无损检测中壁厚的X射线测量

壁厚测量
利奥尔PICK 1，罗恩PINCU 1“，雷切尔LIEBERMAN
 

摘要
经常在管道无损检测的目的，是评估如果管道壁的厚度已经随着时间的推移改变（被侵蚀/腐蚀）。即使是最微小的变化会影响管道承受压力的能力，并满足相关的操作要求。
在这篇文章中，我们将回顾壁厚测量时使用数字X线摄影的各种并发症。我们将讨论好好检查被穿透的物质的量，晕染效果（渗透与饱和度），放大（失真和不清晰）的影响和更多。对付问题方面的壁厚测量的方法的建议。
关键词：数字放射成像，无损检测X射线管检验，壁厚测量，切向和双墙技术
1。 - 无损检测管检验
无损检测领域的主要领域之一是管检查，其中涉及的腐蚀和侵蚀的测试，以及检查管道焊缝的质量。随着时间的推移从外面看，除了从内部侵蚀，腐蚀的压力施加由气体或流经管道的流体可能会改变管的原来的壁厚。管的壁厚即使轻微的变化可能会影响其承受压力的能力，并满足相关的，预设的标准。这种情况的恶化可能会导致加速产生裂纹，甚至管道总崩溃。因此，测量的管道壁（也称为壁厚测量）需要上至关重要。
为了进行壁厚测量，包括点蚀测量点蚀（内部或外部），我们可以使用以下两种技术：切向技术和双墙技术之一。
的被渗透的外壁识别的最小厚度的材料，并广泛用于内壁的识别被穿透的材料量之间存在着巨大的差异的情况下，创建了一个透视曝光/剂量（能量水平的冲突和时间）为每个这些测量。我们讨论的问题的测量点蚀以及内部/外部的问题。
这些问题的解决方法背后的理论分析。一个特殊的解决方案，当使用数字X线摄影，抓住一个以上的图像，并收集所有必要的数据，精确的切向壁的厚度测量，双壁检查，以及自动测量校准方法，可以实现自动的方法。
2。管RT方法
第一个是切向的技术，它可以测量管的直径和壁厚，并在某些情况下，即使点蚀（以像素为单位）（毫米/英寸）。
第二，所谓的双壁技术，是非常有用的，目的是查明并测量壁厚损失，麻点等，在这种情况下，我们得到的最终结果以毫米或英寸，但我们进行比较，以衡量不同的灰度级。
在这些技术中，我们测量不同的参数，我们在切技术措施像素，而在双壁测量，我们测量灰度级别（强度）。在这两种情况下，在年底，我们将数据转换成运营商使用的测量，英寸或毫米。

图1。切向测量

关于这种技术的一个普遍的误解是必须被穿透的材料的量（例如钢）等于之一的管的壁的厚度的两倍。根据这一假设，如果管的壁厚为3mm，那么我们就需要渗透到6mm的钢来实现精确测量。但实际上，这种假设是不正确的：在处理与外壁，钢板的厚度要求渗透几乎是零。然而，在管的内壁的情况下，相反的是实际上的情况下。为了获得准确的测量结果，越来越多毫米的钢必须被穿透。
在图2中，我们可以看到这种现象的一个例子。 A 2“管，带2.5mm壁厚的渗透不低于22毫米材料的必要 - 换句话说，厚度的4倍以上两堵墙”被穿透，以便清楚地看到管道内壁的需求！

图2。公式来衡量穿透厚度为

2.1放大倍率的影响
由于管子的圆的形状和该工作的方法连接到切向测量，（壁厚测量点是在顶端和底部管道中心），根据定义的距离被创建的测量点和在DDA（数字之间探测器阵列） - 图3中的距离b。

