薄壁小径管环焊缝的数字射线检测

摘要：在现代工业行业制造中薄壁小径管在石油化工、电力、制冷、航空航天等诸多领域中有着非常广泛的应用。其主要功能和作用就是输送各种气体和液体等介质，所以薄壁小径管环焊缝能够直接影响整个运行系统的安全性和稳定性。然而薄壁小径管环焊缝在制造过程中若存在严重缺陷未得到处理，那么在投入使用后就极有可能发生管道破裂或介质泄漏引发爆炸等较为严重的安全事故，从而造成一定经济损失和人员伤亡，对此就需要应用当下较为先进的数字射线检测技术来有效解决这一问题。因此，本文针对数字射线检测系统和检测流程进行详细分析，同时也对薄壁小径管环焊缝的数字射线检测技术进行深入探讨。

关键词：薄壁小径管环焊缝；数字射线；检测

当前我国数字化技术发展速度较快，数字射线检测技术有逐步代替传统胶片射线检测技术的趋势，而应用这一技术对薄壁小径管环焊缝进行检测不仅能够有效解决传统射线检测方法中的不足，同时还能够使检测效率和检测质量得到显著提升，从而减少薄壁小径管在运行过程中出现问题的概率，为设备正常运行奠定良好基础。

一、数字射线检测系统概述

数字射线检测系统基本配置主要是由射线装置、数字探测器（DDA）、图像采集与处理系统、像质计、检测工装等组成。其中射线源主要用于形成射线束，并以此来穿透被检测物体。数字探测器是将穿透物体的射线能量转换为可供记录和分析的数字信号。图像采集与处理系统主要是对探测器的输出信号进行采集、放大以及模数转换等数字化过程，并最终形成反映被检测物体内部结构的数字图像[1]。像质计用于测定数字射线检测系统的使用性能，根据在检测图像上显示的像质计细节影像来判定检测系统或检测图像的质量，从而评定射线检测技术和缺陷检测能力等。检测工装起到精准固定待检工件、射线源和探测器之间相对位置的作用，保证检测部位准确被射线照射和成像，确保检测结果的可靠性和可重复性。

二、数字射线检测流程

在数字射线检测开展过程中，由射线源发射出射线束来穿透薄壁小径管环焊缝，然后应用数字探测器对具有焊缝内部结构信息的射线进行接收。接下来是数字探测器将射线信号转换为电信号和数字信号再传输至图像采集与处理系统当中，最后应用这一系统对数字信号进行降噪、增强、校正等一系列处理，并通过特定的图像重建算法将处理后的信号重建为较为直观的数字图像。如此检测人员就可以通过对这些图像进行观察和分析来判断焊缝是否存在缺陷，也能够了解缺陷的准确位置、尺寸和类型等信息。

三、薄壁小径管环焊缝的数字射线检测

（一）观察和判断焊缝和热影响区

应用数字射线检测技术来对薄壁小径管焊缝进行检测时，首先需要对整条环焊缝长度实现100%检测，其次还要合理判断和评估焊接热影响区。由于焊缝存在余高问题，所以焊缝厚度和热影响区厚度之间存在一定差异，因此在检测工作实际开展过程中检测人员还必须对焊缝厚度和热影响区域厚度进行详细分析。另外，仅使用一个孔型像质计进行检测时则必须先进行验证所设定窗宽窗位的情况，如果验证结果与设定情况相符合，那么通过数字射线检测就能够明确了解焊缝问题[2]。窗宽和窗位分别决定了显示图像的对比度和亮度，通过对二者进行相应地调整有利于图像细节的观察和识别。

在本实验中工作人员选取的样本材质为SA-192无缝管对接焊接的薄壁小径管，其规格壁厚为2.6mm，外径为15.0mm，余高约为2.0mm。在本实验中采用双壁双影倾斜透照椭圆成像法来对样本进行检测。

受到焊缝余高影响射线在焊缝区的穿透厚度约为7.0mm，然而对于热影响区厚度为管子公称厚度2.6mm，其值未超过6.4mm，因此按照标准ASTME1025-2018和ASMEBPVCSectionⅤ-2023表T-276应选取1组别的孔型像质计编号H12（像质计厚度为0.32mm），并以此进行评估能否达到图像质量等级应识别2T孔的技术要求。分离试块和像质计的放置应尽可能靠近被检工件。由于受到小径管几何形状的条件限制，孔型像质计无法放置于工件和焊缝上，因此将孔型像质计分别放在相同厚度（2.6mm和7.0mm）且与受检样本相同组别或级别材料制作的分离试块上。

