射线数字成像技术的应用
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DR成像的基本原理和应用1. DR成像的基本原理DR成像(Direct Radiography Imaging,直接数字成像)是一种用于数字化X 射线成像的技术,与传统的胶片成像相比,DR成像具有许多明显优势。
DR成像的基本原理如下:• 1.1 X射线的产生X射线是一种通过高速电子与原子碰撞而产生的电磁辐射。
在DR成像中,通过X射线发射装置产生高能X射线。
• 1.2 X射线的传播高能X射线由X射线管产生后,会通过人体或其他物体,其中的骨骼和组织对X射线有不同的吸收能力。
• 1.3 X射线的探测DR成像中采用的探测器是一种能够将X射线能量转化为电子信号的装置。
常见的DR探测器主要有闪烁体探测器和平板探测器。
• 1.4 信号的数字化DR成像中探测器所获得的电子信号被转化为数字信号,并通过数字处理器进行处理和分析。
• 1.5 影像的生成经过数字化处理后的信号,可以通过图像重建算法生成高质量的X 射线影像。
2. DR成像的应用DR成像由于其数字化的特性,广泛应用于医学影像学和工业检测等领域。
以下是DR成像的一些主要应用:• 2.1 医学影像学–临床诊断:DR成像可以用于检测和诊断各种疾病,如骨科疾病、肺部疾病等。
其高质量的图像可以提供医生准确的诊断依据。
–手术导航:DR成像可以在手术中提供实时的X射线图像,帮助医生定位和操作,提高手术的精确性和安全性。
–放射治疗:DR成像可以用于放射治疗计划的制定和评估,确保放射治疗的准确性和有效性。
• 2.2 工业检测–材料分析:DR成像可以用于材料的质量检测、缺陷分析和结构表征等方面,对材料的成分和性能进行分析。
–焊接检测:DR成像可以帮助检测焊接接头的质量和缺陷,确定焊接的完整性和稳定性。
–零件检测:DR成像可以用于检测零部件的尺寸、形状和结构,确保产品的质量和可靠性。
• 2.3 安全检查–行李检查:DR成像可用于机场和火车站的行李检查,快速且准确地检测到可疑物品。
《装备维修技术》2021年第8期—263—X 射线数字成像检测技术在航空产品上的应用陈明飞(中国航发哈尔滨东安发动机有限公司,黑龙江 哈尔滨 150066)X 射线成像检测技术,本质上属于无损检测的主要方式,能够动态性从多个角度对飞机零部件缺陷实施全方位的观察。
而X 射线检测技术在航空制造企业方面的具体应用,主要是使用胶片法,实施检查焊接件,铸件等材料的专业化结构,该方法存在着检测效率偏低,检测成本比较高、会污染到环境等相关问题,所以在很大程度上无法适应航空制造企业迅速发展的基本需求。
随着科学技术的日益发展,X 射线数字成像检测技术作为新兴方法广泛被应用于航空领域。
很多飞机配件制造商开始重视高效性的检测工作,并与负责射线检测设备制造的企业展开深度友好的合作。
X 射线数字成像检测技术,能够高效准确的完成图像的优质化采集,以及图像的处理,达到信息传递的良好效果。
但数字检测这种技术,所获得的检测图像同常规胶片射线照相检测技术呈现出来的图像相比较而言,其特点明显有空间分辨率不够高,动态范围大的基本情况存在,致使在工业领域应用该技术受到不同程度的限制。
1 X 射线数字成像检测与传统胶片法检测能力对比1.1试验方案 X 射线检测技术是无损检测型技术,该技术不同于以往传统意义上的胶片法,可以全面提供铸件检测部位有没有缺陷存在,还能检测出缺陷的尺寸。
为进一步对比分析出X 射线成像检测技术和传统胶片法之间检测能力的差异性,可以选择不同检测系统,对X 射线数字成像检测技术与传统胶片法进行全方位检测,根据不同厚度下的钢,钛、铝合金试块,试验两种方法的灵敏度和不清晰度,从而更好的实施有效分析和深入性研究。
1.2试验情况分析 1.2.1灵敏度试验分析 依据钢、钛、铝合金灵敏度试验结果来看,以下几点是比较关键性的内容。
第一,利用胶片法实施检测灵敏度要比国军标A 级高出1级。
第二,数字成像检测系统灵敏度,整体上比国军标A 级高1~2级。
x射线成像技术的原理与应用1. 引言•x射线成像技术是一种非常重要的医学和工业检测方法。
