Цифровая радиография: что нужно знать для практического применения

Цифровая радиография – технология неразрушающего радиографического контроля, используемая для выявления и диагностики дефектов различных материалов и конструкций. Данная технология предполагает замену плёнки плоскопанельным детектором. Для проведения РК таким способом по-прежнему требуется источник ионизирующего излучения (ИИИ), эталоны чувствительности и маркировочные знаки. Только вместо рентгеновской плёнки, заряжённой в кассеты с усиливающими экранами, на объекте устанавливается матричный детектор. Это электронное устройство с набором детектирующих элементов, подключённое напрямую, по проводному соединению либо Wi-Fi, к персональному компьютеру, ноутбуку или планшету. Прибор поглощает рентгеновское излучение и передаёт цифровое изображение на ПК. Отпадает необходимость в негатоскопе. Полученный цифровой снимок можно масштабировать, обрезать, «прогонять» через фильтры и иным образом обрабатывать в специализированном ПО.

  Где необходимо проведение радиографической дефектоскопии?

Радиографическая дефектоскопия используется на разных этапах жизненного цикла конструкций и позволяет обнаружить различные нарушения: области с некачественной сваркой, коррозию, поры в структуре металла и другие. Радиографический контроль сварных швов чрезвычайно востребован на производствах, специализирующихся на создании высококачественных изделий, где недопустимы даже микроскопические повреждения металла. Например, в отраслях:

• • — Нефтегазовой промышленности. Для контроля резервуаров на наличие коррозии, трещин и других дефектов, которые могут спровоцировать утечку топлива.

 

• • — Энергетической отрасли. При инспекции атомных и тепловых станций.

 

• • — Авиастроении и космической индустрии. При проверке конструкционных элементов самолётов и космических аппаратов.

 

• • — Судостроении. При контроле сварных швов и корпусных конструкций судов.

 

• • — Строительстве. При диагностике металлов, мостов, башен и зданий.

 

• • — Автомобилестроении. При контроле качества деталей, осей, коленчатых валов и др.

 

• • — Химической промышленности. При контроле резервуаров, реакторов и ёмкостей, работающих под высоким давлением.
  
  

    Как проходит цифровой радиографический контроль?

В основе радиографического контроля металлов лежит принцип проникновения рентгеновского луча сквозь сварной шов и его воздействия на плоскопанельный детектор, который специалист лаборатории неразрушающего контроля размещает за исследуемой конструкцией. Детектор представляет собой цифровую панель, которая принимает рентгеновские лучи, как и плёнка, но имеет более высокую чувствительность, обеспечивая при этом высокое качество получаемого снимка и несравненно быструю скорость его получения. Изображение снимка появляется на планшете почти сразу же, а скорость получения зависит от удалённости ПК или планшета от детекторной панели и, как правило, время ожидания составляет от 3 до 5 секунд. Если объект имеет те или иные нарушения, полученные на этапе сварки, рентген на детектор будет воздействовать интенсивнее. По полученному результату контроля сотрудник лаборатории сможет со 100% точностью определить глубину залегания дефекта, его размеры, объём и предложить варианты своевременного ремонта конструкции. Лаборатория радиографического контроля проводит процедуру РК в несколько этапов:

• • 1. Подготовительный этап – поверхности исследуемого сварного шва необходимо очистить от пыли и грязи, данный этап, как правило, выполняется лицом, заинтересованным в контроле, а именно заказчиком.

 

• • 2. Далее специалист располагает плоскопанельный детектор за объектом исследования;

 

• • 3. Просвечивание сварного соединения при помощи рентген аппарата;

 

• • 4. Получение снимка на планшет или ПК и расшифровка результатов исследования.
  
  

    Этапы проведения и необходимое оборудование для радиографического контроля сварных швов

При проведении РК с использованием цифровых технологий можно выделить 11 основных этапов:
 

1. 1. Осмотр объекта. До рентгена он как минимум должен пройти ВИК, а зачастую – ещё и ПВК с УЗК. Тем не менее, не будет лишним убедиться, что все первичные технологические операции выполнены и поверхность зачищена от каких-либо материалов, способных вызвать помехи при получении изображения. Выбор схемы просвечивания – по технологической карте (РД).

   

2. Маркировка. Чтобы не тратить время на ручную разметку, используют мерительный пояс. Это гибкая морозостойкая лента, по всей длине которой нанесена шкала, свинцовые маркировочные метки и свинцовые цифры. Пояс крепится вокруг кольцевого сварного соединения или на стенке РВС при помощи липучек либо магнитов и помогает точно соотносить дефекты на рентгенограмме с фактическим местоположением на объекте. Кроме этого, на объекте устанавливают свинцовые маркировочные знаки, чтобы обозначить его шифр, номер стыка, клеймо сварщика, дату проведения контроля, клеймо дефектоскописта и пр. Всё это необходимо для чёткой привязки снимков к контролируемому участку. В этом ещё одно преимущество цифровой радиографии – в программе поставляемой в комплекте с цифровой радиографии реализована так называемая цифровая наборка, которая внешне не отличается от цифровых знаков, которые выставляются на объекте контроля.

