CN114279374A - 一种他比式的管道壁厚数字射线在役测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及特种设备检验检测技术领域，具体公开了一种他比式的管道壁厚数字射线在役测量方法。该方法包括：步骤一，采用已知尺寸的物体作为标定物，紧挨着被检测管道放置在侧面，并且与被检测管道轴线在同一平面上；步骤二，采用低能量X射线检测拍摄被检测管道和标定物的图像；步骤三，选中标定物图像，根据标定物的已知尺寸，计算单个像素尺寸；步骤四，采用高能量X射线检测拍摄被检测管道和标定物的图像；步骤五，将步骤二和步骤四得到的图像进行合并，计算得到被检测管道两个侧壁位置的壁厚绝对值。本发明通过已知尺寸的物体作为标定物，直接测量管道壁厚绝对值；还可测量管道测面外部边缘线性区域内的壁厚，测量区域大。
Description
技术领域
本发明涉及特种设备检验检测技术领域，尤其涉及压力管道壁厚在役测量技术领域。
背景技术
在特种设备检验领域，主要依据《压力管道定期检验规则》等相关标准进行定期检验。根据相关标准的要求，一般在停车期间进行定期检验，但是在化工成套装置中管道特性不同，检验周期也不相同，部分管道的停车检验将导致整个装置的停工，因此压力管道的在役检验检测技术十分重要。根据定期检验规则，管道壁厚绝对值是确定管道安全状况等级最重要的参数。常规的方法是基于材料的声速与声波传播时间计算管道壁厚绝对值。由于超声波测量需要直接接触被测量管道，难以对高温和低温管道进行测厚。
压力管道壁厚在役测量中，脉冲涡流和超声导波检测技术是测量管道壁厚的主要方法。但这两种方法测量的是管道壁厚损失百分比，在未知管道原始壁厚的基础上，无法测量得到壁厚绝对数值。本专利涉及一种他比式的管道壁厚数字射线在役测量方法，该方法利用数字射线检测技术对在役管道进行拍摄，通过测量参考物的尺寸来校准数字射线检测图像中的像素尺寸，建立数字射线检测图像中壁厚与实际壁厚的关系，从而得到管道壁厚绝对数字。
发明内容
鉴于此，本发明要解决的主要技术问题在于利用数字射线检测技术对在役管道进行拍摄，通过测量参考物的尺寸来校准数字射线检测图像中的像素尺寸，建立数字射线检测图像中壁厚与实际壁厚的关系，从而得到管道壁厚绝对数字。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种他比式的管道壁厚数字射线在役测量方法，包括如下步骤：
步骤一，采用已知尺寸的物体作为标定物，紧挨着被检测管道放置在侧面，并且与被检测管道轴线在同一平面上；
步骤二，采用大于30keV且小于等于100keV的低能量X射线检测拍摄被检测管道和标定物的图像；
步骤三，在步骤二得到的图像上选中标定物图像，根据标定物的已知尺寸，计算步骤二得到的图像的单个像素尺寸；
步骤四，采用大于等于160keV的高能量X射线检测拍摄被检测管道和标定物的图像；
步骤五，将步骤二和步骤四得到的图像进行合并，根据合并后图像中被检测管道侧壁的壁厚方向上的像素数量和步骤三中得到的单个像素尺寸，计算得到被检测管道两个侧壁位置的壁厚绝对值。
优选的，还包括步骤六，重复步骤二至步骤五，测量被检测管道不同部位的壁厚绝对值。
优选的，使用钢制圆球作为标定物。
优选的，步骤二中，低能量X射线要求是能清晰观测到被检测管道的外壁轮廓。
优选的，步骤二中，低能量X射线电压为50kV，电流为0.5mA。
优选的，步骤三中，在步骤二得到的图像的灰度分布图中，选取标定物的灰度突变的第一个峰值峰谷的平均值为起点，选取灰度突变的最后一个峰值峰谷的平均值为终点，该起点和该终点之间的区域是标定物图像范围，统计该区域内的像素数量，将标定物的已知尺寸除以像素数量，计算出步骤二得到的图像的单个像素尺寸
优选的，步骤四中，高能量X射线要求是能完全穿透被检测管道，并能清晰观测到被检测管道的内壁轮廓。
优选的，步骤四中，高能量X射线电压为200kV，电流为1.5mA。
优选的，步骤五中，统计合并后图像中被检测管道侧壁的壁厚方向上的像素数量，乘以步骤三中得到的单个像素尺寸，计算得到被检测管道两个侧壁位置的壁厚绝对值。
优选的，步骤二、步骤四中，对被检测管道和标定物检测拍摄被检测管道和标定物的图像为符合标准要求的射线影像。
优选的，符合标准要求为NB/T 47013.11-2015承压设备无损检测标准要求。
