基于X射线数字成像技术的翅片管检测方法与流程

本发明涉及一种翅片管检测方法。特别是涉及一种基于x射线数字成像技术的翅片管检测方法。

背景技术：

为了提高换热效率，通常在换热管表面通过加翅片，增大换热管外表面积，从而达到提高换热效率的目的，这样的换热管叫做翅片管。翅片管作为换热元件，广泛应用于化工厂或电厂的空气冷却器、蒸汽发生器、空气预热器、加热炉对流段或锅炉省煤器等环境，大部分翅片管使用环境恶劣，长期处于高温高压以及腐蚀性环境，这对翅片管的性能指标有很高的要求，并要保证翅片管在制造过程中不能存在超标缺陷。

翅片管在长期服役过程中由于使用环境恶劣会产生腐蚀泄漏等失效情况,如不能有效检出翅片管超标缺陷保证翅片管质量，极易诱发安全事故。很多带有翅片管的设备的检测重点和难点在于翅片管的检测，由于翅片管外表面存在翅片结构,该翅片结构会对翅片管检测产生不利影响,影响检测有效性以及检测灵敏度等检测效果。

目前能有效检测翅片管的方法比较有限，由于翅片的影响很多检测技术均从内部对翅片管进行检测，大部分外部检测方法无法有效对其检测。常用的检测方法都有其明显的局限性，包括检测条件要求高，检测效率极低，检测灵敏度和精度不高等，往往达不到预计的检测效果。

如，胶片照相在完成曝光后还需要进行显影、定影和烘干等工序，然后才能进行评片，整个成像过程需要时间比较长，一般为几到十几个小时，且有一定的重拍率。对于胶片和感光元件来说，动态范围表示图像中所包含的从“最暗”至“最亮”的范围。动态范围越大，所能表现的层次越丰富，成像过程中对信号强度的细微变化检测性能越好。胶片照相确定了胶片质量、透照布置和参数后，其动态范围就可以基本确定。对于质量较好的胶片，颗粒度小且颗粒分布均匀，其成像的动态范围可达到2000以上。但在实际的使用中，由于受到各种具体条件的限制一般难以达到胶片的极限动态范围。

x射线数字成像检测技术具有图像灵敏度高，检测效率高，分辨率较高以及宽容度大等特点，且现场即可得到检测结果，能够快速、有效地检测出工件的超标缺陷，目前x射线数字成像检测技术已经在多个领域进行了应用。x射线数字成像检测技术可以对制造过程中翅片管进行快速检测，该技术可有效避免翅片对检测的影响，保障在制翅片管的质量要求。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种基于x射线数字成像技术的翅片管检测方法，可有效避免翅片对检测的影响，进而判断翅片管是否存在超标缺陷，为翅片管的质量控制及验收提供依据。

本发明所采用的技术方案是：一种基于x射线数字成像技术的翅片管检测方法，包括如下步骤：

1)确定检测对象，准备检测设备及工装；

2)固定工装，布置x射线机、平板探测器以及需检测的翅片管，所述x射线机和平板探测器分别连接控制箱、线控器及电脑；

3)根据不同型号的翅片管选取x射线机的检测参数和调整工装保证满足检测焦距要求；

4)每次检测前先对带有不同人工缺陷的灵敏度样管进行试检测，验证选取x射线机的检测参数和检测焦距是否正确，从而确定检测灵敏度是否能满足检测要求，即是否能够检测到最小人工缺陷；若满足则进入下一步骤，否则返回步骤3)；

5)确定固定焦距下每次检测翅片管的有效长度，根据工装的不同，采用被检翅片管步进固定长度的方式或x射线机和平板探测器同时步进固定长度的方式对翅片管进行x射线检测，检测区域覆盖率为10％，保证翅片管缺陷不漏检；

6)根据电脑显示器上数字成像结果判断被检翅片管是否存在缺陷，若无疑似缺陷，则连续x射线检测，并依次记录被检长度；若发现疑似缺陷则进入步骤7)；

7)对疑似缺陷定位后，将x射线机的x射线主射线束垂直于缺陷进行透照，进行缺陷定量，包括采用缺陷放大公式估算缺陷的尺寸，并根据灰度值对比法估算缺陷自身深度并记录；

8)根据缺陷的定位及定量，判断翅片管是否存在超标缺陷，进而确定翅片管的质量是否达到设定的验收要求，完成翅片管检测。

步骤1)包括根据被检翅片管的规格确定检测设备，并根据检测场地准备满足检测要求的用于固定x射线机、平板探测器以及翅片管的工装。

所述被检翅片管的规格包括翅片管的外径、壁厚以及长度；所述检测设备包括x射线机、平板探测器以及分别与x射线机和平板探测器相连的控制箱、线控器及电脑，其中，所述的x射线机满足高频恒压、最大管电压大于等于300kv、管电流连续可调、小焦点定向机，所述的平板探测器满足a/d转换位数大于等于12位，动态范围大于等于2000:1，尺寸大于14×14in。

