GB/T 3323.2-2019 焊缝无损检测 射线检测 第2部分:使用数字化探测器的X和伽玛射线技术
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针对对比度不足(如由于管电压增高造成),通过提高SNR进行补偿(如通过增加管电流或曝光
针对探测器固有不清晰度 通过增加常规丝型 直(或阶梯孔型像质值),补偿双丝型像)
针对探测器局部不清晰度偏大(坏像素修正引起的不清晰度增加),通过提高SNR进行补偿(具 况可通过工艺试验确定)
补偿规则基于小尺寸缺陷(△w<
CNRN cSNR Dw SR
式中: 常数; s 有效衰减系数。
如果缺少适当的防护措施,X射线或伽玛射线会对人体健康造成重大危害。X射线设备或放射源 的使用应符合放射防护法规的要求。开展射线检测工作时,应严格执行相关法律法规规定的安全防护 措施。
6.2表面处理与检测时机
工件表面通常不需进行处理 梦或去际 覆层。 除非另有规定,数字射线检测应在制造完工后进行,如磨削或热处理后
6.3数字图像上焊缝定位
当数字图像上无法清晰显示焊缝边界时,应在焊缝两侧放置高密度材料的定位标记。
被检工件的每一个透照区段,均应放置由字母、数字、符号组成的识别标记,例如:产品编号、焊缝编 号、返修标记、透照日期等,表征检测图像所属工件、部位等信息。标记的影像应位于有效评定区之外, 并确保每一区段标记明确无误
工件表面宜作出永久性标记,以确保每幅数字图像准确定位(例如:零点、方向、标识、尺寸等)。 若材料性质或使用条件不允许在工件表面上作永久性标记时,可通过透照示意图或拍照等方式 记录
当透照区域要采用两幅以上的数字图 应具有一定的搭接区域,以确保整个受检 区域均被透照。应将高密度搭接标记置于指 表面,并使之能显示在每幅数字图像上。
金属材料焊缝数字射线检测的最低像质值要求见附录A中表A.1~表A.14。其他材料数字射线 险测的像质值要求应按GB/T23901.4规定,由合同各方商定。 使用Ir192或Se75检测时,当像质值不能满足表A.1表A.12要求时,经合同各方商定,可按以下 要求执行: 双壁双影透照技术,A级和B级(w=2t): 使用Ir192,10mm
金属材料焊缝数字射线检测的最低像质值要求见附录A中表A.1表A.14。其他材料数字射线 检测的像质值要求应按GB/T23901.4规定,由合同各方商定。 使用Ir192或Se75检测时,当像质值不能满足表A.1~表A.12要求时,经合同各方商定,可按以下 要求执行: 双壁双影透照技术,A级和B级(w=2t): 使用Ir192,10mm
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使用Ir192,24mm
6.8像质计的类型与使用
采用GB/T23901.1(丝型像质计)、GB/T23901.2(阶梯孔型像质计)或GB/T23901.5(双丝型像质 计)测定数字射线检测图像质量
6.8.2双丝型像质计使
为确定数字探测器系统的基本空间分辨率,验证系统硬件是否符合表A.13和表A.14要求,需要 个参照图像。该图像按附录B制作,双丝型像质计应直接放置在数字探测器表面上。 对工件进行数字射线检测时,不强制要求使用双丝型像质计进行数字图像质量测定;当需使用丝型 象质计和双丝型像质计同时对数字图像质量进行测定时,可由合同各方协商确认;双丝型像质计应放置 在工件射线源侧表面上,图像空间分辨率的测定按附录B执行,所测定的图像空间分辨率值对应透照 享度应满足表A.13或表A.14的规定,单壁单影透照时的透照厚度对应于工件的公称厚度,双壁双影 透照(图11或图12)检测时,双丝型像质计放置于管射线源侧表面上,以管外径为透照厚度,按表A.13 成表A.14确定所测定的图像空间分辨率是否满足要求;用于双壁双影透照检测的数学探测器的基本 空间分辨率测定值,应不低于以管壁厚两倍作为透照厚度所对应的表A.13或表A.14规定值。 当采用几何放大透照布置时(见7.7),如果放大倍数大于1.2,则工件焊缝检测的全部图像都应放置 双丝型像质计测定图像空间分辨率, 双丝型像质计放置时,其金属丝应与数字图像的行或列成小角度(2°~5),若双丝型像质计与数字 图像的行或列成45°,则得到的像质值应减少1。
6.8.3丝型或阶梯孔型像质计使用