本发明相比现有技术，具有如下有益效果：
(1)本发明基于数字射线检测技术，在不拆除保温的情况下测量管道侧壁的壁厚绝对值，现阶段超声测厚仪等其他无损检测方法目前还无法实现这一功能。
(2)通过已知尺寸的物体作为标定物，可以实现在在不知道管道尺寸的情况下，直接测量管道壁厚绝对值。
(3)可以与数字射线缺陷检测合并进行，降低检测次数，提高检测效率。
(4)可以测量管道测面外部边缘线性区域内的壁厚，相比传统超声检测的单点测厚，测量区域大，现阶段其他无损检测方法目前还无法实现这一功能。
(5)在测量过程中，本发明可以根据灰度发现是否存在腐蚀，并能精确对腐蚀最严重区域进行壁厚测量。相比超声测厚，只能测量超声探头部位下的厚度，常常无法精准发现壁厚最小部位。
附图说明
图1为本发明提供的一种他比式的管道壁厚数字射线在役测量方法的工作流程图。
图2为本发明实施例1给出的采用低能量X射线检测拍摄得到的被检测管道和标定物的图像示意图。
图3为本发明实施例1给出的采用高能量X射线检测拍摄得到的被检测管道和标定物的图像示意图。
图4为本发明实施例1给出的图2、图3的图像合并后的图像示意图。
图5为本发明实施例1给出的根据图4图像进行尺寸标定和管道壁厚测量的示意图。
具体实施方式
为便于对本发明及达到的效果有进一步的了解，现结合附图实例详细说明如下，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
如图1所示，本发明提供了一种他比式的管道壁厚数字射线在役测量方法，具体工作流程如下：
步骤一，采用已知尺寸的物体作为标定物，紧挨着被检测管道放置在侧面，并且与被检测管道轴线在同一平面上。优选的，使用钢制圆球作为标定物。
步骤二，采用大于30keV且小于等于100keV的低能量X射线检测拍摄被检测管道和标定物的图像。低能量X射线要求是能清晰观测到被检测管道的外壁轮廓，优选的X射线电压为50kV，电流为0.5mA。
步骤三，在步骤二得到的图像上选中标定物图像，根据标定物的已知尺寸，计算步骤二得到的图像的单个像素尺寸。优选的，在步骤二得到的图像的灰度分布图中，选取标定物的灰度突变的第一个峰值峰谷的平均值为起点，选取灰度突变的最后一个峰值峰谷的平均值为终点，该起点和该终点之间的区域是标定物图像范围，统计该区域内的像素数量，将标定物的已知尺寸除以像素数量，计算出步骤二得到的图像的单个像素尺寸。
步骤四，采用大于等于160keV的高能量X射线检测拍摄被检测管道和标定物的图像。高能量X射线要求是能完全穿透被检测管道，并能清晰观测到被检测管道的内壁轮廓。优选的，X射线电压为200kV，电流为1.5mA。
步骤五，将步骤二和步骤四得到的图像进行合并，根据合并后图像中被检测管道侧壁的壁厚方向上的像素数量和步骤三中得到的单个像素尺寸，计算得到被检测管道两个侧壁位置的壁厚绝对值。优选的，统计合并后图像中被检测管道侧壁的壁厚方向上的像素数量，乘以步骤三中得到的单个像素尺寸，计算得到被检测管道两个侧壁位置的壁厚绝对值。
步骤六，重复步骤二至步骤五，测量被检测管道不同部位的壁厚绝对值。
优选的，步骤二、步骤四中，对被检测管道和标定物检测拍摄被检测管道和标定物的图像为符合标准要求的射线影像。优选的，符合标准为《NB/T47013.11-2015承压设备无损检测.第11部分:X射线数字成像检测》的要求。
实施例1
应用上述本发明他比式的管道壁厚数字射线在役测量方法，此次检测对象为在役高温蒸汽管道，采用直径为10mm的钢球进行标定。采用型号为YXLON 300DS的射线机，数字射线成像板型号为DeReOUP2530。采用大于30keV且小于100keV的低能量X射线检测拍摄，X射线电压为50kV，电流为0.5mA，时间为30s，得到如下图2所示管道图像。可以清晰观测到标定物。采用大于160keV的高能量X射线检测拍摄被检测管道图像，X射线电压为200kV，电流为1.5mA，时间为30s，得到如下图3所示管道图像。合并后的图像如图4所示，可以清晰观测到管壁轮廓。
在本次测量中，选用钢制圆球作为标定物，在图像中，测量工具穿过圆心，分别以灰度突变的波峰和波谷平均值处作为起点和终点，将尺寸标定为10mm，如图5所示。在某些实施例中，还可以根据灰度值的大小发现是否存在腐蚀，以及测量腐蚀区的大小和厚度。
