摘要：经济在目前，我国的科技发展十分迅速，X射线实时成像技术作为一种检测焊接产品内部缺陷的无损探伤技术，已经广泛应用在航空、航天、锅炉压力容器、汽车制造等众多行业。国内外许多金属焊接壳体生产厂家已经使用该技术对产品焊接质量进行无损检测。文中通过将X射线实时成像检测方法与传统的曝光胶片法、化学显像检测法等进行对比，明确了该方法的技术优势，确定了可靠性和实用性。文中介绍了X射线数字化实时成像无损检测系统应用于GIS焊接壳体的技术原理与系统组成，通过对GIS焊接壳体各种焊缝的大量检测，根据GIS壳体焊缝内部缺陷的特征，将焊缝的缺陷总结为6大类：气孔、夹渣、未焊透、未熔合、裂纹及疏松。并结合实际工作解决的问题进行使用效果的总结，该技术提高了检测效率，扩大了检测范围，提高了试验的安全性和焊缝质量评价的准确性，减少了环境污染，而且该系统对检测的缺陷进行特征数据库的电子档案管理，不仅可以建档以备日后查看，同时特征数据库的建立丰富了缺陷特征，文中对该技术的实际应用介绍了将该技术引入到高压开关企业进行GIS壳体无损探伤的经验。
关键词：X射线实时成像；无损检测；GIS焊接壳体；内部缺陷；焊缝
引言
X 射线成像具有操作简单和结果直观优势，是企业中最常用的无损检测方法。但是，X 射线实时成像技术的应用在国外已经比较成熟，在中国近几年才开始应用，相关的技术经验还不是很成熟，技术标准仍然缺乏，而且使用 X 射线检测成本高，而且检测的图像不能进行动态调整，这些因素也严重影响着该系统的推广应用。与传统摄影比较，X 射线实时成像的探测原理发生了很大的变化。传统的照相方法是通过处理胶片上的X 射线敏感部分，根据胶片的灰度来确定零件的质量，形成的图像是静态的且不可调整的。但是 X 射线实时成像系统主要是 X 射线通过穿越零件内部再由图像增强器、电荷耦合器件摄像系统和电脑转换成数字图像，这样形成的图像是动态可调的，如电压和电流都是实时可调的参数，同时计算机可以改变动态图像的对比度等，以获得最佳的静态图像。所以说，X 射线实时成像系统有着自身独特的优势，值得我们继续研究推广。
1 X 射线实时成像系统原理
X 射线实时成像系统是由三大部分组成，分别是 X 射线源（X 射线机），图像处理与分析系统以及 X 射线接收转换装置，与其他的检测技术相同，X 射线实时成像技术需要硬件和软件设备作为支撑，形成完整的检测系统，称为 X 射线实时成像系统。该系统利用 X 射线机或者加速器等当作射线源，X 射线通过被检测物体之后发生衰减，通过接收/转换装置来接收和转换为数字信号或模拟信号，利用半导体的传感器技术、信息处理技术和计算机图像的处理技术将图像显示在显示屏幕上，依靠计算机程序来进行评估，最后将图像数据存储在存储介质中。X 射线实时成像系统主要用于金属焊缝、非金属或金属器件无损检测等。
2GIS壳体缺陷研究
2.1未焊透
未焊透缺陷通常为坡口钝边痕迹，该缺陷在监测时典型图像呈现细直白线，呈断续或连续分布，严重时整个检测图像都能贯穿，侧边外轮廓较齐整，白线宽度与钝边宽度一致。当波口钝边小部分熔化时，显示的图像外轮廓不是很齐整，缺陷黑度和宽度会在局部发生变化，在进行缺陷判断时，如果缺陷是发生在焊缝根部的呈线性分布，即可判断检测结果为未焊透。
2.2裂纹
裂纹的典型图像检测时呈现轮廓分明的丝状亮线，有时带有小型锯齿、分叉形状的变化，亮线的端头尖细，有时末端会有丝状延伸，亮线的黑度和粗细不均匀，有些裂纹缺陷的图像较复杂，同时呈现粗细和较细亮线互相缠绕。裂纹的图像受射线透照的角度和厚度所影响。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当X射线方向平行于裂纹深度方向时，检测的图像呈现一条亮线，逐渐加大透照的角度，亮线逐渐变宽，同时亮度变低，继续加大甚至会失去裂纹缺陷的图像特征；当薄板焊缝发生裂纹时检测的图像较清晰，可识别该缺陷的细节特征，但增加透照厚度后，可能会丢失部分细节特征，甚至无法发现缺陷。
