喬 兵

（廣船國(guó)際質(zhì)量管理部）

0 前言

目前，我們廠在建船舶，載重量在十萬噸到三十萬噸的成品油輪船體方面的射線檢測(cè)工作量大約700張（不包含管子），而90%的射線檢測(cè)工作集中在分段總組合攏和合攏段的塢內(nèi)搭載階段，而射線的檢測(cè)時(shí)間基本被固定在中午12：00-13：00和深夜12：00-7：00。單次的射線檢測(cè)量，中午時(shí)每組約5張；深夜時(shí)每組約20張。工作方式方法是在船艙內(nèi)（結(jié)構(gòu)面）布置膠片，在艙外空曠的位置架設(shè)X射線機(jī)，完成透照工作，見圖1。

工業(yè)數(shù)字射線檢測(cè)系統(tǒng)種類與膠片射線檢測(cè)技術(shù)的區(qū)別是工業(yè)常用的數(shù)字射線檢測(cè)系統(tǒng)一般可分為DRCR兩種。DR-直接數(shù)字化射線檢測(cè)技術(shù)，采用分立探測(cè)器陣列（數(shù)字探測(cè)器整列）簡(jiǎn)稱DDA探測(cè)器，完成射線檢測(cè)的技術(shù)。通過輻射DDA探測(cè)器中完成圖像數(shù)字化過程，從DDA探測(cè)其中直接給出數(shù)字化的檢測(cè)圖像。CR-間接數(shù)字化射線檢測(cè)技術(shù)，采用連續(xù)探測(cè)器（成像板/IP板），完成對(duì)射線的探測(cè)和轉(zhuǎn)換，直接獲得常規(guī)模擬檢測(cè)圖像。該技術(shù)結(jié)合另外的技術(shù)單元（掃描主機(jī)）A/D轉(zhuǎn)換器將模擬檢測(cè)圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字化的檢測(cè)圖像。

數(shù)字射線檢測(cè)技術(shù)與常規(guī)膠片射線檢測(cè)技術(shù)區(qū)別是數(shù)字射線檢測(cè)技術(shù)采用輻射探測(cè)器代替膠片完成射線信號(hào)的探測(cè)和轉(zhuǎn)換；數(shù)字射線檢測(cè)技術(shù)采用圖像數(shù)字化技術(shù)代替暗室處理過程獲得數(shù)字檢測(cè)圖像。數(shù)字射線檢測(cè)系統(tǒng)帶有圖像優(yōu)化處理軟件，可獲得更加清晰的成像質(zhì)量。

1 船舶產(chǎn)品現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的可行性

目前船舶的結(jié)構(gòu)均為雙殼結(jié)構(gòu)，可以理解為是一個(gè)箱體，而在箱體內(nèi)有不同高度的平臺(tái)、縱向的縱骨、縱桁，內(nèi)部結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。目前船舶船體方面的主要射線檢測(cè)部位是船舶的外板、甲板、艙壁板等區(qū)域，射線檢測(cè)階段主要集中在分段總組合攏和合攏段塢內(nèi)搭載階段，射線檢測(cè)固定在每天的中午和深夜，利用其他工種休息的時(shí)間進(jìn)行。另船舶建造的塢內(nèi)搭載周期越來越短，這就要求在有限的單位時(shí)間內(nèi)完成更多的射線檢測(cè)工作。

我們?nèi)粘Ｓ媚z片檢測(cè)的方式是檢測(cè)人員按照NDT圖紙要求在船艙內(nèi)一條或是幾條焊縫上的不同位置布上膠片，數(shù)量大約10-20張，然后在船艙外架設(shè)X射線機(jī)進(jìn)行拍攝。整個(gè)拍攝連續(xù)進(jìn)行，在拍完所布的所有膠片后，檢測(cè)人員去船艙內(nèi)收回所有膠片，進(jìn)行暗示處理，得到底片后進(jìn)行評(píng)定、記錄和出具報(bào)告，最后完成整個(gè)的檢測(cè)工作。

首先我們從數(shù)字射線CR開始分析，簡(jiǎn)單來說該技術(shù)是將射線透過工件后的信息記錄在成像板上，經(jīng)過掃描裝置讀取，再由計(jì)算機(jī)生成數(shù)值化的技術(shù)。整個(gè)系統(tǒng)的組成部分有成像板（IP）、讀出裝置（系統(tǒng)掃描器）、計(jì)算機(jī)軟件和硬件等。

