前 言

在總結(jié)我國氣瓶行業(yè)研究、應(yīng)用X射線實時成像檢測成果的基礎(chǔ)上，并參考了國外先進標準的有關(guān)內(nèi)容而制定本標準。

本標準的附錄A、附錄B和附錄C都是標準的附錄。

本標準由全國氣瓶標準化技術(shù)委員會提出并歸口。

本標準起草單位：國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局鍋爐壓力容器檢測研究中心、廣東粵海鋼瓶廠、蘭州三磊電子公司、航天工業(yè)總公司北京市福瑞達電子科技工程公司和江蘇民生集團公司。

本標準主要起草人：康紀黔、曾祥照、孫忠誠、劉建春、唐鵬林。

引 言

由于計算機數(shù)字化圖像技術(shù)的發(fā)展，X射線實時成像技術(shù)已經(jīng)能夠應(yīng)用于氣瓶對接焊縫的無損檢測，X射線透過金屬材料后經(jīng)圖像增加器將隱含的X射線信號轉(zhuǎn)換成可視圖像，此圖像經(jīng)攝像機攝取后輸入計算機進行模擬量／數(shù)字量轉(zhuǎn)換，形成數(shù)字化圖像，按照一定的格式儲存在計算機硬盤內(nèi)并顯示在屏幕上。數(shù)字化圖像的產(chǎn)生會有短暫的延時，這種延時取決于計算機的運算速度。數(shù)字化圖像能夠提供有關(guān)金屬材料表面及內(nèi)部缺陷的性質(zhì)、大小、位置等信息，運用計算機程序按照有關(guān)標準進行輔助評定，從而達到無損檢測之目的。檢測圖像可在計算機及光盤或數(shù)碼磁帶上保存。在檢測結(jié)果上，X射線實時成像檢測方法與X射線膠片照相方法具有相同的效果。

1 范圍

1．1 本標準為氣瓶對接焊縫X射線實時成像無損檢測標準。

1．2 本標準適用于母材厚度為2．0～20．0mm的鋼及有色金屬材料制成的氣瓶對接焊縫無損檢測。

2 引用標準

下列標準所包含的條文，通過在本標準中引用而構(gòu)成為本標準的條文。本標準出版時，所示版本均為有效。所有標準都會被修訂，使用本標準的各方應(yīng)探討使用下列標準最新版本的可能性。

GB 4792—1984 放射衛(wèi)生防護基本標準

JB 4730—1994 壓力容器無損檢測

3 定義

本標準采用下列定義。

3．1 實時成像

圖像的采集速度達到25幀／秒(PAL制式)或30幀／秒(NTSC制式)，即視為實時成像。

3．2 圖像處理

檢測信號經(jīng)計算機數(shù)字化后按一定的格式儲存在計算機內(nèi)，利用數(shù)字圖像處理技術(shù)將圖像對比度和清晰度進行增強，以獲得較好的圖像質(zhì)量。

3．3 灰度級

圖像黑白的程度用灰度來表述。本標準將圖像中黑白的變化范圍定義為8bit即256灰度級。

3．4 圖像分辨率

顯示器屏幕圖像可識別線條分離的最小間距，單位是線對每毫米(LP／mm)。

3．5 圖像不清晰度

與圖像清晰程度相對應(yīng)的物理量。一個邊界明顯而敏銳的器件成像后，其邊界的影像會變得模糊，模糊區(qū)域的寬度即為圖像不清晰度，單位是毫米(mm)。

4 人員要求

4．1 從事X射線實時成像檢測的人員，應(yīng)進行本檢測方法的技術(shù)培訓(xùn)，并按照“鍋爐壓力容器無損檢測人員資格考核規(guī)則”及有關(guān)規(guī)定進行考核，取得相應(yīng)等級資格后方可進行相應(yīng)的工作。

