KR102255336B1 - 방사선촬영법에 의해 조사중인 물체의 기하학적 파라미터 및/또는 재료 상태를 결정하는 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 방사선촬영법에 의해 조사중인 물체의 기하학적 파라미터를 결정하는 방법에 관한 것이며, 물체는 수학적으로 설명될 수 있고, 조사중인 물체의 재료를 통과하는 인터셉트는 방사선촬영 이미지의 노출 데이터를 이용할 수 있는 경우 X선 또는 감마선 공급원에 의해 이미지화되는 물체, 예를 들어 튜브의 투영으로부터 결정될 수 있다. 물체의 재료를 통과하는 이들 인터셉트, 즉 인터셉트 곡선은, 조사중인 물체, 예를 들어 튜브가 방사선촬영 이미지를 취득하기 위해 사용되는 장치(필름/검출기)의 치수보다 큰 치수를 갖는 것을 허용한다. 상기 방법의 과정 동안, 방사선원, 조사중인 물체 및 방사선촬영 이미지를 취득하기 위해 사용되는 장치(필름/검출기)가 고정된 위치에 있다.
Description
본 발명은 말하자면 방사선, 특히 X선 및/또는 감마선의 공급원으로서의 역할을 하는 점-유사 방사선원에 의해 사출되는 방사선에 의해 투영 지점으로부터 조사되는 물체를 통해 방사선 수신 장치에 (진단 목적, 예를 들어 구조적인 검사를 위해) 물체를 표시할 수 있는 방법에 관한 것이며, 물체는 명확한 기하학적 및 방사선 물리학적 특성, 여기서는 예를 들어 X선 및/또는 감마선 흡수 특성을 갖고, (특히, 필름 및/또는 임의의 다른 적절한 검출 수단으로서 제공되는) 방사선 수신 장치는, 소정의 해상도로, 실제로는 사용된 해상도의 구성단위를 나타내는 화소(즉, 장치의 주어진 크기의 표면 부분)에서 방사선 수신 장치에 입사하고 방사선 수신 장치에 의해 흡수되는 방사선의 양에 비례하는 변화를 나타낸다. 상기 변화에 기초하여, 즉 변화를 평가함으로써, 조사중인 물체의 기하학적 파라미터 및/또는 재료 상태를 결정할 수 있다.
산업에서, 초음파 또는 스크리닝 (방사선촬영) 이미지화 기술은 각종 구조 부품, 특히 예를 들어 파이프, 도관 및 그 용접 이음매 같은 중공 물체의 비파괴 검사(부식/침식)를 위해 선택에 의해 사용된다. 특히, 예를 들어 (원자력) 전력 산업 분야에서는, 발전소에서 사용되는 파이프/도관의 경우 (a) 파이프 굽힘부(특히, 외측 굽힘부), (b) 파이프 연결부의 "T" 부재 및 (c) 축소/팽창 부품 및 추가적인 끼워맞춤 요소를 검사하는데 초음파 벽 두께 측정이 사용된다.
초음파 시험은 발전소의 작동 중 및 선택적으로는 단열체를 제거하지 않은 상태의 이중 구조물(예를 들어, 파이프 속 파이프 구조)의 원위치 검사에는 비실용적이다.
방사선촬영 이미지화 분야에 공지되어 있지만 실제로는 확산되지 않은 이른바 방사선촬영 접선 이미지화 기술(이하 참조)에서는, 사용되는 방사선원의 성질의 결과로서, 약 300 mm까지의 직경을 갖는 빈 파이프가 필름/검출기에 이미지화되고, 그후 파이프의 벽-그림자가 평가된다. 이 기술은 약 10 내지 15 mm까지의 벽 두께를 갖는 파이프에 적용 가능하다.
컴퓨터 단층촬영(CT)의 산업적 적용이 또한 공지되어 있지만, 실제 산업적 실시, 즉 연구실 조건이 아닌 상태에서는, CT는 미완성적이다. (여기서, 방사선원과 필름/검출기의 상대적인 위치는 고정되지만, 이것은 조사중인 물체에 대해 이동된다).
