Цифровая радиография

Цифровая радиография: что нужно знать для практического применения

Цифровая радиография – технология рентгенографического контроля, при которой носителем рентгеновского изображения выступает не плёнка, а плоскопанельный детектор (DDA-система). Для проведения РК таким способом по-прежнему требуется источник ионизирующего излучения (ИИИ), эталоны чувствительности и маркировочные знаки. Только вместо рентгеновской плёнки, заряжённой в кассеты с усиливающими экранами, на объекте устанавливается матричный детектор (примеры). Это электронное устройство с набором детектирующих элементов, подключённое напрямую (по проводному соединению либо Wi-Fi) к персональному компьютеру (ноутбуку) или планшету. Прибор поглощает рентгеновское излучение и передаёт цифровое изображение на ПК. Отпадает необходимость в негатоскопе. Полученный цифровой снимок (пример) можно масштабировать, обрезать, «прогонять» через фильтры и иным образом обрабатывать в специализированном ПО.

Содержание:

Термины
Как устроены комплексы цифровой радиографии
Порядок работы с цифровой радиографией
Плюсы цифровой радиографии
Ограничения
Перспективы развития

Разберёмся в терминологии

В широком обиходе выражение «цифровая радиография» не всегда употребляется корректно. Зачастую под ней имеют в виду ещё и «компьютерную радиографию». Это не совсем правильно. В компьютерной радиографии физическим носителем рентгенограммы выступает запоминающая пластина. В цифровой имеют дело с электронными устройствами – цифровыми детекторными системами (ЦДС), или «системами с матричными цифровыми детекторами» (DDA-системами, см. п. 3.3 в ГОСТ ISO 17636-2-2017). Цифровую радиографию ещё называют прямой.

Важная оговорка: плёнка – это тоже детектор. Как и запоминающая пластина. Определение «детектора ионизирующего излучения» дано в знаменитом 8-томнике «Неразрушающий контроль» под общей редакцией В.В. Клюева (том 1, книга 2). Это чувствительный элемент средства измерений, предназначенный для преобразования энергии ионизирующего излучения в другой вид энергии, удобный для регистрации и (или) измерения одной или нескольких величин, характеризующих воздействующее на детектор излучение. Иначе говоря, детектор – это носитель рентгеновского изображения, которое ещё называют снимком (радиограммой, рентгенограммой).

Тем не менее, под словом «детектор» в обсуждениях на форуме и в частных беседах часто имеют в виду именно «плоскопанельный (матричный цифровой) детектор».

Не забудем и про оцифровку рентгеновских плёнок. Её тоже нередко относят к цифровой радиографии. И это тоже терминологически не очень последовательно. Оцифровка – процесс сканирования проявленной плёнки в промышленном дигитайзере. В результате мы получаем цифровую копию изображения, которая хранится на ПК и доступна для дополнительной обработки в специализированном ПО.

Если и объединять все эти направления, то было бы корректнее называть их «цифровыми (бесплёночными) технологиями в радиографическом контроле». То есть это те, при которых:

рентгеновское изображение – так или иначе – преобразуется в цифровой сигнал;
поступая на ПК, цифровые сигналы преобразуются в двухмерные массивы данных (собственно, сами рентгенограммы и так называемые метаданные – об этом чуть ниже);
полученные файлы доступны для длительного хранения (на ПК, на переносном носителе типа SD-карты или на удалённом сервере) и для последующей обработки программными средствами.

И про оцифровку, и про компьютерную радиографию мы обязательно поговорим отдельно. А пока – двигаемся дальше.