 

3. Установка эталонов чувствительности. В цифровой радиографии они называются «индикаторами качества изображения» и изготавливаются по зарубежным ISO 19232-1, 19232-2, 19232-5. Бывают двух типов: проволочные и ступенчатые с отверстиями. Принцип прост: дефектоскопист смотрит на снимок и определяет номер самой маленькой проволочки, которую видно невооружённым глазом. Далее нужно посмотреть таблицы в приложениях к ГОСТ ISO 17636-2. Для разных номинальных толщин указаны номера проволочек, которые должно различаться для класса А («Основных способов») или В («Улучшенные способы»). Если оператор действительно видит ту проволочку, какую требует стандарт, значит, с чувствительностью всё в порядке. Если нет – придётся её поднимать. Одно из решений – уменьшить ток или напряжение и увеличить время экспозиции. Ступенчатые IQI с отверстиями применяются в нашей стране реже проволочных. Эталоны представляют собой пластины со «ступеньками»-выступами, на каждом из которых – по два одинаковых отверстия. На каждой «ступеньке» – отверстия определённого диаметра. Принцип определения чувствительности такой же, как и с проволочными IQI: смотрим наименьшее отверстие, открываем таблицу, находим нашу толщину и проверяем, подходит или нет. Проволочные эталоны нужно располагать перпендикулярно шву, в околошовной зоне. Ступенчатые – на основном металле так, чтобы отверстия были как можно ближе к сварному шву, но не перекрывали его. Оба типа IQI следует устанавливать на объекте со стороны ИИИ. Но так как это не всегда целесообразно и не всегда физически возможно – допускается располагать эталоны на мерительном поясе или в кассетах со стороны матричного детектора. Другой эталон, который требует ГОСТ по цифровой радиографии – это дуплексный эталон (дуплекс). Он представляет собой 13 пар вольфрамовых и платиновых проволочек диаметрами 0,05–0,8 мм, впаянных в корпус из пластика или оргстекла. Расстояние в паре между проволочками одного диаметра равно ему же. Двухпроволочные IQI, установленные под углом в 2-5 градуса, позволяют оценить нерезкость изображения, значения которой так же указаны в ГОСТ 17636-2, в приложении В.

 

4. 4. Установка и включение устройства на объекте. И у самого плоскопанельного детектора, и у защитного кожуха есть ручка, за которую его можно подвесить при помощи цепей, ремня, троса. Отдельная история – DDA-системы на каретках (жёстких направляющих) для просвечивания трубопроводов и для механизированного рентгена сварных соединений между поясами РВС. После включения плоскопанельный детектор создаёт вокруг себя сеть Wi-Fi и подключается к компьютеру или планшету со специализированным ПО. На некоторых предприятиях беспроводные каналы связи под запретом из соображений безопасности. На этот случай можно подключать DDA-систему при помощи кабеля.

 

5. 5. Калибровка DDA-системы. Бывает двух типов: по смещению и по усилению. Первая – компенсирует токи утечки, возникающие из-за нагревания устройства (для подавления теплового шума и так называемой темновой яркости) и перепада температур. Например, при нагревании устройства после длительной работы. Включать рентген при этом не нужно. Калибровка по усилению направлена на то, чтобы «сгладить» помехи, возникающие из-за неоднородности слоя сцинтиллятора, дисбаланса в работе усилителей и пр. Калибровку по смещению нужно проводить регулярно на протяжении рабочей смены. Некоторые цифровые детекторы делают её автоматически, без участия оператора. Калибровка по усилению выполняется изготовителем DDA-системы. Необходимость её повторного проведения у конечных пользователей возникает крайне редко.

 

6. Просвечивание объекта. DDA-система может работать в режиме накопления дозы для одного кадра или нескольких с усреднением. Если сигнал стабильный, то накопление кадров с усреднением помогает снизить шумы на снимке, а также, в некоторых случаях, увеличить значение чувствительности по эталону. Оператор выбирает режим, сидя за ПК, к которому подключён цифровой детектор. Излучение преобразуется сцинтиллятором в световую энергию. Матрица – «трансформирует» его в электронный сигнал, который оцифровывается с той или иной разрядностью. Чем она выше, тем больше оттенков серого доступно, и тем выше качество изображения. Наиболее эффективная разрядность для цифровой радиографии – 16 бит (65 535 градаций серого).