또한, 초음파 벽 두께 측정에서, 검사되는 재료의 표면은 필름/검출기에 표시될 수 있고 방사선촬영법에 의해 검사될 수 있는 재료의 표면에 비해 극도로 작다.
검사되는 물체와 동시에 참고 요소도 필름/검출기에 이미지화되는 방사선촬영 접선 이미지화 기술이 또한 공지되어 있다. 따라서, 이미지가 평가될 때, 하나 이상의 참고 요소의 이미지도 물체의 이미지와 함께 이용 가능하다. 이러한 경우에, 검사되는 물체의 두께 데이터는 참고 요소의 이미지와 상관되어 간단하게 도출될 수 있다. 이러한 해결책은 발전소의 작동 동안의 파이프/도관의 상태를 결정하기 위한 예를 들어 HU 특허 제187,820호 및 EP 특허 제128,922 B1호에 개시되어 있다.
상기 참고 요소의 적용은 방사선촬영 접선 이미지화 공정을 더 복잡하게 만들며, 또한 이미지화의 관점에서 유용한 필름/검출기의 영역을 크게 감소시킬 것이다. 따라서, 결국, 참고 요소의 적용은 그 공정에 의해 연구될 수 있는 물체의 두께를 감소시킨다.
"On-Line Radiographic Wallthickness-Measurement of Insulated Piping in the Chemical and Petrochemical Industry"라는 제목으로 NDT.net에 전자적으로 공개된 A. Hecht 등에 의한 논문(http://www.ndt.net/article/ecndt98/chemical/101/101.htm 참조; 1998년 10월 3권 10호)은, 조사중인 도관의 방사선촬영 이미지를 얻기 위한 평탄한 표면 전자 감마선 및/또는 X선 검출기 및 방사선사진을 평가하기 위한 컴퓨터화된 디지털 데이터 처리를 이용하는 산업 도관의 벽 두께를 측정하는데 적합한 방사선촬영 접선 이미지화 방법을 교시한다. 도관의 벽 두께는, 이미지를 얻기 위해 사용된 기하학적 배치의 기하학적 관계 특징을 이용하는 것에 의해 도관 벽의 투영된 디지털 이미지, 즉 "벽-그림자"에 기초하여 결정된다. 따라서, 상기 방법은 검출기의 평탄한 표면이 상기 도관의 직경을 따라 얻어진 검사되는 도관의 투영된(및, 따라서 또한 확대된) 전체 이미지를 수신/표시할 수 있는 경우에만 이용될 수 있다.
"Mechanised Weld Inspection by Tomographic Computer Aided Radiometry (TomoCAR)"라는 제목으로 NDT.net에 전자적으로 공개된 B. Redmer 등에 의한 논문(http://www.ndt.net/article/ecndt02/308/308.htm 참조; 2002년 12월 7권 12호)은, 방사선측정 스캔에 의한 산업 도관의 컴퓨터 보조 연구를 위한 방법 및 시스템을 개시하며, 라인별로 검사중인 도관의 외측 표면 주위에 연장되는 방사선원/검출기의 조합된 유닛이 사용된다. 벽의 두께는 라미노그래픽(laminographic) 및/또는 플레인 단층촬영(tomographic) 이미지 재구성 기술에 의해 얻어진 디지털 데이터로부터 결정된다. 상기 방법은 다소 복잡하므로 비용이 많이 든다.
종래 기술에 따르면, 방사선촬영 이미지화에 기초한 벽 두께 측정이 공지되어 있지만, 이 기술에 의해 다루어지는 파이프 직경은 위에서 논의된 바와 같이 다소 제한적이다. 이와 관련하여, 독자는 각각의 종래기술의 가장 완전한 요약으로서의 "Computed Radiography Plus Rhythm Software Platform for FAC (Flow Accelerated Corrosion) Inspection in Nuclear Secondary Circuit"라는 제목의 GE Sensing Inspection Technologies에 의한 기고를 참조할 수 있다(추가적인 상세에 대해서는, 2010년 9월 29일부터 10월 1일까지 독일 베를린에서 개최된 원자력 및 가압 부품에 대한 구조적 완전성에 관한 NDE의 8차 국제 회의의 회의 자료 - We.3.B.3을 참조하라).