Что собой представляют комплексы цифровой радиографии

В стандартном виде система включает в себя:
1) плоскопанельный детектор. Это электронное устройство в алюминиевом корпусе прямоугольной формы (до 43x43 см) с защитным экраном из карбона. Внутри – светочувствительная матрица, покрытая слоем сцинтиллятора. Сцинтиллятор – это материал, отвечающий за преобразование излучения в свет. Для РК чаще всего используется цезий-йод (CsI), гадолиний (GadOx) и аморфный кремний (aSi). Считается, что первый лучше поглощает рентгеновское излучение и позволяет обходиться меньшими дозами. Направленная кристаллическая структура йодистого цезия обеспечивает высокую чувствительность контроля и чёткость изображений (из-за маленького размера пикселя). Недостаток CsI в том, что он не годится для просвета разнотолщинных объектов. В большинстве случаев это большая проблема, именно поэтому многие производители плоскопанельных детекторов для цифровых детекторов отдают предпочтение гадолинию и аморфному кремнию. Последний отличается большей стойкостью к излучению. Матрицы на основе aSi менее требовательны к условиям эксплуатации, но стоят дороже. Сцинтиллятор преобразует излучение в свет, а вот конвертацией света в электронные сигналы занимаются матрицы. В её элементах предусмотрены усилители и конденсаторы, которые в процессе работы заряжаются или разряжаются. От значения тока зарядки и разрядки в каждом конкретном конденсаторе зависит уровень серого, который присваивается каждому отдельному пикселю. Матрицы подразделяются на два типа – CMOS (на основе цезий-йода или гадолиния) и TFT (на основе аморфного кремния). Первый вариант в российской документации переводится как КМОП (комплиментарная структура металл-оксид-полупроводник). У матриц этого типа меньший размер пикселя (по сравнению с TFT). Они лучше подходят для тонкостенных объектов, годятся для меньших экспозиционных доз, но склонны к деградации светочувствительных элементов и уменьшению чувствительности со временем. В CMOS-матрицах чаще всего используется гадолиний, в TFT – аморфный кремний. Последние больше подходят для высокоэнергетического излучения (но в пределах 0,3-0,4 МэВ). Кроме корпуса, сцинтиллятора и матрицы – в плоскопанельных детекторах есть аккумулятор для автономной работы, дисплей для отображения рабочего режима и индикации состояния заряда, интерфейсы для питания, проводного (Ethernet) и/или беспроводного (Wi-Fi) подключения к внешним устройствам;

2) ПК (ноутбук). Полученное с детектора изображение выводится на монитор настольного компьютера. Некоторые системы для цифровой радиографии комплектуются планшетом, но это, скорее, для экспресс-просмотра рентгенограмм, нежели для полноценной их обработки. Слишком больших требований к ПК нет: разрешение экрана не ниже 1980x1080 пикселей (суммарно – не менее 1 млн пикселей размером до 0,3 мм), яркость – не ниже 250 кд/кв. м, контрастность 1:250, способность воспроизводить не меньше 256 оттенков серого. Оперативная память побольше (не меньше 8 Гбайт), процессор – не хуже Intel Core i5 (i7). Для хранения рабочих файлов желательно иметь побольше места – 1 Тбайт и более;
3) программное обеспечение. Софт, во-первых, обеспечивает совместимость плоскопанельного детектора с ПК, возможность их подключения друг к другу, корректную передачу управляющих команд и данных. Кроме того, в ПО для цифровой радиографии разработчики закладывают большое количество инструментов для расшифровки снимков, обработки изображений, оформления результатов контроля, ведения архива и пр. Умное программное обеспечение – это то, чего нет в «мокрых» плёночных технологиях, и то, что существенно упрощает работу дефектоскописта, повышает его производительность. Подробнее о функционале такого софта мы поговорим чуть ниже.

