专利名称：用于管道环焊缝检查的x射线检查设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于管道环缝焊接检查的X射线检查设备和方法。
背景技术：
在本领域内，众所周知管道环向(周向)焊缝常用射线照相术(radiography)来进行检查，该射线照相术使用传统的X射线爬行器并结合X射线胶片或实时射线照相术(RTR)探测器。当可容易地通向焊接到另一管道部段的一管道部段的开口端时，就可使用这些爬行器。X射线爬行器包括位于爬行器或小车上的X射线源，爬行器或小车可被驱动到管道的开口端内并将沿着管道爬行到周向焊缝的区域。X射线源是全景的并安装成在管子内大致中心，并围绕焊缝表面绕360度弧发射X射线。该类型的X射线源通常用于X射线胶片并适合于大部分管子的直径。在产生可观看和储存的图像之前，使用X射线胶片需要耗费时间和对环境不友好的化学处理、清洗和晾干。RTR探测器可以与安装在管道中心的全景X射线源一起使用。然而，它们的应用通常局限于24英寸或更小的管子直径，因为在较大直径上的检查时间迅速增加。这是因为随着管子直径的增加，焊缝处X射线通量的强度随着离X射线源的距离增加而按照平方反比律地减小。该结果对于中等或大直径的管子来说，X射线通量的减小到这样的水平，S卩，借助于RTR探测器的检查速度不可接受地慢，因此在商业上不可行。
发明内容
本发明的优选实施例提供定向的X射线源；将定向的X射线源插入管道部段内并基本上与管道部段同轴地使定向的X射线源转过360度的装置，由此，定向的X射线源从围绕焊缝的基本恒定的距离将X射线定向到管道的环焊缝上；以及定位在管道焊缝外面的RTR探测器系统。使用如此结构能使RTR焊缝检查系统的循环时间减少，特别是对较大直径的管道，例如，24英寸直径或以上的管道，这是因为X射线源较靠近RTR探测器。较小直径管道的X射线照相术也可从本发明中获益。与传统配置的全景X射线源(例如，对于48英寸直径管道放大10倍)相比，通过使用该技术显著地提高了 RTR探测系统的X射线强度水平，并且消除了随管直径增加带来的通量降低或平方反比律的效应。RTR探测器在恒定壁厚处的扫描速度仅与管道周长有关。这能用单个RTR探测器快速地检查大直径管道的周向焊缝，该RTR探测器与合适的X射线爬行器上的X射线源同步地围绕焊缝扫描。
现将参照附图，借助于实例详细地描述本发明的优选实施例，附图中图I示出剖过管道的剖视图，其中，体现本发明的设备相对于安装在管道外面的X射线探测系统定位。图2示出该管道的立体图；以及图3示出爬行器头处于不同位置的管道的端视图。图4示出轧管厂或堆管场内的本发明，在将管子运输到正在建造的管道之前，在轧管厂或堆管场内常将两倍或三倍长度的管子连结在一起。
具体实施例方式本设备包括如图I和2所示的现有技术系统中所用类型的传统爬行器底盘⑴。该底盘由主底盘体、电动机/齿轮箱驱动器22和位于前部和后部的驱动轮、用于对X射线源和电动机供电的电池盒24组成。爬行器由电气控制面板控制，该电气控制面板包含X射线控制器、可编程逻辑控制器(PLC)、电动机驱动器和接口。
底盘前部与传统设计不同之处在于，它包括用于偏移转动机构的坚固安装点。举例来说，该机构包括支承在坚固的框架(3)内的转动齿轮电动机(2)，该框架(3)牢固地固定在爬行器底盘上。齿轮电动机的轴固定到可转动构件或盘(4)上。可转动构件(4)具有偏移安装的、用于承载X射线源(5)的支承托架(30)。该支承托架还承载测斜仪(6)和伽玛(Y)射线探测器(7)。内置在框架(3)内的高度调整装置使可转动构件的位置能够相对于电动机2的转动轴线运动，电动机2围绕转动轴线旋转，由此，使支承托架30在管子内径向地向内和向外运动，以能针对为达到要求的射线照相术性能标准所需的不同管子直径和不同内管壁间隙来调整X射线源相对于内管壁的位置。建议的检查循环如下用在管子外部操作的传统伽玛信号装置(9)或用其它的装置来对X射线爬行器发送信号以沿管子内部向前穿过，其它的装置诸如是但不限于无线电、磁性或超声波。在爬行器朝向要被检查的焊缝前行过程中，测斜仪(6)不断地调整X射线管的径向方向，以使其射线束输出窗始终定向在相同的方向。举例来说，该方向可以是朝向管子顶部的位置。该技术还确保伽玛射线探测器(7)处于诸如能够探测到外部的伽玛信号装置
