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专利名称：带保温压力管道不停机全面检验方法
技术领域：
本发明涉及带保温压力管道不停机全面检验方法。
背景技术：
《在用工业管道定期检验规程》(试行)要求在全面检验中对管道焊接接头的进行无损检测以及对管道进行剩余厚度的抽查测定，对于无法停机、带保温的管道焊接接头的射线检测和保温管道焊缝的咬边、错边检查以及管道剩余厚度的抽查测定是检验难点。常规χ射线对于带保温的管道焊缝检测难度较大，原因是管道焊缝位置无法判断。对于某些特殊介质，如液氨等对X射线还具有吸收作用，检测后无法及时了解成像的质量，检测效率低。χ射线实时成像技术已经在各个行业中广泛应用。ASME锅炉压力容器规范(01和 02，03增补版)第V卷第二章强制性附录，对RTR的应用也做出了规定。我国已经建立了 GB17925-1999《气瓶对接焊缝X射线实时成像检测》标准，JB/T4730. Ilx射线实时成像检测标准正在编写。

发明内容
本发明的目的是提供一种带保温压力管道不停机全面检验方法。本发明提供的带保温压力管道不停机全面检验方法包括以下步骤(1)利用红外热成像技术确定带保温压力管道腐蚀检测的的重点测定部位；(2)利用χ射线实时成像技术对需检测的部位进行检测。以下各段为可以分别或联合采用的具体实施方式
。步骤(1)的具体操作方法为利用红外热像仪将被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元上，由探测器将红外辐射能转换成电信号，经放大处理、转换或标准视频信号通过电视屏或监测器显示红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应，热分布场与带保温压力管道的保温质量相关，利用这种关联，通过分析热像图确定腐蚀检测的重点测定部位。步骤(2)中进行检测的检测项选自管道焊接接头的检测、焊缝裂纹深度测量、管子测厚、测径、和管道腐蚀深度检测和错边检测中的一项或多项，其中，焊缝裂纹深度测量和管道腐蚀深度检测利用灰度测量方法；管子测厚、测径和错边检测用测量软件检测，其中管子测厚、测径采用双能量曝光模式。步骤⑵中的检测焦距大于500mm，管电压大于IOOkv。步骤(2)利用连续射线源进行检测，利用滤波板过滤射线源中发出的软射线，滤波板的选择参照欧洲E2597-07E1的规定。步骤(2)利用脉冲式射线源进行检测，把射线源和工件对正检测，同时保证探测器，射线源，工件三点一线。步骤(2)中进行以下一项或多项检测利用DR射线检测图像的测量标尺对点状腐蚀尺寸的测量；基于灰度级变化，对均勻腐蚀试件壁厚进行测量；使用线轮廓工具进行腐蚀深度的测定；使用系统内置的线轮廓功能进行壁厚测量；基于灰度级变化测量未焊透、 咬边等焊缝缺陷深度。步骤(2)的χ射线实时成像技术包括对射线源进行探测器匹配降噪和/或对初始图像进行浮雕处理的步骤。所述带保温压力管道为制冷压力管道。例如为氨制冷压力管道。本发明提供的带保温压力管道不停机全面检验方法利用红外热成像技术和χ射线实时成像技术来解决对此类管道焊接接头的检测和对管道剩余厚度的抽查测定，焊接接头的检测包括无损检测和咬边、错边检查。目前，现有技术中氨制冷压力管道的检验难点是无法停机，保温层无法拆除，所以对焊缝的位置无法判断，直接进行常规X射线检测，工作量很大。若其中为液氨等对射线有吸收作用的介质，检测后无法及时了解成像的质量，检测效率很低。本发明使得以上问题迎刃而解，既可以使检验满足要求，又可以提高工作效率。 该技术适合检测各种金属管材、管头、焊缝质量、裂纹、管子测厚、腐蚀成像、咬边、错边等， 并具有以下特点(1)便携性强，既适合固定检测也适于现场检测。(2)不用胶片，2-5秒成像，现场即可了解检测情况。(3)灵敏度高。(4)无须拆除防护层，检测效率高。(5)能够对缺陷进行高精度测量。


