Page 115 - 无损检测2025年第三期

王文强，等：

运载火箭筒体纵缝 DR 检测系统的研制及应用

Ⅱ级焊缝进行100%X射线检测，目前筒体类纵缝仍 1 系统设计
大量采用人工胶片射线照相技术，存在工序繁琐、效
薄壁筒体焊缝射线数字成像检测系统由射线成
率低、环保性差、底片储存查难等系列问题。
像系统、机械结构系统、电气控制系统、图像采集及
随着高性能辐射探测器进入高速迭代发展的新
处理系统，以及相关附件组成。
时期，部分特殊结构（长条形、曲面）辐射探测器在
1.1 透照技术设计
工业无损检测领域的应用正逐步拓展，为小直径筒
形结构产品的射线数字成像单壁透照提供了有效解 根据透照布置最优化原则，单壁透照理论上具有
决方案。NASA（美国航空航天局）、ESA（欧洲航 最高的检测灵敏度，射线束与工件垂直透照有利于绝
天局）等组织已经把自动化、数字化、智能化程度更 大部分缺陷的检出。由于部分工件最小直径较小，采
高的射线数字成像（DR）检测技术广泛应用于贮箱、 用射线源在内透照时，源与产品内表面的距离很小，
异形导管焊缝的高效检测，研制了一系列定制化的 在一定的放大倍数下焦距也较小，导致图像的几何不
检测装备，相关标准体系完备健全，具有成熟的工程 清晰度较大，因此此系统拟采用射线源在外，探测器
应用经验 [4-7] 。国内目前DR检测技术处于高速发展 在内的单壁透照方式，其结构示意如图1所示。

阶段，先后颁布了导则类标准GB/T 35389—2017
《无损检测 X射线数字成像检测 导则》、设备器材
类标准GB/T 35394—2017《无损检测 X射线数字

成像检测 系统特性》、通用检测方法类标准GB/T
35388—2017《无损检测 X射线数字成像检测 检测
方法》及焊缝检测方法标准GB/T 3323. 3—2019《焊
缝无损检测 射线检测 第2部分：使用数字化探测器
的X和伽玛射线技术》，初步构建了DR检测标准体
系，同时部分企业单位开展了大量相关检测技术及
装备的研究工作，但在射线数字成像检测装备普适
性、功能性、自动化程度等方面的研究有待深入，核

心部件射线源、探测器的稳定性和可靠性与国际先
图 1 透照布置结构示意
进水平相比仍存在一定差距 [8-12] 。
1.2 射线成像系统设计
文章以运载火箭箭体结构筒段、动力系统主导
管、波纹管等板材辊弯拼焊筒形焊接结构为对象，提 射线成像系统由X射线源、平板探测器组成。
出了自动化检测系统的设计要求，确定了系统相关 探测器负责接收X射线并最终转换成数字图像，
部件的参数选型，设计研制了一套适用于多品种、多 X射线源、平板探测器的性能水平直接决定了系统
规格筒形焊接件的DR检测系统，并利用DR检测系 的缺陷检测能力。为了满足薄壁筒体纵缝的检测图
统开展了产品应用验证试验，试验结果表明，系统功 像质量要求，依据GB/T 3323. 2—2019中A级技术
能及性能满足实际使用需求，实现了运载火箭薄壁 等级的规定开展射线成像系统设计，图像应达到的
筒体类焊缝的快速高效自动化检测。 技术指标如表1所示。
表1 筒体纵缝DR检测技术指标要求
材料 透照厚度/mm 灵敏度 空间分辨率 归一化信噪比
铝 3~12 W16-W12 D10-D8 ≥70

平板探测器的性能决定了系统可分辨最小细节 像素尺寸应不大于100 μm。
的能力 ，其技术指标包括像素尺寸、量化位数、帧 （2）外形尺寸的选择。系统采用射线源在
[8]

速等。平板探测器应至少达到以下要求。 外、探测器在内的单壁透照方式，工件最小直径为
（1）像素尺寸的选择。图像空间分辨率最高应 230 mm，为满足探测器进入小直径筒体的要求，探

可识别双丝D10号线对 （即100 μm），因此探测器的 测器外形尺寸应不大于180 mm，同时长度方向尺寸

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2025 年 第 47 卷 第 3 期
无损检测