CN101135656A - 管子-管板焊接接头γ射线数字成像自动检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种管子与管板接头的无损检测系统，所述系统包括：γ射线发射装置，位于所述管子内部，发射γ射线，并使γ射线的方向穿过所述管子与管板接头；运动控制旋转装置，与所述γ射线发射装置相对设置，进行圆周旋转；γ射线接收装置，固定在所述运动控制旋转装置上，通过所述运动控制旋转装置的带动进行圆周旋转，所述γ射线接收装置接收所发射的γ射线并将γ射线的光信号转换成数字信号；图像处理装置，连接所述γ射线接收装置，根据所述数字信号生成所述管子与管板接头的图像，对所述图像进行处理，生成检测结果。本发明可靠性好、分辨率高、操作方便、小型化，能快速方便地对管子－管板焊接接头的缺陷进行γ射线数字成像自动检测。
Description
技术领域
本发明涉及射线检测成像技术领域，更具体地说是一种管子与管板接头的无损检测系统，它广泛应用于列管式换热器和列管式反应器等管子与管板连接的无损检测和无损评价。
背景技术
目前列管式换热器和列管式反应器等管子与管板连接主要采用渗透检测、磁粉检测、超声波检测以及射线的胶片成像法等无损检测方法。然而渗透检测只能检测非多孔性材料表面开口缺陷；磁粉检测只能检测铁磁性材料焊缝表面和近表面缺陷，但在管子-管板焊缝上应用时，近表面缺陷的检测效果不理想；采用超声波技术检测管子-管板焊缝的应用情况也不能令人满意，主要是现场适应能力差，且对气孔的检测灵敏度低；射线的胶片成像法存在胶片储存和环境污染等一系列问题。
图1为现有技术中胶片成像法的γ射线成像装置结构图。如图所示，γ射线源101置于源导管102内部，该γ射线源用于对管子103与管板104的接头105进行检测，以判断是否存在缝隙或者气泡等。在管子103内部还包括一屏蔽块106，用于进行厚度补偿，使成像更清晰。γ射线的接收部分包括胶片107，用于接收γ射线并成像，胶片107置于一屏蔽铅板108上，该屏蔽铅板用于屏蔽多余的γ射线。
该胶片成像法采用γ射线对管子与管板的接头处进行检测，能够检测到内部缺陷。但是由于管子管板几何形状的特殊性，需要对胶片进行中心开孔，采用胶片进行成像需要对成像后的胶片进行储存，对环境也会造成污染。并且，胶片成像法无法实现数字成像，而不能在计算机上立即获得成像结果。
发明内容
针对现有技术的各种无损检测方法所存在的缺陷，本发明实施例提供一种管子与管板接头的无损检测系统。该系统采用线阵探测器作为射线接收装置，将γ射线的光信号直接转换成数字信号，并将该线阵探测器固定于一旋转装置，通过该旋转装置带动该线阵探测器的旋转，完成管子与管板接头的一个圆周的检测，并通过图像处理装置形成完整的管子与管板接头处图像。
本发明的目的是提供一种管子与管板接头的无损检测系统，所述系统包括：γ射线发射装置，位于所述管子内部，发射γ射线，并使γ射线的方向穿过所述管子与管板接头；运动控制旋转装置，与所述γ射线发射装置相对设置，进行圆周旋转；γ射线接收装置，固定在所述运动控制旋转装置上，通过所述运动控制旋转装置的带动进行圆周旋转，所述γ射线接收装置接收所发射的γ射线并将γ射线的光信号转换成数字信号；图像处理装置，连接所述γ射线接收装置，根据所述数字信号生成所述管子与管板接头的图像，对所述图像进行处理，生成检测结果。
本发明实施例采用γ射线进行无损检测，不仅能检测接头表面的缺陷也能检测接头内部的缺陷。另外，本发明实施例采用线阵探测器来接收γ射线，能同时将光信号转换成数字信号，省略了光学镜头、摄像机和图像采集卡，简化了系统结构，节约了成本。本发明可靠性好、分辨率高、操作方便、小型化，能快速方便地对管子-管板焊接接头的缺陷进行γ射线数字成像自动检测。
附图说明
图1为现有技术中采用胶片成像法的γ射线成像装置结构图；
图2为本发明实施例的γ射线成像装置结构图；
图3为本发明实施例的运动控制旋转装置的细化结构图；
图4为本发明实施例的硬件结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明如下：