Как это работает

Проведение РК с использованием «цифры» состоит из 11 основных этапов.
1. Осмотр объекта. До рентгена он как минимум должен пройти ВИК, а зачастую – ещё и ПВК с УЗК. Тем не менее, не будет лишним убедиться, что все первичные технологические операции выполнены и поверхность зачищена от каких-либо материалов, способных вызвать помехи при получении изображения. Выбор схемы просвечивания – по технологической карте (РД).
2. Маркировка. Чтобы не тратить время на ручную разметку, используют мерительный пояс. Это гибкая морозостойкая лента, по всей длине которой нанесена шкала, свинцовые маркировочные метки и свинцовые цифры. Пояс крепится вокруг кольцевого сварного соединения или на стенке РВС при помощи липучек либо магнитов и помогает точно соотносить дефекты на рентгенограмме с фактическим местоположением на объекте. Кроме этого, на объекте устанавливают свинцовые маркировочные знаки, чтобы обозначить его шифр, номер стыка, клеймо сварщика, дату проведения контроля, клеймо дефектоскописта и пр. Всё это необходимо для чёткой привязки снимков к контролируемому участку. В этом ещё одно преимущество цифровой радиографии - в программе X-Vizor, например, для комплексов КАРАТ РТС 1036, КАРАТ РТС 1024, КАРАТ РТС 2430 реализована так называемая цифровая наборка, которая внешне не отличается от цифровых знаков, которые выставляются на объекте контроля.
3. Установка эталонов чувствительности. В цифровой радиографии они называются «индикаторами качества изображения» (Image Quality Indicator, IQI) и изготавливаются по зарубежным ISO 19232-1, 19232-2, 19232-5. Бывают двух типов: проволочные и ступенчатые с отверстиями. Принцип прост: дефектоскопист смотрит на снимок и определяет номер самой маленькой проволочки, которую видно невооружённым глазом. Далее нужно посмотреть таблицы в приложениях к ГОСТ ISO 17636-2. Для разных номинальных толщин указаны номера проволочек, которые должно различаться для класса А («Основных способов») или В («Улучшенные способы»). Если оператор действительно видит ту проволочку, какую требует стандарт, значит, с чувствительностью всё в порядке. Если нет – придётся её поднимать. Одно из решений – уменьшить ток или напряжение и увеличить время экспозиции. Ступенчатые IQI с отверстиями применяются в нашей стране реже проволочных. Эталоны представляют собой пластины со «ступеньками»-выступами, на каждом из которых – по два одинаковых отверстия. На каждой «ступеньке» – отверстия определённого диаметра. Принцип определения чувствительности такой же, как и с проволочными IQI: смотрим наименьшее отверстие, открываем таблицу, находим нашу толщину и проверяем, гуд или не гуд. Проволочные эталоны нужно располагать перпендикулярно шву, в околошовной зоне. Ступенчатые – на основном металле так, чтобы отверстия были как можно ближе к сварному шву, но не перекрывали его. Оба типа IQI следует устанавливать на объекте со стороны ИИИ. Но так как это не всегда целесообразно и не всегда физически возможно – допускается располагать эталоны на мерительном поясе или в кассетах со стороны матричного детектора. Другой эталон, который требует ГОСТ по цифровой радиографии – это дуплексный эталон (дуплекс). Он представляет собой 13 пар вольфрамовых и платиновых проволочек диаметрами 0,05–0,8 мм, впаянных в корпус из пластика или оргстекла. Расстояние в паре между проволочками одного диаметра равно ему же. Двухпроволочные IQI, установленные под углом в 2-5 градуса, позволяют оценить нерезкость изображения, значения которой так же указаны в ГОСТ 17636-2, в приложении В.