4．2 檢測人員應(yīng)了解與本檢測技術(shù)有關(guān)的計算機基礎(chǔ)知識和掌握計算機的基本操作方法。

4．3 圖像評定人員應(yīng)能辨別距離為400mm遠的一組高為0．5mm、間距為0．5mm的印刷字母。

4．4 圖像評定人員在評定前應(yīng)進行顯示屏視覺適應(yīng)能力的訓(xùn)練。

5 X射線實時成像系統(tǒng)

5．1 X射線實時成像系統(tǒng)的組成

X射線實時成像系統(tǒng)主要由X射線機、X射線圖像增強器、光學(xué)鏡頭、電視攝像機、計算機系統(tǒng)、圖像采集單元、圖像顯示器和圖像儲存單元及檢測工裝等設(shè)備組成。

5．2 X射線機

宜采用恒壓式小焦點連續(xù)檢測X射線機。當(dāng)額定電壓小于、等于320kV時，焦點尺寸應(yīng)小于、等于0．6mm×0．6mm；當(dāng)額定電壓小于、等于160kV時，焦點尺寸應(yīng)小于、等于0．4mm×0．4mm。X射線的能量應(yīng)能適應(yīng)被檢焊縫厚度的要求，并有一定的穿透能力儲備。

5．3 圖像增強器

圖像增強器輸入屏直徑不小于150mm，分辨率不小于3．6LP／mm。

5．4 電視攝像機

可選用光電耦合器件(CCD)或電子管線路攝像機，采集分辨不小于800× 600像素。

5．5計算機系統(tǒng)

5．5．1 計算機基本配置

主板：具有PCI總線，并應(yīng)有一定數(shù)量的插槽，便于安裝顯示卡、圖形加速卡、圖像采集卡、網(wǎng)卡。

中央處理器(CPU)：Pentium 166MMX。

內(nèi)存：32MB。

顯示卡：平面圖形加速卡。

圖像采集卡：采集分辨率768×576像素。

硬盤：2．0GB。

顯示器：顯示器屏幕尺寸380mm，點距0．25mm，逐行掃描，顯示分辨率1024× 768像素。

另配：光盤驅(qū)動器、1．44MB軟盤驅(qū)動器和鼠標。

圖像儲存媒體：光盤或數(shù)碼磁帶。

圖像轉(zhuǎn)錄器件：光盤刻錄機或數(shù)碼磁帶機。

5．5．2 軟件基本配置

在DOS或Windows中文操作系統(tǒng)下，支持圖像處理和圖像輔助評定程序運行；圖像存儲文件格式應(yīng)盡可能采用通用、標準格式。

5．6 系統(tǒng)分辨率

X射線實時成像系統(tǒng)分辨率應(yīng)大于、等于1．4LP／mm，系統(tǒng)分辨率檢測方法見附錄A(標準的附錄)。系統(tǒng)分辨率應(yīng)定期測試。

