Ohybný DR panel pre NDE aplikácie

Digitálna rádiografia

Digitálna rádiografia (DR) bola roky charakteristická používaním plochých digitálnych panelových detektorov (FPD – Flat Panel Detector). Ich nespornou výhodou bola rýchla vizualizácia obrazu rádovo v sekundách až pár minútach. V porovnaní s procesom klasického vyvolávania RTG filmov chemickým procesom, alebo skenovania IP platní cez digitalizačný skener, dokázal takýto systém ponúknuť obraz priamo na mieste.

Nevýhodou bola doteraz ich neohybnosť, a teda nemožnosť využiť efektívne aj na kontrolu na zakrivených povrchoch, pretože len zlomok aktívnej plochy detektora bol priamo na objekte.

 Plochý panelový detektor

Výhody digitálnej rádiografie v porovnaní s počítačovou (CR) a klasickým filmom

Výhody digitálnej rádiografie v porovnaní s počítačovou rádiografiou a klasickým filmom narastali postupne s vývojom technológie a zvyšovaním rozlíšenia digitálnych panelových detektorov. V súčasnosti je technologický stav taký, že digitálna rádiografia dokáže nahradiť v mnohých oblastiach CR a klasický film, pričom dokáže splniť aj náročné podmienky normy EN 17636 – 2 na kvalitu požadovaného obrazu pri kontrole zvarov, či odliatkov.

Hlavné výhody digitálnej rádiografie:

• Okamžité zobrazenie výsledku na obrazovke.

• Menej opakovaných expozícií.

• Bez artefaktov v obraze spôsobených manipuláciou (CR, film).

• Bez nákladov na spotrebný materiál (chémia, film, atď.).

• Kompaktnejšie rozmery v porovnaní so CR systémami.

• Ekologickosť riešenia – bez chémie a filmov.

• Bezpečnosť – menšie dávky ionizujúceho žiarenia potrebné pre získanie obrazu.

• Vyššia produktivita.

• Kratší čas potrebný na odstávku, možnosť použiť na niektoré aplikácie aj počas prevádzky.

Porovnanie procesov potrebných k získaniu relevantného obrazu pri jednotlivých technológiách:

• Expozícia na film – vyvolávací proces (ca. 8 min.) – hodnotenie na prehliadači filmov.

• Expozícia na CR platňu – skenovanie platne laserom (1 – 3 min.) – hodnotenie digitálneho obrazu.

• Expozícia na DR panel – prenos obrazu ca. 10 sekúnd – hodnotenie digitálneho obrazu.

Ďalšou výhodou využitia DR panelov je ich relatívna životnosť pri bežnom použití. Výrobcovia limitujú životnosť na celkovou dávkou, ktorú panel v čase absorbuje. V zásade podľa aplikačného použitia môže tak životnosť panelu byť v intervale 5. až 10. rokov, pri rovnakom počte expozícií ako pri klasickom filme alebo CR platni.

Ohybný panel

Prečo je teda ohybnosť DR panelu takým prínosom, ak doteraz už panely ako také existovali? Dôvodom je práve tá ohybnosť a možnosť prispôsobiť sa zakrivenému povrchu. Ohybnosť otvorila možnosť využitia aj pre bežnejšie aplikácie ako je kontrola zvarových spojov potrubí, skladovacích zásobníkov a tlakových nádob.

Pri kontrole zakriveného povrchu nie je panel ako taký v kontakte s povrchom, kontrolovanou oblasťou. Samozrejme obraz dostaneme na panel aj v takomto prípade. Problém nastáva v tom, že pri takejto konfigurácii dôjde k magnifikácii prípadných indikácií v obraze, ktorá je daná priemetovou vzdialenostou objektu ku detektoru.

Pri ohybnom paneli je práve tento neduh odstránený, a hodnotenie indikácií je možné ako na klasickom filme alebo CR platni. Z praktického porovnania obrazov na klasickom DR paneli a ohybnom je zrejmé, že čím viac ku okraju pri neohybnom paneli je obraz zväčšený, teda skreslený.

Aplikačné využitie

DR technológia prináša mnoho pozitív v oblasti opakovateľnosti, pravdepodobnosti detekcie indikácie a zlepšuje aj mnohé parametre v oblasti produktivity, ekonomickej efektívnosti a ekologizácie procesu priemyselnej rádiografie. Je potrebné však zdôrazniť, že napriek jej nesporným výhodám, ju nie je možné aplikovať v niektorých prípadoch v reálnej praxi z dôvodu minimálnych rozmerov zariadenia v porovnaní filmovou a CR rádiografiou. Avšak v mnohých aplikáciách dokáže výrazne, ale aj úplne nahradiť film alebo CR (IP platňa).