4. Установка и включение устройства на объекте. И у самого плоскопанельного детектора, и у защитного кожуха есть ручка, за которую его можно подвесить при помощи цепей, ремня, троса. Отдельная история – DDA-системы на каретках (жёстких направляющих) для просвечивания трубопроводов и для механизированного рентгена сварных соединений между поясами РВС. После включения плоскопанельный детектор создаёт вокруг себя сеть Wi-Fi и подключается к ПК со специализированным ПО. На некоторых предприятиях беспроводные каналы связи под запретом из соображений безопасности. На этот случай можно подключать DDA-систему при помощи кабеля.
5. Калибровка DDA-системы. Бывает двух типов: по смещению и по усилению. Первая – компенсирует токи утечки, возникающие из-за нагревания устройства (для подавления теплового шума и так называемой темновой яркости) и перепада температур. Например, при нагревании устройства после длительной работы. Включать рентген при этом не нужно. Калибровка по усилению направлена на то, чтобы «сгладить» помехи, возникающие из-за неоднородности слоя сцинтиллятора, дисбаланса в работе усилителей и пр. Калибровку по смещению нужно проводить регулярно на протяжении рабочей смены. Некоторые цифровые детекторы делают её автоматически, без участия оператора. Калибровка по усилению выполняется изготовителем DDA-системы. Необходимость её повторного проведения у конечных пользователей возникает крайне редко.
6. Просвечивание объекта. DDA-система может работать в режиме накопления дозы для одного кадра или нескольких с усреднением. Если сигнал стабильный, то накопление кадров с усреднением помогает снизить шумы на снимке, а также, в некоторых случаях, увеличить значение чувствительности по эталону. Оператор выбирает режим, сидя за ПК, к которому подключён цифровой детектор. Излучение преобразуется сцинтиллятором в световую энергию. Матрица – «трансформирует» его в электронный сигнал, который оцифровывается с той или иной разрядностью. Чем она выше, тем больше оттенков серого доступно, и тем выше качество изображения. Наиболее эффективная разрядность для цифровой радиографии – 16 бит (65 535 градаций серого). Пример – «КАРАТ РТС 2430». У некоторых детекторов, так называемых «динамических», есть также «видеорежим», в котором изображения формируются после накопления минимальных экспозиционных доз. Не самая популярная опция, актуальная разве что для подвижных, меняющихся процессов.
7. Проверка качества и сохранение изображения. Про чувствительность и нерезкость мы уже сказали выше. Попутно ПО для цифровой радиографии позволяет проверить нормализованное отношение сигнал-шум (SNRn) и нормализованное отношение контраст-шум. SNRn высчитывается по формуле из п. 7.2 ГОСТ ISO 10893-7-2021 с учётом базового пространственного разрешения. Для отношения контраст-шум используют канавочный эталон с отверстием и программные инструменты ПО X-Vizor.
8. Обработка изображения. После сохранения изображения его можно обрезать, увеличивать, менять яркость, переключать отображение в позитиве/негативе, автоматически выделять объекты на снимке – сварные швы, эталоны чувствительности и пр. Например, в X-Vizor доступны фильтры для изменения контрастности, выделения контуров объектов и т.д. Плюс доступна ручная работа с гистограммой интенсивности. Гистограмма – это график для управления количеством оттенков серого, которое способна воспроизвести система цифровой радиографии. Меняя диапазон, оператор может «играть» с изображением, повышая свои шансы на обнаружение мелких, малозаметных деталей. Ещё оператору доступны линейки, лупы, возможность наносить текстовые маркеры, координатные сетки, инструменты для прямоугольного и эллиптического выделения, режим наложения изображений друг на друга и пр. Всё это облегчает визуальное восприятие радиограммы и выявление дефектов на ней.

9. Расшифровка. Обнаруженные несплошности соотносят с критериями приёмки. Дефектоскопист РГК определяет тип дефекта – трещина ли это, округлые или вытянутые шлаковые включения, подрезы. Далее нужно смотреть их соответствие допускам, заложенным в руководящей НТД. В заключении объект признают годным, сомнительным либо негодным. Тогда его направляют на повторную зачистку, в ремонт или на вырез.
10. Заполнение протокола контроля. Его содержание регламентируется договором подряда и техническим заданием заказчика. Готовить протокол можно в самой программе для цифровой радиографии. В стандартном виде он содержит наименование объекта, значение просвечиваемой толщины, марку стали, тип DDA-системы, схему просвечивания, тип ИИИ, параметры экспозиции, тип и положение IQI, класс качества изображения, дату проведения контроля, наименование заказчика и ЛНК, ФИО оператора и пр. Кроме того, в протоколе необходимо отразить все отклонения от инструкции (если таковые были), согласованные с заказчиком. Например, если IQI был установлен не со стороны ИИИ, а со стороны детектора. Либо если чувствительность не дотягивала до требуемого класса «В», и по согласованию с заказчиком информативность изображения компенсировали увеличением минимального значения градаций серого и нормализованного отношения сигнал-шум.
11. Экспорт данных и архивация снимков. Снимки экспортируются в популярных форматах – JPEG, TIFF, PNG, BMP. Протоколы – в Word, Excel, в виде веб-версии. Плюс защищённые форматы типа DICONDE (об этом чуть ниже). Для архивации исходных изображений допускается сжатие БЕЗ потерь. Файлы можно загружать на облачные сервисы, передавать на USB-носителях, дисках DVD-R и т.п.