2.3气孔
气孔经图像处理后在显示器上显示为白色小圆点，有时呈白色条状（条状气孔）或者其他不规则异形，气孔的外轮廓较平滑，中心黑度较小，至气孔边稍有增加。焊缝中任何部位都有可能发生气孔，条状气孔常见于手工单面焊，链条状气孔常见于双面焊的根部，虫状气孔易在焊缝中心线的两侧发生，针孔常见于焊缝中心处。有时会出现一种特殊的气孔状缺陷，前一步骤焊接工序发生了气孔，被后一步骤焊接工序熔穿，铁水顺着熔化的孔洞流入气孔形成，检测时图像显示为白色气孔夹着黑色珠状物，此缺陷为“夹珠”。
3采用该系统的效果
1）提高了检测效率。以前检测一个筒体需耗时约半个小时，采用X射线实时成像焊缝无损探伤检测后将检测时间缩短至5 min，适合于工厂的批量化检测。2）扩大了检测范围。以前使用胶片曝光法对焊缝检测时，检测范围主要是焊缝两端和T形焊缝交接部位（大于检测焊缝的20%）。现在采用了X射线实时成像焊缝无损探伤检测后，可对焊缝进行100%检测。3）提高了试验安全性。使用X射线实时成像焊缝无损探伤检测时，操作人员不必进入到X射线室内进行作业；被检测壳体在多角度监控摄像机的监视下，通过机械系统调整位置进行检测。同时，人员和壳体进出铅门均与射线发射系统安装连锁，有效保证了探伤人员的作业安全。4）提高了焊缝质量评级的准确性。以前采用胶片曝光法检测焊缝时，在装卸胶片和图像显影过程中，可能因静电感光、划痕、药膜脱落、水迹、折痕、指纹等原因，形成伪缺陷，且伪缺陷易与真正的缺陷影像相干扰，直接影响到检测结果的准确性。采用实时成像检测不会受以上伪缺陷影像的干扰，提高影像评定的正确性，有效保证了高压开关工厂生产壳体的焊缝质量。5）减少环境污染。采用X射线实时成像检测技术，避免了胶片、显影液、胶片、铅字、定影液、铅铂增感屏等耗材的使用，减少了检测废弃物的排放。同时，降低了试验成本，符合节能减排的环保要求。6）缺陷特征数据库档案管理。该系统对检测的缺陷进行特征数据库的电子档案管理，不仅可以建档以备日后查看，同时特征数据库的建立丰富了缺陷特征，为后续的检测工作提供了比对的样本。
4X 射线机重要组件日常维护
X 射线实时成像系统主要部件包括：射线管头、高压电缆、图像增强器、高压发生器等部件。其中射线管头一般进行定期更新高压绝缘硅脂为主；图像增强器、高压发生器以除尘维护为主。高压电缆一般采用常规法兰螺丝或快速安装法兰连接等两种接头，使用法兰连接可使接头之间产生定量压力，达到无缝衔接的效果，防治漏气爬电现象，同时涂抹绝缘硅脂进一步达到绝缘效果。法兰连接压力提供可分为弹簧产生压力及直接连接两种。现目前，我国医院X射线机均需定期进行绝缘硅脂更换，减少因绝缘硅脂干燥影响绝缘效果，发生不良爬电事故。高压硅脂的更换过程中，螺丝的卸下后，去除电缆头是避免碰到绝缘体，避免绝缘体被划伤，影响绝缘效果。同时使用无尘纸擦拭电缆头金属环，擦拭过程中注意由绝缘体头部向下擦拭，后涂抹新的绝缘硅脂，确保涂抹均匀。
结语
通过对无损检测技术的对比、技术分析、研究，选用X射线实时成像焊缝无损探伤方法来检测高压开关的焊接壳体，并根据检测结果的细节特征总结了6种缺陷，规范了壳体焊缝检测的工艺过程。用X射线实时成像无损探伤替代了传统的X射线胶片照相检测法，符合国家的环保要求；且提高了工厂的检测效率，降低检测成本，减少环境污染。为该技术的推广应用提供了参考。
参考文献：
[1] 刘 超. 超声层析成像的理论与实现[D]. 杭州：浙江大学，2003.
[2] 中国机械工程学会无损检测分会. 超声波检测[M]. 2版.北京：机械工业出版社，2000.
作者简介：刘辉，男，汉，吉林省通化市，1968-，现从事金属检测工作，研究方向无损检测X射线在工作中的应用。
论文作者:刘辉
论文发表刊物:《电力设备》2019年第2期
论文发表时间:2019/6/10
标签：射线论文; 缺陷论文; 气孔论文; 实时论文; 壳体论文; 图像论文; 系统论文; 《电力设备》2019年第2期论文;