气瓶对接焊缝X射线实时成象检测.pdf

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1、中华人民共和国国家标准GB 179251999 气瓶对接焊缝X射线实时成象检测 STANDARD PRACTICE FOR X-RAY REAL-TI M E EXAM INATI ON OF CYL INDERW ELDS 中图分类号: TG 115. 28+1; T2652. 1 文献标识码 : C 文章编号: 100026656(2001)0120037205 1 范围 1. 1 本标准为气瓶对接焊缝X射线实时成象无损 检测标准。 1. 2 本标准适用于母材厚度为2. 020. 0mm的 钢及有色金属材料制成的气瓶对接焊缝无损检测。 2 引用标准 下列标准所包含的条文,通过在本标准中引用

2、 而构成为本标准的条文。 本标准出版时,所示版本均 为有效。 所有标准都会被修订,使用本标准的各方应 探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GB 47921984 放射卫生防护基本标准 JB 47301994 压力容器无损检测 3 定义 本标准采用下列定义。 3. 1 实时成象 图象的采集速度达到25帧?s(PAL制式)或30 帧?s(N TSC制式 ), 即视为实时成象。 3. 2 图象处理 检测信号经计算机数字化后按一定的格式储存 在计算机内,利用数字图象处理技术将图象对比度 和清晰度进行增强,以获得较好的图象质量。 3. 3 灰度级 图象黑白的程度用灰度来表述。本标准将图象 中黑白的变化范

3、围定义为8bit,即256灰度级。 3. 4 图象分辨率 显示器屏幕图象可识别线条分离的最小间距, 单位是线对每毫米(L P?mm)。 3. 5 图象不清晰度 与图象清晰程度相对应的物理量。一个边界明 显而敏锐的器件成象后,其边界的影象会变得模糊, 模糊区域的宽度即为图象不清晰度,单位是毫米 (mm)。 4 人员要求 4. 1 从事X射线实时成象检测的人员,应进行本 检测方法的技术培训,并按照 “锅炉压力容器无损检 测人员资格考核规则” 及有关规定进行考核,取得相 应等级资格后方可进行相应的工作。 4. 2 检测人员应了解与本检测技术有关的计算机 基础知识和掌握计算机的基本操作方法。 4. 3

4、 图象评定人员应能辨别距离为400mm远的 一组高为0. 5mm、 间距为0. 5mm的印刷字母。 4. 4 图象评定人员在评定前应进行显示屏视觉适 应能力的训练。 5 X射线实时成象系统 5. 1 X射线实时成象系统的组成 X射线实时成象系统主要由X射线机、X射线 图象增强器、 光学镜头、 电视摄象机、 计算机系统、 图 象采集单元、 图象显示器、 图象储存单元及检测工装 等设备组成。 5. 2 X射线机 宜采用恒压式小焦点连续检测X射线机。当额 定电压320kV时,焦点尺寸应0. 6mm0. 6 mm;当额定电压 160kV时,焦点尺寸应0. 4mm 国家质量技术监督局1999212217

5、批准2000210201实施 73 第23卷第1期 2 0 0 1年1月 无损检测 NDT Vol . 23 No. 1 Jan. 2 0 0 1 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 0. 4mm。X射线的能量应能适应被检焊缝厚度的 要求,并有一定的穿透能力储备。 5. 3 图象增强器 图象增强器输入屏直径150mm ,分辨率 3. 6L P?mm。 5. 4 电视摄象机 可选用光电耦合器件(CCD)或电子管线路摄象 机,采集分辨率800600象素。 5. 5 计算机系统 5. 5. 1

6、 计算机基本配置 主板:具有PC I总线,并应有一定数量的插槽, 便于安装显示卡、 图形加速卡、 图象采集卡、 网卡。 中央处理器(CPU): Pentium 166 MM X。 内存: 32 MB。 显示卡:平面图形加速卡。 图象采集卡:采集分辨率768576象素。 硬盘: 2. 0GB。 显示器:显示器屏幕尺寸380mm ,点距0. 25 mm ,逐行扫描,显示分辨率1 024768象素。 另配:光盘驱动器、1. 44 MB软盘驱动器和 鼠标。 图象储存媒体:光盘或数码磁带。 图象转录器件:光盘刻录机或数码磁带机。 5. 5. 2 软件基本配置 在DOS或W indow s中文操作系统下,

