科技有限公司、中国特种设备检测研究院、北京航星机器制造有限公司。本文件主要起草人：贾强、谭伟、梁丽红、梁旭、张明洋、王广坤、王宝龙、陈凯、李伟、陈玉平、李浩、李宏雷、陈克、刘阳、赵军、杨雷、崔海捷、帅家盛。针对带保冷层、含液在用氨制冷管道本体及其焊缝X射线检测难题，在与ISO17636—2:2013（E）,Non-destructivetestingofwelds—Radiographictesting—Part2:X-andgamma—raytechniqueswithdigitaldetectors和NB/T47013.11—2015承压设备无损检测第11部分：X射线数字成像检测等标准比对的基础上，体现与ISO标准接轨的原则、采用原质检总局科技计划项目《氨制冷装置RBI与传统检验融合方法研究》课题成果（项目编号：2015QK002）、结合氨制冷管道X射线数字成像检测实践编制本标准，主要技术特点如下：——X射线数字成像检测技术等级按图像质量分为两个级别：A级图像质量—基本技术；B级图像质量—高级技术；——规定了带包覆层含液管道焊接接头X射线数字成像检测内容；——规定了管道本体剩余厚度测量内容。在用氨制冷压力管道X射线数字成像检测技术要求本标准规定了在用氨制冷压力管道本体及其焊接接头的X射线数字成像检测技术和质量分级要求。本标准适用于公称直径不大于400mm的在用氨制冷压力管道本体剩余厚度测量和焊接接头裂纹、未焊透、未熔合、咬边、内凹、错边等缺陷X射线数字成像检测。公称直径不大于400mm的其他带包覆层含液在用管道X射线数字成像检测可参照本标准进行。2规范性引用文件下列文件对本标准的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本标准。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本标准。GB/T12604.2无损检测术语射线照相检测GB18871电离辐射防护与辐射源安全基本标准GB/T23901.1—2019无损检测射线照相检测图像质量第1部分：线型像质计像质值的测定GB/T23901.5—2019无损检测射线照相检测图像质量第5部分：双线型像质计图像不清晰度GB50126工业设备及管道绝热工程施工规范NB/T47013.1—2015承压设备无损检测第1部分：通用要求NB/T47013.2—2015承压设备无损检测第2部分：射线检测NB/T47013.11—2015承压设备无损检测第11部分：X射线数字成像检测TSGZ8001特种设备无损检测人员考核与监督管理规则TSGD7005压力管道定期检验规则-工业管道GBZ117—2015工业X射线探伤放射防护要求3术语和定义GB/T12604.2界定的以及下列术语和定义适用于本部分。氨制冷压力管道ammoniarefrigerationpressurepipe制冷系统内部以氨制冷剂为介质的压力管道，包括带包覆层和不带包覆层的管道。数字探测器digitaldetectorarray将X射线转换为离散阵列模拟电信号、经模数转换后通过计算机显示输出X射线数字图像的电子设备，以下简称探测器。X射线数字成像X-raydigitalradiographyX射线穿透工件经探测器采集转换为数字信号输入计算机处理显示图像的一种成像方法。像素pixelX射线数字探测器的的基本组成单元，即与敏感元器件对应的点。灰度值grayvalueX射线数字图像中每一像素的数值。线性化灰度值linearizedgrayva与探测器曝光量严格成正比例的像素灰度值，当探测器未曝光，对应的灰度值等于零。数字探测器基本空间分辨力basicspatialresolutionofadigitaldetectorarraySRetector在无被检工件、像质计放置于数字探测器之上和透照几何放大倍数接近于1时，检测系统所能分辨的最小几何尺寸细节的能力，在数值上等于在数字图像上测得的探测器不清晰度的一半。