專利名稱：帶保溫壓力管道不停機全面檢驗方法
技術領域：
本發(fā)明涉及帶保溫壓力管道不停機全面檢驗方法。
背景技術：
《在用工業(yè)管道定期檢驗規(guī)程》(試行)要求在全面檢驗中對管道焊接接頭的進行無損檢測以及對管道進行剩余厚度的抽查測定，對于無法停機、帶保溫的管道焊接接頭的射線檢測和保溫管道焊縫的咬邊、錯邊檢查以及管道剩余厚度的抽查測定是檢驗難點。常規(guī)χ射線對于帶保溫的管道焊縫檢測難度較大，原因是管道焊縫位置無法判斷。對于某些特殊介質，如液氨等對X射線還具有吸收作用，檢測后無法及時了解成像的質量，檢測效率低。χ射線實時成像技術已經(jīng)在各個行業(yè)中廣泛應用。ASME鍋爐壓力容器規(guī)范(01和 02，03增補版)第V卷第二章強制性附錄，對RTR的應用也做出了規(guī)定。我國已經(jīng)建立了 GB17925-1999《氣瓶對接焊縫X射線實時成像檢測》標準，JB/T4730. Ilx射線實時成像檢測標準正在編寫。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種帶保溫壓力管道不停機全面檢驗方法。本發(fā)明提供的帶保溫壓力管道不停機全面檢驗方法包括以下步驟(1)利用紅外熱成像技術確定帶保溫壓力管道腐蝕檢測的的重點測定部位；(2)利用χ射線實時成像技術對需檢測的部位進行檢測。以下各段為可以分別或聯(lián)合采用的具體實施方式
。步驟(1)的具體操作方法為利用紅外熱像儀將被測目標的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測器的光敏元上，由探測器將紅外輻射能轉換成電信號，經(jīng)放大處理、轉換或標準視頻信號通過電視屏或監(jiān)測器顯示紅外熱像圖，這種熱像圖與物體表面的熱分布場相對應，熱分布場與帶保溫壓力管道的保溫質量相關，利用這種關聯(lián)，通過分析熱像圖確定腐蝕檢測的重點測定部位。步驟(2)中進行檢測的檢測項選自管道焊接接頭的檢測、焊縫裂紋深度測量、管子測厚、測徑、和管道腐蝕深度檢測和錯邊檢測中的一項或多項，其中，焊縫裂紋深度測量和管道腐蝕深度檢測利用灰度測量方法；管子測厚、測徑和錯邊檢測用測量軟件檢測，其中管子測厚、測徑采用雙能量曝光模式。步驟⑵中的檢測焦距大于500mm，管電壓大于IOOkv。步驟(2)利用連續(xù)射線源進行檢測，利用濾波板過濾射線源中發(fā)出的軟射線，濾波板的選擇參照歐洲E2597-07E1的規(guī)定。步驟(2)利用脈沖式射線源進行檢測，把射線源和工件對正檢測，同時保證探測器，射線源，工件三點一線。步驟(2)中進行以下一項或多項檢測利用DR射線檢測圖像的測量標尺對點狀腐蝕尺寸的測量；基于灰度級變化，對均勻腐蝕試件壁厚進行測量；使用線輪廓工具進行腐蝕深度的測定；使用系統(tǒng)內(nèi)置的線輪廓功能進行壁厚測量；基于灰度級變化測量未焊透、 咬邊等焊縫缺陷深度。步驟(2)的χ射線實時成像技術包括對射線源進行探測器匹配降噪和/或對初始圖像進行浮雕處理的步驟。所述帶保溫壓力管道為制冷壓力管道。例如為氨制冷壓力管道。本發(fā)明提供的帶保溫壓力管道不停機全面檢驗方法利用紅外熱成像技術和χ射線實時成像技術來解決對此類管道焊接接頭的檢測和對管道剩余厚度的抽查測定，焊接接頭的檢測包括無損檢測和咬邊、錯邊檢查。目前，現(xiàn)有技術中氨制冷壓力管道的檢驗難點是無法停機，保溫層無法拆除，所以對焊縫的位置無法判斷，直接進行常規(guī)X射線檢測，工作量很大。若其中為液氨等對射線有吸收作用的介質，檢測后無法及時了解成像的質量，檢測效率很低。本發(fā)明使得以上問題迎刃而解，既可以使檢驗滿足要求，又可以提高工作效率。 該技術適合檢測各種金屬管材、管頭、焊縫質量、裂紋、管子測厚、腐蝕成像、咬邊、錯邊等， 并具有以下特點(1)便攜性強，既適合固定檢測也適于現(xiàn)場檢測。(2)不用膠片，2-5秒成像，現(xiàn)場即可了解檢測情況。(3)靈敏度高。(4)無須拆除防護層，檢測效率高。(5)能夠對缺陷進行高精度測量。