5．7 檢測工裝

檢測工裝應(yīng)至少具備一個自由度，并應(yīng)具有較高的運轉(zhuǎn)精度。

6 檢測環(huán)境

操作室室溫：10～28℃；相對濕度：≤80％；射線衛(wèi)生防護條件應(yīng)符合GB 4792的要求。

X射線檢測室室溫：5～35℃；相對濕度：≤85％。

室內(nèi)電源應(yīng)有專用地線，地線電阻小于等于0．3Ω。

7 圖像處理

對采集的圖像數(shù)據(jù)可選用以下方法進行處理，以優(yōu)化圖像質(zhì)量：

a)連續(xù)幀疊加；

b)灰度增強；

c)邊界銳化；

d)平滑強度；

e)其他。

任何處理方法不得改變采集的原始數(shù)據(jù)。

8 圖像質(zhì)量

8．1 像質(zhì)指數(shù) 圖像像質(zhì)指數(shù)應(yīng)達到JB 4730—1994表5—3中AB級的要求。

8．1．1 像質(zhì)計的選用

線型像質(zhì)計金屬絲的材料應(yīng)與被檢測氣瓶的材料相一致，像質(zhì)計按JB 4730—1994中表5—2的規(guī)定選用。

8．1．2 像質(zhì)計的放置

線型像質(zhì)計宜放在靠近射線源一側(cè)的氣瓶焊縫表面上，金屬絲應(yīng)橫跨焊縫并與焊縫方向垂直。當(dāng)射線源一側(cè)無法放置像質(zhì)計時，也可放在靠近圖像增強器一側(cè)的焊縫表面上，但像質(zhì)計指數(shù)應(yīng)提高一級，或通過對比試驗，使實際像質(zhì)指數(shù)達到規(guī)定的要求。當(dāng)像質(zhì)計放在靠近圖像增強器一側(cè)焊縫表面時，應(yīng)附加“F”標記以示區(qū)別。

8．1．3 連續(xù)檢測時像質(zhì)計的放置

連續(xù)檢測時，在成像工藝條件不變的情況下，每條焊縫應(yīng)至少放置一只像質(zhì)計。如其中的一幅圖像有完整的像質(zhì)計影像，則該幅圖像的像質(zhì)指數(shù)可代表同一條焊縫其他幅圖像的像質(zhì)指數(shù)。

8．1．4 像質(zhì)計的識別

在圖像焊縫位置上直接觀察像質(zhì)計的影像，如在焊縫位置上能清楚地看到像質(zhì)計金屬絲影像，則認為像質(zhì)計是可以識別的。

8．2 圖像分辨率

8．2．1 圖像有效評定區(qū)域內(nèi)的分辨率

圖像有效評定區(qū)域內(nèi)的分辨率應(yīng)達到表1的規(guī)定。

表1 圖像有效評定區(qū)域內(nèi)要求達到的分辨率

8．2．2 圖像分辨率的校驗

每連續(xù)檢測10只同型號的氣瓶，應(yīng)至少校驗一次圖像分辨率。

8．3 圖像灰度

圖像有效評定區(qū)域內(nèi)的灰度范圍應(yīng)控制在80～230級。

8．3．1 圖像灰度的校驗

每連續(xù)檢測10只同型號的氣瓶，應(yīng)至少校驗一次圖像灰度。

8．4 圖像評定的時機

圖像質(zhì)量滿足規(guī)定的要求后，方可進行焊縫缺陷等級評定。

9 成像技術(shù)

9．1 X射線能量的選擇

9．1．1 透照不同厚度材料時允許使用的最高X射線管電壓，按JB 4730—1994中圖5—6的規(guī)定選擇。

9．1．2 有色金屬材料X射線透照等效系數(shù)

有色金屬材料的X射線透照等效系數(shù)，見JB 4730—1994中的表5—1。

9．2 圖像放大

由于檢測氣瓶不可能緊貼在圖像增強器輸入屏的表面上，根據(jù)X射線機、氣瓶和圖像增強器三者之間相互位置，檢測圖像是放大的，如圖1所示。放大倍數(shù)M為：

式中：L——X射線管焦點至圖像增強器輸入屏表面的距離，mm；

L₁——X射線管焦點至被檢焊縫表面的距離，mm；

L₂——被檢焊縫表面至圖像增強器輸入屏表面的距離，mm。

1—X射線管焦點；2—氣瓶；3—被檢測焊縫；4—圖像增強器；5—光學(xué)鏡頭；6—攝像機

圖1 X射線源、氣瓶、圖像增強器相互位置圖

9．3 圖像不清晰度

圖像放大后的不清晰度U為：

式中：Uo——圖像放大前的不清晰度。

圖像放大后的不清晰度測試方法見附錄A。

9．4 圖像放大前的不清晰度

在一定的檢測條件下，圖像放大前的不清晰度由X射線實時成像系統(tǒng)的固有不清晰度Us和幾何

不清晰度Ug按(3)式確定：

X射線實時成像系統(tǒng)固有不清晰度的測試方法見附錄A。

9．5幾何不清晰度

幾何不清晰度Ug與放大倍數(shù)M之間的關(guān)系是，

式中：d——X射線管的焦點尺寸，mm。

9．6 圖像檢測的最佳放大倍數(shù)