采用GB/T23901.1(丝型像质计)或GB/T23901.2(阶梯孔型像质计)验证和评定数字图像的对比 灵敏度,并满足表A.1~表A.12的规定。 像质计放置时,应优先放置在被检工件射线源侧表面,且在焊缝被透照区中心邻近母材处,紧贴工 件表面,并置于母材厚度均匀区,在数字图像上该区具有均匀的灰度值(平均值)。 根据所使用的像质计类型,应注意以下两种情况: a)使用丝型像质计时,应垂直于并横跨焊缝放置,细丝朝外,其位置应确保至少有10mm丝长显 示在灰度值或SNR均匀的数字图像中。按7.1.6和7.1.7的透照布置曝光时,丝型像质计可 平行于管环焊缝放置,丝影像不宜投影在焊缝图像上。 b)使用阶梯孔型像质计时,像质计的放置应将所要求的孔号紧靠焊缝。 采用7.1.6和7.1.7透照布置时,像质计可放置于射线源侧或数字探测器侧。只有当像质计无法放 置于射线源侧时,才可放置于数字探测器侧,但应至少通过一次对比试验来确定影像质量,方法是在射 线源侧和数字探测器侧各放置一个像质计,采用相同的透照条件,观察所得图像以确定像质值。当检测 时使用的数字探测器前端安装了滤波器,则像质计应放置在滤波器前面。双壁透照且像质计放在数字 探测器侧时,不必作对比试验。此时像质值按表A.9~表A.12确定。 像质计置于数字探测器侧时,应紧贴像质计放置铅字“F”,并在检测报告中注明
字射线检测,且获得的图像对比度灵敏度没有差异,则不必对每幅数字图像进行对比度灵敏度确定。具 体的图像对比度灵敏度确定要求宜由合同各方商定。 外径大于或等于200mm的管对接环焊缝,采用射线源中心法进行周向透照时,宜在圆周方向上等 间隔放置至少三个像质计。
按本部分实施射线检测的人员,应按GB/T9445或合同各方商定后进行资格鉴定与认证,取得射 线检测相关工业门类的资格等级证书,并由雇主或其代理对其进行岗位专业培训和授权。同时,检测人 员应能证明经历过附加的工业数字射线检测技术培训与资格鉴定,
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7.1.3单壁外透照法
射线源位于被检工件外侧,数字探测器位于内侧,见图2~图4。
图1纵缝单壁透照法的透照布置
图2环焊缝单壁外透照法的透照布置
3插入式管座焊缝单壁外透照法的透照布置
位于被检工件内侧中心处,数字探测器位于外侧
图4安放式管座焊缝单壁外透照法的透照布
图5环焊缝周向曝光的透照布置
6插入式管座焊缝单壁中心透照法的透照布置
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射线源位于被检工件内侧偏心处,数字探测器位于外侧,见图8~图10
图8环焊缝单壁偏心透照法的透照布置
9插入式管座焊缝单壁偏心透照法的透照布置
7.1.6双壁双影椭圆透照法
射线源和数字探测器位于被检工件外侧,焊缝投影呈椭圆显示,见图11。
注:射线源至探测器的距离可由和6"计算获得
注:射线源至探测器的距离可由f和6计算获得
2.1.7双壁双影垂直透照法
数字探测器位于被检工件外侧,射线垂直入射,见
10安放式管座焊缝单壁偏心透照法的透照布置
管对接环焊缝双壁双影椭圆透照法的透照布
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7.1.8双壁单影透照法
位于被检工件外侧,数字探测器位于另一侧,见图
图13环焊缝双壁单影透照法的透照布置(像质计位于探测器侧)
图14环焊缝双壁单影透照法的透照布置
图15纵缝双壁单影透照法的透照布置
16插入式管座焊缝双壁单影透照法的透照布置
图17角焊缝透照布置
图18角焊缝透照布置
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7.1.9不等厚工件透照法
材料厚度差异较大,采用多探测器透照,见图19。
7.2管电压和射线源的选择
7.2.1管电压1000kV及以下的X射线机
图19CR多探测器技术透照布置
为获得良好的检测灵敏度,宜选择尽可能低的管电压,以使数字图像得到尽可能高的SNR。图2C 给出文射线透照不同材料和不同厚度时,推荐使用的最高管电压。这些最大值是胶片射线检测的最佳 实践值。 经过精确校准的数字阵列探测器,在采用高于图20规定的限值管电压进行数字射线检测时,可以 提供满足要求的图像质量。 当采用IP板进行B级检测时,由于受到成像板结构噪声高(粗粒度)的影响,使用的X射线管电压 限值宜在图20基础上降低20%。采用高清晰度IP板检测时,在确认感光层(细粒度)结构噪声小、数 字图像SNR显著增加情况下,使用图20规定的管电压或明显更高的管电压透照检测。 补偿规则I: 通过增加SNR提高图像对比度灵敏度[降低透照管电压和提高曝光量(如毫安分)]; 在透照管电压不变的情况下,通过增加SNR提高对比度灵敏度[提高曝光量(如毫安分)]; 曝光量(如毫安分)不变情况下,提高管电压,对比度下降,SNR提高。如果更高的管电压可 使SNR、提高值远大于对比度降低值.则对比度灵敏度提高
图201000kV及以下X射线机透照不同材料和厚度所允许使用的最高管电压
伽玛射线和1MeV以上的X射线推荐的透照厚度范围见表2。 经合同各方商定,采用Ir192时,最小透照厚度可降至10mm;采用Se75时,最小透照厚度可降至 5mm 对较薄的钢工件,Se75、Ir192、Co60等伽玛射线数字图像的检测灵敏度不如X射线,但由于伽玛射 源有操作方便、易于接近被检部位等优点,当使用X射线机有困难时,可在表2给出的透照厚度范围 内使用伽玛射线源。 在某些特定的应用场合,只要能够获得足够高的图像质量,也允许将透照厚度范围放宽。 使用存储荧光成像板系统进行伽玛射线数字射线检测时,输送射线源的往返时间应不超过总曝光 时间的10%。使用数字阵列探测器系统进行伽玛射线检测时,图像采集时间应在伽玛射线源到达指定 部位后开始,并在伽玛射线源收回前结束
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表2伽玛射线源和1MeV以上X射线对钢铜和镍基合金材料所适用的透照厚度范围
对铝和钛,透照厚度:A级时,35≤w≤120。
7.3数字探测器系统和金属增感屏
7.3.1数字图像最小归一化信噪比
对于所使用的数字探测器系统和曝光条件,如果两种类型像质计灵敏度(丝型像质计或阶梯孔型像 质计的对比度灵敏度和双丝型像质计的不清晰度)不能同时达到表A.1表A.14规定值,应通过增加 常规丝型像质值(或阶梯孔型像质值),补偿不清晰度引起的对比度损失。 补偿规则Ⅱ分为三级: 一级补偿:提高丝型像质值一级补偿双丝型像质值降低一级。例如,要求值为D12和W16(对 5mm的透照厚度,B级一表A.3和表A.14)都不满足,则认为D11和W17提供了等价的检测灵敏度。 二级补偿:补偿限制在最多提高丝型像质值二级补偿双丝型像质值降低二级。 三级补偿:一般情况下,补偿应限制在最多二级补偿。对特定检测,在保证检测灵敏度情况下,经合 同各方同意,可提高丝型像质值三级补偿双丝型像质值降低三级。 采用补偿规则时,应考虑不清晰度对缺陷检测的可能影响。在技术上补偿是通过增加曝光量提高 检测图像信噪比。 对于数字阵列探测器DDA,在给定距离SDD和透照管电压情况下,数字射线检测图像的对比度灵 敢度取决于所用积分时间和管电流(毫安),因此,可通过增加曝光时间和管电流提高丝型像质计或阶梯 孔像质计的识别能力。这一规定同时适用于CR检测,但由于IP板感光颗粒的结构噪声影响,限制了 数字射线检测图像可达到的最大SNR~值。DDA的校准程序也限制了数字射线检测图像可达到的最 大SNR值。 数字探测器的基本空间分辨率是由设计和硬件参数决定的 当采用几何放大成像检测技术时,采用放置在工件上的双丝型像质计测定数字检测图像的空间分 辨率(见7.7)。
7.3.3IP板用金属增感屏与防护板
当使用金属增感前屏的,对极采取其空包装表或按压措施,使极感光面与前屏繁贴。错箔增 感屏与IP板之间的间隙可能导致图像不清晰度增大。对于IP板,铅箔增感屏的增感作用明显小于对 胶片的增感作用, 多数IP板对低能量背散射线和背散射线防护铅板发出的X射线荧光非常敏感,这将导致影像边 界不清晰度增加和对比度噪声比降低,因此,推荐采用铜或钢防护板放在IP板后防护背散射线,或者在 背防护铅板与IP板间插入钢或铜防护板,改善图像质量。在设计制造IP板暗盒时可以考虑将铜或钢 防护板直接放人到暗盒内。 注:在高能量射线检测时,由于IP板对铅防护的敏感特性,导致增感作用大幅度下降,根据所使用的射线能量和IP 板种类,增感效果相当于在一定X射线能量不放置金属增感屏情况下的20%100%。 当不使用铅箔增感屏时,铅箔增感屏对IP板所产生的较小增感作用损失可通过增加曝光量补偿 如果检测使用铅箔增感前屏,在IP板扫描前应去除铅箔增感前屏,否则会导致IP板产生划痕,宜将铅 箔增感前屏放置在暗袋或暗盒外侧滤除散射线。对于透照厚度小于12mm的钢制工件,不推荐使用铅 智增感屏。 推荐按表3和表4选择使用金属增感屏的材料和厚度。根据所需达到的图像质量,经合同各方商 定后也可使用其他厚度的金属增感屏。推荐在IP板前面放置金属增感屏,使用数字阵列探测器DDA 时,金属增感屏可以减少散射线的影响。