•本文将介绍x射线成像技术的原理和应用。
2. x射线成像技术的原理•x射线是一种电磁辐射,具有较高的穿透能力。
•x射线成像技术利用x射线穿透物体并与物体内部的不同组织或材料发生相互作用,进而形成影像。
•x射线成像技术的原理主要包括:–x射线源:产生x射线的设备,通常是由高能电子束轰击金属靶发生器产生。
–物体:被检测的对象,可以是人体内部组织、工业产品等。
–探测器:用于捕捉和测量x射线通过物体后的剩余辐射。
–影像处理系统:将探测器捕捉到的剩余辐射转化为图像。
3. x射线成像技术的应用3.1 医学领域•普通x射线检查:用于骨折、腹部钙化、肺部结核等疾病的诊断。
•CT扫描:通过旋转式x射线源和探测器,获得物体的三维图像,用于帮助诊断和手术规划。
•放射治疗:利用x射线的高能量特性,对肿瘤进行放射性治疗。
3.2 工业领域•无损检测:用于检测工业产品的内部缺陷,如焊接缺陷、材料疏松等。
•安全检查:用于检测安全隐患或非法物品,如行李箱、货物等。
•原材料分析:通过x射线的特征谱线,分析物体的成分和结构。
4. x射线成像技术的优势•高分辨率:x射线成像技术可以获得高分辨率的图像,可以清晰地显示物体的细节。
•高穿透能力:x射线可以穿透一部分物质,能够检测和观察物体内部的结构。
•非侵入性:x射线成像技术对被检测对象没有伤害。
•快速:x射线成像技术可以在短时间内获得图像。
5. x射线成像技术的发展趋势•数字化:x射线成像技术越来越多地采用数字化处理,可以实现图像的存储、传输和分析。
•多模态成像:将x射线成像技术与其他成像技术结合,可以获得更全面和准确的信息。
•低剂量成像:针对x射线辐射对人体的潜在危害,研究人员正在努力降低x射线成像的辐射剂量。
•自动化:利用计算机和人工智能等技术,实现x射线成像的自动化处理和分析。
6. 结论•x射线成像技术是一种重要的医学和工业检测方法,应用广泛且不断发展。
射线数字成像技术发展摘要:射线数字成像是一种先进辐射成像技术,是辐射成像技术的重要发展方向,该技术利用射线观察物体内部的技术。
这种技术可以在不破坏物体的情况下获得物体内部的结构和密度等信息,并且通过计算机进行图像处理和判定。
目前已经广泛应用于医疗卫生、国民经济、科学究等领域。
关键词:辐射成像射线数字成像1引言自德国物理学家伦琴1895年发现X射线以来,射线无损探伤作为一种常规的无损检测方法在工业领域应用已有近百年的历史,人们一直使用胶片记录X(γ)射线穿过被检物件后的影像,其中60多年来,则一直使用增感屏配合胶片来获取高品质的影像,曝光过后的胶片经过化学处理,产生可视的影像后,在观片灯上显示出来以供读取、分析及判断。
胶片-增感屏系统可使射线检测人员实现对影像的采集、显示和存储。
这种方法操作简单,产生的图像质量优异,功能效用全面,因此该技术在包括核工业在内的工业、医疗领域一直被广泛使用。
胶片照相法的不足在于检测周期长,因为需要暗室处理,检测周期在3~20个小时不等;大量底片造成保存上的困难,查阅不便;胶片成本高;曝光时间长;在大量的检测工作面前,需要大量人力资源;底片难以共享,某些焊缝底片在需要专家共同研讨评定时,该弊端特别明显;不利于环境保护等。
无法满足目前工业化生产和竞争日益激烈的需要。
随着科学技术和设备制造能力的进步,例如电子技术、光电子技术、数字图像处理技术的发展;高亮度高分辨率显示器的诞生;高性能计算机/工作站的广泛应用;计算机海量存储、宽带互联网的发展,使得数字成像技术挑战传统胶片成像方式在技术上形成可能。
以射线DR、CR和CT为代表的数字射线成像技术,结合远程评定技术将是无损检测技术领域的一次革命。
数字射线照相技术具有检测速度快,图像保存方便,容易实现远程分析和判断,是未来射线检测发展的方向[1]。
2 射线数字化图像基本概念2.1 数字图像概念数字图像[2](digital image)是传统X射线与现代计算机技术结合的产物。
DR放射检查技术在临床急诊中的应用DR(数字化射线检查)技术是一种数字化X射线成像技术,可以在几秒钟内生成高质量的X射线图像。
这种技术在临床急诊中的应用广泛,并且在诊断和治疗中起到了重要的作用。
