Что я получу, используя портативный цифровой детектор NOVO DR для инспекции труб

NOVO цифровая радиография

Цифровая радиография или DR - это продолжение традиционной радиографии. Этот метод использует DDA (Цифровые плоско панельные детекторы) вместо рентгеновской пленки Film или CR (Компьютерной радиографии), чтобы получать мгновенные изображения. Рентгеновское излучение достигает DDA, проникая через объект контроля, преобразованное сцинтиллятором в видимый свет, а затем в цифровое изображение. Физические процессы (геометрия, проникающая способность, рентгеновский аппарат и т. д.) остаются схожими, и для перехода к цифровой рентгенографии DR требуется лишь незначительные изменения.

Почему мы контролируем трубопровод?

Трубы, находящиеся в эксплуатации, в производстве или во время установки, имеют множество потенциальных опасностей, которые могут привести к сбоям. Типичный контроля труб выполняют для проверки сварных соединений, измерения прочности стенки, коррозии и засорения из-за образования остатков.

Что я получу, используя портативный цифровой детектор DR для инспекции труб?

Преимущества достигаются почти во всех аспектах. Начиная с времени экспозиции, необходимого для получения изображения, от установки до этапа интерпретации изображения, нет необходимости возвращаться на место контроля для проведения повторных снимков. С DR увеличивается безопасность контроля из-за значительно более низкой дозы излучения и времени экспозиции, а также того факта, что расходные материалы не используются. С технологией DR больше не нужно использовать ни затемнённую комнату, ни химические вещества.

Где проводится контроль трубопроводов?

Инспекции проводятся главным образом на объектах, где используются трубы. В нефтегазовой промышленности мы говорим обо всех этапах, начиная с этапа транспортировки нефти (или газа) до конечного продукта. Место проведения контроля - нефтяные скважины, нефтеперерабатывающие заводы и станций электростанций.

Нужно ли использовать специальные источники излучения с DR?

Нет, все источники (включая рентгеновские аппараты и гамма дефектоскопы), которые в настоящее время существуют и используются на Вашем предприятии, подходят для использования с DR. Фактически, Вы теперь можете продлить жизненный цикл источника излучения, так как DR требует более низкой активности (Сi), тем самым увеличивая жизненный цикл Источника рентгеновского излучения.

Существуют ли стандарты для технологии DR в Росси в странах СНГ?

Да, основным из них является ГОСТ ISO 17636-2, который позволяет использовать DR с небольшими изменениями в технике контроля. ГОСТ ISO 17636-2 в России вступил в силу с 1 ноября 2018 года.

Одним из наиболее проблемных параметров для «перехода от рентгеновской пленки к цифровой радиографии» была оптическая плотность пленки. В связи с тем, что в DR нет эквивалентного параметра (ближайший подобный параметр — это уровень оттенков серого), необходимо было разработать другие методы для оценки качества изображения. Некоторые из них: SNR (отношение сигнал / шум) и CNR (отношение контраста к шуму).

В стандарте ISO 17636-2 в дополнение к IQI проволочного типа используется IQI дуплексного типа для измерения основного пространственного разрешения (BSR). Стандарт также требует измерения отношения SNR (отношение сигнал-шум) и CNR (соотношение контраста к шуму), оба из которых включены в наше фирменное программное обеспечение NOVO-DR Touch.

Жёсткость детектора, влияние на качество изображения?

Жесткость детектора абсолютно не влияет на качество изображения, но это влияет на количество снимков для труб среднего диаметра. Для труб малого диаметра мы должны получить два снимка так же, как и в пленочной радиографии (Film). При контроле больших диаметрах кривизна труб не оказывает существенного влияния на нечеткость (Ug) в изображении, поэтому количество экспозиций остается неизменным в сравнении с пленкой. Кроме того, стандарт ГОСТ ISO 17636-2, указывают на то же количество снимков, что и на Film.

Как и в случае с обычной пленочной технологией, контроль труб проводится для:

• Контроль коррозии
• Качество сварки (поиск трещин, газовых включений, пористости, отсутствие включений и т. д.)
• Контроль толщины стенки

Контроль коррозии является наиболее распространенным применением радиографии. Данный контроль применятся в основном на трубах, которые находятся в эксплуатации, а не во время производства, что требует инспекции сварных соединений. Контроль коррозии с помощью DR выполняется так же, как и с обычной радиографией, то есть тем же источником излучения, энергией, расстоянием от Источника до детектора и т. д. Однако при этом будет существенное уменьшение времени экспозиции из-за чувствительности детекторов.

Качество сварного шва также выполняется так же, как и с обычной пленочной радиографией, только с добавлением IQI (индикаторы качества изображения) для проверки требований к качеству изображения (при мониторинге коррозии это не требуется).

Что касается толщинометрии, мы различаем два метода:

Технология DWT (Double Wall толщина).

На этом этапе следует отметить, что основными источниками излучения, которые используются для измерения толщины стенки, являются Iridium 192 и Selenium 75 и реже портативные рентгеновские источники.

Тангенсальный метод измерения DWT

Это метод схож с обычной рентгенографией.

Труба расположена между детектором и источником излучения, излучение проходит через стенку трубы и достигает детектора, образуя таким образом изображение. Затем, используя любой объект известного размера (либо введенный элемент, такой как стальной шарик, либо номинальный диаметр трубы), изображение калибруется, что учитывает геометрическое увеличение, которое влияет на измерение.

При выполнении измерений в технологии DWT (тангенсальном методе) часто считается, что необходимо пробить только толщину стенки (t). В действительности толщина материала, которая должна быть просвечена, намного больше, чем просто толщина стенки. Внимательно рассмотрев диаграмму ниже, мы увидим, что излучение должно проходить не только по внешним краям трубы (оранжевая линия), но и через поперечное сечение (красная линия), также называемое Lmax. Это и есть расстояние которое должно быть просвечено и оно значительно больше, чем толщина стенки трубы. Например, для трубы диаметром 100 мм, толщиной стенки 3-мм , поперечное сечение будет Lmax ± 34 мм (!).

Толщинометрия в основном делается с изотопами, в связи с тем, что радиационная толщина материала даже в тонкостенных трубах увеличивается в разы в сравнении с толщиной стенки.

На рисунке ниже мы видим типичную настройку; на снимки мы видим дифференциальное потемнение в соответствии с проникающим материалом в каждой области трубы.

Инструмент профиль линия

Профиль линия строит график уровней серого в зависимости от расстояния; далее в программном обеспечении NOVO Touch DR, инструмент измерения толщины стенок автоматически обнаруживает внутреннюю и наружную стенки и с помощью высокоточного программного алгоритма, который не зависит от визуальных измерений операторов, тем самым устраняя ошибку оператора. С помощью опции автоматического измерения оператор может легко выполнить измерения с высокой точностью. Профиль линии рисуется по снимку трубы или дефекту, и с помощью простого нажатия в ПО автоматически определяет края дефекта или, начало или окончания стенки трубы, таким образом Оператор получает расстояние, которое фактически является толщиной стенки трубы или шириной дефекта. 

В отличие от традиционной пленочной радиографии, с DR мы можем использовать более безопасный альтернативный вариант без применения изотопов (для тонкостенных труб), использую импульсный источник рентгеновского излучения. Это в основном связано с чувствительностью детектора, которые требуют более низкой дозы / энергии по сравнению с обычной пленочной радиографией. Однако использование источника рентгеновского излучения для измерения толщины стенки требует применения несколько иной методологии из-за различий между спектром источника рентгеновского излучения и спектром изотопа. Использование изотопа обычно требует только одной экспозиции, чтобы визуализировать внутреннюю стенку, не «засвечивая» наружную стенку трубы; использование источника рентгеновского излучения требует два снимка при двух разных режимах (с низкой и высокой экспозицией), поскольку невозможно визуализировать внутреннюю стенку без «засвета» внешней стенки трубы. Другими словами, с источником рентгеновского излучения мы делаем «снимок» с низкой экспозицией, чтобы увидеть внешнюю стенки трубы, и «снимок» с высокой выдержкой, чтобы увидеть внутреннюю стену. Эти два изображения затем объединяются в программном обеспечении, обрабатываются и представляются как одно легко интерпретируемое изображение.

Ниже приведена таблица (A), которая объясняет ограничения метода DWT.

На диаграмме выше представлено несколько примеров отношения максимальной проникающей способности Lmax, используя различные энергии / источники. Эти графики были изначально рассчитаны для Film, но это дает нам хорошее представление о возможности просвечивания материала с DR. К примеру, проникающая способность с IR-192 как видно на диаграмме около ± 75 мм по стали.

Если посмотреть на диаграмму и привести простой пример; начиная с точки 75 мм (ось Y, Lmax), мы проводим линию, пока не достигнем оранжевой кривой (которая представляет 200 мм наружного диаметра); далее, опуская линию на 90 градусов вниз, мы достигаем толщины стенки ± 7,5 мм. Это означает, что для Ir-192 и трубы с наружным диаметром 200 мм максимальная толщина стенки (t), в которую можно проникнуть, составляет ± 7,5 мм.

Мы можем снова взглянуть на точку 75 мм и на этот раз найти ее на пересечении с серой линией (которая представляет 150 мм наружного диаметра); в этом случае максимальная толщина стенки составляет 10 мм. В обоих приведенных выше примерах Lmax остается одинаковым на 75 мм, и, как уже было отмечено ранее, это фактически и есть компромисс между наружным диаметром и толщиной стенки.

С помощью диаграммы, представленной выше мы можем рассчитать множество комбинаций проникающей способности и толщины стенок, которые помогают нам понять ограничения проникновения излучения в материал и, следовательно, ограничения касательной радиографии. В качестве альтернативы, вместо использования диаграммы, можно использовать приведенную ниже формулу для расчета Lmax или любого другого параметра, который появляется там (при условии, что известно минимум 2 параметра).

Чтобы рассчитать и реализовать фактическую толщину для контроля внутренней стенки трубы (и, таким образом, выполнить точные измерения толщины стенки), давайте взглянем на приведенную ниже формулу:

DWT (двойная толщина)

Методика DWT дополняет тангенциальный метод. При наличии толстостенных труб трудно выполнять измерения толщины стенок из-за очень большого поперечного сечения (Lmax). Методика DWT требует проникающей способности только через двойную толщину стенки трубы (спереди и сзади), что позволяет использовать более низкую энергию и / или меньшее время воздействия.

С этой методикой мы на самом деле преобразуем уровни серого в толщину материала (мм или дюйм), а не подсчитываем количество пикселей как при тангенциальной методике.

При использовании технологии DWT мы должны знать или рассчитывать коэффициент поглощения (µ), который является специфическим для каждого материала в зависимости от энергии (кВ). Ниже приведено общее уравнение, на котором основана методика:

Это не так сложно, чем кажется на первый взгляд, так как программное обеспечение сделает все вычисления за оператора (при небольшом участии оператора).

У нас есть два варианта расчета коэффициента поглощения (µ):

1. Используя ступенчатый клин, состоящий минимум из двух ступеней, изготовленных из того же материала, что и контролируемый материал:

2. Труба, изготовленная из того же материала, из которого изготовлен контролируемое изделие, со сквозным отверстием (просверленным) в одной стене:

Уровень серого в области вокруг отверстия представляет двойную толщину стенки, в то время как уровни серого внутри самого отверстия представляют толщину одной стенки.

С обоими вариантами 1 и 2 выше, мы будем использовать простой инструмент DWT в программном обеспечении NOVO Touch, чтобы указать две толщины, и программное обеспечение вычислит коэффициент ослабления. После этого простого шага нам нужно навести курсор на область, которую мы хотели бы измерить, и в итоге мы получим измерение, либо в абсолютных значениях, либо в процентах.

Итог:

• DDA требуют существенно более низкой дозы / энергии по сравнению с обычной пленочной радиографией
• DDA позволяют использовать импульсные источники рентгеновского излучения, которые являются более безопасной альтернативой изотопам (для тонкостенных труб)
• Для выполнения измерений толщины стенок при различных размерах труб можно применять два метода: тангенциальный метод и метод двойной толщины стенок.