數(shù)字射線CR與常規(guī)射線照相一樣，只是用IP板代替了膠片，IP板和膠片一樣可以正常的彎曲和剪切。透照曝光后，它不需要常規(guī)膠片的暗室處理過程，而是通過將潛影后的IP板裝入專用的掃描器，用激光掃描，將存儲(chǔ)在IP板上的射線影像轉(zhuǎn)化為可見光信號(hào)。紅色激光激發(fā)熒光物質(zhì)發(fā)出的藍(lán)色光強(qiáng)與原來接收射線劑量成正比，因此激光逐點(diǎn)掃描，可以獲得曝光產(chǎn)生的圖像信息。藍(lán)色光輻射被光電接收器接收，通過光電倍增和模數(shù)轉(zhuǎn)化功能的讀出器將其轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，在計(jì)算機(jī)重建可視圖像，下一步檢測(cè)人員就可以通過電腦顯示器對(duì)得到的圖像進(jìn)行預(yù)覽和評(píng)判。由此可見數(shù)字射線CR適用于船舶產(chǎn)品現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。

圖1 油船典型橫刨圖

數(shù)字射線DR，它是利用電子技術(shù)將X射線信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字化電子載體的X射線成像方法。DR由平板探測(cè)器、影像處理器、圖像顯示器等組成。透射過工件后的X射線信號(hào)被探測(cè)獲取，直接形成數(shù)字影像，數(shù)字影像數(shù)據(jù)傳到計(jì)算機(jī)，檢測(cè)人員通過電腦顯示器的圖像進(jìn)行預(yù)覽和評(píng)判。但是DR平板探測(cè)器自身并不具備圖像存儲(chǔ)和處理能力，拍攝同時(shí)圖像需通過物理連線或無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)诫娔X，通過電腦圖像工作站進(jìn)行圖像處理，所以也導(dǎo)致平板探測(cè)器和電腦之間必須有物理連線或無線網(wǎng)絡(luò)，限制了平板探測(cè)器的移動(dòng)或是拍攝的位置，一套DR系統(tǒng)配一個(gè)平板探測(cè)器，拍攝完一張片后，需要移動(dòng)探測(cè)器進(jìn)行不同部位的拍攝。船舶產(chǎn)品在船艙內(nèi)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，如果通過物理連線來完成數(shù)據(jù)的傳輸是不現(xiàn)實(shí)的，而無線傳輸在船艙甲板密封后會(huì)造成信號(hào)屏蔽，信號(hào)強(qiáng)度會(huì)被減弱，傳輸距離也會(huì)被縮短。（備注：如果成像板不是處于密閉空間，無線連接不存在問題）另外，DR平板探測(cè)器不能彎曲，在帶有曲率的位置不能很好的貼合工件。由此可見數(shù)字射線DR基本適用于船舶產(chǎn)品現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。

2 工作效率

數(shù)字射線CR的IP板與常規(guī)射線膠片的透照過程和原理基本一樣，從工作效率方面來看，數(shù)字射線CR的IP板優(yōu)于常規(guī)膠片額是：

（1）曝光時(shí)間約為膠片的70%-80%；

（2）CR技術(shù)的IP成像板具有較大的動(dòng)態(tài)范圍，成像板隨入射曝光量變化呈線性、大寬容度響應(yīng)的特性，故較大板厚差的薄厚板進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，不需要我們常規(guī)膠片的雙膠片或分段透照，有效的減少拍片次數(shù)或重拍次數(shù)，減少人力和時(shí)間；

（3）CR技術(shù)的IP成像板，檢測(cè)結(jié)果數(shù)字化，可在計(jì)算機(jī)上觀察和評(píng)定，無暗室處理過程，整個(gè)過程包括曝光、掃描、讀取、擦除和評(píng)定儲(chǔ)存，速度快，效率高，整個(gè)時(shí)間約為15分鐘，相對(duì)于常規(guī)膠片的沖洗、晾干、評(píng)定和存檔，節(jié)約了50%的時(shí)間；

（4）CR/DR由于是數(shù)字化存檔，大大減低存檔管理人員的工作量，日后調(diào)取資料更方便更快捷；

（5）數(shù)字射線DR的平板探測(cè)器在曝光時(shí)間和讀取方面比CR的IP板更快，曝光時(shí)間約為普通膠片的30%。但是在船體現(xiàn)場(chǎng)檢查方面，，檢測(cè)人員需要在每次獲取一張底片后，重新挪動(dòng)成像探測(cè)器來檢測(cè)下個(gè)部位，需要多次爬上爬下，增加了勞動(dòng)強(qiáng)度，減低了檢測(cè)效率。

