前 言

在總結我國氣瓶行業(yè)研究、應用X射線實時成像檢測成果的基礎上，并參考了國外先進標準的有關內容而制定本標準。

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委員會提出并歸口。

本標準起草單位：國家質量技術監(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)字化圖像技術的發(fā)展，X射線實時成像技術已經(jīng)能夠應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并顯示在屏幕上。數(shù)字化圖像的產生會有短暫的延時，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金屬材料表面及內部缺陷的性質、大小、位置等信息，運用計算機程序按照有關標準進行輔助評定，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，利用數(shù)字圖像處理技術將圖像對比度和清晰度進行增強，以獲得較好的圖像質量。

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，應進行本檢測方法的技術培訓，并按照“鍋爐壓力容器無損檢測人員資格考核規(guī)則”及有關規(guī)定進行考核，取得相應等級資格后方可進行相應的工作。

4．2 檢測人員應了解與本檢測技術有關的計算機基礎知識和掌握計算機的基本操作方法。

4．3 圖像評定人員應能辨別距離為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進行顯示屏視覺適應能力的訓練。

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。當額定電壓小于、等于320kV時，焦點尺寸應小于、等于0．6mm×0．6mm；當額定電壓小于、等于160kV時，焦點尺寸應小于、等于0．4mm×0．4mm。X射線的能量應能適應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：光盤驅動器、1．44MB軟盤驅動器和鼠標。

圖像儲存媒體：光盤或數(shù)碼磁帶。

圖像轉錄器件：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)分辨率應定期測試。

5．7 檢測工裝

檢測工裝應至少具備一個自由度，并應具有較高的運轉精度。

6 檢測環(huán)境

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

X射線檢測室室溫：5～35℃；相對濕度：≤85％。

室內電源應有專用地線，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 圖像質量

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

8．1．1 像質計的選用

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

8．1．2 像質計的放置

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

8．1．3 連續(xù)檢測時像質計的放置

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

8．1．4 像質計的識別

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

8．2 圖像分辨率

8．2．1 圖像有效評定區(qū)域內的分辨率

圖像有效評定區(qū)域內的分辨率應達到表1的規(guī)定。

表1 圖像有效評定區(qū)域內要求達到的分辨率

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)域內的灰度范圍應控制在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，應至少校驗一次圖像灰度。

8．4 圖像評定的時機

圖像質量滿足規(guī)定的要求后，方可進行焊縫缺陷等級評定。

9 成像技術

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，并可轉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)縫內照、雙壁單影透照方式。采用雙壁單透照方式，當圖像放大倍數(shù)M≤2時，宜以靠近圖像增強器一側焊縫為檢測焊縫；當圖像放大倍數(shù)M>2時，宜以靠近射線源一側的焊縫為檢測焊縫。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標尺為準，標尺的結構見附錄B(標準的附錄)。

11．4．2 有效檢測長度

有效檢測長度應小于實際檢測長度，其差值應大于等于5mm。

11．5 圖像幅數(shù)

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

圖像幅數(shù)N應取大于、等于上式計算值的整數(shù)。

11．5．2 一條焊縫內多幅檢測圖像的編號應連續(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屏蔽：

a)用鉛質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量和焊縫缺陷的評定。焊縫缺陷性質的確定應以取得相應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

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

13．3．2 測量誤差

圖像尺寸的測量誤差應小于或等于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“焊縫缺陷等級評定”的內容進行。

15 檢測報告及圖像保存

15．1 檢測報告

檢測報告的主要內容應包括：產品名稱、型號、編號、材質、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，相應的原始記錄和檢測報告也應同期保存。在有效保存期內，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)碼磁帶應防磁、防潮、防塵、防擠壓、防劃傷。

16 射線防護

射線防護應符合GB 4792的有關規(guī)定。

17 工藝文件

為了有助于對X射線實時成像檢測的結果作出正確解釋，應隨同檢測結果提供所采用技術的詳細資料，這些資料包括以下內容：

a)適用范圍；

b)檢測依據(jù)；

c)人員要求；

d)設備條件；

e)工件要求；

f)技術要求；

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 圖像測試卡的結構

A2．1 鉛質柵條與線對

在一定寬度內，均勻地排列著若干條寬度相等、厚度為0．1～0．2mm的鉛質柵條，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成一個線對，線對用LP表示。

A2．2 毫米線對

1mm寬度內排列的線對數(shù)稱為毫米線對，用LP／mm表示。

A2．3 線對組

5mm寬度內均勻的排列著若干個相同的線對，構成一組線對。

A2．4 測試卡的構成

在一定寬度內，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 圖像測試卡的結構和對應關系

圖像測試卡的結構和對應關系見表A1。

表A1 圖像測試卡的結構和對應關系

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，則該組線對所對應的柵條間距即為圖像不清晰度。

附 錄 B

(標準的附錄)

鉛質標尺

B1 結構

用厚度為0．1～0．2mm的鉛條制成長度為170mm、寬度為25mm的鉛質標尺，標尺的刻度范圍為0～150mm，兩端50mm范圍內的最小刻度為l mm，中間50mm范圍內的最小刻度為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。

鉛質標尺緊夾在兩層軟質包裝條之間。

B2 使用方法

將鉛質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使用之前，或在檢測氣瓶型號、工藝因素、檢測設備改變之后，均應進行工藝評定。

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 工藝評定的結果

C3．1 工藝評定的結果應能滿足圖像質量的要求。

C3．2 工藝評定文件應經(jīng)單位技術負責人批準，并存入技術檔案。