Преимущества цифровой радиографии

Использование плоскопанельных детекторов привлекательно тем, что:

избавляет от многих операционных расходов при проведении РК. Не нужно оплачивать рентгеновскую плёнку, реактивы, кюветы, держать запасы воды, обустраивать архив снимков, покупать проявочную и сушильную машину, негатоскопы, денситометры, кассеты, неактиничные фонари и пр. В зависимости от положений отраслевых РД срок хранения плёнок составляет минимум 3 года. Максимум – на протяжении всего срока эксплуатации объекта. В долгосрочной перспективе все эти затраты выливаются в крупные суммы. С цифровой радиографией об этом можно забыть. Даже в сравнении с компьютерной радиографией получается существенная экономия, так как не нужно тратиться на запоминающие пластины;
обеспечивает хранение снимков в течение длительного времени без потерь качества. Необходимость выделить помещение под рентгенограммы – только полдела. Даже если правильно складывать плёнки, соблюдать температурно-влажностный режим, освещение – плёнки всё равно неизбежно стареют. А когда возникает потребность избавиться от них – приходится искать подрядчика с лицензией на утилизацию серебросодержащих отходов и заключить с ним договор. Технологии цифровой радиографии избавляют от этих хлопот;
многократно ускоряет процесс получения рентгенограмм и производительность РК в целом. Все этапы проведения рентгенографического контроля существенно упрощаются. На этапе подготовки – не нужно резать плёнку, заправлять её в кассеты. На этапе просвечивания – гораздо проще «пристреляться» и на ходу поменять параметры экспозиции. Не нужно тратить время на проявку и сушку плёнок. Приступать к расшифровке можно сразу же после просвета. Экспонированные плёнки нужно правильно хранить, а это тоже время и деньги. С цифровой радиографией всё проще и быстрее – плюс можно сразу же сохранить резервные копии на всякий пожарный;
в каких-то аспектах – упрощает проведение РК. С плёнкой – слишком много нюансов. Какого качества вода для проявки? Не вышел ли срок годности плёнки и реактивов? При какой температуре и влажности их хранили? В каком состоянии проявочная машина – чистые ли контейнеры, не остаются ли царапины от протяжных роликов, не была ли засвечена плёнка в процессе извлечения из кассет/проявочной машины? Как давно меняли реагенты? Плотно ли плёнка была прижата к объекту? Правда, тут всё относительно, потому что работать с плоскопанельным детектором тоже надо уметь – разбираться в калибровках, добиваться нужного класса чувствительности, изучать ПО и т.д. Это преимущество прямой цифровой радиографии, скажем так, не однозначное – многое зависит от специалиста, его квалификации и предпочтений. Чуть позже мы к этому вернёмся;
позволяет мгновенно оценивать качество снимка и, при необходимости, совершать повторные экспозиции. Дело тут не только во времени. В случае с плёнкой проблема обнаруживается слишком поздно, когда вы не просто вернулись с объекта, а уже и проявились. Это и психологически не очень комфортно: когда вместо того, чтобы двигаться дальше, нужно снова собираться, возвращаться к стыкам, светить. А если на стыки уже успели нанести изоляцию либо прибавить к плети много секций, то под вопросом оказывается контролепригодность сварных соединений. Цифровая радиография позволяет оперативно, на месте, убедиться в том, что снимок получился. Что выдержаны требования по чувствительности, нерезкости и отношению сигнал-шум, не сползли маркировочные знаки, раскрыт эллипс (при соответствующей схеме просвечивания) и так далее. Это особенно важно на конвейерных производствах в автомобильной, трубопрокатной, сталелитейной промышленности. Да и на трассе – оперативность никогда не бывает избыточной;