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表3钢、铜和镍基合金数字射线检测最小归一化信噪比(CR和DDA)和金属增感屏(适用CR
如果在母材热影响区附近的焊缝处测定SNRv·除焊缝加强高已去除至与母材齐平外,其测定值应乘以1.4 子作为SNR值。 可以完全或部分采用钢或铜屏替代铅屏,此时钢或铜屏的等效厚度应为铅屏的3倍。 同时使用多种材料金属屏时(如钢十铅屏),应将钢屏放置在IP板与铅屏之间 可以使用钼、钨屏替代钢、铜或钢、铜十铅屏,但需通过验证试验确认图像质量
数字射线检测最小归一化信噪比(CR和DDA)利
如果在母材热影响区附近的焊缝处测定SNRx,除焊缝加强高已去除至与母材齐平外,其测定值应乘以1.4因 子作为SNR值。 6 可以在IP板暗盒外使用一个0.1mm铅屏和一个0.1mm铅滤波板替代一个0.2mm铅屏
射线束应指向透照区中心,并与被检工件垂直,若采用其他透照角度有利于检测某些缺欠时,也 方向进行透照。数字射线检测的其他透照方法可由合同各方商定。例如,为了有效检测焊缝坡 熔合,中心射线束透照方向宜与焊缝坡口面平行
7.5.1金属滤光板和准直器
为减少散射线的影响,射线束透照时应尽可能对准被检区域。 采用Se75、Ir192、Co60射线源和高于1MeV的X射线源或存在边缘散射时,可在工件与IP板暗 盒或数字阵列探测器DDA之间放置一个铅质滤光板滤除散射线。根据透照厚度的不同,滤光板的厚 度在0.5mm~2mm之间选择。
7.5.2背散射的屏蔽
每一种新工件进行CR检测时,应在IP板暗盒后背贴上铅字“B”(高度大于或等于10mm,厚度大 于或等于1.5mm),以验证背散射的存在与否。若数字图像上出现该字符的较亮影像(负片方式显示数 字图像,标记影像灰度值较低),表明散射线屏蔽不符合要求;若此字符影像较暗(负片方式显示数字图 像,标记影像灰度值较高)或不可见,表明散射线屏蔽良好。 必要时,为防止散射线对探测器的影响,应在IP板暗盒后贴附至少1mm厚的铅板或至少1.5mm 厚锡板。同时将厚度约0.5mm的钢屏或铜屏放置在铅防护屏与IP板暗盒之间,减少X射线荧光对数 字图像的影响。当采用超过80keV的X射线检测时,在IP板暗盒后面不应放置铅防护屏。
7.6射线源一工件距离
射线源一工件最小距离fmin与源尺寸d和工件一数字探测器距离6有关。源尺寸应按 GB/T25758(所有部分)或EN12679测定。 当源尺寸有两个方向尺寸(如长、宽或长轴、短轴)时,应取较大值。 射线源一工件距离f的选择,除图2b)、图8b)、图13b)和图14b)所示透照布置外,应使f/d符 合式(4)和式(5):
当b<1.2t,式(4)和式(5)及图21中的b可由公称厚度t取代。 射线源一工件最小距离fmm可按图21的诺模图确定。图21是根据式(4)和式(5)作出的。 针对图2b)、图8b)、图13b)和图14b)所示透照布置选择距离f时,应使f/d符合式(6)和式(7): A级
f /d ≥7.5 g /t
使用A级技术检测平面型缺欠时,为使几何不清晰度减小为原来的1/2,射线源一工件最小距 21
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fmin应按B级技术的要求确定。 对裂纹敏感性大的材料有更为严格的技术要求时,应选用灵敏度比B级更优的技术进行透照。
图21确定射线源一工件最小距离fmim的诺模
采用几何放大技术检测时,未经正确校正数字探测器系统的固有不清晰度u;和几何不清晰度u 改图像总不清晰度u↑的增加,见式(8)
ur=Vu,"+uc
由于数字探测器较胶片具有更大的固有不清晰度,为补偿数字探测器固有不清晰度的影响,得到近 似于GB/T3323.1规定的总不清晰度,推荐按条件a)和b)两种方法处理: a)当工件与数字探测器直接接触(非几何放大透照布置),按工件一探测器距离6选择数字探测 器的基本空间分辨率SR,应符合式(9)和式(10): A级:
由于数字探测器较胶片具有更大的固有不清晰度,为补偿数字探测器固有不清晰度的影响,得到近 以于GB/T3323.1规定的总不清晰度,推荐按条件a)和b)两种方法处理 a)当工件与数字探测器直接接触(非几何放大透照布置),按工件一探测器距离6选择数字探测 器的基本空间分辨率SR,应符合式(9)和式(10):
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