图1为采用χ射线实时成像技术得到的管道焊接接头的检测图像；图2为利用灰度测量方法得到的焊缝裂纹测量图像；图3-1为采用双能量曝光模式进行管子测厚的图像；图3-2为采用双能量曝光模式进行管子测径的图像；图4为利用灰度测量方法得到的管道腐蚀检测图像；图5-1为加工前的管子的结构示意图；图5-2为图5-1所示的管子的A-A横截面图；图5-3为图5-1所示的管子加工后的结构示意图；图5-301、图5-302和图5-303分别表示图5_3所示的管子的B_B、C-C和D-D方向的横截面图；图5-3001为图5-3所示的管子的部位I的放大图；图5-3002为图5-3001的部位II的放大图；图5-3003为图5_3所示的管子的部位III的放大图；图6、图7为89mm管子在未加保温状态下，在管内不充水和充水两种条件下的射线检测图片；图8、图9为159mm管子在未加保温状态下，在管内不充水和充水两种条件下的射线检测图片；图10、11、12分别为直径38mm、89mm、159mm三根管子的缺陷检出图像；
图13是直径为89mm的管道用比较脉冲源(XRS-3)检查的图像；图14是以直径为89mm的管道用连续源(XYD-225)检查的图像；图15、图16为带保温、带液的情况下直径为219mm、273mm两根管子的缺陷检出图像；图17为点状腐蚀直径尺寸测量图；图18为基于灰度级进行测量示意图；图19为基于灰度级变化对试件壁厚进行测量图；图20a为点状腐蚀图像；图20b为使用线轮廓工具进行点状腐蚀深度测定的操作图；图21线轮廓功能对管道壁厚测量图；图22为基于灰度级变化测量方法对89mmX 5mm管道未焊透深度测量图；图23为基于灰度级变化测量方法对159mmX6mm管道未焊透深度测量图；图24为基于灰度级变化测量方法对219mmX 6mm管道未焊透深度测量图；图25为基于灰度级变化测量方法对273mmX 8mm管道未焊透深度测量图；图26为被检测弯头的红外热成像图；图27为辛普劳食品有限公司液氨管道X射线检测图像；图28为被检部位浮雕处理后图像；图29为腐蚀深度测量图；图30为未焊透深度测量图； 图31为被检测弯头管道外观图；图32a为被检弯头焊缝未焊透情况外观图；图32b为被检弯头焊缝未焊透情况检测图；图33a为管道未含有包裹层的检测图像；图33b为管道含有包裹层的检测图像；图34a和图34b分别为橡塑泡沫和聚氨酯发泡两种保冷材料的检测图；图35为数字式成像板校正前后对同一工件的检测对比图。
具体实施例方式本发明提供的带保温压力管道不停机全面检验方法具体包括以下步骤1利用红外热成像技术确定剩余厚度抽查的重点测定部位。红外热像仪是利用红外探测器、光学成像物镜和光机扫描系统(目前先进的焦平面技术则省去了光机扫描系统)接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元上，由探测器将红外辐射能转换成电信号，经放大处理、转换或标准视频信号通过电视屏或监测器显示红外热像图。这种热像图与物体表面的热分布场相对应；红外热像仪能够生成红外图像或热辐射图像，并且能够提供精确的非接触温度测量功能。几乎所有红外热像仪都可以具备数字化图像存储功能。在任何时间，都可以通过安装在计算机上的红外分析软件对所生成的标定过的热图像上单独象素点进行测温。以液氨管道为例一般来说，液氨对管道金属无腐蚀。但如果管道保冷层破损或施工质量不好造成跑冷，就会造成隔热层结冰或水汽渗入，对管道外壁造成严重腐蚀。