圖1為采用χ射線實時成像技術得到的管道焊接接頭的檢測圖像；圖2為利用灰度測量方法得到的焊縫裂紋測量圖像；圖3-1為采用雙能量曝光模式進行管子測厚的圖像；圖3-2為采用雙能量曝光模式進行管子測徑的圖像；圖4為利用灰度測量方法得到的管道腐蝕檢測圖像；圖5-1為加工前的管子的結構示意圖；圖5-2為圖5-1所示的管子的A-A橫截面圖；圖5-3為圖5-1所示的管子加工后的結構示意圖；圖5-301、圖5-302和圖5-303分別表示圖5_3所示的管子的B_B、C-C和D-D方向的橫截面圖；圖5-3001為圖5-3所示的管子的部位I的放大圖；圖5-3002為圖5-3001的部位II的放大圖；圖5-3003為圖5_3所示的管子的部位III的放大圖；圖6、圖7為89mm管子在未加保溫狀態(tài)下，在管內(nèi)不充水和充水兩種條件下的射線檢測圖片；圖8、圖9為159mm管子在未加保溫狀態(tài)下，在管內(nèi)不充水和充水兩種條件下的射線檢測圖片；圖10、11、12分別為直徑38mm、89mm、159mm三根管子的缺陷檢出圖像；
圖13是直徑為89mm的管道用比較脈沖源(XRS-3)檢查的圖像；圖14是以直徑為89mm的管道用連續(xù)源(XYD-225)檢查的圖像；圖15、圖16為帶保溫、帶液的情況下直徑為219mm、273mm兩根管子的缺陷檢出圖像；圖17為點狀腐蝕直徑尺寸測量圖；圖18為基于灰度級進行測量示意圖；圖19為基于灰度級變化對試件壁厚進行測量圖；圖20a為點狀腐蝕圖像；圖20b為使用線輪廓工具進行點狀腐蝕深度測定的操作圖；圖21線輪廓功能對管道壁厚測量圖；圖22為基于灰度級變化測量方法對89mmX 5mm管道未焊透深度測量圖；圖23為基于灰度級變化測量方法對159mmX6mm管道未焊透深度測量圖；圖24為基于灰度級變化測量方法對219mmX 6mm管道未焊透深度測量圖；圖25為基于灰度級變化測量方法對273mmX 8mm管道未焊透深度測量圖；圖26為被檢測彎頭的紅外熱成像圖；圖27為辛普勞食品有限公司液氨管道X射線檢測圖像；圖28為被檢部位浮雕處理后圖像；圖29為腐蝕深度測量圖；圖30為未焊透深度測量圖； 圖31為被檢測彎頭管道外觀圖；圖32a為被檢彎頭焊縫未焊透情況外觀圖；圖32b為被檢彎頭焊縫未焊透情況檢測圖；圖33a為管道未含有包裹層的檢測圖像；圖33b為管道含有包裹層的檢測圖像；圖34a和圖34b分別為橡塑泡沫和聚氨酯發(fā)泡兩種保冷材料的檢測圖；圖35為數(shù)字式成像板校正前后對同一工件的檢測對比圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供的帶保溫壓力管道不停機全面檢驗方法具體包括以下步驟1利用紅外熱成像技術確定剩余厚度抽查的重點測定部位。紅外熱像儀是利用紅外探測器、光學成像物鏡和光機掃描系統(tǒng)(目前先進的焦平面技術則省去了光機掃描系統(tǒng))接受被測目標的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測器的光敏元上，由探測器將紅外輻射能轉換成電信號，經(jīng)放大處理、轉換或標準視頻信號通過電視屏或監(jiān)測器顯示紅外熱像圖。這種熱像圖與物體表面的熱分布場相對應；紅外熱像儀能夠生成紅外圖像或熱輻射圖像，并且能夠提供精確的非接觸溫度測量功能。幾乎所有紅外熱像儀都可以具備數(shù)字化圖像存儲功能。在任何時間，都可以通過安裝在計算機上的紅外分析軟件對所生成的標定過的熱圖像上單獨象素點進行測溫。以液氨管道為例一般來說，液氨對管道金屬無腐蝕。但如果管道保冷層破損或施工質量不好造成跑冷，就會造成隔熱層結冰或水汽滲入，對管道外壁造成嚴重腐蝕。氨制冷壓力管道隔熱質量的差異會形成管道外保溫層表面的溫度差異，通過紅外熱像儀對管道外表面溫度的檢測，分析溫度差異，判斷防腐層質量的優(yōu)劣，對溫度較低，即防腐層質量較差的部位拆除保溫，檢查管道腐蝕情況是管道外觀抽查的最佳方案。