数字图像基本空间分辨力basicspatialresolutionofadigitalimageSRmage像质计放置于射线源侧被检工件之上，检测系统所能发现的被检工件图像中最小细节的能力，在数值上等于在数字图像上测得的不清晰度的一半。信噪比signal-to-noiseratio数字图像中给定区域线性化灰度值平均值与线性化灰度值标准偏差之间的比值。归一化信噪比normalizedsignal-to-noiseratio实测信噪比按下式除以基本空间分辨力（单位微米）：注：SNRmeasured为实际测得的信噪比；SRb=SRetector对比度/噪声比contrast-to-noiseratio数字图像两个区域灰度平均值之差与灰度平均标准偏差之间的比值。归一化对比度/噪声比normalizedcontrast-to-noiseratio实测对比度/噪声比按下式除以基本空间分辨力（单位为微米）：注：SNRmeasured为实际测得的信噪比；SRb=SRetector4X射线数字成像检测技术等级X射线数字成像检测技术等级按图像质量分为两个级别（见附录A）：a)A级图像质量—基本技术；b)B级图像质量—高级技术。5一般要求5.1检测人员5.1.1从事X射线数字成像检测的人员，上岗前应进行辐射安全知识培训，并取得相关证书。5.1.2从事X射线数字成像检测的人员，应在取得特种设备无损检测X射线数字成像检测专项资格后，从事相应项目的检测工作。5.1.3检测人员应了解与X射线数字成像技术相关的计算机知识、数字图像处理知识，掌握相应的计算机基本操作方法。5.2检测系统与器材5.2.1X射线机5.2.1.1采用与探测器相匹配的X射线机。5.2.1.2应根据被检工件的厚度、规格、焦距大小以及是否含介质、带包覆层等现场透照条件，选择X射线机的能量范围。5.2.2探测器系统5.2.2.1包含面阵列探测器及其通讯、控制线缆等配件。5.2.2.2面阵列探测器像素尺寸宜在大于100微米至148微米范围内。5.2.2.3A/D转换位数不小于14bit。5.2.2.4探测器供应商应提供探测器的坏像素表和坏像素校正方法。5.2.2.5应按照具体的探测器系统规定的图像校正方法，对探测器进行校正。5.2.3计算机与系统软件5.2.3.1计算机显示器应满足的最低要求如下：a)亮度不低于250cd/m2；b)灰度等级不小于8bit；c)图像显示分辨率不低于1024×768；d)显示器像素点距不高于0.3mm。5.2.3.2系统软件至少应具有以下功能：平均、窗位、安全延时、图像4～16倍不失真缩放、线缆/无线控制、图像采集、图像处理、缺陷几何尺寸测量、缺陷标注、信噪比和基本空间分辨力测量、双丝像质计摆放角度测量、图像存储。5.2.4像质计5.2.4.1图像相对灵敏度采用线型像质计进行测定，线型像质计的型号和规格应符合GB/T23901.15.2.4.2数字图像和阵列数字探测器基本空间分辨力采用双线型像质计进行测定，双线型像质计的型号和规格应符合GB/T23901.5的规定。5.2.4.3线型像质计5.2.4.3.1无包覆层、不含液态介质管道线型像质计的放置原则应符合NB/T47013.11—2015中5.2.4.3.2有包覆层、不含液态介质管道线型像质计宜放置在射线源侧的工件上；若相对灵敏度（IQI值）不能满足透照要求（见附录A中表A.1～A.3），应放置于靠近探测器的保温层外侧。5.2.4.3.3含液态介质管道线型像质计宜放置在探测器侧的工件上；管道带保温层时，应放置于靠近探测器的保温层外侧。5.2.4.3.4当线型像质计放置在探测器侧时，应在适当位置放置铅字“F”作为标记，“F”标记的图像应与像质计的标记同时出现在图像上，且应在检测报告中注明。