氨制冷压力管道隔热质量的差异会形成管道外保温层表面的温度差异，通过红外热像仪对管道外表面温度的检测，分析温度差异，判断防腐层质量的优劣，对温度较低，即防腐层质量较差的部位拆除保温，检查管道腐蚀情况是管道外观抽查的最佳方案。2利用χ射线实时成像技术对带保温管道的焊接接头及剩余厚度进行检测。采用数字透射检测系统对管道焊接接头的及管道剩余厚度进行检测。χ射线实时成像技术是通过成像板表面的闪烁体将较弱的X射线(能量大大低于日常使用的射线)等射线转化为光信号，非晶硅层将光信号转化为电信号，然后电信号经过处理实时生成检测图片。采用χ射线实时成像检测方法可以对管道实施以下检测(1)对管道焊接接头的检测。图1为采用χ射线实时成像技术得到的管道焊接接头的检测图像。(2)焊缝裂纹测量利用灰度测量方法，可以对焊缝缺陷进行测量，测量准、精度高。图2为利用灰度测量方法得到的焊缝裂纹测量图像。(3)管子测厚、测径采用双能量曝光模式，便于测量管径、壁厚和管线保护层厚度。图3-1为采用双能量曝光模式进行管子测厚的图像，图3-2为采用双能量曝光模式进行管子测径的图像。(4)管道腐蚀检测利用灰度测量方法，可以对管道腐蚀情况进行检测。图4为利用灰度测量方法得到的管道腐蚀检测图像。下面进一步举例说明。1以氨制冷压力管道为例实施χ射线实时成像检测的试验方案为了实现对缺陷的精确测量，找准X射线实时成像图中管道焊缝缺陷的深度、均勻腐蚀和点状腐蚀深度情况与黑度变化的对应关系；找出X射线检测中液氨厚度相当于钢板厚度的比值关系，为不排氨对压力管道进行X射线检测参数的选取提供依据。特制做已知缺陷的标准试件，进行X射线实时成像检测试验。1. 1缺陷试件的制备(1)选取五根长300mm的20号钢无缝钢管，规格分别为 φ38χ8, φ89χ8, φ159χ10, φ219χ10,φ273χ10。(2)将管子内外壁机加工，制成下列规格管子，要求内壁平滑无缺陷、壁厚准确
φ38χ5 φ38χ3,
φ89χ8 φ89χ5,
φ159χ10 φ159χ6,
φ219χ10 φ219χ6,
φ273χ10 φ273χ8:(3)距每根管端200mm处内壁环向做出宽2. Omm的槽，φ38和φ89的管子槽深为 0. 5_、φ159和φ219的管子槽深为1. 0_、φ273的管子槽深为1. 5_。
(4)在每根管IOOmm长一端在平行轴线上钻三排孔，孔深分别为0. 5mm、1. 0mm、 1. 5mm,2. 0mm，孔径为2mm、3mm、4mm，孔为柱状、向心每排孔中心间距10mm。(5)将图5-1和图5-2所示的管子的200mm端加工成如图5-3、图5-301、图5-302、 图5-303、图5-3001、图5-3002和图5-3003所示的样子深度分别为0. 5mm、1. 0mm、1. 5mm、2. 0mm,每个深度段长20mm，段与段之间圆滑过渡过渡段长20mm，过渡圆弧半径200. 25mm。图5_1为加工前的管子的结构示意图；图5_2 为图5-1所示的管子的A-A横截面图；图5-3为图5-1所示的管子加工后的结构示意图； 图5-301、图5-302和图5-303分别表示图5_3所示的管子的B_B、C-C和D-D方向的横截面图；图5-3001为图5-3所示的管子的部位I的放大图；图5-3002为图5-3001的部位 II的放大图；图5-3003为图5-3所示的管子的部位III的放大图。1.2实验内容(1) X射线检测中管内液氨对检测的影响。因为液氨具有刺激性气味，试验不方便。水的密度与液氨的密度大体相当，又十分安全，利用水代替氨液进行试验。用塑料膜盛水装入试件内，模拟管道内充满液氨的工况。 对直径为89mm、159mm管道分别进行带液和不带液的X射线检测，并记录相应参数。分析管内液氨对检测的影响。(2)对已知缺陷试件进行X射线数字成像检测试验。对于直径为38mm、89mm、159mm三根试件每根试件分别进行带保冷层、不带保冷层，满液、无液的X射线数字成像检测。对219mm、273mm两种管道试件分别进行带保冷层、不带保冷层的检测。管道保护层为Imm铝板，保冷层分为两种一种为三层3cm厚橡塑泡沫， 一种为5cm厚聚氨酯瓦壳。分析这两种保冷层对检测的影响。利用设备软件对缺陷进行测量，用对已知缺陷的检出能力来评价此种方法的有效性。1. 3X射线数字成像检测的试验结果1. 3. IX射线检测中管内液氨对检测的影响的试验结果对直径为89mm、159mm的管子分别进行了带液和不带液的χ射线检测，并记录相应参数，具体参数见表1 表1带液、不带液试件X射线检测参数对比表图像编号管道规格管内 介质保温情况管电压管电流象质计位置焦距曝光 时间滤波片射线源类型图 2-3489mmx5mm无无160KV2mA源侧700mm2s0.2mm 铜板滤波XYD-225图 2-3589mmx5m水无180KVImA源侧700mm2.5s0.2mm 铜板滤波XYD-225图 2-36159mm><6m无无135KV4mA源侧750mm2s0.2mm 铜板滤波XYD-225图 2-37159mm><6mm水无200KV2mA源侧700mm2s0.2mm 铜板滤波XYD-225图6、图7为89mm管子在未加保温状态下，在管内不充水和充水两种条件下的射线检测图片。图6为89mm管子不充水的情况，下半部为上半部图像局部放大后浮雕显示的图像，最多可识别到第14号像质丝；图7为89mm管子充水的情况，下半部为上半部放大后浮雕显示的图像，只能观察到第11号像质丝。图8、图9为159mm管子在未加保温状态下，在管内不充水和充水两种条件下的射线检测图片。图8为159mm管子不充水的情况，下半部为上半部图像局部放大后浮雕显示的图像，能够清楚的看到12号像质丝，13号丝较为�：煌�9为159mm管子充水的情况，下半部为上半部放大后浮雕显示的图像，由于水层较厚，对射线散射较大无法观察到像质丝。通过以上两组图像可以看出，当管内充水时，需要增加射线源的管电压或增加曝光时间来获得合适的检测图像，当管道内含有液体介质时，主要会产生两方面的影响(1)液态介质会对射线产生一定的衰减作用，通用射线标准中介绍的液态介质相对于碳钢的衰减系数比为水约9 1汽油约6 1重油约4 1液氨的分子量和衰减系数均接近于水，可以把用水做的实验参数运用在实际检测中。(2)液态介质也会对射线产生一定的散射作用，影响最终检测图像的清晰度。89mmX 5mm的管道在充水后，由于增加79mm的水层厚度，射线管电压提升到180KV 比未充水状态下的160KV，管电压增大20KV ；159mmX6mm的管道在充水后，由于增加147mm的水层厚度，射线管电压提升到 200KV比未充水状态下的135KV，管电压增大65KV ；通过上面的图像质量和检测参数对比可以发现，在检测充水的管道时需要的管电压值较高，充水管道检测图像的质量会有明显下降，管道外径越大，图像质量下降的就会越明显。同时射线穿透水层时随着管电压和水层厚度的不同，穿透能力也不同，水层对射线能量的衰减是一个非线性关系，在实际应用中需要通过试验来积累检测经验，来指导日常检测。对于159mm外径管道，当其内部充满液体介质时如想提高像质指数，可以从以下几个方面进行改进(1)可以采用更小焦点的X射线源；