经过实验表明调整适宜的亮度和对比度可对热影响区和焊缝厚度的检测图像进行详细分析和判断，从而提高检测工作的准确性。而且在检测工作实际开展过程中分别设置一个孔型像质计使小径管焊缝最薄部位和最厚部位的视觉可分辨性进行有效保障，前提是要验证在既定的透照参数以及窗宽窗位设置情况下，能够用肉眼辨识出两个不同厚度图像等级的像质计图像。这也表明对探测器动态范围较广这一特点进行应用不仅可以使检测质量得以保障，同时还能够通过对窗宽窗位进行合理调整来有效观察和分析同一图像当中的厚度范围[3]。经工艺验证确认后，将优化的透照工艺参数与图像增强窗宽窗位组合参数实施到后续同规格工件检测中，可有效提升缺陷检出率与检测一致性。

（二）分离试块和检测工装放置位置对检测结果的影响

本实验中选择厚度相同和材料与小径管级别相近的两块SA-516Gr.70钢板作为分离试块，如此才能够使检测效果和检测效率得到有效保障，但是分离试块的放置方法和固定方法都会对最终的图像成像效果产生直接影响。在此实验当中工作人员选取一块PVC塑料板作为检测工装，将其放置在两块分离试块下面进行固定。

在经过重新观察研究和调整后，了解到采用错位放置分离试块和检测工装PVC塑料板的固定方式，可有效解决数字探测器响应值与实际需求不符的问题，因此可以表明数字射线检测技术对薄壁小径管环焊缝进行检测时，虽然射线穿透分离试块会产生射线衰减，但射线穿透PVC塑料板衰减的影响是不能忽略的。因此在检测工作实际开展过程中采用两者相互错位放置的方式，才能够减少PVC塑料板对射线衰减带来的极大影响，从而使透照图像质量得到有效保障。

四、薄壁小径管环焊缝数字射线检测效果

（一）缺陷检出能力

数字射线检测获得的图像质量决定了对细节的识别与分辨能力，也就是决定了对细小缺陷的检出能力。通过对大量薄壁小径管环焊缝的实际检测和对比试验能够发现数字射线检测技术具有较高的缺陷检出能力，而且应用这一技术可对常见的缺陷类型，如气孔、裂纹、未焊透和夹渣等进行有效检测。尤其是在一定厚度范围内对微小气孔和裂纹检测方面的检出，这一检测方式的图像灵敏度可接近于传统胶片射线技术。

（二）检测效率对比

与传统胶片射线技术相比数字射线检测技术的检测效率更高。由于传统胶片射线技术需要经过胶片曝光、暗室冲洗、底片干燥等多个环节，所以整个检测过程耗时较长。数字射线检测技术在应用时能够实现连续的动态实时成像，检测人员在检测过程中即可了解和观察检测结果，有利于及时发现受检工件存在的问题并进行工艺调整和后续处理。

结束语

数字射线检测技术在薄壁小径管环焊缝检测中的应用具有较为显著的优势，不仅能够有效提升检测工作效率和图像灵敏度，同时还能够更好的保障产品质量。本文通过系列实验对薄壁小径管环焊缝数字射线检测技术进行系统分析，深入探究其图像成像质量与缺陷识别效果。结果表明，该项检测技术不仅可为石油化工、电力、制冷、航空航天等诸多领域的薄壁小径管环焊缝检测提供理论依据与技术支撑，而且其优化的检测工艺更为这一检测方法在今后应用提供新的思路。

参考文献：

[1]陈乐.基于深度学习的小径管环焊缝DR图像缺陷智能识别[J].化工装备技术，2022，43（4）：30-35.

[2]黄先乔.小径管环向对接接头双壁透照质量的探讨[J].云南化工，2022，49（8）：136-138.

[3]廖行.简述小径管对接焊缝射线检测的质量控制要求[J].户外装备，2023（8）：460-462.