基于数字射线检测的船舶焊缝无损检测应用.pdf

基于数字射线检测的船舶焊缝无损检测应用摘要：随着船舶建造要求的提高，船舶建造质量控制要求随之提高。现阶段，为控制船舶建造焊接质量，常常采用射线检测作为焊接质量检测的一种手段，但检测效率一直是遏制常规射线检测的痛点。射线检测对检测设备操作和底片处理操作等均具有一定的技术要求，且操作失误经常导致底片失效。数字射线（DigitalRadiography,DR）检测作为一种在医学和科学研究中常用的检测手段，具有高效和操作简单的特点，且已大规模普及。随着船舶建造快速化，需要一种不仅可与超声波检测同样快速反馈检测结果，而且可直观反应焊缝质量的检测手段。以船舶建造检测中的板对接和管对接焊缝为研究对象，通过对比常规射线检测和DR检测在图像质量、检测效率和像质计等方面的情况，分析DR检测在船舶焊缝检测中的应用可行性，并通过分析检测成本情况，分析DR检测的实用性。本文主要分析基于数字射线检测的船舶焊缝无损检测应用。关键词：船舶焊缝；无损检测；数字射线检测；常规射线检测；板对接试件；管对接试件引言检测高效化、检测结果直接化和检测数据可追溯是未来船舶建造无损检测的发展方向。船舶建造不同于其他行业，船舶型线变化大，建造环境复杂且多为外场建造，限制船舶建造无损检测的发展。但船舶建造的许多场景是在内场车间环境中完成，如管系焊接、拼板焊接、焊接工艺试验和分段部件焊接等。确定在船舶内场拼板、内场管系焊接和内场分段的建造场景可采用ＤＲ检测代替常规射线检测进行焊缝无损检测。1、常规射线检测射线检测使用放射源发射射线。在射线穿过被检材料的过程中，射线与物质的相互作用使部分射线被吸收，部分射线发生散射现象，造成射线强度降低。不同的物质对射线的吸收和散射影响不同，对射线强度降低造成的影响不同。在被检材料存在材质、缺陷和厚度变化时，可通过检测射线强度判定被检材料情况。船舶建造中的常规射线检测是利用射线对胶片可产生感光作用的原理，采用胶片记录射线强度，并通过暗室处理技术使胶片产生肉眼可直接查看的图像。2、数字射线检测的基本原理和技术特点与数字胶片摄影测量技术不同，数字射线检测的基本原理是，射线通过金属材料后，其强度会因材料吸收而变化，而记录金属材料吸收信息的射线则被射线检测器接受并被接受专业人员可以根据这些图像来评估缺陷。与普通的数码射线胶片摄影检测相比，数码射线检测具有数据检测和管理效率高、辐射量小、经济实惠、易于使用等优点。目前，多个工业应用是基于面阵探测器的数字射线检测技术。该技术的特点是利用二维图像传感器阵列(通常称为非晶硅阵列探测器、非晶态硒探测器和CMOS探测器)将射线转换为光电信号并将其接收到数字图像中。最大的缺点是，目前的空间解析度仍无法与一般x射线相片所产生的影像相比，例如，数位射线影像通常有100万像素，而模拟影像则有大约2000万像素的显着差异。但数字射线检测技术发展迅速，技术水平普遍达到b级高灵敏度水平，体现在国家标准中。3、数字射线检测工艺的制定以实际工件的数字射线检测为例，说明了数字射线检测过程的发展过程。要检查的对象是运行中的金属管，材料为n20钢，管道检测部分为管环焊缝，连接类型为端对端焊缝，槽形为v形。在设计数值半径检测方法时应考虑多个因素包括选择线路运算符和探测器、确定管道电压、管道电流、接触时间、确定透明度方法和设置、图像质量控制等。3.1射线机的选择选择数码x光机主要考虑两个方面:(1)选择协调中心的大小。x射线管焦点的大小直接影响检测图像的质量。焦点越小，几何模糊度越低，检测图像的质量越高。但是，随着焦点的减小，目标的热密度会迅速增加，因此焦点大小必须有适当的范围。强制冷却会减小焦点的大小限制。(2)管式张力控制形式。为了确保计算机以稳定的质量处理图像，普通的半波整流x射线机不再适用，x射线机的电气位置必须稳定，管的最大张力差小于1%。总之，选择pxsevo300ds型x射线机，具有高灵敏度、短曝光时间、高检测图像分辨率、300kV管最大电压、1.0mm焦距、恒定功率和900W最大输出功率。对管道的数字射线检查通常是针对带或不带恒温器的管道进行的，主要区别在于，不带恒温器的管道检查可以在没有放大系数的透明安排下进行，而带恒温器的检查必须在具有放大系数的透明安排下进行。3.2探测器的选择辐射检测器是用于检测和转换光线以及获取光线检测图像的设备，其性能直接影响检测图像的质量。工业数字射线检测技术中常用的辐射探测器可分为半导体辐射探测器和闪烁辐射探测器。辐射检测器的特性主要包括像素大小、空间分辨率、动态范围、适用能量、使用范围等。像素大小直接影响检测图像的质量。一般来说，像素尺寸越小，像素密度越高，图像粒度越小，图像清晰度越高，空间分辨率越高，细节分辨率越高。但是，由于x射线中的光子检测灵敏度，空间分辨率不能无限提高在某些情况下，只有当粒