7、支持图 象处理和图象辅助评定程序运行;图象存储文件格 式应尽可能采用通用、 标准格式。 5. 6 系统分辨率 X射线实时成象系统分辨率应1. 4L P?mm , 系统分辨率检测方法见附录A(标准的附录)。系统 分辨率应定期测试。 5. 7 检测工装 检测工装应至少具备一个自由度,并应具有较 高的运转精度。 6 检测环境 操作室室温: 1028;相对湿度:80%;射线 卫生防护条件应符合GB 4792的要求。 X射 线 检 测 室 室 温: 535;相 对 湿 度: 85%。 室内电源应有专用地线,地线电阻0. 38。 7 图象处理 对采集的图象数据可选用以下方法进行处理, 以优化图象质量: 连

8、续帧叠加。 灰度增强。 边界锐化。 平滑强度。 其他。 任何处理方法不得改变采集的原始数据。 8 图象质量 8. 1 象质指数 图象象质指数应达到JB 47301994表523中 AB级的要求。 8. 1. 1 象质计的选用 线型象质计金属丝的材料应与被检测气瓶的材 料相一致,象质计按JB 47301994中表522的规 定选用。 8. 1. 2 象质计的放置 线型象质计宜放在靠近射线源一侧的气瓶焊缝 表面上,金属丝应横跨焊缝并与焊缝方向垂直。 当射 线源一侧无法放置象质计时,也可放在靠近图象增 强器一侧的焊缝表面上,但象质计指数应提高一级; 或通过对比试验,使实际象质指数达到规定的要求。 当

9、象质计放在靠近图象增强器一侧焊缝表面时,应 附加 “F” 标记以示区别。 8. 1. 3 连续检测时象质计的放置 连续检测时,在成象工艺条件不变的情况下,每 条焊缝应至少放置一只象质计。如其中的一幅图象 有完整的象质计影象,则该幅图象的象质指数可代 表同一条焊缝其他幅图象的象质指数。 8. 1. 4 象质计的识别 在图象焊缝位置上直接观察象质计的影象,如 在焊缝位置上能清楚地看到象质计金属丝影象,则 认为象质计是可以识别的。 8. 2 图象分辨率 8. 2. 1 图象有效评定区域内的分辨率 图象有效评定区域内的分辨率应达到表1的 规定。 表1 图象有效评定区域内要求达到的分辨率 透照厚度 mm

10、 图象分辨率 LP?mm 透照厚度 mm 图象分辨率 LP?mm 251. 6 6251. 8 8. 2. 2 图象分辨率的校验 每连续检测10只同型号的气瓶,应至少校验一 次图象分辨率。 8. 3 图象灰度 图象有效评定区域内的灰度范围应控制在80 230级。 83 GB 17925- 1999 气瓶对接焊缝X射线实时成象检测 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 8. 3. 1 图象灰度的校验 每连续检测10只同型号的气瓶,应至少校验一 次图象灰度。 8. 4 图象评定的时机 图象质量

11、满足规定的要求后,方可进行焊缝缺 陷等级评定。 9 成象技术 9. 1 X射线能量的选择 9. 1. 1 透照不同厚度材料时允许使用的最高X射 线管电压,按JB 47301994中图526的规定选择。 9. 1. 2 有色金属材料的X射线透照等效系数见JB 47301994中的表521。 9. 2 图象放大 由于检测气瓶不可能紧贴在图象增强器输入屏 的表面上,根据X射线源、 气瓶和图象增强器三者 之间相互位置,检测图象是放大的,如图1所示。放 大倍数M为 M= L L1 = 1 + L2 L1 (1) 式中 LX射线管焦点至图象增强器输入屏表 面的距离,mm L1X射线管焦点至被检焊缝表面的距

12、离, mm L2被检焊缝表面至图象增强器输入屏表 面的距离,mm 图1 X射线源、 气瓶、 图象增强器相互位置图 1. X射线管焦点 2. 气瓶 3.被检测焊缝 4.图象增强器 5.光学镜头 6.摄象机 9. 3 图象不清晰度 图象放大后的不清晰度U为 U= U0 M (2) 式中 U0图象放大前的不清晰度 图象放大后的不清晰度测试方法见附录A。 9. 4 图象放大前的不清晰度 在一定的检测条件下,图象放大前的不清晰度 由X射线实时成象系统的固有不清晰度Us和几何 不清晰度Ug按式(3)确定 U0=(Us3+Ug3) ? (3) X射线实时成象系统固有不清晰度的测试方法 见附录A。 9. 5