DR技术可以用于急诊患者的快速筛查和初步诊断。
由于DR技术成像速度快,因此可以在短时间内获取患者的X射线图像,医生可以迅速对患者进行初步的筛查和诊断。
这对于急诊患者来说非常重要,因为他们通常需要迅速作出治疗决策。
DR技术可以用于急诊情况下的损伤和骨折的诊断。
骨折是急诊中常见的损伤,通过DR 技术可以更清晰地观察骨折的程度和位置,有助于医生确定最佳的治疗方法。
DR技术还可以用于检查脊柱损伤、关节脱位等其他损伤情况,提供更准确的诊断结果。
DR技术可以用于内科疾病和急性疾病的诊断。
急性胃肠道炎症或穿孔可以通过DR技术来观察腹部的变化。
与传统的X射线技术相比,DR技术能够提供更清晰的图像,更准确地显示炎症或穿孔的位置和程度。
DR技术还可以用于肺部感染、心脏病、脑卒中等其他内科急症的诊断。
DR技术还可以用于内外科手术之前和之后的评估。
在手术准备阶段,医生可以使用DR 技术来确定手术部位的情况,以更好地制定手术计划。
在手术后,可以使用DR技术来评估手术结果和手术部位的恢复情况。
这对于医生来说非常重要,因为他们可以对手术效果进行及时评估,并决定是否需要采取进一步的治疗措施。
DR技术还可以用于急诊室的医疗记录和管理。
医生可以通过DR技术将患者的X射线图像直接保存到电子病历系统中,方便后续查看和管理。
这种技术还可以与其他医疗设备和信息系统进行无缝连接,提高医疗记录和管理的效率和精确度。
DR技术在临床急诊中的应用非常广泛,可以用于各种急诊情况下的筛查、初步诊断和治疗方案的确定。
它为医生提供了高质量的图像,帮助他们更准确地诊断和治疗急诊患者。
DR技术还可以用于医疗记录和管理,提高医疗工作的效率和精确度。
DR技术对于提高急诊医疗水平和患者护理质量具有重要意义。
DR放射检查技术在临床急诊中的应用DR放射检查技术是当前医学影像学领域中的最新技术之一,相比传统X光技术,这种技术具有更高的分辨率和灵敏度,能更准确地显示人体内部病理变化和异常情况,因此在临床急诊中得到了广泛的应用。
本文将从技术原理、应用优势和临床表现等方面详细介绍DR放射检查技术在临床急诊中的应用。
一、技术原理DR放射检查技术是数字化X光成像技术的一种,它的工作原理是利用X射线通过被检测部位后,由数字探测器将信息转换成数字信号,再通过计算机处理得到高清晰度的影像。
相比传统X光技术,DR放射检查技术具有以下优点:1.分辨率高:数字探测器的分辨率高,能够捕捉更细微的细节,对于微小病变或病灶有更准确的定位和诊断。
2.反差增强:数字化的成像技术能够对影像进行后处理,对比度更强,能够清晰展现人体内部病理变化和异常情况。
3.数据存储方便:数字化的影像可以进行无损复制和存储,方便医生进行远程会诊、命名和打印成像结果。
二、应用优势1. 快速诊断:DR放射检查技术的成像速度快,可以在几秒钟之内得到高质量的影像,对于急症状患者可以快速进行诊断。
2. 显像质量高:DR放射检查技术的分辨率高,能够更清晰地显示组织结构和病变情况,对于早期发现病变或者疑难病例具有更高的诊断准确度。
3. 辐射剂量小:相比传统X光技术,DR放射检查技术辐射剂量小,对于儿童和孕妇等敏感人群尤为适用。
三、临床表现1. 骨折和损伤诊断:DR放射检查技术可以快速、准确地了解骨折情况和部位,帮助医生进行正确处理和治疗。
同时还可以检查软组织损伤情况,帮助医生做出更细致的诊断。
2. 脑外伤诊断:DR放射检查技术可以快速地获得颅骨和颅腔内病变的影像,诊断脑外伤和颅脑损伤,快速判断颅内血肿、脑实质损伤等情况,为制定治疗计划提供重要依据。
3. 肺部疾病诊断:DR放射检查技术可以快速、准确地诊断肺部疾病,如肺炎、肺结核、肺气肿、肺癌等。
影像能够清晰地显示肺部结构和病灶,有利于进行病情评估和治疗方案制定。
DR 临床应用数字化射线技术(Digital Radiography,DR)是一种现代的医学成像技术,已广泛应用于临床诊断。
相比传统的胶片X射线技术,DR技术具有更高的分辨率、更快的成像速度和更便捷的影像存储方式,极大地提高了影像诊断的准确性和效率。
本文将重点探讨DR技术在临床应用中的优势和未来发展。