图3。放大倍率因子的现象

由于DDA和测量点（b）之间的距离，出现两个问题：第一个问题是，成像器的内壁上的投影是大于实际的管壁厚。这个距离产生的第二个问题是，该图像获得的不清晰度。管越远，位于面板的，更大的放大效应将更加明显，从而不清晰。的问题是复杂的，如果绝缘管覆盖。
这种现象引起了另一个问题 - 即使在的壁的情况下是可见的。不清晰度可能会使它甚至更难以辨别的壁实际开始和结束时，由于这样的事实，人眼是不能手动复制的确切位置的测量的开始/结束。事实上，这几乎是不可能的，为用户准确手动定位的测量点。但它是更困难的反复复制此相同的测量，随着时间的推移或由不同的运营商来实现相同的测量。
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图4。放大倍率因子的现象

我们提供了一个自动的方法来解决这个问题：一个对象，具有预定义的尺寸作为管道的中心被放置在同一平面上（参照图4），从而能够完全自动校准的抓起的透视图像。唯一的数据，用户必须输入到软件是放置在靠近管道的对象的尺寸。作为便携式数字射线照相系统的一部分，我们提供了一个具有精确的1英寸（25.4毫米）直径的用于此目的的钢球。圆圆的形状有效地防止投影扭曲。
能够自动校准测量的另一种选择是使用用于此目的的管本身。此方法只适用，如果用户知道确切的管道直径，如果管的外层是光滑的和无腐蚀。的校准和测量过程中也完全使用管材本身时自动校准的目的 - 用户需要输入的管的直径大小，只有一次生成过程。
2.2克服不清晰
现在，我们来了，伴随着放大 - 不清晰的现象。这个问题如何克服？要解决这个问题，我们应用数学算法自动系统精确定位的不清晰度的内壁和外壁内的确切位置，并准确地测量两点之间的距离。

图5。自动测量管径和两壁
2.3 /晕染效果的过饱和
在处理针对外壁的确切位置，我们是被迫来处理其他并发症：由于到的事实材料的要求渗透量是非常低的，我们有可能饱和的背景，甚至有些管道材料。如果我们显著过度饱和的背景下，我们会遇到这种现象被称为“盛开的”盛开的，是指一个高饱和度的图像背景这“燕子了”灰色领域和导致的外墙面的实际认可，这可能会导致扭曲的壁厚的错误的测量结果。
因此，我们必须处理的是一个巨大的外壁，而不是广泛的内壁的厚度之间的最小材料厚度的差异的情况下有。在实际应用中，我们会遇到大量的X射线能量/剂量穿透厚厚的钢板层，而在同一时间试图阻止外壁较薄的饱和度之间的冲突。此任务是很难实现的，与常规的X-射线由于沉重剂量所需的渗透大量的材料，常常会导致在过饱和背景。当使用同位素，它是比较容易实现良好的渗透的管不饱和的背景。这已引起广泛使用的同位素用于此目的。
为了获得准确的测量结果，我们必须发展出一种方法，以确定两个会议 - 开始在管道的外壁和管端的内壁上。该算法必须是适合于大多数管道（从壁厚，直径等方面），以及使用各种辐射能量源。
2.3.1反的过饱和度/晕染效果
由于在宽的动态范围的数字射线照相和的独特的能力，无定形硅DDA的，在某些情况下，它是可能找到的所需的能量水平这将启用渗透的内壁没有的周围的区域的外侧的饱和相同的墙壁 - 所有在一个单一的形象。这相对低的壁的厚度，当使用一个同位素（IR-192）的X射线源的小口径的管道通常是可以实现的。
然而，在处理与使用传统的X-射线源或一个较厚的壁的厚度时，内壁不能渗透并确认不饱和周边地区在管道周围，和的精确的点的外壁上所寻求是不可能以发现由于过饱和。
为了提高灵活性，允许使用同位素（IR-192），但在同一时间的数目增加的情况下，它是能够使用一个电池供电的脉冲X射线源（具有显着降低的闭合面积） - 从而显着节省时间和金钱方面 - 我们已经开发出一种程序和算法 - 壁厚宏 - 让一个以上的图像，并自动获取所有必要的数据，以查明确切位置的外壁上的结合不饱和周边地区。在同一时间，该系统精确地标识的内壁上的相关点。