обеспечивает повышенную контрастную чувствительность. Сциентилляторы лучше адаптированы к высоким дозам (по сравнению с плёнками). Плоскопанельные детекторы способны поглощать больше излучения и, соответственно, получать больше сигналов, из которых формируется изображение. Соотношение сигнал/шум увеличивается – и рентгенограмма получается более контрастной и «чистой». При прочих равных условиях качество картинки у цифровой радиографии выше, чём у плёночной. Динамический диапазон у ЦДС шире, чем у запоминающих пластин;
открывает доступ к обширному набору инструментов для обработки изображений. Делается это в специальном ПО. Изображение можно инвертировать (из негатива в позитив и наоборот), масштабировать, менять яркость, преобразовывать при помощи разных фильтров. На снимки можно наносить текстовые подписи, маркеры. Можно сравнивать сразу два снимка – как в режиме наложения, так и в двух отдельных рабочих окнах. Программа X-Vizor, например, позволяет «склеивать» несколько снимков отдельных участков протяжённого сварного соединения большой длины в одну радиограмму (пример). Опять же – функции измерения линейных размеров дефектов, расстояний между двумя произвольными точками, площади объектов на снимке и даже толщины стенки. Большинство программ позволяет сразу оформлять протокол по результатам РК. Есть ряд функций для автоматической расшифровки (например, на уровне поиска несплошностей на снимке). По признанию самих разработчиков, такие решения пока не столь надёжные и доработанные, но направление определённо верное. Как знать: вполне возможно, что в будущем, когда концепция «Индустрия 4.0» победит, ПО сможет самостоятельно отбраковывать объект по дефектам на снимках;
предоставляет дополнительные гарантии безопасности. Помимо самих снимков, ПО для цифровой радиографии хранит дополнительные метаданные – наименование и местонахождение объекта контроля, РД, ФИО оператора, наименование лаборатории и заказчика, параметры экспозиции, характеристики ИИИ и прочие сведения. Все рабочие файлы кодируются в защищённом формате DICONDE (как того требуют зарубежные стандарты ASTM E2339, E2738, E2699 и другие). Российский разработчик «Ньюком-НДТ» в своей программе X-Vizor использует также собственный формат – XVZ. И в нём, и в DICONDE все манипуляции со снимком производятся путём наложения слоя пикселей на исходное изображение, сформированное полезными сигналами при экспонировании. Оно остаётся неизменным, а значит, надёжно защищено от подделок (а-ля Photoshop). Софт для цифровой радиографии предусматривает защиту файлов не только от редактирования, но даже от просмотра материалов. За каждым пользователем можно закрепить свою комбинацию логин-пароль. Наконец, к ПК, с которого оператор работает с плоскопанельным детектором, можно подключить GPS-трекер для отслеживания фактического местоположения бригады. Всё это в сумме защищает результаты РК от недобросовестных «приёмов» подлога (например, когда светят точно годный стык, а не тот, который реально надо проверить).
позволяет проводить РК по международным стандартам. Цифровая радиография за рубежом – гораздо более регламентированная технология, чем у нас. Для отечественных предприятий, которые изготавливают продукцию на экспорт по зарубежной нормативке, очень важно соблюдать положения ISO 9712, ISO 19232-5, ISO 10893-7:2019, ASTM E2660-17 и др. По аналогии – применение передовых технологий и наличие аккредитации помогает лабораториям заходить на объекты в Казахстане, Турции, Польше, Болгарии, странах Азии, Северной, Южной Америки и других странах.