本发明实施例提供一种管子与管板接头的无损检测系统。该系统包括γ射线发射装置、γ射线接收装置、运动控制旋转装置和图像处理装置。其中，γ射线发射装置，位于被检测管子的内部，该装置发射γ射线，并调整该射线方向使γ射线穿过管子与管板接头；运动控制旋转装置，与γ射线发射装置相对设置，可以进行圆周旋转；γ射线接收装置，固定在运动控制旋转装置上，通过运动控制旋转装置的带动进行圆周旋转，γ射线接收装置接收所发射的γ射线并将γ射线的光信号转换成数字信号；图像处理装置，连接γ射线接收装置，根据该数字信号生成管子与管板接头的完整图像，并对接头的图像进行处理，生成检测结果。
图2为本实施例管子与管板接头的无损检测系统结构图。本实施例γ射线发射装置包括：放射源201和刚性源导管202，本实施例采用的放射源为中低能量的γ射线源，如5居里的Ir-192。放射源201通过手动或自动出源的方式导入刚性源导管202内部，刚性源导管202伸入管子203内部；为了使γ射线接收装置生成的数字信号所成的图像的灰度均匀，需要进行厚度补偿，图1的γ射线发射装置还包括特殊材料制成的屏蔽块206，如图2所示，该屏蔽块206附着于管子203内侧壁。
本实施例γ射线接收装置包括：屏蔽铅板207和线阵探测器208，屏蔽铅板207固定于运动控制旋转装置209上，用于屏蔽多余的γ射线；线阵探测器208固定于运动控制旋转装置209上。该线阵探测器呈线状，只能探测到很窄的一行γ射线。在一较佳实施例中，该线阵探测器选用新型CMOS成像技术，能够同步完成射线接收、光电转化、数字化的全过程。该线阵探测器也可以是传统的CCD探测器。
图3为本实施例运动控制旋转装置209的细化结构图，包括：转盘301，转盘301通过轴承303连接到刚性源导管202上、电机302为减速电机(在旋转运动中采用减速机控制，使旋转运动更加平稳，保证了质量精度)，电机302连接主动齿轮304，从动齿轮305固定于转盘301，主动齿轮304通过与其啮合的从动齿轮305带动转盘301进行圆周旋转；多个滑环306置于转盘301上；集线器307固定于刚性源导管202，集线器307包含多个簧片308，多个簧片308与多个滑环306一一对应并滑动接触。
本实施例的线阵探测器208的供电及信号通过滑环和簧片传送。由计算机对线阵进行供电，通过多个滑环控制不同的信号，输送至图像处理装置。
线阵探测器208生成数字信号，并在计算机上显示。由图像处理装置对生成的图像进行分析处理，实现图像放大/缩小、亮度/对比度调整、正/负片显示、图像降噪、图像锐化、立体变换、勾边处理、伪彩色、灰度显示、直方图统计等功能。
图2的无损检测系统还包括源屏蔽装置111和射线源定位调节器112，其中源屏蔽装置111连接运动控制旋转装置209，用于放置γ射线放射源；射线源定位调节器112，连接源屏蔽装置111，用于调整201放射源的位置，使图像处理装置生成清晰的图像。
如图2所示，在本实施例中，装在刚性源导管202内的γ射线源201发出γ射线经过准直后穿过被检接头，线阵探测器接收透射射线，在其内部，通过扫描将γ射线的一行光信号转换成数字信号，传送到图像处理装置，通过图像显示器显示该图像并对该图像进行处理生成检测结果。由于线阵探测器接受到的γ射线是一条线，为了获得完整的图像，就必须使被检接头与线阵探测器之间做相对运动，通过转盘带动线阵探测器旋转一周，将连续扫描获得的线信息重新组合成面信息，并形成完整接头的图像，从而实现完整接头检测。
图4为实施例的硬件结构图。如图所示，线阵探测器208固定于转盘301，并与图像处理装置401连接，线阵探测器208将生成的数字信号提供图像处理装置401进行处理。电机302与电机驱动控制单元402连接，在电机驱动控制单元402的控制下进行工作。主控计算机403连接图像处理装置401、电机驱动控制单元402以及显示装置404，该主控计算机完成对整个系统的控制。
以下将采用该无损检测系统进行无损检测的方法详细描述如下：
步骤一、生成γ射线源；