5.2.4.3.5线型像质计的使用和识别应符合NB/T47013.11—2015中6.1.2.2、6.1.2.3要求。5.2.4.4双线型像质计5.2.4.4.1是否同时使用线型像质计和双线型像质计由合同双方确定。若放大倍率大于1.2，应同时使用线型像质计和双线型像质计。5.2.4.4.2焊缝双壁双影透照，双线型像质计置于管子的射线源侧，图像基本空间分辨力满足附录A中的表A.4或A.5要求（透照厚度为管子公称直径）、并且数字阵列探测器空间分辨力满足附录A中的表A.4或A.5要求（透照厚度为2倍管子壁厚）。5.2.4.4.3焊缝双壁单影或单壁单影透照，双线型像质计置于管子的探测器侧，图像基本空间分辨力满足附录A中的表A.4或A.5要求（透照厚度为管子壁厚）。5.2.4.4.4管道带包覆层时，双线型像质计置于包覆层上，应进行工艺验证，数字图像基本空间分辨力应在参考图像上读取。5.2.4.4.5当双线型像质计放置在探测器侧时，应在适当位置放置铅字“F”作为标记，“F”标记的图像应与像质计的标记同时出现在图像上，且应在检测报告中注明。5.2.4.4.6双线型像质计金属丝与探测器的行或列成较小的夹角（2°~5°),且细丝置于外侧。在透照参数和检测对象不变的情况下（如一条焊缝的连续成像），可只在第一幅图像中放置双线型像质计，细丝置于外侧。5.2.4.4.7双线型像质计的识别方法见GB/T23901.5—2019。5.2.5标记5.2.5.1定位标记焊缝透照定位标记包括搭接标记和中心标记。局部检测时搭接标记称为有效区段标记。当铅质标记用数字表示时，可不用中心标记。5.2.5.2识别标记识别标记包括产品编号、焊缝编号、图像编号和透照日期。返修部分还应有返修标记R1，R2等（其数码表示返修次数）。5.2.5.3标记位置标记一般放置在距焊缝边缘至少5mm以外，所有标记图像不应重叠,且不应干扰有效评定范围内的影像；搭接标记放置的部位还应符合NB/T47013.2的规定。无法标记时应在原始记录上画图标记。5.2.6数字成像系统运行核查5.2.6.1应提供检测系统性能测试证明文件。在第一次使用前应进行检测系统性能验收，验收合格后方可使用。5.2.6.2在如下情况下应进行核查，核查主要指测试系统分辨力，核查方法按NB/T47013.11—2015a)检测系统有改变时；b)正常使用条件下，每3个月应至少核查一次；c)在系统停止使用一个月后重新使用时；d)对于脉冲源，当使用脉冲数占总脉冲数1/3、2/3时，均须核查。5.2.7曝光量确定原则5.2.7.1应按照检测速度、检测设备和检测质量的要求，通过协调影响曝光量的参数来选择合适的曝光量；需要提高检测效率时，优先选择大电流短时间的曝光量。5.2.7.2对于直流源高频射线机，单次曝光量范围：管电流为0.5mA至4.5mA、通常情况下曝光时间5.2.7.3对于脉冲源射线机，单次曝光量范围：脉冲数1至199。5.2.7.4多次叠加的总曝光量等于单次曝光量乘以平均次数。5.2.8安全要求5.2.8.1检测环境应满足说明书中对相应检测系统的温度、湿度、接地、电磁辐射、振动等运行环境5.2.8.2X射线辐射防护条件应符合GB18871和GBZ117的有关规定。5.2.8.3现场进行X射线数字成像检测时，应按GBZ117的规定划定控制区和监督区，设置警告标志，检测人员应佩戴个人剂量计，并携带剂量报警仪。5.2.8.4现场通风条件良好，氨浓度应在人体安全水平以下；必要时，穿戴氨用防护面罩。5.2.8.5高空作业应穿戴高空作业防护用具。6数字成像检测技术6.1焊缝透照布置6.1.1透照方式6.1.1.1不带包覆层、不含液氨制冷管道对接焊缝X射线数字成像检测透照方式见图1～图3。6.1.1.2不带包覆层、含液氨制冷管道对接焊缝X数字成像检测检测透照方式见图4～图6。