2利用χ射線實時成像技術對帶保溫管道的焊接接頭及剩余厚度進行檢測。采用數(shù)字透射檢測系統(tǒng)對管道焊接接頭的及管道剩余厚度進行檢測。χ射線實時成像技術是通過成像板表面的閃爍體將較弱的X射線(能量大大低于日常使用的射線)等射線轉化為光信號，非晶硅層將光信號轉化為電信號，然后電信號經(jīng)過處理實時生成檢測圖片。采用χ射線實時成像檢測方法可以對管道實施以下檢測(1)對管道焊接接頭的檢測。圖1為采用χ射線實時成像技術得到的管道焊接接頭的檢測圖像。(2)焊縫裂紋測量利用灰度測量方法，可以對焊縫缺陷進行測量，測量準、精度高。圖2為利用灰度測量方法得到的焊縫裂紋測量圖像。(3)管子測厚、測徑采用雙能量曝光模式，便于測量管徑、壁厚和管線保護層厚度。圖3-1為采用雙能量曝光模式進行管子測厚的圖像，圖3-2為采用雙能量曝光模式進行管子測徑的圖像。(4)管道腐蝕檢測利用灰度測量方法，可以對管道腐蝕情況進行檢測。圖4為利用灰度測量方法得到的管道腐蝕檢測圖像。下面進一步舉例說明。1以氨制冷壓力管道為例實施χ射線實時成像檢測的試驗方案為了實現(xiàn)對缺陷的精確測量，找準X射線實時成像圖中管道焊縫缺陷的深度、均勻腐蝕和點狀腐蝕深度情況與黑度變化的對應關系；找出X射線檢測中液氨厚度相當于鋼板厚度的比值關系，為不排氨對壓力管道進行X射線檢測參數(shù)的選取提供依據(jù)。特制做已知缺陷的標準試件，進行X射線實時成像檢測試驗。1. 1缺陷試件的制備(1)選取五根長300mm的20號鋼無縫鋼管，規(guī)格分別為 φ38χ8, φ89χ8, φ159χ10, φ219χ10,φ273χ10。(2)將管子內(nèi)外壁機加工，制成下列規(guī)格管子，要求內(nèi)壁平滑無缺陷、壁厚準確
φ38χ5 φ38χ3,
φ89χ8 φ89χ5,
φ159χ10 φ159χ6,
φ219χ10 φ219χ6,
φ273χ10 φ273χ8:(3)距每根管端200mm處內(nèi)壁環(huán)向做出寬2. Omm的槽，φ38和φ89的管子槽深為 0. 5_、φ159和φ219的管子槽深為1. 0_、φ273的管子槽深為1. 5_。
(4)在每根管IOOmm長一端在平行軸線上鉆三排孔，孔深分別為0. 5mm、1. 0mm、 1. 5mm,2. 0mm，孔徑為2mm、3mm、4mm，孔為柱狀、向心每排孔中心間距10mm。(5)將圖5-1和圖5-2所示的管子的200mm端加工成如圖5-3、圖5-301、圖5-302、 圖5-303、圖5-3001、圖5-3002和圖5-3003所示的樣子深度分別為0. 5mm、1. 0mm、1. 5mm、2. 0mm,每個深度段長20mm，段與段之間圓滑過渡過渡段長20mm，過渡圓弧半徑200. 25mm。圖5_1為加工前的管子的結構示意圖；圖5_2 為圖5-1所示的管子的A-A橫截面圖；圖5-3為圖5-1所示的管子加工后的結構示意圖； 圖5-301、圖5-302和圖5-303分別表示圖5_3所示的管子的B_B、C-C和D-D方向的橫截面圖；圖5-3001為圖5-3所示的管子的部位I的放大圖；圖5-3002為圖5-3001的部位 II的放大圖；圖5-3003為圖5-3所示的管子的部位III的放大圖。1.2實驗內(nèi)容(1) X射線檢測中管內(nèi)液氨對檢測的影響。因為液氨具有刺激性氣味，試驗不方便。水的密度與液氨的密度大體相當，又十分安全，利用水代替氨液進行試驗。用塑料膜盛水裝入試件內(nèi)，模擬管道內(nèi)充滿液氨的工況。 對直徑為89mm、159mm管道分別進行帶液和不帶液的X射線檢測，并記錄相應參數(shù)。分析管內(nèi)液氨對檢測的影響。(2)對已知缺陷試件進行X射線數(shù)字成像檢測試驗。對于直徑為38mm、89mm、159mm三根試件每根試件分別進行帶保冷層、不帶保冷層，滿液、無液的X射線數(shù)字成像檢測。對219mm、273mm兩種管道試件分別進行帶保冷層、不帶保冷層的檢測。管道保護層為Imm鋁板，保冷層分為兩種一種為三層3cm厚橡塑泡沫， 一種為5cm厚聚氨酯瓦殼。分析這兩種保冷層對檢測的影響。利用設備軟件對缺陷進行測量，用對已知缺陷的檢出能力來評價此種方法的有效性。1. 3X射線數(shù)字成像檢測的試驗結果1. 3. IX射線檢測中管內(nèi)液氨對檢測的影響的試驗結果對直徑為89mm、159mm的管子分別進行了帶液和不帶液的χ射線檢測，并記錄相應參數(shù)，具體參數(shù)見表1 表1帶液、不帶液試件X射線檢測參數(shù)對比表圖像編號管道規(guī)格管內(nèi) 介質保溫情況管電壓管電流象質計位置焦距曝光 時間濾波片射線源類型圖 2-3489mmx5mm無無160KV2mA源側700mm2s0.2mm 銅板濾波XYD-225圖 2-3589mmx5m水無180KVImA源側700mm2.5s0.2mm 銅板濾波XYD-225圖 2-36159mm><6m無無135KV4mA源側750mm2s0.2mm 銅板濾波XYD-225圖 2-37159mm><6mm水無200KV2mA源側700mm2s0.2mm 銅板濾波XYD-225圖6、圖7為89mm管子在未加保溫狀態(tài)下，在管內(nèi)不充水和充水兩種條件下的射線檢測圖片。圖6為89mm管子不充水的情況，下半部為上半部圖像局部放大后浮雕顯示的圖像，最多可識別到第14號像質絲；圖7為89mm管子充水的情況，下半部為上半部放大后浮雕顯示的圖像，只能觀察到第11號像質絲。圖8、圖9為159mm管子在未加保溫狀態(tài)下，在管內(nèi)不充水和充水兩種條件下的射線檢測圖片。圖8為159mm管子不充水的情況，下半部為上半部圖像局部放大后浮雕顯示的圖像，能夠清楚的看到12號像質絲，13號絲較為模糊；圖9為159mm管子充水的情況，下半部為上半部放大后浮雕顯示的圖像，由于水層較厚，對射線散射較大無法觀察到像質絲。通過以上兩組圖像可以看出，當管內(nèi)充水時，需要增加射線源的管電壓或增加曝光時間來獲得合適的檢測圖像，當管道內(nèi)含有液體介質時，主要會產(chǎn)生兩方面的影響(1)液態(tài)介質會對射線產(chǎn)生一定的衰減作用，通用射線標準中介紹的液態(tài)介質相對于碳鋼的衰減系數(shù)比為水約9 1汽油約6 1重油約4 1液氨的分子量和衰減系數(shù)均接近于水，可以把用水做的實驗參數(shù)運用在實際檢測中。(2)液態(tài)介質也會對射線產(chǎn)生一定的散射作用，影響最終檢測圖像的清晰度。89mmX 5mm的管道在充水后，由于增加79mm的水層厚度，射線管電壓提升到180KV 比未充水狀態(tài)下的160KV，管電壓增大20KV ；159mmX6mm的管道在充水后，由于增加147mm的水層厚度，射線管電壓提升到 200KV比未充水狀態(tài)下的135KV，管電壓增大65KV ；通過上面的圖像質量和檢測參數(shù)對比可以發(fā)現(xiàn)，在檢測充水的管道時需要的管電壓值較高，充水管道檢測圖像的質量會有明顯下降，管道外徑越大，圖像質量下降的就會越明顯。同時射線穿透水層時隨著管電壓和水層厚度的不同，穿透能力也不同，水層對射線能量的衰減是一個非線性關系，在實際應用中需要通過試驗來積累檢測經(jīng)驗，來指導日常檢測。對于159mm外徑管道，當其內(nèi)部充滿液體介質時如想提高像質指數(shù)，可以從以下幾個方面進行改進(1)可以采用更小焦點的X射線源；