图6。壁厚宏能够自动，准确的测量
我们的解决方案有效地降低的情况下，它是必要采用同位素（铱）源的数目。这一事实，除了显着节省时间和金钱，确保更高的安全水平。不再有任何需要上夜班或关闭工厂，或特殊的安全措施，以保护经营者和工作人员从暴露在高辐射水平。
2.4切向技术和点蚀测试
在这种情况下，术语“点蚀”是指在一个非常小的或有限的区域内的壁损失。
当尝试测量壁厚在点蚀站点上的壁的外侧（外部的点蚀）或内侧的壁（内部的点蚀）使用的切向的技术，我们遇到的一个问题，关于如何清楚地识别的确切位置的点蚀的应进行测量。这是由于这样的事实，该透视接收的图像不包含一个干净的图像的点蚀。
为了以解释的不清楚图像的点蚀的原因时使用的切向技术让我们的研究在以下草图（见图7），这清楚地表明，中的外部点蚀（和同样在的内部点蚀），我们不可避免地渗透一些的管材料上的方式。

另一个根本的问题是，我们需要在准确的位置，平行（顶部或底部）多哈发展议程成像定位点蚀由于事实上，如果我们错误的位置，材料投影将阻止了点蚀的程度，我们可能会完全错过了。
为了克服“半阴影”的效果上的透视图像的点蚀，特殊的算法的第一个问题，已经开发了考虑到这些因素的考虑和计算，使我们的限制范围内精确地测量的点蚀管的直径和壁厚，这种技术通常是更有效的小口径管的壁厚相对较薄的。
第二个问题 - 当你不能看到的缺陷（内部点蚀或覆盖保温管） - 更为严重。在这种情况下，我们将需要应用试验和错误，采取透视拍摄和调整的DDA成像器和X射线源的定位，直到达到所需的位置。似乎有可能测量点蚀，右/最简单的方法是使用双层壁技术。
2.5双壁技术
在双壁技术中，我们测量灰色电平（强度），而不是公知的，干净的地方和缺陷区域的像素（这是用于在切向技术的测量类型）之间的差异。
有3个参数，在此计算中参与：
1。第一个参数是预先知道的壁厚管道 - 由于一个事实，即我们正在处理的双墙技术，我们用两面墙的措施。
2。第二个参数是吸收系数（μ），这是一个独特的数字代表的辐射能量和材料的管的组合。
3。第三个参数是我们要测量的点蚀和壁厚损失面积。
为了解决这个方程，我们必须具备这3个参数2。如果吸收系数（μ）是已知的，清洁管2壁测量也是已知的，那么我们可以自动计算留在点蚀区域的壁的厚度。
重要的是要注意，因为我们具有穿透力的双壁，我们不知道，如果是外部，内部或多个点蚀相结合的点蚀。
，μ是未知的时候，由于能量的变化或未知的确切材料的检查，我们必须先计算出μ，然后继续点蚀测量本身。
为了计算的μ，我们将需要2已知的材料相同的材料制成的管的厚度。为了计算的目的，我们将使用相同??的能量水平将被应用在使用过程中的检查本身。
该μ应做一次校准为只要在由相同的材料和相同的能量水平的不断的管道检查。如果在维持这些条件的期间的长度，我们可以使用相同的计算的μ。
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3。总结
检查管道的墙壁是中部地区的无损检测行业中的事实，即使是一个小管的壁厚变化可能会严重影响到管道承受压力的能力和满足预设标准。
一般都采用两种技术进行壁厚测量技术 - 切向和双墙技术。这两种方法都包含固有的障碍，必须加以克服，从而实现精确，可靠的测量。
Vidisco的软件可以完全自动，直观，精确的壁厚测量，同时克服这些相关的挑战。它作为一个用户友好的，切向和双墙技术的最佳工具，根据用户选择的方法。的主要贡献在于发展中的自动流程，消除用户的需要手动标记的测量点。这些自动过程确保甚至当它们在不同的时间和由不同的用户进行的测量的准确和一致的复制。