步骤二、通过手动或自动出源两种方式将γ射线源导入刚性源容器，如刚性源导管；
步骤三、将该刚性源导管置于被测管子内部；
步骤四、调整γ射线源的射线方向，使其穿过被测管子与管板接头；
步骤五、调整γ射线源的焦距，使其成像清晰；
步骤六、运动控制旋转装置带动γ射线接收装置进行圆周旋转，γ射线接收装置获得管子与管板接头的完整的数字信号；
步骤七、将该数字信号传给图像处理装置，在显示器上显示该图像，并对该图像进行处理，生成检测结果。
本发明实施例的管子-管板焊接接头γ射线数字成像自动检测系统，采用新型线阵探测器作为射线接收装置，由于线阵列探测器采取线扫描逐行成像，并且其本身具有数字化采集功能，能够同步完成射线接收、光电转化、数字化的全过程，所以省略了光学镜头、摄像机和图像采集卡。系统检测在曝光的同时，即可采集到图像数据，实现数字成像，可进行评定和存档。系统具有较高的分辨率和灵敏度。本系统采用电机通过减速机连接到一个小齿轮，通过与其啮合的大齿轮带动转盘进行圆周旋转实现对管子-管板焊接接头自动检测。
以上具体实施方式仅用于说明本发明，而非用于限定本发明。
Claims (9)
1.一种管子与管板接头的无损检测系统，其特征在于，所述系统包括：
γ射线发射装置，位于所述管子内部，发射γ射线，并使γ射线的方向穿过所述管子与管板接头；
运动控制旋转装置，与所述γ射线发射装置相对设置，进行圆周旋转；
γ射线接收装置，固定在所述运动控制旋转装置上，通过所述运动控制旋转装置的带动进行圆周旋转，所述γ射线接收装置接收所发射的γ射线并将γ射线的光信号转换成数字信号；
图像处理装置，连接所述γ射线接收装置，根据所述数字信号生成所述管子与管板接头的图像，对所述图像进行处理，生成检测结果。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述γ射线发射装置包括：
放射源及刚性源导管，所述放射源通过手动或自动出源的方式导入所述源导管内部，所述源导管位于所述管子内部。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述γ射线发射装置还包括：
屏蔽块，附着于所述管子的内侧壁。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述运动控制旋转装置包括转盘、电机、轴承、主动齿轮、从动齿轮、多个滑环和集线器，
所述转盘通过所述轴承连接所述刚性源导管，所述转盘与所述刚性源导管同心；
所述电机通过减速机连接到所述主动齿轮，所述从动齿轮固定于所述转盘，所述主动齿轮通过与其啮合的从动齿轮带动所述转盘进行圆周旋转；
所述多个滑环置于所述转盘；
所述集线器固定于所述刚性源导管，所述集线器包含多个簧片，所述多个簧片与所述多个滑环一一对应并滑动接触。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述γ射线接收装置包括：
屏蔽铅板，固定于所述运动控制旋转装置，屏蔽多余的γ射线；
线阵探测器，固定于所述转盘上，接收所发射的γ射线并将γ射线的光信号转换成数字信号。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述线阵探测器的供电及信号通过滑环和簧片传送。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述线阵探测器为CMOS探测器或CCD探测器。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述γ射线为Ir-192γ射线。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
源屏蔽装置，连接所述运动控制旋转装置，用于放置γ放射源；
射线源定位调节器，连接所述源屏蔽装置，用于调整所述放射源的位置，使图像处理装置生成清晰的图像。
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