(2)增大檢測時的焦距，同時提高管電壓；(3)檢測時候增加成像的數(shù)字平均數(shù)量。對于108mm和133mm外徑的管道，當其內(nèi)部充滿液體介質時，在檢測時推薦使用小焦點射線源進行檢測，同時應增加成像數(shù)字平均數(shù)量，這樣即使在充液狀態(tài)下，仍然能保證在數(shù)字射線圖像上識別到第十一號像質絲。1. 3. 2在帶保溫、帶液的情況下直徑對38mm、89mm、159mm三根管子缺陷檢驗情況。在帶保溫、帶液的情況下對直徑為38mm、89mm、159mm三根管子缺陷進行了檢，參數(shù)見表2。表2帶保溫、帶液試件X射線檢測參數(shù)記錄表
權利要求
1.帶保溫壓力管道不停機全面檢驗方法，其特征在于，包括以下步驟(1)利用紅外熱成像技術確定帶保溫壓力管道腐蝕檢測的的重點測定部位；(2)利用χ射線實時成像技術對需檢測的部位進行檢測。
2.根據(jù)權利要求1所述的帶保溫壓力管道不停機全面檢驗方法，其特征在于，步驟(1) 的具體操作方法為利用紅外熱像儀將被測目標的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測器的光敏元上，由探測器將紅外輻射能轉換成電信號，經(jīng)放大處理、轉換或標準視頻信號通過電視屏或監(jiān)測器顯示紅外熱像圖，這種熱像圖與物體表面的熱分布場相對應，熱分布場與帶保溫壓力管道的保溫質量相關，利用這種關聯(lián)，通過分析熱像圖確定腐蝕檢測的重點測定部位。
3.根據(jù)權利要求1所述的帶保溫壓力管道不停機全面檢驗方法，其特征在于，步驟(2) 中進行檢測的檢測項選自管道焊接接頭的檢測、焊縫裂紋深度測量、管子測厚、測徑、管道腐蝕深度檢測和錯邊檢測中的一項或多項，其中，焊縫裂紋深度測量和管道腐蝕深度檢測利用灰度測量方法；管子測厚、測徑和錯邊檢測用測量軟件檢測，其中管子測厚、測徑采用雙能量曝光模式。
4.根據(jù)權利要求1所述的帶保溫壓力管道不停機全面檢驗方法，其特征在于，步驟(2) 中的檢測焦距大于500mm，管電壓大于IOOkv。
5.根據(jù)權利要求1所述的帶保溫壓力管道不停機全面檢驗方法，其特征在于，步驟(2) 利用連續(xù)射線源進行檢測，利用濾波板過濾射線源中發(fā)出的軟射線，濾波板的選擇參照歐洲E2597-07E1的規(guī)定。
6.根據(jù)權利要求1所述的帶保溫壓力管道不停機全面檢驗方法，其特征在于，步驟(2) 利用脈沖式射線源進行檢測，把射線源和工件對正檢測，同時保證探測器，射線源，工件三點一線。
7.根據(jù)權利要求1所述的帶保溫壓力管道不停機全面檢驗方法，其特征在于，步驟(2) 中進行以下一項或多項檢測利用DR射線檢測圖像的測量標尺對點狀腐蝕尺寸的測量；基于灰度級變化，對均勻腐蝕試件壁厚進行測量；使用線輪廓工具進行腐蝕深度的測定；使用系統(tǒng)內(nèi)置的線輪廓功能進行壁厚測量；基于灰度級變化測量未焊透、咬邊深度。
8.根據(jù)權利要求1所述的帶保溫壓力管道不停機全面檢驗方法，其特征在于，步驟(2) 的χ射線實時成像技術包括對射線源進行探測器匹配降噪和/或對初始圖像進行浮雕處理的步驟。
9.根據(jù)權利要求1-8任一項所述的帶保溫壓力管道不停機全面檢驗方法，其特征在于，所述帶保溫壓力管道為制冷壓力管道。
10.根據(jù)權利要求9所述的帶保溫壓力管道不停機全面檢驗方法，其特征在于，所述制冷壓力管道為氨制冷壓力管道。
全文摘要
本發(fā)明提供了帶保溫壓力管道不停機全面檢驗方法，其包括以下步驟(1)利用紅外熱成像技術確定帶保溫壓力管道腐蝕檢測的重點測定部位；(2)利用x射線實時成像技術對需檢測的部位進行檢測。本發(fā)明提供的帶保溫壓力管道不停機全面檢驗方法利用紅外熱成像技術和x射線實時成像技術來解決對此類管道焊接接頭的焊接質量檢測和對管道剩余厚度的抽查測定，既可以滿足不停機檢驗的要求，又可以提高工作效率。
文檔編號G01B15/02GK102519969SQ201110391098
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月30日 優(yōu)先權日2011年11月30日
發(fā)明者賈強 申請人:北京嘉盛國安科技有限公司, 北京市豐臺區(qū)特種設備檢測所