3 經(jīng)濟(jì)成本

CR設(shè)備包含IP成像板（30張360X80mm）等硬件方面，費(fèi)用估計(jì)需要150多萬，其中掃描儀大約80～100萬，IP成像板單張價(jià)格約在1800-2500之間，技術(shù)的一次性投入要比膠片大，但運(yùn)行成本比膠片低，一張IP板大約可重復(fù)使用5000次（IP板使用壽命決定于機(jī)械損傷，而以往機(jī)械損傷主要發(fā)生在IP板的掃描讀取過程中，現(xiàn)在的掃描儀已經(jīng)得到改進(jìn)，IP板放在暗袋里也可以直接掃描讀取，大大降低了掃描讀取過程中對(duì)IP板的損傷）。如果透照規(guī)格360X80mm，CR成本僅為0.4元，而膠片的成本約為7～8元。

CR/DR技術(shù)無需暗室處理過程，故節(jié)省了暗室的建造費(fèi)用和沖洗膠片的藥水費(fèi)用（1.0萬/每年）和廢藥水的處理費(fèi)用（1.2萬/每年）。

CR/DR數(shù)字化技術(shù)，評(píng)定直接在電腦顯示上，無需觀片燈等設(shè)備的投入和每年檢定費(fèi)用。

CR技術(shù)可使用原X射線設(shè)備，無需改造、更換。

數(shù)字射線DR設(shè)備硬件方面，費(fèi)用估計(jì)需要180多萬，其中平板探測(cè)器的價(jià)格不菲，約占總成本的70%左右，而對(duì)于我們來說配20～30個(gè)探測(cè)器，顯然不現(xiàn)實(shí)，但是用一個(gè)探測(cè)器完成每天的拍片工作也不現(xiàn)實(shí)，因?yàn)檫@樣增加了我們大量的爬艙時(shí)間，對(duì)檢測(cè)人員的體力，安全等方面影響較大。DR技術(shù)還需改裝已有的X射線機(jī)設(shè)備。

4 環(huán)境保護(hù)

“人與自然是生命共同體，人類必須尊重自然、順應(yīng)自然、保護(hù)自然。我們要建設(shè)的現(xiàn)代化是人與自然和諧共生的現(xiàn)代化，既要?jiǎng)?chuàng)造更多物質(zhì)財(cái)富和精神財(cái)富以滿足人民日益增長(zhǎng)的美好生活需要，也要提供更多優(yōu)質(zhì)生態(tài)產(chǎn)品以滿足人民日益增長(zhǎng)的優(yōu)美生態(tài)環(huán)境需要。必須堅(jiān)持節(jié)約優(yōu)先、保護(hù)優(yōu)先、自然恢復(fù)為主的方針，形成節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的空間格局、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式、生活方式，還自然以寧靜、和諧、美麗”。以上是引用習(xí)主席在十九大報(bào)告中的一段講話和要求?？梢妼?duì)環(huán)境保護(hù)的要求之高，而目前我們傳統(tǒng)膠片技術(shù)的暗室處理過程所產(chǎn)生的廢藥水就是一個(gè)污染源，很難徹底的避免造成污染，而數(shù)字射線CR/DR技術(shù)就省去了暗室的處理過程，完全避免了對(duì)環(huán)境的污染。

5 結(jié)束語

以上對(duì)數(shù)字射線CR/DR船舶射線（RT）無損檢測(cè)中適用性的一些淺見，目前看來數(shù)字射線CR還是可以應(yīng)用到我們的實(shí)際檢測(cè)工作中，在標(biāo)準(zhǔn)方面：國(guó)標(biāo)，能源，ISO已經(jīng)都有了。另一方面，本文并沒有提到成像質(zhì)量和膠片的底片質(zhì)量的比較方面，這方面有很多技術(shù)文件討論過，是完全可以滿足的。

本文沒有考慮到溫度的影響，南方的夏季很熱，船上的鋼板最熱可以達(dá)到60攝氏度左右，這時(shí)候CR的IP成像板受溫度影響圖像潛影衰退情況是怎樣的，還需要我們進(jìn)行進(jìn)一步的實(shí)際試驗(yàn)論證。