首先,DR技术在临床应用中的最大优势之一是影像质量的提高。
DR系统能够以数字化的方式直接将X射线图像传输到计算机中进行处理,避免了传统胶片X射线照片的照相、冲洗和放大过程,从而减少了图像失真和信息丢失的可能性。
与此同时,DR系统的分辨率更高,能够显示更加清晰、细节更加丰富的影像,有助于医生更准确地判断病变和病情,提高临床诊断的准确性。
其次,DR技术的成像速度更快,有利于医生及时获取影像结果。
传统X射线胶片需要等待照片冲洗和处理,而DR系统无需等待,拍摄后即可立即显示影像,大大缩短了患者等待和医生诊断的时间。
尤其在急诊诊断和术中引导中,快速获取高质量的影像能够帮助医生及时做出诊断和治疗决策,提高了医疗工作效率和患者的治疗体验。
此外,DR技术的影像存储和管理更加方便。
数字化的影像可以直接存储在电脑或云端服务器中,医生可以随时随地访问和查看患者的影像数据,避免了传统胶片存储和管理中易发生的损坏、丢失等问题。
同时,数字化影像的存储使得医生可以更加方便地追踪病情的变化,比对不同时间点的影像,为治疗方案的制定提供更多依据。
最后,随着计算机技术和人工智能的不断发展,DR技术在临床应用中还有着广阔的发展前景。
借助深度学习等技术,DR系统能够实现自动化分析和诊断,辅助医生更快速、更准确地做出诊断,提高医疗诊断的精准度和效率。
未来,DR技术有望与其他医学影像技术、临床信息系统等技术结合,实现影像数据的无缝链接和共享,为医生提供更加全面、准确的患者影像信息,推动医疗卫生领域的数字化转型和智能化发展。
综上所述,DR技术在临床应用中具有诸多优势,包括提高影像质量、加快成像速度、便利的影像存储和管理,以及未来发展的潜力。
DR的原理及应用DR(Digital Radiography)是一种数字放射成像技术,一般用于医学影像学领域,能够快速获取高质量的X射线影像,并利用计算机进行图像处理和分析。
DR技术的原理是将传统的X射线胶片曝光和显影过程替换为数字传感器的成像过程。
本文将详细介绍DR技术的原理与应用。
DR技术的原理主要有两种类型:直接成像和间接成像。
直接成像是指在数字传感器上直接形成图像,常用的直接成像传感器有:薄透明探测器、光电二极管、硒基传感器等。
这些直接成像传感器将X射线能量转化为电荷信号,然后通过放大和数字化转换,最终形成数字图像。
间接成像是指利用间接转化器将X射线能量转化为可见光信号,然后再通过传感器拍摄可见光信号形成数字图像。
最常见的间接成像传感器是闪烁体。
在闪烁体内,X射线能量与闪烁材料相互作用,释放出能量,产生可见光。
然后,光敏传感器捕捉这些光信号并转化为电信号,再通过数字化进行处理。
DR技术在医学影像学领域有广泛的应用。
首先,DR技术能够提供高质量的图像。
相比传统的X射线胶片,DR技术能够快速获取高分辨率、高对比度的影像,大大提高了影像的质量。
其次,DR技术还具备可视化物体的内部结构的能力。
通过DR技术,医生可以更准确地诊断和治疗病症。
此外,DR技术还能够减少X射线曝光时间,从而减少患者暴露在辐射中的时间。
这对于需要多次检查的患者来说是特别重要的。
DR技术的应用广泛,包括以下几个方面:1.临床应用:DR技术在医院临床影像科用于骨骼、肺部、胸部、腹部、头部等各个部位的X射线检查。
通过DR技术,医生可以观察到骨骼、器官、软组织和病变等情况,从而进行准确的诊断和治疗。
2.牙科应用:DR技术在牙科领域也有重要的应用。
传统的牙科X射线胶片需要显影和冲洗的过程,而DR技术可以将图像直接呈现在计算机屏幕上,不仅方便了牙医的操作,而且还提供了更高质量的影像。
3.非破坏检测:DR技术在材料科学和工业生产中有广泛的应用,特别是在非破坏检测中。
射线数字成像技术的应用在管道建设工程中, 射线检测是确保焊接质量的主要无损检测手段, 直接关系到工程建设质量、健康环境、施工效率、建设成本以及管线的安全运行。
长期以来, 射线检测主要采用X射线或γ射线的胶片成像技术, 检测劳动强度大, 工作效率较低, 常常影响施工进度。
近年来随着计算机数字图像处理技术及数字平板射线探测技术的发展, X射线数字成像检测正逐渐运用于容器制造和管道建设工程中。
