DR检测工艺参数优化设置技术的研究和应用

陈 剑 丁 超

（1.大庆油田有限责任公司质量安全环保监督评价中心，黑龙江 大庆 163000；2.中石油大连液化天然气有限公司，辽宁 大连 116000）

0 引言

近年来，射线直接数字成像检测技术（DR）已开始推广应用，实现了焊缝射线无损检测的实时化、数字化和信息化，大幅度提高了检测工效。检测工艺参数是决定检测质量的重要因素，但是由于在工程检测中还缺乏有效的DR检测工艺参数设置方法，工艺参数设置并不准确，影响了检测质量，因此急需找到一种适合DR检测应用的标准工艺参数设置方法。通过技术创新研发出了一种DR检测标准工艺参数优化设置方法，实现了DR检测工艺参数的优化，提升了DR检测能力和工艺技术水平。

1 技术原理

加工制作焊缝模拟试块，校正探测器像素、灰度一致性和射线响应灵敏度，进行检测透照设置，布置检测标记和像质计，依次进行模拟试块的DR检测工艺试验，测定DR图像的灵敏度、分辨率、信噪比和灰度等指标，采集和选取DR检测工艺参数特征值录入计算机软件，生成工艺参数连续线状拟合图，在工程检测中依据该图设置DR检测工艺参数。

2 主要工艺技术

2.1 制作模拟试块

首先，根据检测透照厚度范围加工制作和检测焊缝同材质的一组焊缝模拟试块，该组模拟试块的最小加工数量N=最大透照厚度T/3取整数，模拟试块的最小厚度一般为3～4mm，相邻模拟试块的厚度差为2～3mm，每个模拟试块的长宽尺寸为300×300mm，在模拟试块的中部加工焊缝。

2.2 检测准备

检测准备的材料包括铅字、铅字带、铅字尺、磁夹、像质计、记号笔等。

射线数字成像检测系统的射线机一般选择额定电压为300kV的高频恒压定向X射线机。

检测前应对X射线机进行工作训机。打开X射线机的电源，设置X射线机工作的最高工作管电压和管电流，启动射线机后管电压和管电流逐渐上升至设置的最高工作管电压和管电流，完成射线机的训机工作。

2.3 校正探测器

将检测系统的探测器和X射线机相对放置，调整探测器和X射线机之间的距离，一般设置为600～800mm之间。先只启动检测系统的探测器和软件，校正探测器像素和本底灰度一致性。再启动X射线机，通过设置检测管电压和管电流，将探测器对射线的响应灰度直方图曲线调整至灰度满量程的80%～95%之间，校正探测器对射线的响应灵敏度。

2.4 检测透照设置

采用单壁单影检测透照方式，首先将探测器和定向X射线机相对放置，然后将模拟试块按厚度从小到大的顺序依次放置到检测工装的工位架上，位于探测器和定向X射线机之间，模拟试块的焊缝呈水平方向放置，探测器中部和X射线机对准模拟试块焊缝，将模拟试块和探测器的距离设置为10～20mm。

2.5 布置检测标记和像质计

（1）在模拟试块的表面布置检测标记和像质计。在标记带上布置好焊缝编号、焊缝规格、日期等识别标记，将标记带用磁夹固定在模拟试块表面，检测标记距离焊缝边缘至少5mm；

（2）线型像质计布置在射线源侧模拟试块焊缝一端被检区长度的1/4左右位置，金属丝应垂直横跨焊缝，细丝置于外侧[1]；

（3）双线型像质计布置在射线源侧模拟试块焊缝一端被检区长度的1/4左右位置的母材上，双线型像质计的金属丝与数字探测器的行或列成2～5°夹角，且细丝置于外侧[1]。

2.6 工艺参数试验

（1）首先选择厚度最小的模拟试块进行工艺参数试验，根据透照厚度设置较低的管电压，在系统中设置成像帧速和积分次数等工艺参数，选取焊缝检测成像区，进行焊缝数据采集数字成像并存储到计算机中；

（2）测量并记录焊缝数字图像的灵敏度、分辨率、归一化信噪比和灰度等技术指标，记录管电压、管电流、帧速、积分次数、焦距、透照几何参数、透照厚度等参数；

（3）在保证透照厚度、管电流、帧速、积分次数、焦距、透照几何参数等工艺参数不变的情况下，依次以5kV的递增幅度设置管电压，进行焊缝数据采集数字成像检测，记录工艺参数和图像的技术指标，直到图像灰度超过80%，完成该厚度标定块的工艺参数试验。

按厚度递增顺序依次选取模拟试块，重复2.6的（1）、（2）、（3）步骤完成所有模拟试块的工艺参数试验。

2.7 生成工艺参数设置图

（1）根据每个模拟试块的DR图像，分别选取有效评定区灰度值达到20%满量程的工艺参数特征值，包括管电压、管电流、帧速、积分次数、焦距、透照几何参数等值；

（2）将选取的工艺参数特征值录入到计算机软件中，将参数图的横、纵轴分别设置为透照厚度和管电压，自动生成20%灰度的DR图像工艺参数连续线状拟合图和对应的工艺参数函数关系计算公式（如图1所示）；

（3）重复2.7的（1）、（2）步骤，依次生成图像有效评定区灰度值分别为30%、40%、50%、60%、70%、80%满量程的DR图像工艺参数连续线状拟合图和对应的工艺参数函数关系计算公式。应用该图可以快速准确的查找和计算各种厚度焊缝DR检测工艺参数，能有效提高DR检测质量和检测工效，降低检测曝光量，提高射线作业安全性。

3 技术指标

（1）检测工艺参数准确率100%；

（2）检测曝光量平均降低15～20倍；

（3）检测质量达到NB/T47013标准B级。

4 结语

通过应用该技术具有的特点：（1）技术的通用性强、适用范围广，采用该方法可以制作出钢、铝等多种材质和较宽透照厚度范围的DR检测工艺参数图；（2）实现了DR检测工艺参数的标准化设置，提高了检测工艺技术水平；（3）实现了低曝光量检测，提高了检测作业安全性。

该技术实现了DR检测工艺参数的优化设置，提升了DR检测能力和工艺技术水平，适合工程检测应用，能有效提高检测质量和工效，增加检测作业的安全性。