在标定完成后，在图5中进行管道壁厚测量，最终测量管道左侧边缘壁厚为4.63mm，右侧边缘壁厚为4.53mm，管道无减薄。超声测厚仪测量数据显示，左侧边缘壁厚为4.80mm，右侧边缘壁厚为4.68mm。两种方法测量数据接近，本方法测量最大误差为3.5％。满足工程测量的需要。
实施例2
应用上述本发明他比式的管道壁厚数字射线在役测量方法，本实施例的步骤与实施例1的相同，不同之处此次检测测量管道直径为60.3mm，标称壁厚为3.91mm，采用10mm钢制圆球为标定物。采用型号为YXLON 300DS的射线机，数字射线成像板型号为DeReOUP3543。采用大于30keV且小于100keV的低能量X射线检测拍摄被检测管道图像，X射线电压为50kV，电流为0.5mA，时间为30s。采用大于160keV的高能量X射线检测拍摄被检测管道图像，X射线电压为170kV，电流为1.5mA，时间为30s。最终测量管道左侧边缘壁厚为3.86mm，右侧边缘壁厚为3.84mm，管道无减薄。超声测厚仪测量数据显示，左侧边缘壁厚为4.02mm，右侧边缘壁厚为3.95mm。两种方法测量数据接近，本方法测量最大误差为4％。满足工程测量的需要。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围并不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种他比式的管道壁厚数字射线在役测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，采用已知尺寸的物体作为标定物，紧挨着被检测管道放置在侧面，并且与被检测管道轴线在同一平面上；
步骤二，采用大于30keV且小于等于100keV的低能量X射线检测拍摄被检测管道和标定物的图像；
步骤三，在步骤二得到的图像上选中标定物图像，根据标定物的已知尺寸，计算步骤二得到的图像的单个像素尺寸；
步骤四，采用大于等于160keV的高能量X射线检测拍摄被检测管道和标定物的图像；
步骤五，将步骤二和步骤四得到的图像进行合并，根据合并后图像中被检测管道侧壁的壁厚方向上的像素数量和步骤三中得到的单个像素尺寸，计算得到被检测管道两个侧壁位置的壁厚绝对值。
2.根据权利要求1所述的一种他比式的管道壁厚数字射线在役测量方法，其特征在于，还包括步骤六，重复步骤二至步骤五，测量所述被检测管道不同部位的壁厚绝对值。
3.根据权利要求1或2所述的一种他比式的管道壁厚数字射线在役测量方法，其特征在于，使用钢制圆球作为所述标定物。
4.根据权利要求1或2所述的一种他比式的管道壁厚数字射线在役测量方法，其特征在于，所述步骤二中，所述低能量X射线能清晰观测到被检测管道的外壁轮廓。
5.根据权利要求4所述的一种他比式的管道壁厚数字射线在役测量方法，其特征在于，所述步骤二中，所述低能量X射线电压为50kV，电流为0.5mA。
6.根据权利要求1或2所述的一种他比式的管道壁厚数字射线在役测量方法，其特征在于，所述步骤三中，在所述步骤二得到的图像的灰度分布图中，选取所述标定物的灰度突变的第一个峰值峰谷的平均值为起点，选取灰度突变的最后一个峰值峰谷的平均值为终点，该起点和该终点之间的区域是所述标定物图像范围，统计该区域内的像素数量，将所述标定物的已知尺寸除以像素数量，计算出步骤二得到的图像的单个像素尺寸。
7.根据权利要求1或2所述的一种他比式的管道壁厚数字射线在役测量方法，其特征在于，所述步骤四中，所述高能量X射线能完全穿透被检测管道，并能清晰观测到被检测管道的内壁轮廓。
8.根据权利要求7所述的一种他比式的管道壁厚数字射线在役测量方法，其特征在于，所述步骤四中，所述高能量X射线电压为200kV，电流为1.5mA。
9.根据权利要求1或2所述的一种他比式的管道壁厚数字射线在役测量方法，其特征在于，所述步骤五中，统计合并后图像中被检测管道侧壁的壁厚方向上的像素数量，乘以步骤三中得到的单个像素尺寸，计算得到被检测管道两个侧壁位置的壁厚绝对值。
10.根据权利要求1或2所述的一种他比式的管道壁厚数字射线在役测量方法，其特征在于，所述步骤二、步骤四中，对被检测管道和标定物检测拍摄被检测管道和标定物的图像为符合标准要求的射线影像。
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