数字图像便于储存, 检索、统计快速方便, 易于实现远程图像传输、专家评审, 结合GPS系统可对每道焊口进行精确定位, 便于工程质量监督。
同时, 由于没有了底片暗室处理环节, 消除了化学药剂对环境以及人员健康的影响。
过大量的工程实践与应用, 对管道焊缝射线数字化检测与评估系统进行了应用研究分析探索。
1 射线数字成像技术的应用背景随着中国经济的快速发展, 对能源的需求越来越大, 输油输气管道建设工程也越来越多, 众多的能源基础设施建设促进了金属材料焊接技术及检测技术的进步。
当前, 在管道建设工程中, 管道焊接基本实现了自动化和半自动化, 而与之配套的射线检测主要采用胶片成像技术, 检测周期长、效率低下。
”十二五”期间, 将有更多的油气管道建设工程相继启动, 如何将一种可靠的、快速的、”绿色”的射线数字检测技术应用于工程建设中, 以替代传统射线胶片检测技术已成为当前管道焊缝射线检测领域亟需解决的问题。
2 国内外管道焊缝数字化检测的现状2.1 几种主要的射线数字检测技术1) CCD型射线成像( 影像增强器)2) 光激励磷光体型射线成像( CR)3) 线阵探测器( LDA) 成像系统4) 平板探测器( FPD) 成像系统几种技术各有特点, 当前适用于管道工程检测的是CR和FPD, 但CR不能实时出具检测结果, 且操作环节较繁琐、成本较高, 因此平板探测器成像系统成为射线数字检测的主要发展方向。
2.2 国内研发情况国内当前从事管道焊缝射线数字化检测系统研发的机构主要有几家射线仪器公司, 但其产品主要用于钢管生产厂的螺旋焊缝检测。
分析射线数字成像检测(DR)技术在管道对接焊缝检测中的应用姚阳明(广西壮族自治区特种设备检验研究院桂林分院,广西桂林541004)【摘要】针对管道的对接焊缝无损检测,对射线数字成像检测技术的应用进行深入分析,最后经数据处理和对比试验验证了这项检测技术的合理性与有效性,旨在为这项技术的广泛应用提供参考依据。
【关键词】管道对接焊;对接焊缝检测;无损检测;射线数字成像检测【中图分类号】TG441.7【文献标识码】A【文章编号】2095-2066(2020)06-0217-02对接焊是管道常用的连接方式,为确定对接焊的质量,需要对管道的对接焊缝实施检测,另外为了不破坏焊缝,应采用无损检测技术。
其中,射线数字成像检测(以下简称DR技术)是一项全新的无损检测技术,它的应用能解决传统方法效率低下、环境污染等问题。
1DR技术和传统技术之间的对比与DR系统设备近几年,DR技术在很多领域都得到广泛应用与快速发展,这项技术的应用能对不同检测部位实施动态成像,以此及时获取各项检测结果,提高检测效率,缩短检测工作的周期。
相较于传统的胶片照相,成像所必需的射线剂量相对较小,而且成像的时间还很短,能有效减小辐射范围,实际使用更加安全和环保。
对于传统的胶片照相,它主要存在下列几方面问题:无法满足动态成像和检测评定等实际要求;图像的宽容度相对较低;需耗费大量的胶片与药液,容易造成严重的环境污染。
而DR技术不仅检测速度极快,而且检测过程十分容易控制,所得的检测结果能采用计算机程序进行分析处理,并采用电子方式进行存储与传输,有着广阔的发展前景[1]。
DR系统一般利用电池进行供电,系统的非晶硅成像板与计算机通过电缆相连或采用无线连接,系统的X射线源能与常规射线源相匹配。
对于非晶硅成像板,其像素尺寸为127μm,有效成像区域的大小为223mm×216mm,动态范围为14 bit,正常情况下的分辨率能达到3.5LP/mm。
上述检测系统可以在很多领域使用,如电力管道、石油管道、化工管道、管材加工、机械零部件与汽车零件等的检测[2]。
DR成像的原理与临床应用1. 引言数字化荧光成像(Digital Radiography,DR)是一种经过数字处理的X射线成像技术,它通过数字传感器将X射线转换成数字信号,并在计算机上进行图像处理和存储。
DR成像技术在临床领域中得到了广泛应用,并且与传统的X射线摄影相比,具有更多的优势。
2. DR成像的原理DR成像的原理是基于X射线的穿透性和吸收性。
当X射线穿过被检体时,它们会与被检体中的组织结构发生相互作用,并形成进一步处理的信号。