6.1.1.3带包覆层、不含液氨制冷管道对接焊缝X射线数字成像检测透照方式见图7～图9。6.1.1.4带包覆层、含液氨制冷管道对接焊缝X射线数字成像检测透照方式见图10～图12。f,——X射线源至工件之间的垂直距离；b,——工件至探测器之间的垂直距离；图1对接焊缝双壁双影椭圆透照方式图图2对接焊缝双壁双影垂直透照方式图图3对接焊缝双壁单影透照方式图图4含液管道对接焊缝双壁双影椭圆透照方式图图5含液管道对接焊缝双壁双影垂直透照方式图图6含液管道对接焊缝双壁单影透照方式图图7带包覆层管道对接焊缝双壁双影椭圆透照方式图图8带包覆层管道对接焊缝双壁双影垂直透照方式图图9带包覆层管道对接焊缝双壁单影透照方式图图10带包覆层含液管道对接焊缝双壁双影椭圆透照方式图图11带包覆层含液管道对接焊缝双壁双影垂直透照方式图图12带包覆层含液管道对接焊缝双壁单影透照方式图6.1.2透照方向与透照区域6.1.2.1透照时射线束中心应垂直指向成像区中心，需要时也可选用有利于发现缺陷的方向透照。6.1.2.2透照区域应包含焊缝和距焊缝熔合线10mm范围内的母材区域。6.1.3小径管透照6.1.3.1采用倾斜透照椭圆成像时：6.1.3.2椭圆成像有困难时，宜采用垂直透照重叠成像（见图2、图5、图8、图11），应相隔120°6.1.3.3采用倾斜透照双壁单影成像（见图3、图6、图9、图12），源至工件距离f在满足6.3.1的前提下尽量取小值，像质计和铅字“F”标记应放置在探测器侧。6.1.3.4由于结构原因不能进行多次透照时，经合同双方商定，可采用椭圆成像或重叠成像方式透照一次。鉴于透照一次不能实现焊缝全长的100%检测，此时应采取有效措施扩大缺陷可检出范围，并保证图像评定范围内灰度、信噪比、灵敏度和分辨力满足要求。6.1.4相邻两幅图像搭接区域长度应不小于10mm。6.2管道厚度测量透照方式采用切线技术测量管道壁厚的透照方式见图13；采用双壁厚技术测量管道壁厚损失的透照方式见图13切线技术测量管道壁厚的透照方式图图14双壁厚技术测量管道壁厚损失的透照方式图6.3成像几何参数6.3.1X射线源至被检工件表面的最小距离对于图1、图2、图4、图5、图7、图8、图10、图11双壁双影透照方式，所选用的X射线源至被检工件表面的距离f应满足公式（1）、公式（2）要求。对于A级图像质量： 对于B级图像质量： 式中：d-射线源焦点尺寸，mm。对于图3、图6、图9、图12双壁单影透照方式,f应满足公式（3）、公式（4）要求。对于A级图像质量： 对于B级图像质量： （4）式中：t-名义厚度，mm若规定对面状缺陷进行检测，为降低几何不清晰度，即使A级图像质量合格，射线源至被检工件表面的距离也应提高至B级图像质量要求的f。6.4几何放大技术对于图7～图9、图10～图12透照方式，如果像质计相对灵敏度和基本空间分辨力不能满足表A.1至A.5要求，可以通过几何放大技术降低图像不清晰度。几何放大技术原理参见附录B。6.5散射线和无用射线的屏蔽可采用滤波板、准直器（光栅）、限制照射场范围、防散射线铅板等适当措施，减少散射线和无用X射线。6.6图像质量及评定6.6.1图像质量6.6.1.1图像灵敏度与图像基本空间分辨力应同时保证图像相对灵敏度和图像基本空间分辨力的要求；按照图像质量等级要求及采用的透照方式，A级与B级图像相对灵敏度和不清晰度应分别符合附录A表A.1～表A.5的规定。