(2)增大检测时的焦距，同时提高管电压；(3)检测时候增加成像的数字平均数量。对于108mm和133mm外径的管道，当其内部充满液体介质时，在检测时推荐使用小焦点射线源进行检测，同时应增加成像数字平均数量，这样即使在充液状态下，仍然能保证在数字射线图像上识别到第十一号像质丝。1. 3. 2在带保温、带液的情况下直径对38mm、89mm、159mm三根管子缺陷检验情况。在带保温、带液的情况下对直径为38mm、89mm、159mm三根管子缺陷进行了检，参数见表2。表2带保温、带液试件X射线检测参数记录表
权利要求
1.带保温压力管道不停机全面检验方法，其特征在于，包括以下步骤(1)利用红外热成像技术确定带保温压力管道腐蚀检测的的重点测定部位；(2)利用χ射线实时成像技术对需检测的部位进行检测。
2.根据权利要求1所述的带保温压力管道不停机全面检验方法，其特征在于，步骤(1) 的具体操作方法为利用红外热像仪将被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元上，由探测器将红外辐射能转换成电信号，经放大处理、转换或标准视频信号通过电视屏或监测器显示红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应，热分布场与带保温压力管道的保温质量相关，利用这种关联，通过分析热像图确定腐蚀检测的重点测定部位。
3.根据权利要求1所述的带保温压力管道不停机全面检验方法，其特征在于，步骤(2) 中进行检测的检测项选自管道焊接接头的检测、焊缝裂纹深度测量、管子测厚、测径、管道腐蚀深度检测和错边检测中的一项或多项，其中，焊缝裂纹深度测量和管道腐蚀深度检测利用灰度测量方法；管子测厚、测径和错边检测用测量软件检测，其中管子测厚、测径采用双能量曝光模式。
4.根据权利要求1所述的带保温压力管道不停机全面检验方法，其特征在于，步骤(2) 中的检测焦距大于500mm，管电压大于IOOkv。
5.根据权利要求1所述的带保温压力管道不停机全面检验方法，其特征在于，步骤(2) 利用连续射线源进行检测，利用滤波板过滤射线源中发出的软射线，滤波板的选择参照欧洲E2597-07E1的规定。
6.根据权利要求1所述的带保温压力管道不停机全面检验方法，其特征在于，步骤(2) 利用脉冲式射线源进行检测，把射线源和工件对正检测，同时保证探测器，射线源，工件三点一线。
7.根据权利要求1所述的带保温压力管道不停机全面检验方法，其特征在于，步骤(2) 中进行以下一项或多项检测利用DR射线检测图像的测量标尺对点状腐蚀尺寸的测量；基于灰度级变化，对均勻腐蚀试件壁厚进行测量；使用线轮廓工具进行腐蚀深度的测定；使用系统内置的线轮廓功能进行壁厚测量；基于灰度级变化测量未焊透、咬边深度。
8.根据权利要求1所述的带保温压力管道不停机全面检验方法，其特征在于，步骤(2) 的χ射线实时成像技术包括对射线源进行探测器匹配降噪和/或对初始图像进行浮雕处理的步骤。
9.根据权利要求1-8任一项所述的带保温压力管道不停机全面检验方法，其特征在于，所述带保温压力管道为制冷压力管道。
10.根据权利要求9所述的带保温压力管道不停机全面检验方法，其特征在于，所述制冷压力管道为氨制冷压力管道。
全文摘要
本发明提供了带保温压力管道不停机全面检验方法，其包括以下步骤(1)利用红外热成像技术确定带保温压力管道腐蚀检测的重点测定部位；(2)利用x射线实时成像技术对需检测的部位进行检测。本发明提供的带保温压力管道不停机全面检验方法利用红外热成像技术和x射线实时成像技术来解决对此类管道焊接接头的焊接质量检测和对管道剩余厚度的抽查测定，既可以满足不停机检验的要求，又可以提高工作效率。
文档编号G01B15/02GK102519969SQ201110391098
公开日2012年6月27日 申请日期2011年11月30日 优先权日2011年11月30日
发明者贾强 申请人:北京嘉盛国安科技有限公司, 北京市丰台区特种设备检测所