(9)的合适位置。举例来说，图I示出位于管子顶部上的伽玛信号装置(9)。当X射线爬行器接近伽玛信号装置(9)时，伽玛射线探测器(7)识别出来自放置在外壳前部和后部的伽玛射线探测器7内的两个单独的和分开的探测装置的峰值信号。通过使驱动轮沿向前和向后方向运动，可编程的逻辑控制器(PLC)使用这些信号来缓慢地正确定位爬行器，以将两个伽玛射线探测器定位在由外部伽玛信号装置(9)发射出的射线束正下方。当每个探测装置处的信号相同时，就达到了该位置。由此选择的伽玛信号装置(9)的位置将定向的X射线束中心放置在如此一个位置上，以致当伽玛射线探测器如此定位时，就可在焊缝中心处透过管壁。这是因为通过在伽玛射线传播时基本恒定的管道材料的伽玛射线及因此伽玛射线强度将在装置9的每一侧均匀地减弱，且伽玛信号装置相对于X射线源和探测器的侧向位移与其相对于要被检查的焊缝的位移基本相同。使用与传统管道检查中所用方法类似的方法，操作者从管子中移去伽玛信号装置，触发X射线生成顺序。操作者远离管子走到安全距离。然而，与传统的检查不同，现进行如下的顺序_在预报警安全时间段之后，定向的X射线源(5)以预设的电压、电流和时间、方向发射X射线。在探测X射线通量时，RTR探测系统(10)例如安装在钢带(11)上并通过齿条/小齿轮系统(12)围绕管子驱动。这进入“射线束中心搜索模式”，以通过沿顺时针方向和逆时针方向围绕管子圆周运动并对探测到的X射线强度采样而将探测器直接定位到最大X射线通量的位置。一旦已经探测到所探测的X射线通量在阈值水平之下的射线束边缘位置，探测器就运动到在这些点之间的大致中间的转动位置。因为由定向X射线源提供的X射线通量较高，所以，该操作仅花费几秒钟就完成了。从X射线生成开始起的预设时间之后，X射线源(5)和实时X射线探测器(10)则开始围绕管子以预定的固定转速一起转动。探测器在围绕管子的多个采样点对探测的X射线进行采样。这是可变的设计，并取 决于X射线源、RTR装置和管道直径。图3a)、b)、c)和d)示出具有处于不同转动位置的X射线源的爬行器。来自RTR探测系统的采样数据可重叠，因此可累积而减小噪音的作用。替代地，数据可以不重叠。不管选择哪一种，最终结果是X射线通量通过焊缝的渗透量关于围绕焊缝的位置的线性曲线。用于X射线管转动定位的测斜仪(6)、伽玛射线探测器(7和8)方法和RTR探测器射线束搜索模式的组合确保了 X射线源和RTR探测器精确地对准以同步地开始管道焊缝的轨道。继续该操作，直到X射线源和X射线探测器已绕管子焊缝的轨道运行360°加上较小的重叠。当已经达到预设的暴露时间时，则可自动地关闭X射线。然后，操作者使用伽玛信号装置(9)发信号给爬行器(I)以用伽玛信号装置运动到下个管子焊缝。此时，可从管子移走RTR探测器和驱动机构。按照要求在下一和另外的焊缝上重复该检查过程。较佳地，转速与管子直径成正比。较佳地，X射线探测器可立足于现有用于牙科的产品的高度定制的型式，并为低剂量高速全景的X射线而专门设计。该市售的产品使用多线电荷耦合器件(CCD)高速地扫描病人的颌部(jaw)，该装置可直接地或间接地将低能量X射线转换为电信号。举例来说，一种从市场购得的系统由覆盖150mm宽度的、3072X 128元素的电荷耦合器件(CCD)组成。绕病人颌部运行的机构的扫描速度与CCD上行与行之间的电荷转换率相关，从而导致单个输出信号排是单排探测器幅值的128倍。该类型探测器通常被称之为“时分积分”装置。在使用中，CXD围绕其扫描弧沿垂直于128排CXD元素的方向移动。每个元素的直径例如是50微米。来自于每排兀素的电荷在第一次扫描中读�。⒃诙喔黾拇嫫髦械南嘤拇嫫髦写⒋妫颗庞幸桓黾拇嫫鳎扛黾拇嫫靼ㄓ糜诿扛鯟CD元素的储存元件。然后，CXD前进，当前进的距离基本上等于CXD元素中的一排(在此情形中为50微米)时，则进行第二次扫描。在第二次扫描中读取来自于每排元素的电荷。电荷添加到已为与所扫描物件有关的对应排位置而储存的电荷中。这就是说，在第一次扫描中，CCD元素的首排将使其电荷储存在第一寄存器内，第二排储存在第二寄存器内，如此等等。在第二次扫描中，CCD元素的首排将其电荷储存在新的寄存器内。CCD元素的第二排将其电荷添加到第一寄存器内的电荷，因为它现在在与第一寄存器在第一次扫描时相同的位置进行探测。每当CCD元素为另一次扫描而移动一排，逐步通过寄存器和将电荷添加至彼此的此过程继续，直到取自最后一排的C⑶元素的电荷已经写入第一寄存器为止。