13、几何不清晰度 几何不清晰度Ug与放大倍数M之间的关系是 Ug= dL2 L1 =d(M- 1) (4) 式中 dX射线管的焦点尺寸,mm 9. 6 图象检测的最佳放大倍数 随着放大倍数的增大,几何不清晰度也随之增 大,根据X射线实时成象系统的固有不清晰度Us 与X射线机焦点尺寸d之间的关系,确定图象检测 的最佳放大倍数Mopt Mopt= 1 + Us d (5) 9. 7 可检测出的最小缺陷尺寸 在一定的条件下,图象可检测出的最小缺陷尺 寸dm in为 dm in= Us M # ? (6) 9. 8 图象储存 检测的图象储存在计算机内,并可转存到光盘 等保存媒体中。 9. 9 图象的显示方

14、式 图象在显示屏上可以正象或负象的方式显示; 也可以黑白或彩色的方式显示。 10 工艺评定 10. 1 通过工艺试验与评定,确定能满足图象质量 要求的工艺参数,详见附录C(标准的附录)。 10. 2 工艺条件改变后,应重新进行工艺评定。 11 检测方法 11. 1 透照方式 气瓶焊缝的透照方式可采用纵缝透照、 环缝外 照、 环缝内照、 双壁单影透照方式。采用双壁单影透 照方式,当图象放大倍数M2时,宜以靠近图象增 强器一侧焊缝为检测焊缝;当图象放大倍数M 2 时,宜以靠近射线源一侧的焊缝为检测焊缝。 但不论 何种透照方式,气瓶表面与图象增强器输入屏表面 之间保持一定的距离,以保护图象增强器不致

15、损坏。 93 GB 17925- 1999 气瓶对接焊缝X射线实时成象检测 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 11. 2 焊缝透照厚度比 焊缝的透照厚度比K按式(7)确定。环缝的K 值1. 1,纵缝的K值1. 03。焊缝透照厚度比为 K= T T (7) 式中 T母材厚度,mm T 射线束斜向最大透照厚度,mm 11. 3 透照厚度 透照厚度按JB 47301994中的附录C“对接 焊缝透照厚度” 确定。 11. 4 检测长度的测量 11. 4. 1 实际检测长度 图象实际检测长度可由

16、计算机程序测量得出。 图象检测长度的校验以与被检焊缝同时成象的铅质 标尺为准,标尺的结构见附录B(标准的附录)。 11. 4. 2 有效检测长度 有效检测长度应小于实际检测长度,其差值应 5mm。 11. 5 图象幅数 11. 5. 1 焊缝连续检测时,一条焊缝内检测图象的 幅数N为 N= 一条焊缝长度 一幅图象的有效检测长度 (8) 图象幅数N应取大于等于上式计算值的整数。 11. 5. 2 一条焊缝内多幅检测图象的编号应连续, 可用计算机程序自动编号。 11. 5. 3 连续检测时,如一条焊缝内的第一幅图象 有完整的铅字编号影象,则其他幅图象的铅字影象 可省略。 11. 6 无用射线和散射

17、线的屏蔽 无用射线和散射线应屏蔽: (1)用铅质窗口限制主射线束的面积。 ( 2)用密度较高的材料做滤板,减弱低能散 射线。 12 图象观察 在光线柔和的环境下观察检测图象。图象显示 器屏幕应清洁、 无明显的光线反射,观察距离为300 500mm。 13 图象评定 13. 1 计算机辅助评定 可用计算机程序进行图象质量和焊缝缺陷的评 定。焊缝缺陷性质的确定应以取得相应资格的无损 检测人员为准,焊缝缺陷的测长、 评级可由计算机辅 助评定。 13. 2 图象灰度的测量 用计算机程序测量图象灰度级别。 13. 3 焊缝缺陷尺寸的测量 用计算机程序测量焊缝缺陷尺寸。 13. 3. 1 图象评定尺的标定