6.6.1.2补偿原则如果图像相对灵敏度和不清晰度不能同时达到表A.1～表A.5的规定，可通过增加曝光量提高信噪比、进而提高线型像质计（丝号）的可见性补偿超出的不清晰度值（或超出的数字探测器基本空间分辨对于小型缺陷（缺陷在射线透过方向上的尺寸Δw远远小于透照厚度），补偿原则基于下列理论近似，见公式（5）：式中：c-常数；μef-有效衰减系数；………………CNRN-数字图像中测得的归一化CNR为保证获得足够相对灵敏度的X射线数字图像，在以下三种情形下需要进行补偿：a)补偿原则Ⅰ,通过提高信噪比SNR（例如提高曝光量）补偿对比度的降低（例如提高管电压导致的对比度降低）；b)补偿原则Ⅱ,通过提高信噪比SNR（例如，对应于缺失的双线型像质计线对值，提高单丝像质计IQIs的丝号）补偿探测器不清晰度的增大（例如，数字探测器基本空间分辨力高于标准规定图像质量应达到的数字图像基本空间分辨力）。例如：对于某一检测系统，采用椭圆倾斜透照方式检测Φ89x4带包覆层液氨管道，要求达到B级图像质量，如果图像质量不能同时达到W14和D9，则达到W15和D8可提供等效的检测灵敏度。补偿最大不超过2个丝号；c)补偿原则Ⅲ,通过提高信噪比SNR补偿因为数字探测器坏像素的校正导致的拟合不清晰度的增6.6.2图像评定要求6.6.2.1可通过正像或负像的方式显示，1：1评定。6.6.2.2图像有效区域内不应存在干扰缺陷图像识别的伪像。6.6.2.3图像的灰度值应控制在满量程的20%～80%。6.6.3信噪比要求应满足表1对归一化信噪比的最低要求。表1归一化信噪比最低要求-6.6.4缺陷的识别与评定6.6.4.1缺陷的识别可采用计算机辅助人工识别。6.6.4.2人工识别可通过窗位工具将计算机识别的灰度范围转换成人眼可识别的灰度范围，达到人眼识别的最佳效果。6.6.4.3缺陷的评定可采用人工评定或计算机辅助评定方法。6.6.5几何尺寸的测量6.6.5.1几何尺寸的测量包括管道管径、壁厚和焊接缺陷的几何尺寸测量。6.6.5.2使用已知尺寸且经过标定的物体作为参考点（例如钢球），通过参考点校正测量，采用系统软件直接测量管道管径、壁厚和焊接缺陷的几何尺寸。6.6.6缺陷深度的测量6.6.6.1管道剩余壁厚采用切线技术或双壁厚技术进行测量。6.6.6.2管道未焊透深度的测量可参照附录C对比试件进行校准，实现对管道未焊透等缺陷深度的定量测量。6.7图像处理、保存与存储采集图像数据可选用连续帧叠加的方法，图像评价和缺陷评定可采用灰度增强等图像处理方法优化图像的显示效果；任何处理方法不得改变采集的原始图像数据。6.7.2图像保存6.7.2.1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。6.7.2.2检测图像应备份不少于两份，相应的原始记录和检测报告也应同期保存。6.7.2.3图像保存不少于8年，在有效保存期内图像数据不得丢失和更改。6.7.3图像存储6.7.3.1存储格式宜采用标准DICONDE格式或者TIF、TIFF格式，也可根据需要采用专门的存储格式。专门存储格式应留有与其他格式交换信息的接口。单位代码、工件编号、焊缝编号、透照规格、检测人员代码、识别标记等信息应写入图像文件的描述字段中，这些信息应具备不可更改性。6.7.3.2存储图像应具有文件输出打印的功能。6.7.3.3原始图像和处理后的图像均应保存，且原始图像的信息应具备不可更改性、连续性和可读性。6.7.3.4被检位置编号应与图像编号相对应。7检测结果7.1焊接接头射线检测结果评定和质量分级按NB/T47013.2—2015中7的规定执行。7.2管道本体剩余厚度的测定测定结果至少应包括管道正常壁厚与外径、缺陷处管道剩余壁厚、缺陷附近管道外径最大值以及缺陷环向长度最大值等实测数据。8检测记录和报告8.1检测记录应按照现场操作的实际情况详细记录检测过程的有关信息和数据。X射线数字成像检测记录除符合NB/T47013.1的规定外，还至少应包括下列内容：a)制造单位、检测单位或委托单位；b)被检工件：坡口型式、焊接方法；c)使用的检测工艺文件编号；d)检测设备：射线机有效焦点尺寸；e)检测规范：检测技术或图像质量等级、透照布置、像质计、滤波板、射线能量、曝光量或透照时间、射线机与探测器的相对关系、透照几何参数、软件处理方式和条件等；f)图像评定：灰度值、信噪比、图像灵敏度、图像分辨力、缺陷位置和性质；g)检测工艺文件验证情况；h)检测结果及质量分级；a)检测部位及缺陷位置示意图；i)审核人员及其技术资格；j)其他需要说明或记录的事项。