 

7. 7. Проверка качества и сохранение изображения. Попутно ПО для цифровой радиографии позволяет проверить нормализованное отношение сигнал-шум (SNRn) и нормализованное отношение контраст-шум. SNRn высчитывается по формуле из п. 7.2 ГОСТ ISO 10893-7-2021с учётом базового пространственного разрешения. Для отношения контраст-шум используют канавочный эталон с отверстием и программные инструменты ПО.

 

8. Обработка изображения. После сохранения изображения его можно обрезать, увеличивать, менять яркость, автоматически выделять объекты на снимке – сварные швы, эталоны чувствительности и пр. Также доступны фильтры для изменения контрастности, выделения контуров объектов и т.д. Ещё оператору доступны линейки, лупы, возможность наносить текстовые маркеры, координатные сетки, инструменты для прямоугольного и эллиптического выделения, режим наложения изображений друг на друга и пр. Всё это облегчает визуальное восприятие радиограммы и выявление дефектов на ней.

 

9. 9. Расшифровка. Обнаруженные несплошности соотносят с критериями приёмки. Дефектоскопист определяет тип дефекта – трещина ли это, округлые или вытянутые шлаковые включения, подрезы. Далее нужно смотреть их соответствие допускам, заложенным в руководящей НТД. В заключении объект признают годным, сомнительным либо негодным. Тогда его направляют на повторную зачистку, в ремонт или на вырез.

 

10. 10. Заполнение протокола контроля. Его содержание регламентируется договором подряда и техническим заданием заказчика. Готовить протокол можно в самой программе для цифровой радиографии. В стандартном виде он содержит наименование объекта, значение просвечиваемой толщины, марку стали, тип DDA-системы, схему просвечивания, тип ИИИ, параметры экспозиции, тип и положение IQI, класс качества изображения, дату проведения контроля, наименование заказчика и ЛНК, ФИО оператора и пр. Кроме того, в протоколе необходимо отразить все отклонения от инструкции (если таковые были), согласованные с заказчиком. Например, если IQI был установлен не со стороны ИИИ, а со стороны детектора. Либо если чувствительность не дотягивала до требуемого класса «В», и по согласованию с заказчиком информативность изображения компенсировали увеличением минимального значения градаций серого и нормализованного отношения сигнал-шум.

 

11. 11. Экспорт данных и архивация снимков. Снимки экспортируются в защищённом формате типа DICONDE. Файлы можно загружать на облачные сервисы, передавать на USB-носителях, дисках DVD-R и т.п.
    
    

    Технические преимущества цифровой промышленной радиографии

Наглядным примером задачи контроля, где цифровая радиография уже сегодня полностью вытеснила плёночную технологию в России, является контроль сварного соединения при производстве труб с продольным швом на трубопрокатных заводах. В этом применении ключевым фактором, благодаря которому цифровая технология вытеснила плёночную, явилась скорость контроля и возможность получать результаты контроля в реальном времени в процессе производства труб. Возможность получения результатов контроля в реальном времени на технологической линии стала решающим преимуществом цифровой радиографии в автомобильной промышленности при контроле литых колёсных дисков, головок блоков цилиндров, клапанов, распределительных валов и других литых деталей. Практически мгновенное получение результата контроля стало решающим фактором в пользу выбора цифровой радиографии в приведённых примерах. Какие же технические преимущества цифровой радиографии будут движущей силой в вытеснении плёночной технологии? В первую очередь следует выделить:

1) более высокую чувствительность и, как следствие, сокращение времени контроля,
2) заметно больший динамический диапазон детекторов по сравнению с рентгеновской плёнкой,
3) упрощение и удобство хранения результатов контроля,
4) отказ от мокрой химической технологии.

Эти технические преимущества могут быть определяющими для принятия решения о переходе на цифровую технологию, можно выделить следующие задачи контроля:

1) контроль кольцевых сварных соединений трубопроводов,
2) контроль турбинных лопаток,
3) контроль объектов с большой радиационной толщиной,
4) задачи, в которых сокращение времени контроля является значимым фактором.

  Заказать радиографический контроль сварных швов

  Компания АСТ «Сварпром» специализируется на проведении неразрушающего контроля объектов различного назначения. Радиографический контроль сварных швов трубопроводов от специалистов АСТ «Сварпром» – это надежный и эффективный метод диагностики, который поможет предотвратить аварии и продлить срок службы ваших объектов. Заказывая услуги радиографического контроля, вы получаете гарантированное качество, высокую точность и профессионализм. Обратитесь к специалистам АСТ «Сварпром» для проведения радиографического контроля и убедитесь в безопасности и надежности вашего предприятия.