隨著放大倍數(shù)的增大，幾何不清晰度也隨之增大，根據(jù)X射線實時成像系統(tǒng)的田有不清晰度Us與X射線機焦點尺寸d之間的關(guān)系，確定圖像檢測的最佳放大倍數(shù)Mopt：

9．7 可檢測出的最小缺陷尺寸

在一定的條件下，圖像可檢測出的最小缺陷。尺寸dmin為：

9．8 圖像儲存

檢測的圖像儲存在計算機內(nèi)，并可轉(zhuǎn)儲存到光盤等保存媒體中。

9．9 圖像的顯示方式

圖像在顯示屏上可以正像或負像的方式顯示；也可以黑白或彩色的方式顯示。

10 工藝評定

10．1 通過工藝試驗與評定，確定能滿足圖像質(zhì)量要求的工藝參數(shù)，詳見附錄C(標準的附錄)。

10．2 工藝條件改變后，應(yīng)重新進行工藝評定。

11 檢測方法

11．1 透照方式

氣瓶焊縫的透照方式可采用縱縫透照、環(huán)縫外照、環(huán)縫內(nèi)照、雙壁單影透照方式。采用雙壁單透照方式，當(dāng)圖像放大倍數(shù)M≤2時，宜以靠近圖像增強器一側(cè)焊縫為檢測焊縫；當(dāng)圖像放大倍數(shù)M>2時，宜以靠近射線源一側(cè)的焊縫為檢測焊縫。但不論何種透照方式，氣瓶表面與圖像增強器輸入屏表面之間保持一定的距離，以保護圖像增強器不致?lián)p壞。

11．2 焊縫透照厚度比

焊縫的透照厚度比K按式(7)確定。環(huán)縫的K值不大于1．1，縱縫的K值不大于1．03。焊縫透照厚度比為：

式中：T——母材厚度，mm。

T″——射線束斜向最大透照厚度，mm。

11．3 透照厚度

透照厚度按JB 4730—1994中的附錄C“對接焊縫透照厚度”確定。

11．4 檢測長度的測量

11．4．1 實際檢測長度

圖像實際檢測長度可由計算機程序測量得出。圖像檢測長度的校驗以與被檢焊縫同時成像的鉛質(zhì)標尺為準，標尺的結(jié)構(gòu)見附錄B(標準的附錄)。

11．4．2 有效檢測長度

有效檢測長度應(yīng)小于實際檢測長度，其差值應(yīng)大于等于5mm。

11．5 圖像幅數(shù)

11．5．1 焊縫連續(xù)檢測時，一條焊縫內(nèi)檢測圖像的幅數(shù)N為：

圖像幅數(shù)N應(yīng)取大于、等于上式計算值的整數(shù)。

11．5．2 一條焊縫內(nèi)多幅檢測圖像的編號應(yīng)連續(xù)，可用計算機程序自動編號。

11．5．3 連續(xù)檢測時，如一條焊縫內(nèi)的第一幅圖像有完整的鉛字編號影像，則其他幅圖像的鉛字影像可省略。

11．6 無用射線和散射線的屏蔽

無用射線和散射線應(yīng)屏蔽：

a)用鉛質(zhì)窗口限制主射線束的面積；

b)用密度較高的材料做濾板，減弱低能散射線。

12 圖像觀察

在光線柔和的環(huán)境下觀察檢測圖像。圖像顯示器屏幕應(yīng)清潔、無明顯的光線反射，觀察距離為300～500 mm。

13 圖像評定

13．1 計算機輔助評定

可用計算機程序進行圖像質(zhì)量和焊縫缺陷的評定。焊縫缺陷性質(zhì)的確定應(yīng)以取得相應(yīng)資格的無損檢測人員為準，焊縫缺陷的測長、評級可由計算機輔助評定。