18、 将铅质标尺(见附录B)紧贴在被检焊缝的一侧 与焊缝同时成象,用计算机程序多次测量图象上铅 质标尺的尺寸,当测量结果趋近于某一定值时,则表 示标定结果已被确认。 气瓶型号和检测工艺改变后, 应重新进行标定。 13. 3. 2 测量误差 图象尺寸的测量误差应0. 5mm。 14 焊缝缺陷等级评定 焊缝缺陷等级评定按照JB 47301994第2篇 第6章中有关 “焊缝缺陷等级评定” 的内容进行。 15 检测报告及图象保存 15. 1 检测报告 检测报告的主要内容应包括:产品名称、 型号、 编号、 材质、 母材厚度、 检测装置型号、 检测部位、 透 照方法、 工艺参数、 图象质量、 缺陷名称、 评定

19、等级、 返修情况和检测日期等。 检测报告必须有操作人员和评定人员的签名并 注明其资格级别。 15. 2 图象备份与保存 检测图象宜备份两份,保存 7a (年)以上,相应 的原始记录和检测报告也应同期保存。在有效保存 期内,图象数据不得丢失。 15. 2. 1 保存环境 保存检测图象的光盘或数码磁带应防磁、 防潮、 防尘、 防挤压、 防划伤。 16 射线防护 射线防护应符合GB 4792的有关规定。 17 工艺文件 为了有助于对X射线实时成象检测的结果作 出正确解释,应随同检测结果提供所采用技术的详 细资料,这些资料包括以下内容: 适用范围。 检测依据。 人员要求。 设备条件。 工件要 求。 技

20、术要求。 透照方法。 检测参数。 图象评定。 记录报告。 安全管理。 其他必 要内容。 04 GB 17925- 1999 气瓶对接焊缝X射线实时成象检测 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 附 录 A (标准的附录) 图象分辨率和图象不清晰度的测试方法 A1 概述 用图象测试卡测试X射线实时成象系统和检 测图象的分辨率和不清晰度。 A2 图象测试卡的结构 A2. 1 铅质栅条与线对 在一定宽度内,均匀地排列着若干条宽度相等、 厚度为0. 10. 2mm的铅质栅条,栅条的间距等于 栅条的

21、宽度。一条栅条和与它相邻的一个间距构成 一个线对,线对用L P表示。 A2. 2 毫米线对 1mm宽度内排列的线对数称为毫米线对, 用 L P?mm表示。 A2. 3 线对组 5mm宽度内均匀地排列着若干个相同的线对, 构成一组线对。 A2. 4 测试卡的构成 在一定宽度内,均匀地排列着七组线对组,相邻 两组的距离为3mm;七组线对数 排 列 顺 序 为 1. 2L P?mm , 1. 4L P?mm , 1. 6L P? mm , 1. 8L P?mm , 2. 0L P?mm , 2. 2L P?mm , 2. 4L P? mm。 A2. 5 栅条的构成 A2. 5. 1 栅条的长度l=

22、20mm。 A2. 5. 2 栅条的宽度a按下式计算 a= 1 2 1 p (A 1) 式中 a栅条宽度,mm p分辨率,Lp?mm 栅条宽度偏差为5%。 A2. 5. 3 栅条数目n按下式计算 n= 5p+ 1(A 2) A2. 5. 4 栅条的间距b等于栅条宽度a。 A2. 6 图象测试卡的结构和对应关系 图象测试卡的结构和对应关系见表A 1。 A2. 7 在每组线对栅条的上方标注线对数的铅字 标记,在栅条的下方标注标准代号和线对单位的铅 字标记。 表 A1 图象测试卡的结构和对应关系 线对数 编号?t 栅条宽度 a?mm 栅条间距 b?mm 栅条数目 n? 条 分辨率 p?LPmm- 1

23、 1. 20. 4160. 41671. 2 1. 40. 3570. 35781. 4 1. 60. 3130. 31391. 6 1. 80. 2770. 277101. 8 2. 00. 2500. 250112. 0 2. 20. 2270. 227122. 2 2. 40. 2080. 208132. 4 A2. 8 各组线对的栅条紧夹在两块厚度为 1mm的 有机玻璃板之间。 A3 X射线实时成象系统的分辨率和系统固 有不清晰度的测试方法 A3. 1 测试方法 将图象测试卡紧贴在图象增强器输入屏表面中 心区域,线对栅条与水平位置垂直,按如下工艺条件 进行透照,并在显示屏上成象: (1