DR系统中的X射线传感器能够将这些信号转换成数字信号,并在计算机上生成相应的图像。
3. DR成像的优势DR成像相比传统的X射线摄影具有多方面的优势,包括:•高图像质量:DR系统能够提供更高分辨率的图像,以及更好的对比度和灵敏度。
•快速成像:DR系统可以在几秒钟内生成图像,相比传统的X射线摄影,大大缩短了成像时间。
•低剂量辐射:DR系统采用数字传感器,可以根据被检体的密度和组织情况调整辐射剂量,从而在保证图像质量的前提下降低辐射剂量。
•图像存储和共享:DR系统可以将图像直接存储在计算机中,并通过网络共享给其他医护人员,提高了诊断的效率和准确性。
4. DR在临床应用中的具体应用DR技术在临床应用中有多种具体的应用领域,包括:4.1 骨骼成像DR成像可以用于骨骼成像,包括检查骨折、关节退行性病变和骨肿瘤等。
相比传统的X射线摄影,DR系统能够提供更清晰、更详细的骨骼图像,有助于医生进行准确诊断。
4.2 胸部成像DR技术在胸部成像中广泛应用,包括检查肺炎、肺结核、肺气肿等胸部疾病。
DR系统能够提供更清晰的肺部图像,有助于医生判断疾病的严重程度和选择合适的治疗方法。
4.3 腹部成像DR成像可以用于腹部成像,包括检查肝脏、胰腺、肾脏等腹部器官的病变。
DR系统能够提供更清晰的腹部图像,有助于医生发现肿瘤、结石、囊肿等异常情况。
4.4 心血管成像DR技术在心血管成像中也有广泛的应用,包括检查冠心病、心脏瓣膜病等心血管疾病。
射线数字成像技术的应用在管道建设工程中,射线检测是确保焊接质量的主要无损检测手段,直接关系到工程建设质量、健康环境、施工效率、建设成本以及管线的安全运行。
长期以来,射线检测主要采用X射线或γ射线的胶片成像技术,检测劳动强度大,工作效率较低,常常影响施工进度。
近年来随着计算机数字图像处理技术及数字平板射线探测技术的发展,X射线数字成像检测正逐渐运用于容器制造和管道建设工程中。
数字图像便于储存,检索、统计快速方便,易于实现远程图像传输、专家评审,结合GPS系统可对每道焊口进行精确定位,便于工程质量监督。
同时,由于没有了底片暗室处理环节,消除了化学药剂对环境以及人员健康的影响。
过大量的工程实践与应用,对管道焊缝射线数字化检测与评估系统进行了应用研究分析探索。
1 射线数字成像技术的应用背景随着我国经济的快速发展,对能源的需求越来越大,输油输气管道建设工程也越来越多,众多的能源基础设施建设促进了金属材料焊接技术及检测技术的进步。
目前,在管道建设工程中,管道焊接基本实现了自动化和半自动化,而与之配套的射线检测主要采用胶片成像技术,检测周期长、效率低下。
“十二五”期间,将有更多的油气管道建设工程相继启动,如何将一种可靠的、快速的、“绿色”的射线数字检测技术应用于工程建设中,以替代传统射线胶片检测技术已成为目前管道焊缝射线检测领域亟需解决的问题。
2 国内外管道焊缝数字化检测的现状2.1 几种主要的射线数字检测技术1)CCD型射线成像(影像增强器)2)光激励磷光体型射线成像(CR)3)线阵探测器(LDA)成像系统4)平板探测器(FPD)成像系统几种技术各有特点,目前适用于管道工程检测的是CR 和FPD,但CR不能实时出具检测结果,且操作环节较繁琐、成本较高,因此平板探测器成像系统成为射线数字检测的主要发展方向。
2.2 国内研发情况国内目前从事管道焊缝射线数字化检测系统研发的机构主要有几家射线仪器公司,但其产品主要用于钢管生产厂的螺旋焊缝检测。
射线数字成像技术的应用
在管道建设工程中,射线检测是确保焊接质量的主要无损检测手段,直接关系到工程建设质量、健康环境、施工效率、建设成本以及管线的安全运行。
长期以来,射线检测主要采用X射线或γ射线的胶片成像技术,检测劳动强度大,工作效率较低,常常影响施工进度。
近年来随着计算机数字图像处理技术及数字平板射线探测技术的发展,X射线数字成像检测正逐渐运用于容器制造和管道建设工程中。
数字图像便于储存,检索、统计快速方便,易于实现远程图像传输、专家评审,结合GPS系统可对每道焊口进行精确定位,便于工程质量监督。
同时,由于没有了底片暗室处理环节,消除了化学药剂对环境以及人员健康的影响。