13．2 圖像灰度的測量

用計算機程序測量圖像灰度級別。

13．3 焊縫缺陷尺寸的測量

用計算機程序測量焊縫缺陷尺寸。

13．3．1 圖像評定尺的標定

將鉛質(zhì)標尺(見附錄B)緊貼在被檢焊縫的一側(cè)與焊縫同時成像，用計算機程序多次測量圖像上鉛質(zhì)標尺的尺寸，當(dāng)測量結(jié)果趨近于某一定值時，則表示標定結(jié)果已被確認。氣瓶型號和檢測工藝改變后，應(yīng)重新進行標定。

13．3．2 測量誤差

圖像尺寸的測量誤差應(yīng)小于或等于0．5mm。

14 焊縫缺陷等級評定

焊縫缺陷等級評定按照JB 4730—1994第二篇第6章中有關(guān)“焊縫缺陷等級評定”的內(nèi)容進行。

15 檢測報告及圖像保存

15．1 檢測報告

檢測報告的主要內(nèi)容應(yīng)包括：產(chǎn)品名稱、型號、編號、材質(zhì)、母材厚度、檢測裝置型號、檢測部位、透照方法、工藝參數(shù)、圖像質(zhì)量、缺陷名稱、評定等級、返修情況和檢測日期等。

檢測報告必須有操作人員和評定人員的簽名并注明其資格級別。

15．2 圖像備份與保存

檢測圖像宜備份兩份，保存7年以上，相應(yīng)的原始記錄和檢測報告也應(yīng)同期保存。在有效保存期內(nèi)，圖像數(shù)據(jù)不得丟失。

15．2．1 保存環(huán)境

保存檢測圖像的光盤或數(shù)碼磁帶應(yīng)防磁、防潮、防塵、防擠壓、防劃傷。

16 射線防護

射線防護應(yīng)符合GB 4792的有關(guān)規(guī)定。

17 工藝文件

為了有助于對X射線實時成像檢測的結(jié)果作出正確解釋，應(yīng)隨同檢測結(jié)果提供所采用技術(shù)的詳細資料，這些資料包括以下內(nèi)容：

a)適用范圍；

b)檢測依據(jù)；

c)人員要求；

d)設(shè)備條件；

e)工件要求；

f)技術(shù)要求；

g)透照方法；

h)檢測參數(shù)；

i)圖像評定；

j)記錄報告，

k)安全管理；

l)其他必要內(nèi)容。

附 錄 A

(標準的附錄)

圖像分辨率和圖像不清晰度的測試方法

A1 概述

用圖像測試卡測試X射線實時成像系統(tǒng)和檢測圖像的分辨率和不清晰度。

A2 圖像測試卡的結(jié)構(gòu)

A2．1 鉛質(zhì)柵條與線對

在一定寬度內(nèi)，均勻地排列著若干條寬度相等、厚度為0．1～0．2mm的鉛質(zhì)柵條，柵條的間距等于柵條的寬度。一條柵條和與它相鄰的一個間距構(gòu)成一個線對，線對用LP表示。

A2．2 毫米線對

1mm寬度內(nèi)排列的線對數(shù)稱為毫米線對，用LP／mm表示。

A2．3 線對組

5mm寬度內(nèi)均勻的排列著若干個相同的線對，構(gòu)成一組線對。

A2．4 測試卡的構(gòu)成

在一定寬度內(nèi)，均勻地排列著7組線對組，相鄰兩組的距離為3 mm；7組線對數(shù)排列順序為1．2LP／mm、1．4LP／mm、1．6 LP／mm、1．8 LP／mm、2．0 LP／mm、2．2LP／mm、2．4LP／mm。