Недостатки цифровой радиографии

Распространение технологии сдерживается тем, что:

плоскопанельные детекторы стоят не дёшево;
требует переобучения персонала. Требуется переподготовка и аттестация по ISO 9712. В НУЦ «Качество», например, есть программы, рассчитанные на 40 часов (для I уровня или III уровня) или 80 часов (для II уровня). Нужно осваивать ПО, разбираться в инструментах для обработки снимков. Но главное – для перехода на цифровую радиографию нужно изучить сами матричные детекторы, режимы настройки и калибровки, принципы компенсации, особенности индикаторов качества изображений, схемы просвечивания, правила перекрытия изображений и пр. Правда, учебных центров, где можно пройти подготовку по данному направлению, становится всё больше, к тому же дополнительную подготовку проводят сами разработчики цифровых технологий радиографического контроля. Та же компания «Ньюком-НДТ», например, проводит обучение как в своей лаборатории в Санкт-Петербурге, так и с выездом на предприятия заказчиков;
в отечественных нормативно-технических документов пока доминирует плёнка. Многие инструкции и РД были приняты ещё во второй половине XX века и до сих пор не актуализированы (особенно в таких консервативных отраслях, как оборонная промышленность). Тем не менее, научно-технический прогресс постепенно берёт своё. По состоянию на июнь 2020 года в России действует немного нормативных документов, разрешающих использовать цифровые матричные детекторы. В их числе – ГОСТ ISO 17636-2-2017, свежая редакция РД-25.160.00-КТН-016-15, ГОСТ Р ИСО 10893-7-2016. Системы цифровой радиографии упоминаются также в проекте актуализированного ГОСТ 7512. С учётом того, что в России принимают всё больше стандартов, переведённых с зарубежных ISO, цифровая радиография со временем прочнее «пропишется» в НТД. Но пока имеем то, что имеем;
для объектов с малой толщиной стенки, сложной геометрией – плёнка остаётся предпочтительным, а подчас и безальтернативным решением. Если пластину ещё можно сгибать, то цифровой детектор – нет. Светить небольшие диаметры на эллипс с ним можно, но для панорамного просвечивания магистральных трубопроводов такое решение вряд ли подойдёт. Да, на рынке есть комплексы с кареткой, которая устанавливается на кольцевом шве и по которой с одной стороны – движется ИИИ, с другой – детектор. Правда, стоимость таких систем по состоянию на июнь 2020 года – больше 20 млн рублей. Очень немногие лаборатории могут себе это позволить. Что касается остальных объектов (литья, поковок, отводов, арматуры, ёмкостного оборудования), то размер области детектирования ограничен 43x43 см. Это также накладывает дополнительные ограничения. Правда, технологии не стоят на месте: по состоянию на март 2024 года уже успешно выпускаются комплексы «КАРАТ РТС 1036» с гибким детектором, защитным кожухом с магнитными колёсами для более удобного и качественного просвечивания кольцевых сварных соединений. При этом для РК трубопроводов большого диаметра программа X-Vizor позволяет объединять несколько снимков отдельных участков шва в одну цельную радиограмму;
большинство систем обладают сравнительно низкой разрешающей способностью (размером пикселя). Максимум для ЦДС – 50 мкм (10 пар линий на мм). У плёнки – мелкозернистая структура фотоэмульсии и галогенида серебра, позволяющая получать наиболее детализированные радиограммы. Например, при просвете деталей для авиакосмической отрасли. Впрочем, это тоже неоднозначный аргумент против цифровой радиографии, поскольку чувствительность – намного важнее разрешения. Одно из последних Изменений к РД-25.160.00-КТН-016-15 требует, чтобы чувствительность соответствовала способу «В» по ГОСТ ISO 17636-2, а пространственное разрешение – способу «А», то есть классом пониже. Промышленный рентген имеет дело преимущественно с крупными объектами – трубопроводами, поясами РВС, отводами, тройниками и пр. Слишком большая детализация снимков ни к чему. Тем не менее, цифровая радиография позволяет использовать способ геометрического увеличения. Это не то же самое, что и зум (хотя функция типа «Лупа» или «Увеличение/уменьшение масштаба» есть в любом ПО). В п. 7.7 ГОСТ ISO 17636-2-2017 говорится о двух методах геометрического увеличения. Первый – увеличение нормализованного отношения сигнал-шум, второй – увеличение расстояния между объектом и цифровым детектором и использование ИИИ с малым фокусным пятном;
эксплуатация в полевых условиях хоть и возможна, но предъявляет ряд ограничений и требований. Некоторые модели по уровню защиты от пыли и влаги соответствуют классу IP67. Диапазон рабочих температур обычно заявляют в пределах от -20 до +50 ˚С. Дополнительная надёжность цифровых матричных детекторов обеспечивается применением защитных кожухов. Впрочем, и здесь разработчикам удалось существенно продвинуться: комплексы цифровой радиографии «КАРАТ РТС», например, могут комплектоваться термосумкой с нагревательным элементом для работы при температурах до -40 (!) градусов Цельсия;
детекторы подходят не для всех типов ИИИ. Они не рекомендуются для источников типа «Гаммарид» или бетатронов. Высокая энергия губительна для ЦДС. Для TFT-матриц на основе аморфного кремния «лимит» близок к 450 кэВ, для CMOS – не более 220 кэВ. В любом случае – идеальным решением для матричных детекторов были и остаются рентгеновские аппараты постоянного потенциала. От гамма-дефектоскопов лучше воздержаться – даже если оставить за скобками сложность настройки и калибровки, то высокая энергия излучения может негативно сказаться на электронике. Тем не менее, с импульсными и полу-периодными аппаратами детекторы КАРАТ РТС работать могут, а с некоторыми полу-периодными моделями в X-Vizor есть программная синхронизация с детектором, что позволяет получать изображения без типичных артефактов при работе на такого типа аппараты. При должной защите некоторые матричные детекторы подходят и для источников типа «Гаммарид-192».

