射线实时成像检测最新欧洲标准

摘要：

对工业射线实时成像检测的最新欧洲标准EN 13068—2001作了简要介绍和评述，沧州欧谱包 括检测等级、系统等级、操作要求、透检布置、像质评价、图像处理、数据存储和结果记录等。并与新 版美国ASME规范进行比较，旨在为国内制订相应行业标准提供借鉴。

关键词：射线检测；实时成像；标准 中图分类号：TGl15．28

文献标识码：A 文章编号：1000-6656(2005)01-0033-05 Real-Time Radioscopy：the Recent European Standard LI Yan （Wuxi Huaguang Boiler Co．，Ltd，Wuxi 214028，China) Abstract：The major recent european standard for real-time radioscopy was introduced and evaluated in brief， covering testing classes，system classes。operation requirements，typical arrangement，image quality evaluation。 image processingl data storage。results record and s0 on． Also。it was compared with the newest ASME code in order t0 provide a reference on preparing our own industrial standard in real-time radioscopy field． Keywords：Radioseopic testing；Real-time imaging；Standard

目前国内电站锅炉(额定蒸汽压力≥3．8MPa)制造厂，为适应大批量锅炉管焊接质量检查，都拥有 多套X射线实时成像检测(简称RTR)设备，在车间现场作在线半自动检测。可检测多种规格对接焊锅 炉直管(φ32mm×3mm，φ38ram×3．5mm，φ5lmm×4mm，φ60mmx 5ram等)，由机械传动装置将各个焊 口顺次传送到透视室，焊口在射线管前作周向运动，其实时或近实时透视图像由RT人员在控制室进行 判读和评定，每个焊口仅需2min就能完成检测。效率之高，远胜过胶片法，且检测成本明显降低。

但 有同行或相关局外人会反复诘问：检查有标准吗?作有依据吗?灵敏度够不够?分辨力行不行?尽 管RTR技术在此行业应用历史已有20多年，这方面的行业和国家标准依然空白。 最新欧洲标准(以下简称欧标)EN 13608—2001令人豁然，RTR何不借水行舟?该欧标由三部 分组成，即①EN 13068—1《射线实时成像特性定量测试》。②EN3608-2《射线实时成像定性控制和 1长期稳定性》。

③EN 13608-3{金属材料X，γ射线实时成像检测的一般原则》。以下即以第③部分为主， 以前两部分为辅，概述和评析RTR方法标准化、规范化的应用要点。最后，比照美国ASME规范最新版 中有关RTR检测的重要规定，进行综述和简析。 1、总的要求 各国对RTR技术的标准化都有一个宗旨，即尽量使其接近胶片法射线照相结果，欧标亦然。

故一般 技术参数同EN 444(通则)和EN 462(像质评价)，但因两者成像途径和检测器特性不一，故运作要求有异。 (1)基于图像增强器的RTR系统，因受固有不清晰度ui限制，对像质评价有附加要求，即每次作 RTR时，除了用普通等比丝像质计(IQI)外，还要加用Pt-W双丝IQI(符合EN 462-5)。通常，最大允 许 几 何 不 清 晰 度Ug与 壁 厚 有 关(如[Ug]。 ≯1／15b1/3，b≈T，其中b为被检工件表面至检测器的 距离，T为工件厚度。)，而最大允许固有不清晰度 Ui与射线能量有关，可由双丝IQI测量值(即总不清晰度Ut)算出，即 Ui=(u2t-U2g)1/2 欧标指出，由于技术和经济原因，对较小的壁厚范围(见表1和表2)，取EN 444规定的不清晰度的 双倍值是允许的。欧标认为，尽管所要求的IQI最小丝径值与胶片法规定值(EN462—3)相同，沧州欧谱但使用 较低的最高管电压来提高对比度，可对空间分辨力的局限性进行补偿。在RTR系统中，不规定用阶 梯孔型IQI，因丝型IQI对要求的检出细节更具代表性。