A2．5 柵條的構(gòu)成

A2．5．1 柵條的長度l＝20mm。

A2．5．2 柵條的寬度。按下式計算：

式中：a——柵條寬度，mm；

p——對數(shù)，LP／mm。

柵條寬度偏差為±5％。

A2．5．3 柵條數(shù)目n按下式計算：

A2．5．4 柵條的間距b等于柵條寬度a。

A2．6 圖像測試卡的結(jié)構(gòu)和對應(yīng)關(guān)系

圖像測試卡的結(jié)構(gòu)和對應(yīng)關(guān)系見表A1。

表A1 圖像測試卡的結(jié)構(gòu)和對應(yīng)關(guān)系

A2．7 在每組線對柵條的上方標注線對數(shù)的鉛字標記，在柵條的下方標注標準代號和線對單位的鉛字標記。

A2．8 各組線對的柵條緊夾在兩塊厚度為1 mm的有機玻璃板之間。

A3 X射線實時成像系統(tǒng)的分辨率和系統(tǒng)固有不清晰度的測試方法

A3．1 測試方法

將圖像測試卡緊貼在圖像增強器輸入屏表面中心區(qū)域，線對柵條與水平位置垂直，按如下工藝條件進行透照，并在顯示屏上成像：

a)X射線管的焦點至圖像增強器輸入屏表面的距離不小于700mm；

b)管電壓不大于40kV；

c)管電流不大于2．0mA；

d)圖像對比度適中。

A3．2 X射線實時成像系統(tǒng)分辨率的確定

在顯示屏上觀察測試卡的影像，觀察到柵條剛好分離的一組線對，則該組線對所對應(yīng)的分辨率即為系統(tǒng)分辨率。

A3．3 系統(tǒng)固有不清晰度的確定

在顯示屏上觀察測試卡的影像，觀察到柵條剛好重合的一組線對，則該組線對所對應(yīng)的柵條間距即為系統(tǒng)固有不清晰度。

A4 圖像分辨率和不清晰度的測試方法

A4．1 測試方法

將圖像測試卡緊貼在被檢焊縫的表面上，線對柵條與焊縫垂直，并與焊縫同時成像。

A4．2 圖像分辨率的確定

在顯示屏上觀察測試卡的影像，觀察到柵條剛好分離的一組線對，則該組線對所對應(yīng)的分辨率即為圖像分辨率。

A4．3 圖像不清晰度的確定

在顯示屏上觀察測試卡的影像，觀察到柵條剛好重合的一組線對，則該組線對所對應(yīng)的柵條間距即為圖像不清晰度。

附 錄 B

(標準的附錄)

鉛質(zhì)標尺

B1 結(jié)構(gòu)

用厚度為0．1～0．2mm的鉛條制成長度為170mm、寬度為25mm的鉛質(zhì)標尺，標尺的刻度范圍為0～150mm，兩端50mm范圍內(nèi)的最小刻度為l mm，中間50mm范圍內(nèi)的最小刻度為0．5mm；在標尺刻度的上方標注厘米數(shù)，在標尺的下方標注計量單位。

鉛質(zhì)標尺緊夾在兩層軟質(zhì)包裝條之間。

B2 使用方法

將鉛質(zhì)標尺緊貼在被檢焊縫上，與被檢焊縫同時成像。

附 錄 C

(標準的附錄)

工藝評定

C1 工藝評定

在X射線實時成像檢測技術(shù)使用之前，或在檢測氣瓶型號、工藝因素、檢測設(shè)備改變之后，均應(yīng)進行工藝評定。

C2工藝因素

X射線實時成像檢測的主要工藝因素有：X射線管電壓、X射線管電流、成像距離、放大倍數(shù)、散射線屏蔽、低能射線的吸收、圖像幀疊加頻次。

C3 工藝評定的結(jié)果

C3．1 工藝評定的結(jié)果應(yīng)能滿足圖像質(zhì)量的要求。

C3．2 工藝評定文件應(yīng)經(jīng)單位技術(shù)負責(zé)人批準，并存入技術(shù)檔案。