过大量的工程实践与应用,对管道焊缝射线数字化检测与评估系统进行了应用研究分析探索。
1 射线数字成像技术的应用背景
随着我国经济的快速发展,对能源的需求越来越大,输油输气管道建设工程也越来越多,众多的能源基础设施建设促进了金属材料焊接技术及检测技术的进步。
目前,在管道建设工程中,管道焊接基本实现了自动化和半自动化,而与之配套的射线检测主要采用胶片成像技
术,检测周期长、效率低下。
“十二五”期间,将有更多的油气管道建设工程相继启动,如何将一种可靠的、快速的、“绿色”的射线数字检测技术应用于工程建设中,以替代传统射线胶片检测技术已成为目前管道焊缝射线检测领域亟需解决的问题。
2 国内外管道焊缝数字化检测的现状
2.1 几种主要的射线数字检测技术
1)CCD型射线成像(影像增强器)
2)光激励磷光体型射线成像(CR)
3)线阵探测器(LDA)成像系统
4)平板探测器(FPD)成像系统
几种技术各有特点,目前适用于管道工程检测的是CR 和FPD,但CR不能实时出具检测结果,且操作环节较繁琐、成本较高,因此平板探测器成像系统成为射线数字检测的主要发展方向。
2.2 国内研发情况
国内目前从事管道焊缝射线数字化检测系统研发的机构主要有几家射线仪器公司,但其产品主要用于钢管生产厂的螺旋焊缝检测。
通过实践应用比较,研究应用电子学研究所研发的基于平板探测器的管道焊接射线数字化检测与评估系统已能够满足管道工程检测需要,并通过了科技成果鉴
定。
2.3 国外研发情况
国外对数字化射线图像信息获取和无损检测方面的实验室研究工作开展较早,并进行了深入的研究,国外文献对数字X射线平板探测系统的工作原理、典型结构、参数优化、应用领域等诸多方面有少量的公开资料报道,其中美国、日本等国对该技术的研究已比较成熟,有些技术还申请了专利保护,并已有实用产品用于实际领域的报道,但关键制造技术则未见详细报道。
3 数字成像系统的的工程应用可行性
3.1 系统主要组成
RDEES系统主要由数字平板探测器(FPD)、X射线源(或爬行器)、工装夹具、系统软件、便携式计算机、GPS 定位器等部分组成。
3.2 检测布置
根据不同管道环焊缝特点可选择源在外的双壁透照方式或源在内的中心透照方式。
3.3 应用可行性
1)实时性
现场施工中可立即得到实时的检测结果,迅速评判焊缝的质量,对有缺陷的焊缝可以立即采取返修等相应措施,对无缺陷的焊缝则可以立即进行后续工程作业,如热处理、防腐作业等,减少延迟裂纹的出现。
2)检测灵敏度要求
从射线数字成像与传统胶片成像现场对比试验结果分析,系统对各类缺陷的检出率不应低于传统X射线胶片成像,像质灵敏度达到标准要求。
3)数字化管理
数字图像便于储存、归档且不能随意修改,有利于工程资料的安全保存;同时为地面建设数字化管道的推行提供了建设过程中的大量数字信息,并可结合GPS系统对每道焊口进行精确定位,便于工程质量监督。
4)节能环保安全
数字成像系统的应用符合目前国家提倡的节能环保的政策方针。
与传统X射线胶片成像相比,不但可节约大量的胶片而且没有化学污染物的排放。
数字成像板需要的射线剂量值低于传统胶片成像,可减少对员工及公众的辐射危害。
4 工程应用的标准介绍
4.1 国外现有标准
ASTM/E 1000-98 射线实时成像检测技术导则
ASTM/E 1255-96(2002) X射线荧光实时成像检测方法
ASTM E 1416-2004 焊接件射线实时成像检验
4.2 国内现有标准
GB/T19293-2003 对接焊缝Χ射线实时成像检测法
GB/T17925-1999 气瓶对接焊缝X射线实时成像检测
GJB 5364-2005 射线实时成像检测方法
JB/T10185-2007 射线检测图像分辨力测试计
4.3 国内在编标准
JB/T 4730.11 承压设备无损检测第11部分:X射线数字成像检测
GB ××-2010 《无损检测射线实时成像》,无损检测射线实时成像准编制工作组(SAC/TC56/WG1)正在编制。
5工程实践中主要解决的问题
5.1由于管道规格各异,施工现场地形条件复杂,要实现射线数字成像的自动化和半自动化,重点要制作一系列的工装夹具来满足检测需求,提高检测功效。
5.2 工程实践要求