当发生这样情况时，取自第一寄存器的数据可被发送到数字转换器和串行通信转换器。下一次扫描之后，对应于(XD兀素第一排的第二位置的寄存器完成电荷的累积，并可被发送到数字转换器。对整个正在扫描的物件继续该过程。因此，对扫描时的每个位置，取自128排的CCD元素的电荷被累积到单个寄存器内，由此产生信号，其中，仅信号显著的变化将被噪音掩蔽。本实施例中所述的探测器所用的整个系统使用了与上述市售牙科产品相同的原理，但为了用于焊缝检查已经作了修改。然而，其它的探测系统也可用于本发明的实施例，如本技术领域的技术人员显而易见地。所建议的系统具有另两个新颖的特征，以提高辐射安全性和减小要求的人员隔绝屏障距离。首先，X射线源(5)发射的射线束是高度准直的“扇形”射线束32，从而仅以较小的重叠来覆盖RTR探测器输入窗。其次，辐射吸收屏蔽件(14)附连到RTR探测器窗，以减弱来自X射线源(5)的全部主射线束，这样，仅存在于管子外表面上的X射线是较低水平散射的辐射。举例来说，图4示出本发明用于轧管厂的另一应用，轧管厂将两根或三根管子连结在一起，它们常分别被称之为“双接头”和“三接头”。通过完全使用本发明，或将本发明的转动部段或类似的构造安装到吊杆臂或如图4所示的其它载荷支承装置上，就可实施这些环焊缝的射线照相术检查。然后，该承载转动部段的吊杆或臂(35)可插入到管道内，该吊杆或臂为了 X射线源的转动而使用例如支承“蜘蛛体(spider)” (33)和支承轮(34)离 管道内表面一固定距离正确地定位，而类似的X射线探测器系统定位在外面。悬臂或其它载荷支承装置可手动地或使用机动系统进行定位。
权利要求
1.一种用于管道环焊缝检查的X射线检查设备包括 a)定向的X射线源， b)用于将所述定向的X射线源插入到管道部段内的装置， c)用于在所述管道部段内使X射线源的转动方向对准的装置， d)用于使所述管道部段内的所述定向的X射线源与外部X射线探测器对准的装置， e)用于使所述定向的X射线源和所述外部X射线探测器与所述管道部段基本上同轴地并基本上彼此同步地转过360°的装置，所述X射线源定位于所述管道部段内， f)用于对由所述X射线探测器探測到的数据采样的装置。
2.如权利要求I所述的X射线检查设备，其特征在于，所述X射线源在所述管道部段内能径向地运动到离管壁期望的距离。
3.如权利要求2所述的X射线检查设备，其特征在于，所述X射线源在距离所述管壁期望的距离处转动。
4.如前述权利要求中任一项所述的X射线检查设备，其特征在于，用于使所述X射线源与所述X射线探测器对准的装置包括安装在管道外部的伽玛射线源和安装在所述爬行器上的伽玛射线探測器。
5.如前述权利要求中任一项所述的X射线检查设备，其特征在于，用于使所述定向的X射线源与所述外部X射线探测器对准的装置包括用于使所述定向的X射线源沿顺时针方向和逆时针方向转动的装置；用于确定由所述X射线探测器探測到的X射线强度何时沿每个方向越过阈值并使所述X射线源的转动位置定位成基本上离两个阈值位置为等距离的装置。
6.如前述权利要求中任一项所述的X射线检查设备，其特征在于，用于将所述X射线源插入到管道部段内的装置包括爬行器，以沿所述管道部段的内部行迸。
7.如权利要求I至5中任一项所述的X射线检查设备，其特征在于，用于将所述X射线源插入到所述管道部段内的装置包括能插入所述管道部段内的载荷支承臂。
8.如权利要求7所述的X射线检查设备，其特征在于，所述载荷支承臂安装在支承蜘蛛体上，所述支承蜘蛛体在所述管道内干支承轮上运动。
全文摘要
提供一种用于管道环焊缝X射线照相术检查的设备。该设备包括定向的X射线源5，该X射线源5可插入到管道部段内并在管道部段内转动。提供使定向的X射线源与外部X射线探测器对准的装置，因而，两者可与管道部段基本上同轴地转过360°。提供对由X射线探测器探测到的数据进行采样的装置，以便可作进一步分析。
文档编号G01N23/18GK102667455SQ201080046885
公开日2012年9月12日 申请日期2010年10月12日 优先权日2009年10月13日
发明者S·G·德拉克, S·奈特 申请人:超科有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