Vybrané aplikačné využitie flexibilného DR:

• Kontrola materiálu – odliatky.

• Kontrola zvarových spojov potrubí.

• Kontrola korózie pod izoláciou.

• Meranie zostatkovej hrúbky materiálu pod izoláciou.

• Kontrola zvarov tlakových nádob.

• Kontrola armatúr pod izoláciou, stav ventilov, poloha klapiek, atď.

 Ukážka obrazu z panelového detektora s aplikačným filtrom pre zlepšenie vizualizácie defektov.

Kvalita obrazu, norma a kompenzačný princíp

Norma EN 17636 – 2 kladie pre digitálnu a počítačovú rádiografiu konkrétne požiadavky, ktoré vyplývajú zo špecifickosti technológie. V prípade DR v obraze nemeriame zčernanie v obraze ako pri filme (EN 17636 – 1), ale musíme skontrolovať základné priestorové rozlíšenie $bSR$ pomocou dvojdrôtikovej mierky pre danú konfiguráciu expozície. Pre samotný obraz ako taký, ktorý vyhodnocuje operátor, ostáva naďalej dôležitá klasická drôtiková mierka.

Pri digitálnych systémoch norma stanovuje pre jednotlivé hrúbky materiálov a zdrojov požiadavku na dvojdrôtikovú mierku (ktorý posledný pár je nedosiahnuteľný) a požiadavku na klasickú mierku (ktorý posledný drôtik je potrebné vidieť).

V prípade digitálneho obrazu je dynamický rozsah v stupňoch sivej tak veľký (zvyčajne cez 60000 odtieňov sivej), že pri dnešných technológiách je možné dosiahnuť viditeľnosť aj o 2 až 3 drôtiky navyše. Táto skutočnosť a tzv. kompenzačný princíp ponúka možnosť použiť kvalitný panel aj s nižším rozlíšením pre aplikácie, kde inak by poskytovateľ služieb musel investovať do drahšieho panela.

Príklad z praxe: Panel s rozlíšením $140\ \mu m$ dokáže dnes pokryť aj mnohé aplikácie, ktoré by v minulosti bežne vyžadovali použitie panelu s rozlíšením $100\ \mu m$. Vždy samozrejme záleží od aplikácií, na ktoré sa uvedené zariadenie bude používať.

Kompenzačný princíp v praxi znamená, že ak vidíme viac drôtikov na jednej alebo druhej mierke, môže na druhej byť viditeľných menej. K tomu treba tiež v dnešnej dobe zohľadniť aj fakt, že mnoho výrobcov poskytuje pokročilé filtre, ktoré dokážu vyššie uvedený rozsah odtieňov sivej prepočítať do rozsahu viditeľného ľudským okom, a tak výrazne uľahčiť prácu operátora pri hodnotení. Táto SW technológia eliminuje riziko, že operátor prehliadne niektoré z potenciálnych kritických indikácií.

Navyše v obraze dokážeme priamo merať plochu a dĺžky defektov. Pre úplnosť treba uviesť, že filtre nemenia základný obraz, ale len poskytujú povrchovú vrstvu pre potreby vnemu ľudským okom. Na digitálnych systémoch je štandardne využívaný systém DICONDE, ktorý je štandardom pre obrazový súbor v digitálnej rádiografii. Príkladom je ukážka filtra Flash! pri DR systéme spoločnosti Waygate Technologies.

Ukážka filtra Flash! Pri DR systéme spoločnosti Waygate Technologies

Digitálny snímok bez aplikačného filtra

Digitálny snímok  s aplikačným filtrom Flash!

Záver

Digitálna rádiografia a ohybnosť panelov je ďalším technologickým zlomom v oblasti nedeštruktívnej kontroly materiálov. Poskytuje niekoľkonásobne rýchlejšie získanie kvalitného obrazu pre hodnotenie, eliminuje ekologické aspekty klasickej filmovej rádiografie a zmenšuje riziko spojené s používaním zdrojov ionizujúceho žiarenia.

Autor:  Ing. Aleš Mišura, NDE Solutions, s.r.o.