数字成像检测与胶片成像检测同时进行,并对结果进行了对比。
射线源:便携式X射线机;胶片:AGFA C7;数字平板探测器主要技术参数:空间分辨率3lp/mm,探元尺寸127μm,A/D转换14bit,闪烁体DRZ+,探测器尺寸250mm ×200mm,采集速度1-30帧/秒,图像叠加32-128帧。
参加影像采集和影像评定人员资格均为射线Ⅱ级及以上人员,为保证检测结果准确无误、真实可靠,对参加射线数字成像检测的无损检测人员均进行了技术培训和技术交底。
数字成像检测程序为焊缝外观检查,系统现场布置,机电一体化数字影像采集,以焊口为单位存储影像,逐张评定。
5.3工程应用案例一
管子规格:Φ711×8
数字影像采集数量:数字化检测φ711×8焊口10个,单口采集影像20张,采集影像总数200张。
成像速度:单张成像时间8秒。
数字实时成像影像质量:像质计灵敏度达到AB级要求。
安全距离:使用RAD-60R个人计量仪测试,射线胶片周向曝光管电压220kV、管电流5.0mA、安全距离35m,射线数字实时成像管电压180kV、管电流3.0mA、安全距离25m。
发现典型缺欠类型:柱孔、单侧未焊透、未熔合、内凹。
5.4在应用过程中解决的主要问题
1)改变了由于胶片照相技术存在冲洗环节使得工程不连续的现状,在碰头时尤其适用。
2)不需要设置暗室,不使用胶片及化学药水,避免洗液等污染物的排放,特别是在淡水缺乏的地方尤其适用。
3)具备实时性,可根据实际情况及时改变透照参数以取得
最佳的检测图像,避免胶片照相各个环节中由于意外或者人为因素造成的补拍。
4)计算机辅助评定,改善了评片人员的工作环境和降低了评片人员的劳动强度。
5)数字图像便于存储、查询和分类管理,改变了胶片保存时间短、保存环境要求高不便于查询的现状。
6)配合自动化检测工装,提高了数字射线成像技术的检测效率。
7)检测影像加密,提高了数字射线成像技术的检测结果的真实性。
8)将GPS定位装置应用于野外数字射线检测系统,进一步提高检测结果的真实性。
5.5 胶片成像与数字成像现场配置对比
胶片成像与数字成像现场配置对比见表1。
表1 胶片成像与数字成像现场配置
5.6检测工艺及结论对比
检测工艺及结论对比情况见表2。
表2 检测工艺及结论对比
对比胶片和数字图像缺陷细节,几乎所有胶片上出现的缺陷数字图像上都可识别,通过工程应用未发现漏检的情况。
但缺陷的对比度和边缘清晰程度有所差别,数字影象的锐度和对比度可调。
熟练使用后在平坦地段现场检测速度大致与胶片相当,数字检测在实际检测中实时性明显。
管道壁厚改变,数字成像能够及时的从图像上发现壁厚的变化,现场进行参数调整,避免不必要的浪费。
5.7工程应用总结
1)射线成像技术优势
平板探测器射线探测效率高,可降低辐射剂量。
即拍即评,可保证工程连续性,缩短施工工期。
不使用胶片及化学药水,不存在暗室处理,避免洗液等污染物的排放,节能环保。
计算机辅助评定,提高缺陷检出率,降低评片人员劳动强度。
数字化管理,便于检测影像和工程信息资料存储、分析、查询。
2)射线成像技术局限性
空间分辨率不如胶片。
对射线机射线能量、强度的波动较敏感,需要配备高频恒压的射线机。
市场上现有的平板探测器尺寸较为固定,且不可弯曲,不适合角焊缝等射线检测。
由于成像板不能弯曲,为控制两端焊缝影像畸变和清晰度,需要采取增加成像次数及控制散射线等措施。
3)还需要解决的问题
探测器、射线机等国产化。
设备小型化。
进一步提高系统灵敏度和空间分辨率。
扩展数字射线检测系统使用范围。
改进工装,提高工作效率。
6 结论
随着计算机数字图像处理技术的发展,经过工程应用验证,X射线数字成像检测系统已能满足钢质管道焊缝检测的需要,其图像质量已达到相关标准要求。
同胶片X射线检测相比较,数字化检测具备更高的即时性、准确性和可靠性。
由于数字图像所特有的采集和保存方式,使得数字图象更便于储存、归档,实现了远程图像传输和远程专家会诊,在经济性方面也优于传统胶片成像。
数字成像检测在工程中的应用,顺应了钢质管道数字化无损检测的发展要求。
希望射线数字成像技术能够在石油管道行业检测领域得到较好的推广运用,并得到不断发展。