(2)通过对比度增强来补偿有限空间分辨力的原理，要求对大多数RTR应用，需采用图像积分 (即作连续帧叠加)。因此，除铝和轻合金外，对一般钢铁材料检测要求达到的图像质量(表2)，是根据图像积分获得的RTR图像来规定的。 RTR法与胶片法相比，有实施动态检测、利于检出有方向性缺陷的优点(即可从多方向检测工 件)，因而实现系统和方位最佳化，是RTR应用至关重要的一步。RTR对轻合金检测的广泛应用，证 明了表1中规定的相应图像质量要求是合理的。

表1不同技术等级和系统等级下透检铝和轻合金时要求达到的RTR像质水平 SA，SC3级 SB，SC2级 等比丝IQI PtW双丝IQl 等比丝IQI Pt-W双丝IQI 穿透厚度 mm 丝号 丝径φ／mm 组号 Ut／mm 丝号 丝径φ／mm 组号 Ut／mm 5 W12 O．25 8D O．32 W16 O．10 10D O．20 lO Wll O．32 7D 0.40 W14 0.16 9D O．26 15 W10 O．40 7D O．40 W13 O．20 9D O．26 25 W9 O．50 7D O．40 W12 O．25 9D O．26 35 W8 O．63 7D 0.40 W10 O．40 9D 0.26 45 W7 O．80 7D O．40 W9 O．50 9D O．26 55 W6 1.00 7D 0.40 W9 0.50 9D O．26 70 W5 1.25 7D O．40 W8 0.63 9D O．26 85 W5 1.25 7D O．40 W8 O．63 9D O．26 100 W5 1.25 7D O．40 W8 O．63 9D O．26 120 W4 1.60 7D O．40 W7 O．80 9D O．

26 注：对轻合金检测，技术等级sA是针对用O.1~1mm标准小焦点x射线管作实时成像检测所提出的要求；技术等级SB是针对用较高 几何分辨力和对比灵敏度作近实时检测所提出的要求，而SC3和SC2为不同系统等级。 表2不同技术等级和系统等级下透检钢材时要求达到的RTR像质 SA，SC2级 SB，SCl级 等比丝IQI Pt-W双丝IQl 等比丝IQI Pt-W双丝IQI 穿透厚度 丝号 丝径φ／mm 组号 Ut/mm 丝号 丝径φ／mm 组号 Ut/mm 1.2～2．O ～1.5* W17 O．08 11D 0.16 W19 O．050 13D O．10 2．O～3.5 1.5～2.5* W16 O．10 10D O．20 W18 O．063 12D O．13 3.5～5．O 2.5～4.0* W15 O．13 9D O．26 W17 O．080 11D O．16 5．O～7.0 4．O～6．O* W14 O．16 8D O．32 W16 0.10 10D 0.20 7．O～10 6．O～8．O W13 O．20 7D O．40 W15 O．13 9D O．26 10～15 8.0～12 W12 O．25 7D O．40 W14 O．16 9D O．26 15～25 12～20 Wll O．32 7D O．40 W13 O．20 9D O．26 25～32 20～30 W10 O．40 7D O．40 W12 O．25 9D O．26 32～40 30～35 W9 O．50 7D O．40 W11 O．32 9D O．26 40～55 35～45 W8 0.63 7D O．40 W10 0.40 9D O．26 55～85 45～65 W7 O．80 6D O．50 W9 O．50 9D O．

26 *壁厚了 T≤6mm 时，按 SB 级达到所需几何放大率有困难时，经合同双方商定，所要求的双丝组号可减小 1。

2、技术等级 RTR技术按所需达到的检测灵敏度和分辨力，分为SA(普通级)和SB(优化级)两个等级。 SB级用于SA级灵敏度和分辨力不够的情况。若有比SB级灵敏度和分辨力更优的技术，可征得 合同双方同意，规定相应的技术参数和RTR系统升级后的最低要求。欧标划分的SA级检测适用于 一般实时成像检测，而SB级检测适用于需要附加图像积分的近实时成像检测，而RTR技术等级的 选用由合同双方商定。

3、系统等级和参数指标 RTR使用设备所得成像质量和检测结果取决于检测系统的类型。沧州欧谱欧标规定了三种等级的RTR 检测系统，每种系统等级均有相应的最低要求。 系统等级分类的定量指标为检测器固有不清晰度Ui、失真度Vdj和均匀度Hdj，表3中指标的测试 条件为不作几何放大、试板厚度6mm(钢)和管电压100kV。对成像装置的长期稳定性应作定期校验。 表 3 RTR 系统特性最低要求 系统等级 Ui／mm Vdj/％ Hdj/ ％ SC1 ≤O．4 SC2 ≤O．5 SC3 ≤O．6 ≤5 ≤10 ≤10 ≤20 ≤20 ≤30 注：测试表3参数时，应满足信噪比S／N≥5.O，失真度和均匀度应在所用像场半径75％范围内测试。

4、运作要求 以下为RTR的详细要求，特别强调了异于胶片法的特点。

4.1 系统成像特性 要求按EN 13068一l和EN 13068-2给出的方法进行测试，并符合表3规定。

4.2 滤波和准直 为减少散射和光晕效应，应尽量使有用的一次射线对准被检区段，对散射线控制应“三法”并举，即 射线管窗口加适当厚度的滤板、滤板前加铅光闸(起准直作用)和非检测区加铅挡板。

4.3 管电压的选择 为获得较高的探伤灵敏度，应尽量使用较低的X射线管电压(按EN 12544—1，EN 12544-2和EN 12544-3标准)。不同穿透厚度(W)的许用最高管电压见表4(铝和轻合金)和表5(钢)。 表4透检铝和轻合金许用的x射线最高管电压 表5透检钢材许用的X射线最高管电压 穿透厚度 许用X射线最高 mm 管电压/kV 穿透厚度 许用x射线最高 mm 管电压／kV 穿透厚度 许用X射线最高 mm 管电压／kV 穿透厚度 许用X射线最高 ITIITI 管电压／kV 5 45 10 50 15 55 25 65 35 75 45 85 55 95 70 110 85 125 100 140 120 160 1.2～2．O 90 2．O～3.5 100 3.5～5。O 1lO 5.0～7.0 120 7．O～10．O 135 10.0～15．O 160 15．O～25.0 210 25.0~32．O 265 32．O～40．O 315 40．O～55．O 390 55．O～85．O 450 表4和表5是对小焦点(df为0.1～O.5mm)X射线管规定的数值。当使用微焦点(dr<0.1mm)x 射线管时，可使用稍高的管电压，并需增大几何放大倍数，以达到规定的IQI灵敏度(见表1和2)。注 意，选用管电压过高会有损于探伤灵敏度。

RTR能否用γ射线源，需由合同双方确定，按EN 1435(焊缝射线照相检验)和EN 12681执行。

4.4 透检布置和几何参数 (1)RTR要靠小焦点(或微焦点)投影放大来提高对比灵敏度和分辨力，常用透检布置见图1。图 1中由x射线转换器(将x射线变换成输出信号，供数字或光学显示)、图像处理系统和显示器这三部 分构成所谓成像装置。图1典型的RTR透检布置 1．射线源2．工件3．射线转换器4．输出信号5．图像处理6．

显示器 图 2 X 射线投影放大示图 1．焦点 2．工件 3．检测器 4．强度 5．位置 (2)影响成像灵敏度和分辨力的参数有几何放大率M—F／f；几何不清晰度Ug=df(F一f)／f或 Ug=df(F／f一1)，或Ug=df(M一1)；总不清晰度Ut=(U2g+U2i)1/2；系统分辨率RP=1／Ut；最佳放大 率 Mopt1+(Ui／df)2，其各物理量的意义见图 2。其中偏离理论 Mopt 值会导致系统不清晰度增加

5 、 像 质 要 求 及 评 价

5.1 图像降噪 RTR图像是由电子信号转换成的，电子信号会受到光子通量引起的统计变化的影响。沧州欧谱此影响在电 视监视屏上会使图像中呈现光学噪声。要降低噪声，可通过增加输入屏成像光子数，或通过图像信号 的积分(连续帧叠加)来实现。 对图像积分或平均化处理，至少要达到规定的像质水平，最好继续进行到像质达到最优。

5.2 等比丝和双丝lQI指标 RTR图像质量应使用普通的等比丝IQI和特殊的Pt-W双丝IQI来控制和评价。按技术等级 (SA，SB)和系统等级(SCl，SC2，SC3)之别，透检不同厚度时，在RTR监视器荧屏上应显示的最小可 见金属丝号、丝径，及相应于许用最大不清晰度的Pt-W双丝组号和Ut值，如表1和2所示。 对IQI放置位置，欧标有如下新规定：当焦点尺寸df)Ui(检测器固有不清晰度)时，IQI应置于工 件射线源侧表面；当df＜Ui时，IQI应置于工件检测器侧表面。 表1中SA和SB两种检测等级所要求达到的像质水平，与EN 462—3(钢胶片法射线照相影象质 量分级)的规定一致。 欧标指出，人眼已有约0.2s的叠加时间。单幅帧的质量要比电视荧屏上见到的图象质量差。

5.3 图像存储和处理 RTR系统特性测量后，其图像应作为原始数据进行外存。 对检测图像可用数字图像作进一步处理，以增强缺陷或细节可见性，或进行自动评定。对图像质 量的测试，只允许对图像作多帧叠加、对比度和亮度调节。 检测结果先存储在硬盘上，后由刻录机转录到cD-R光盘(容量650MB)上。每一张CD-R可存储 约3 000幅数字化图像，保存期长达30A(年)以上。所保存的检测文档，是只用未处理的原始数据，还是 用处理过的图像，或是两者都要，由合同双方商定。

5.4 图像观测条件 RTR图像的评价应在较暗的环境中，在监视器荧屏上进行。室内照明落在荧屏上的无用光亮度 (对不工作的监视器测出)应<0.5cd／m2，背景亮度(画面后面)≯8cd／m2。

6 、 与 A S M E 规 范 比 照 ASME锅炉压力容器规范最新版(01和02，03增补版)第V卷第二章强制性附录，对RTR应用有 如下规定：

6.1 系统特性参数

(1)系统分辨力 用线对测试卡测，测试时不加附加吸收体。

(2)系统对比灵敏度 用阶梯试块测，试快中设定八种厚度，分别为被检工件最大厚度和最小厚 度的1，0.99，0.98和0.97倍，也可用专用对比灵敏度试块测。

(3)参数表示系统空间分辨力为每毫米3线对，薄区和厚区对比灵敏度分别为3％和2％，沧州欧谱则其 等效特性水平可表示为3 ％，2％，3 lp／mm。

6.2系统校验 ASME规定，系统特性校验应静态进行，数值满足线对测试卡分辨力、阶梯试块对比灵敏度的要 求；而对带缺陷试样，应作动态校验(其透检参数和移动速度与被检工件同)，结果满足胶片法射线照相 对IQI灵敏度的要求。因RTR系统有可能显示不对称灵敏度，故丝径轴线应沿系统灵敏度最低的方 向放置。

6.2 工艺规程 ASME特别强调RTR运作前，应制订书面工艺规程，要求包含以下内容，即①图像数字化参数。 调制传递函数MTF，线对分辨力，对比灵敏度，动态范围。②图像显示参数。格式，对比度，放大倍数。 ③图像处理参数。多帧叠加，勾边，滤波，场平整。④图像存储。标记标识，数据压缩，存储介质(及防 止数据丢失的措施)。⑤模拟输出格式。

7、小结和建议

(1)欧标将RTR系统按检测器固有不清晰度、失真度和均匀度大小，分为SCl，SC2和SC3三个 系统等级。将RTR技术按灵敏度和分辨力高低分为SA和SB两个等级。

(2)欧标按铝和轻合金、钢和其它金属材料两种情况，对不同穿透厚度，就小焦点(0.1～ O.5mm)X射线韦氏硬度计http://www.weishiyingduji.cn 机规定了允许使用的最高管电压，以从能量角度确保灵敏度和分辨力。

(3)欧标要求通过多帧叠加、图像积分进行图像降噪，并尽力达到像质最佳化。

(4)欧 标 对RTR强 调 像质 水 平用 普通 等比 丝IQI和Pt-W双丝像质计进行考核。按技术等级和系 统等级规定了不同穿透厚度在监视器荧屏上应显示的等比丝丝径丝号、双丝组号和相应的许用不清晰度 Ut值。其中等比丝的规定值与一般胶片法同。还特别规定了IQI的放置位置：df>Ui时，IQI置于工件射 源侧表面；df