步骤2)包括根据需检测的翅片管批量大小以及检测需要，将x射线机、平板探测器以及翅片管分别固定在对应的工装上，确保翅片管位于x射线机有效检测区域。

当用于固定所述x射线机和平板探测器的工装为移动工装时，用于固定所述翅片管的工装为固定工装；当用于固定所述x射线机和平板探测器的工装为固定工装时，用于固定所述翅片管的工装为移动工装。

步骤3)所述的检测焦距为500-800mm。

步骤5)中当检测焦距发生变化时要重新确定变化后的焦距下每次检测翅片管的有效长度。

步骤7)所述的缺陷放大公式为：

m＝w′/w＝(l1+l2)/l1＝1+l2/l1

式中，m为放大率，w′表示缺陷影像的尺寸，w表示缺陷的尺寸；l1表示x射线源至缺陷的距离，l2表示缺陷至平板探测器的距离。

步骤7)所述的根据灰度值对比法估算缺陷自身深度，是根据不同被检翅片管缺陷自身深度的透射射线强度不同，通过数字转换得到的缺陷影像的灰度值也不同，将被检翅片管的缺陷影像的灰度值与标准的灵敏度样管上已知深度的不同缺陷影像灰度值进行对比，估算出被检翅片管缺陷的自身深度。

本发明的基于x射线数字成像技术的翅片管检测方法，可以对制造过程中翅片管进行快速检测，有效避免翅片对检测的影响，进而判断翅片管是否存在超标缺陷，为翅片管的质量控制及验收提供依据，保障在制翅片管的质量要求。本发明具有如下优点：

1、检测效率高

与胶片照相相比，x射线数字成像技术可以实现实时可见的检测结果，采集和处理一幅图像仅需几秒钟的时间，成像后经图像处理后可直接在显示屏上直接评片，对存在缺陷的工件可以立即采取返修或其他处理等相应措施，对无缺陷的工件则可以立即进行后续工程工作，因而检测效率大大提高。

而且x射线数字成像技术在检测同等厚度工件时(尤其是厚壁)曝光时间短，也可以提高检测效率。

2、动态范围宽

动态范围为最大输出灰度值和暗场噪声(标准差)的比值。数字成像系统探测器和图像采集卡响应灵敏度高，饱和信号值大，可以达到较大的动态范围。目前市场上工业用数字成像系统动态范围可达10000。

数字成像检测系统比胶片系统具有更高的动态范围，具有更高的对比度分辨力及较大的曝光宽容度，可有效避免外翅片对检测效果的影响。

3、检测结果直观且成像质量高

x射线数字成像技术与传统胶片成像结果对比分析，缺陷检出率不低于传统x射线胶片呈像，像质计灵敏度也能达到标准要求。x射线数字成像技术能够实时成像，可以直接进行观察，不需要暗室处理，不会产生类似胶片和暗室处理等原因而造成的底片自身质量不合格等伪缺陷。x射线数字成像技术无光学散射引起的图像模糊，其清晰度主要由像素来决定，有更高的对比度和分辨率。图像层次丰富，影像边缘锐利清晰，细微结构表现出色，成像质量更高。利用计算机程序可实现对检测出的缺陷进行精确的测量，比胶片照相方法更精确，有助于缺陷的评定。

4、促进数字化管理及节能环保

数字成像便于储存、归档且不可随意修改，有利于工程资料的安全保存，同时可为数字化工业系统的建立提供大量的数字信息，可对促进数字化工业的发展提供技术支持，便于工程质量管理。

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，不但可以节约大量的胶片且没有化工污染物的排放。数字成像板需要的射线计量值低于传统x射线胶片成像，可减少对作业人员和公众的辐射危害。