8.2检测报告应依据检测记录出具检测报告，报告格式见NB/T47013.11附录E。X射线数字成像检测报告除符合NB/T47013.1的规定外，还至少应包括下列内容：a)制造单位、检测单位或委托单位；b)被检工件：坡口型式、焊接方法；c)使用的检测工艺文件编号；d)检测设备：射线机有效焦点尺寸；e)检测规范：检测技术或图像质量等级、透照布置、滤波板（类型、数量和厚度）、像质计、射线能量、曝光量或透照时间、射线机与探测器的相对关系、透照几何参数、软件处理方式和条件等；k)图像评定：灰度值、信噪比、图像灵敏度、图像分辨力、缺陷位置和性质。图像质量最低值A.1图像灵敏度对应于不同的透照布置方式，图像质量等级与线型像质计（IQI）像质值见表A.1～表A.3。表A.1线型像质计像质值——单壁透照、IQI置于射线源侧表A.2线型像质计像质值——双壁双影透照、IQI置于射线源侧注：管道内含液态介质，应将液态介质深度折算成当量表A.3线型像质计像质值——双壁单影或双影透照，IQI在探测器侧注：管道内含液态介质，应将液态介质深度折算成当量A.2不清晰度图像质量A级最大不清晰度见表A.4；图像质量B级最大不清晰度见表A.5。表A.4图像质量A级最大不清晰度与图像最大基本空间分辨力注3：最小可见IQI丝号和SRage适用于接触透照。如果采用几何放大倍率透照技术见6.4节）IQI丝号和SRage应在参考图像上读取。表A.5图像质量B级最大不清晰度与最大基本空间分辨力计入透照厚度w。注3：最小可见IQI丝号和SRage适用于接触透照。如果采用几何放大倍率透照技术见6.4节）IQI丝号和SRage应在参考图像上读取。（资料性附录）几何放大技术原理增大探测器与工件之间的距离和/或采用小焦点X射线源，达到降低图像不清晰度的目的称为几何放大技术。几何不清晰度uG按公式（B.1）计算：d………………(B.1)式中：SDD-射线源至探测器之间距离，mm；f-射线源至工件之间的距离，mm；d-焦点尺寸，mm；k-几何放大倍率。规定最大图像不清晰度uIm按公式（B.2）进行估算：uIm=………………（B.2）式中：SRb-放大倍率为1时探测器基本空间分辨力。几何放大倍率增加和/或焦点尺寸减小以降低图像不清晰度，使之小于或等于表A.4或A.5中规定的值。几何放大倍率的正确选择应通过图像中放置于工件之上的双线型像质计证实。如果2SRb>d（射线源焦点尺寸），双线型像质计放置于靠近探测器侧的工件上；除此之外，双线型像质计放置于射线源侧的工件上。选择放大倍数时，建议将双线型像质计放置于工件两侧，当确定了放大倍数和焦点尺寸后，最终图像中只需显现一处双线型像质计即可。射线源侧和探测器侧的放大因子显著不同。因此，放大因子应选择工件中心处的值。源侧和探测器侧的放大因子变化应限制在±25%，如果应用了本标6.6.1.2b）补偿原则II，可取较小值。（资料性附录）管道壁厚损失数字X射线DWT测试过程以20钢Φ89x4管状对比试件为例，说明模拟未焊透深度测量的管道壁厚损失数字X射线DWT测试过程如下：a)按实际检测透照工艺得到Φ89x4管状对比试件的数字成像照片；b)点击DR软件双壁厚测量图标，沿管子轴线方向选取两已知壁厚进行校准（消除放大倍率的影响），本例中参考双壁厚度8mm（绿色方框），已知测量厚度6.5mm（红色方框），见图C.1；c)对校准精度进行验证1：沿管子轴线方向拖动红色测量方框至已知外刻槽深度成像处，显示测量厚度；本例外刻槽深度1mm，显示测量厚度7.116mm，见图C.2，误差0.116mm；d)对校准精度