Что будет дальше?

Если в актуализированный ГОСТ 7512 всё-таки добавят формулировки, разрешающие использовать цифровую радиографию, это послужит мощным импульсом к её дальнейшему развитию. Потому что во многих старых ОСТах есть ссылка на этот стандарт, в котором ранее не упоминалось ничего, кроме плёнки. Особенно это актуально для ТУ, которые действуют на заводах по производству военной техники и продукции военного назначения. Чем больше руководящих документов будут предписывать использование «цифры», тем больше предприятий будут на неё переходить. «Транснефть», «Газпром» уже давно на это решились – значит, и полевые лаборатории будут активно «подтягиваться».

Тем не менее, для тонкостенных изделий, малого диаметра, со сложной формой – плёнка была и будет более удобным решением ввиду своей гибкости. Разрешающая способность у неё выше – поэтому для рентгена микросхем и печатных плат плёночные технологии тоже, скорее всего, будут приоритетными.

В остальном – у цифровой радиографии очень интересные перспективы. Рынок радиографической плёнки давно устоялся и очень консервативен. В России он поделен между брендами AGFA, Kodak, Fujifilm, Fomadux, Р8Ф (производится в РФ из материалов AGFA) и «Тасма». Другое дело – разработчики плоскопанельных детекторов. Есть много успешных производителей в России, Германии, США, Южной Корее, Канаде и других странах – «Ньюком-НДТ», «ПРОДИС.НДТ», Duerr NDT, Teledyne DALSA, Vieworks Co., Vidisco, Perkin Elmer и пр. Ниша конкурентная и подвижная – а значит, за этим, как минимум, очень любопытно наблюдать. Тем более что всё это очень органично вписывается в Национальную программу «Цифровая экономика в РФ» (утверждена протоколом заседания президиума Совета при Президенте РФ №7 от 04.06.2019 года) и в концепцию «Индустрия 4.0», которую активно обсуждают на оффлайн-мероприятиях (XXII Всероссийская конференция по НК и ТД, SibTest 2019) и в печатных изданиях («В мире НК», «Контроль. Диагностика») и др.

На форуме «Дефектоскопист.ру» зарегистрированы тысячи специалистов РГК и работает раздел «Радиационный контроль», в котором можно обсуждать вопросы по радиационным методам. Присоединяйтесь к нашему сообществу – и получайте самую актуальную информацию о практике применения цифровой радиографии.

P.S. Рекомендуем к просмотру – сюжет на YouTube-канале «Дефектоскопист.ру», который наша команда подготовила совместно со специалистами «Ньюком-НДТ» (Санкт-Петербург). В ролике наглядно показано, что такое цифровая радиография на практике, как работают плоскопанельные детекторы и какого качества снимков удаётся добиться с «постоянником»: