在役管道X射线检测图像内外物质分类方法应用研究

论文摘要

管道是现行的五大运输工具之一,随着管道运营时间的延长,管道老化问题日益突出,管道安全运行问题越来越受到人们的重视。如果能在正常的运行状态下,不拆除保温层而完成对管道的内外物质分离而最终得到管壁厚度工作,是科技工作者们一直在寻求的较为理想的检测方法,这样既能减少由于停产拆除、恢复保温层造成的经济损失,减少无效重复劳动、降低生产成本,又可以科学地评价在役管道的剩余寿命,进而保证管道安全可靠运行。本文的目的就是利用在役管道不去除保温层的检测方法,在管道内部有介质、外部有包装(防腐保温层)的情况下,对物质进行分类剔除,目的是检测管道的剩余厚度,以便于管道的失效分析、管道剩余强度评价、剩余寿命预测、可靠性分析和风险管理及管道的质量状况等适用性评价。所研究的主要内容如下：首先,了解在役管道X射线检测系统各部分组成,分析系统性能评价指标,包括分辨率、动态范围等,对在役管道进行结构解剖,重点了解管道材料及保温层的材料组成和结构性质。其次,依据按有效原子序数将物质分类的原理,通过一定的计算,找到物质分类识别的边界物质,制定相应的实验方案,采集数据并进行曲线拟合。得到物质分类识别的边界曲线和数学模型。本课题需要解决的关键技术是对管道的内外进行物资分类剔除,通过实验建立正确的数学模型来解决X射线穿过不同厚度的被检测管道成像并从图像的灰度级的变化和数学模型来确定管道壁厚,从而达到在役安检的目的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 在役管道无损检测的意义
• 1.2 无损检测的主要理论方法
• 1.3 X射线检测系统的组成与性能评价
• 1.4 X射线实时成像的国内外发展状况
• 1.5 本文研究的主要内容
• 1.6 本章小结
• 第2章 X射线成像的理论原理及工作方法
• 2.1 X射线的产生及特点
• 2.1.1 X射线的产生
• 2.1.2 X射线的性质
• 2.2 X射线与物质的相互作用
• 2.2.1 X射线与物质相互作用的主要形式
• 2.2.2 各种相互作用发生的相对条件和几率
• 2.3 X射线探伤的工作原理
• 2.3.1 窄束、单色射线的强度衰减规律
• 2.3.2 宽束、多色射线的强度衰减规律
• 2.3.3 射线探伤的原理
• 2.4 本章小结
• 第3章 工业在役管道X射线检测成像系统
• 3.1 X射线实时成像
• 3.2 X射线源的选择
• 3.2.1 X射线机的基本结构与类型
• 3.2.2 射线能量的确定
• 3.2.3 焦距及焦点的选择
• 3.2.4 射线源的技术参数
• 3.3 X射线探测器单元
• 3.4 射线实时成像检验的基本技术
• 3.4.1 射线实时成像检验技术的一般要求
• 3.4.2 常用图像处理技术
• 3.4.3 射线实时成像检验的技术控制
• 3.5 实时成像系统性能的评价方法
• 3.5.1 检测灵敏度
• 3.5.2 空间分辨率
• 3.6 本章小结
• 第4章 管道内外物质分类识别方法研究
• 4.1 工业在役管道结构解剖分析
• 4.1.1 常见工业管道材质的分析
• 4.1.2 常用防腐层分析
• 4.1.3 常用保温层材料分析
• 4.1.4 常见管道壁厚减薄的原因
• 4.2 物质分类识别方法研究
• 4.2.1 有效原子序数
• 4.2.2 边界物质的确定
• 4.2.3 线扫描实验
• 4.2.4 曲线拟合
• 4.2.5 实验验证
• 4.3 提取R值的方法
• 4.3.1 单能量穿透技术
• 4.3.2 双能量穿透技术
• 4.3.3 R值的提取
• 4.4 本章小结
• 第5章 基于管道的实验研究及数学模型的建立
• 5.1 应用实验研究
• 5.1.1 确定扫描方式
• 5.1.2 射线透照几何关系
• 5.1.3 剔除防腐保温层及介质
• 5.2 管道厚度对应灰度级的数学模型
• 5.2.1 不同厚度管道灰度值的提取
• 5.2.2 数学模型的建立
• 5.3 数学模型验证
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