附图说明

图1是本发明基于x射线数字成像技术的翅片管检测方法的检测示意图；

图2是本发明基于x射线数字成像技术的翅片管检测方法中计算缺陷位置示意图；

图3是本发明基于x射线数字成像技术的翅片管检测方法中计算缺陷大小示意图。

图中

1：管束2：x射线源

3：平板探测器4：射线源控制器

5：探测器控制器6：计算机

7：缺陷8：不同位置x射线源所在的平面

f：检测焦距l1：表示x射线源至缺陷的距离

l2：缺陷至平板探测器的距离w：缺陷的尺寸

w′：缺陷影像的尺寸

s、s′、s″：x射线源位于三个不同的位置

a、a′、a″：x射线源在三个不同位置的缺陷影像

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的基于x射线数字成像技术的翅片管检测方法做出详细说明。

本发明的基于x射线数字成像技术的翅片管检测方法，是利用x射线数字成像技术检测翅片管，本发明实施例中检测设备及用品包括x射线机(mrxd-300(定向)、高频恒压、焦点2.2×2.6)、平板探测器14×17in、控制箱、线控器、电脑、工装、安全防护用品及其他检验所需用品。

本发明的基于x射线数字成像技术的翅片管检测方法，包括如下步骤：

1)确定检测对象，准备检测设备及工装，包括根据被检翅片管的规格确定检测设备，并根据检测场地准备满足检测要求的用于固定x射线机、平板探测器以及翅片管的工装。

所述被检翅片管的规格包括翅片管的外径、壁厚以及长度；所述检测设备包括x射线机、平板探测器以及分别与x射线机和平板探测器相连的控制箱、线控器及电脑，其中，所述的x射线机要满足高频恒压、最大管电压大于等于300kv、管电流连续可调、小焦点定向机，平板探测器要满足a/d转换位数大于等于12位，动态范围大于等于2000:1，尺寸大于14×14in。

2)固定工装，布置x射线机、平板探测器以及需检测的翅片管，所述x射线机和平板探测器分别连接控制箱、线控器及电脑，包括根据需检测的翅片管批量大小以及检测需要，将x射线机、平板探测器以及翅片管分别固定在对应的工装上，确保翅片管位于x射线机有效检测区域。

当用于固定所述x射线机和平板探测器的工装为移动工装时，用于固定所述翅片管的工装为固定工装；当用于固定所述x射线机和平板探测器的工装为固定工装时，用于固定所述翅片管的工装为移动工装。

3)根据不同型号的翅片管选取x射线机的检测参数和调整工装保证满足检测焦距要求，所述的检测焦距为500-800mm。

4)每次检测前先对带有不同人工缺陷的灵敏度样管进行试检测，验证选取x射线机的检测参数和检测焦距是否正确，从而确定检测灵敏度是否能满足检测要求，即是否能够检测到最小人工缺陷；若满足则进入下一步骤，否则返回步骤3)；

5)确定固定焦距下每次检测翅片管的有效长度，当检测焦距发生变化时要重新确定变化后的焦距下每次检测翅片管的有效长度。根据工装的不同，采用被检翅片管步进固定长度的方式或x射线机和平板探测器同时步进固定长度的方式对翅片管进行x射线检测，检测区域覆盖率为10％，保证翅片管缺陷不漏检；

6)根据电脑显示器上数字成像结果判断被检翅片管是否存在缺陷，若无疑似缺陷，则连续x射线检测，并依次记录被检长度；若发现疑似缺陷则进入步骤7)；

7)对疑似缺陷定位后，将x射线机的x射线主射线束垂直于缺陷进行透照，进行缺陷定量，包括采用缺陷放大公式估算缺陷的尺寸，并根据灰度值对比法估算缺陷自身深度并记录；其中，

所述的缺陷放大公式为：

m＝w′/w＝(l1+l2)/l1＝1+l2/l1

式中，m为放大率，w′表示缺陷影像的尺寸，w表示缺陷的尺寸；l1表示x射线源至缺陷的距离，l2表示缺陷至平板探测器的距离，如图3所示。

所述的根据灰度值对比法估算缺陷自身深度，是根据不同被检翅片管缺陷自身深度的透射射线强度不同，通过数字转换得到的缺陷影像的灰度值也不同，将被检翅片管的缺陷影像的灰度值与标准的灵敏度样管上已知深度的不同缺陷影像灰度值进行对比，估算出被检翅片管缺陷的自身深度。

8)根据缺陷的定位及定量，判断翅片管是否存在超标缺陷，进而确定翅片管的质量是否达到设定的验收要求，完成翅片管检测。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。