24、)X射线管的焦点至图象增强器输入屏表面 的距离700mm。 (2)管电压40kV。 (3)管电流2. 0mA。 (4)图象对比度适中。 A3. 2 X射线实时成象系统分辨率的确定 在显示屏上观察测试卡的影象,观察到栅条刚 好分离的一组线对,则该组线对所对应的分辨率即 为系统分辨率。 A3. 3 系统固有不清晰度的确定 在显示屏上观察测试卡的影象,观察到栅条刚 好重合的一组线对,则该组线对所对应的栅条间距 即为系统固有不清晰度。 A4 图象分辨率和不清晰度的测试方法 A4. 1 测试方法 将图象测试卡紧贴在被检焊缝的表面上,线对 栅条与焊缝垂直,并与焊缝同时成象。 A4. 2 图象分辨率的确定

25、14 GB 17925- 1999 气瓶对接焊缝X射线实时成象检测 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 在显示屏上观察测试卡的影象,观察到栅条刚 好分离的一组线对,则该组线对所对应的分辨率即 为图象分辨率。 A4. 3 图象不清晰度的确定 在显示屏上观察测试卡的影象,观察到栅条刚 好重合的一组线对,则该组线对所对应的栅条间距 即为图象不清晰度。 附 录 B (标准的附录) 铅 质 标 尺 B1 结构 用厚度为0. 10. 2mm的铅条制成长度为 170mm、 宽度为25mm的铅质标尺,标

26、尺的刻度范 围为0150mm ,两端50mm范围内的最小刻度为 1mm ,中间50mm范围内的最小刻度为0. 5mm;在 标尺刻度的上方标注厘米数,在标尺的下方标注计 量单位。 铅质标尺紧夹在两层软质包装条之间。 B2 使用方法 将铅质标尺紧贴在被检焊缝上,与被检焊缝同 时成象。 附 录 C (标准的附录) 工 艺 评 定 C1 工艺评定 在X射线实时成象检测技术使用之前,或在检 测气瓶型号、 工艺因素、 检测设备改变之后,均应进 行工艺评定。 C2 工艺因素 X射线实时成象检测的主要工艺因素有: X射 线管电压、X射线管电流、 成象距离、 放大倍数、 散射 线屏蔽、 低能射线的吸收、 图象帧

27、叠加频次。 C3 工艺评定的结果 C3. 1 工艺评定的结果应能满足图象质量的要求。 C3. 2 工艺评定文件应经单位技术负责人批准, 并 存入技术档案。 附加说明: 本标准由全国气瓶标准化技术委员会提出并归口。 本标准起草单位:国家质量技术监督局锅炉压力容器检 测研究中心、 广东粤海钢瓶厂、 兰州三磊电子公司、 航天工业 总公司北京市福瑞达电子科技工程公司和江苏民生集团 公司。 本标准主要起草人:康纪黔、 曾祥照、 孙忠诚、 刘建春、 唐 鹏林。 (上接第34页) 缺陷J .无损检测, 1996, 18(12): 331- 333. 6 简晓明,李明轩.用自适应滤波解卷积进行缺陷类型识 别J

28、 .声学学报, 1999, 24(6): 637- 644. 7 L iu X, L iu ZQ.The application of solution in the ultrasonictestingsignalprocessing A .8th International Workshop on M odern A coustics C . N anjing: 2000. 28- 31. 8 柳春图,陈卫江.缺陷识别反问题的研究状况与若干进 展J .力学进展, 1998, 28(3): 361- 373. 9 张海燕,等.小波变换和模糊模式识别技术在金属超声 检测缺陷分类中的应用J .无损

29、检测, 2000, 22(2): 51 - 54. 10 陈彦华,李明轩.利用人工神经网络实现缺陷类型识 别J .应用声学, 1998, 17(2): 1- 4, 10. 11 伯晓晨,李 涛,刘 路,等. M atlab工具箱应用指南 M .北京:电子工业出版社, 2000. 12 胡广书.数字信号处理理论、 算法与实现M .北 京:清华大学出版社, 1997. 411- 447. 24 GB 17925- 1999 气瓶对接焊缝X射线实时成象检测 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.