大口径管道焊缝DR检测系统和透照工艺技术的试验研究

陈 剑

（大庆油田质量安全环保监督评价中心特种设备检验中心，黑龙江 大庆 163000）

0 引言

大口径管道环焊缝的射线直接数字成像检测（DR）具有检测焦距长、透照厚度大的特点，检测施工技术难度大，对DR检测系统技术性能和检测透照工艺技术水平要求很高，在工程检测施工前需要对DR检测系统的技术性能和采用的透照工艺进行试验验证，以保证检测系统符合检测施工需要，检测质量达到技术标准要求，为检测施工提供了技术支撑。

1 检测系统性能试验

大口径管道环焊缝DR检测系统主要由射线源、数据采集成像模块、检测驱动机构、无线网络控制模块和系统控制软件等部分组成，实现DR检测系统的远程无线控制、焊缝图像数据采集、信息无线传输、图像存储和评定、检测信息管理等功能。主要对DR检测系统的检测驱动机构性能、无线网络控制模块功能、系统控制软件功能等进行试验和测试。

1.1 检测驱动机构试验

检测驱动机构主要由环形侧齿轨道、DR探测器驱动小车、射线机驱动小车、电气控制与电源部分、遥控器等组成。DR探测器和X射线机驱动小车的结构尺寸和夹紧机构与采用的环形带侧齿轨道相配套，通过夹紧机构调节驱动小车的行走半径曲率。

首先将环形侧齿轨道安装在φ1422mm管道试验装置上，然后将射线机驱动小车安装在轨道上，再将YXLON-300HP高频恒压X射线机安装在驱动小车上，该型号射线机是DR检测施工的标准配置射线源设备。分别通过遥控器和系统控制主机控制驱动小车运动，主要测试射线机驱动小车在大口径管道360°全周运动时的承载力，重点测试射线机驱动小车在承载力较大的管道3点位、6点位、9点位能否稳定匀速通过。通过测试检测驱动机构能够沿管道周向360°平稳匀速运行，可以满足现场检测技术要求。

驱动机构可通过遥控方式控制，可以同时控制两个驱动小车同步工作，也可以单独控制一个驱动小车工作，运动速度可调，检测位置可控。

经过试验，检测驱动机构达到的技术性能指标：（1）适用管径：φ500～φ1422mm；（2）驱动机构的载重量：0～45Kg；（3）运动速度可调：0～2m/min；（4）运动位置控制精度：3mm；（5）无线遥控距离：106米。

1.2 无线网络控制模块试验

DR检测系统通过无线网桥技术实现系统的无线网络通讯功能，网桥内置高增益双极化天线，采用5GHz频段传输数据。分别测试控制端主机、采集端主机、检测驱动机构、DR探测板之间的无线网络通讯功能和数据传输速度。

经过测试，DR检测系统的无线网络可以达到867M传输速度，数据传输完整、稳定，可实现DR检测系统的运动控制、图像采集和信息传输等功能。

1.3 系统控制软件功能试验

检测软件方面主要测试了系统远程无线控制、系统设置、系统校正、创建运动控制程序、焊缝图像数据采集、焊缝图像显示和存储、信息无线传输、焊缝数字图像处理、焊缝数字图像评定、检测信息管理等功能。

通过测试，系统软件具有功能齐全、安全可靠、可扩展性强，运行稳定、速度快、效率高等特点，能满足现场DR检测施工技术要求。

2 检测透照工艺试验

2.1 系统校正

检测透照工艺试验前，根据采用的检测透照方式确定检测焦距，设置X射线机和DR探测器之间的距离，将X射线机的射线窗口对准DR探测器的中心位置。启动检测软件，进入系统校正功能，先通过设置X射线机管电压和管电流校准DR探测器像素，生成对应的DR探测器像素校准文件。再通过设置X射线机管电压和管电流校准DR探测器对射线响应灰度的均匀性，生成对应的校准文件。

2.2 中心透照检测

（1）采用φ1422×26mm钢质管道焊缝试验装置进行DR检测。首先在管道外焊缝旁安装环形侧齿轨道，然后将DR探测器驱动小车安装在轨道上，再将DR探测器安装固定在驱动小车上，调整驱动小车位置将DR探测器对准管道焊缝的12点位置；

（2）将X射线机安装固定在DR检测工装的悬臂装置上，调整悬臂装置将X射线机放置到管道内的中心位置，X射线机的射线窗口对准管道焊缝12点位置；

（3）布置焊缝的检测标记、铅字带、铅字尺、线型像质计、双线型像质计、磁夹等。启动检测软件，系统进行无线网络连接，当控制端主机、采集端主机和DR探测器的无线网络连接通讯正常后，设置X射线机管电压、管电流、帧速和叠加次数、曝光量等检测工艺参数，进行焊缝的中心透照检测试验。测量焊缝DR图像的灵敏度、分辨率、信噪比和灰度值等技术指标。通过设置检测工艺参数，焊缝DR图像质量达到标准规定的技术等级（如图1所示）。

通过对φ1422mm管道焊缝的检测工艺试验，该DR检测系统中心透照检测的图像灵敏度、分辨率、信噪比和灰度等技术指标达到NB/T47013.11-2015的B级[1]。

2.3 双壁单影外透照检测

（1）采用φ1422×26mm钢质管道焊缝试验装置进行DR检测。为测试DR检测透照能力，在透照厚度上又增加了12mm厚的板焊件。首先在管道外焊缝旁安装环形侧齿轨道，然后将DR探测器驱动小车和X射线机驱动小车分别安装在轨道上，再将DR探测器和X射线机分别安装在对应的驱动小车上；

（2）通过控制主机调整两个驱动小车位置成180°相对放置。DR探测器对准管道焊缝的12点位置，X射线机的窗口偏置对准管道焊缝的6点位置，定向射线机的射线束中心与环焊缝中心线所在垂直平面的夹角应控制在6°以内；

（3）布置焊缝的检测标记、铅字带、铅字尺、线型像质计、双线型像质计、磁夹。启动检测软件，系统进行无线网络连接，当控制端主机、采集端主机和DR探测板的无线网络连接通讯正常后，设置X射线机管电压、管电流、帧速和叠加次数、曝光量等检测工艺参数，进行焊缝的双壁单影外透照检测试验。测量焊缝DR图像的灵敏度、分辨率、信噪比和灰度值等技术指标。通过设置检测工艺参数，焊缝DR图像质量达到标准规定的技术等级。

通过对φ1422mm管道焊缝的检测工艺试验，该DR检测系统双壁单影外透照检测的DR图像灵敏度、分辨率、信噪比和灰度等技术指标能达到NB/T47013.11-2015的AB级[1]。

3 技术指标

（1）适用管径：φ500～φ1422mm；

（2）透照厚度：≤65mm（检测焦距：1600mm）；

（3）中心透照检测成像质量：达到NB/T47013.11-2015 B级；

（4）双壁单影外透照检测成像质量：达到NB/T47013.11-2015 AB级；

（5）系统遥控距离：106m。

4 结语

通过试验研究，采用的DR检测系统和检测透照工艺技术能够满足大口径管道环焊缝的检测施工需要，检测质量达到标准技术要求，大幅度提高了检测施工效率，为管道工程的DR检测施工提供了技术支撑。