위에서 언급된 각각의 종래 기술 문헌은 약 220 내지 250 mm 직경 및 15 mm 벽 두께의 파이프에서 사용되는 (접선) 투영-이미지화 필름/검출기 배치를 개시하며, 검사되는 파이프에는 단열체가 제공될 수도 있다.
또한, 위에서 논의된 각각의 방법은 확대 정도의 재계산을 통해 자연적으로 필름/검출기에서 나타나는 조사중인 파이프의 벽 두께의 확대 투영의 측정을 행한다. 참고 교정 시험편과 조합되는 해결책도 존재한다.
그럼에도 불구하고, 상기 방법은 근본적인 한계를 가지고 있는데, 그 이유는 상기 도관의 외측 표면에서의 도관의 벽 두께의 이미지화는 재료 두께가 0이 되는 한편, 내측 표면에서 이미지화될 수 있는 최대 재료 두께는 대부분의 경우 표시될 수 없기 때문이다. 이 문제는 도 2d 및 도 2c에 도시되어 있다. 그 핵심은, 종래기술에 따른 방법에서는, 분명히 도관의 내측 표면은 구체적으로는 필름/검출기에 실제로 나타나는 위치에 위치되지 않고 외측 표면에 더 가깝게 위치된다는 사실에 있다. 따라서, 벽 두께 결정이 정확하지 않다. 파이프 직경과 파이프의 벽 두께가 증가함에 따라, 문제는 더 악화된다. 특히, 이는 위에 개시된 방법이 큰 직경의(그 외경이 250 mm보다 큰) 도관의 벽 두께를 측정하는데 적합하지 않은 이유이다.
따라서, 본 발명의 목적은 각각의 종래 기술에서 발생하는 문제를 제거하거나 적어도 완화하고, 이와 병행하여 검사될 중공체, 바람직하게는 관형 물체의 기하학적 파라미터 및/또는 재료 상태를 결정하기 위한 방사선촬영법에 기초한 대안적인 비파괴 검사 기술을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가적인 목적은 예를 들어 진단 목적을 위해 작동 동안 또는 작동 정지시에 임의의 외경 및 벽 두께의, 선택적으로는 외측 단열층이 또한 제공되어 있는 도관을 신뢰할 수 있게 검사하기 위해 사용될 수 있는 방사선촬영법에 기초한 비파괴 검사 기술을 제공하는 것이다. 명백히, 투영된 방사선촬영 이미지를 준비하는데 사용되는 방사선원에 의해 획득가능한 스캐닝 방사선의 경도(에너지)는 도관 벽의 최대 측정가능 재료 두께에 대한 근본적인 한계를 나타낸다.
본 발명의 또 다른 목적은, 측정의 평가성을 보장하기 위해, 이미지화를 행할 때 참고 교정 시험편을 사용할 필요가 없는 방사선촬영법에 기초한 비파괴 검사 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 해결책의 경우, 청구항 1에 따라, 물체 특히 중공체, 바람직하게는 검사중인 관형 물체의 두께/벽 두께 파라미터를 결정하는데 참고 교정 시험편이 요구되지 않으며, 검출가능한 파이프 직경은 제한되지 않는다. 또한, 이미지화를 위해 사용되는 방사선 수신 장치는 도 1a 내지 도 1d 및 도 6a와 도 6b에 도시된 바와 같이 원통형 쉘 형상의 평탄한 표면 또는 내향만곡면을 균등하게 가질 수 있다. 본 발명 기술은 조사중인 관형 물체의 벽 두께의 이미지화 및 따라서 벽-그림자의 기록을 필요로 하지 않는다(그러나, 후자는 가능하다). 대신에, 본 발명에 따른 방법은 물체 내의/상의 관형 물체의 이른바 주목할 만한 지점 및 이미지화를 위해 사용되는 방사선 수신 장치에서의 상기 주목할 만한 지점의 투영된 위치를 결정하는 것이다.
본 발명의 가능한 바람직한 변형예가 청구항 2 내지 10에 설명되어 있다.
산업적 실행에서, 본 발명은 주로 파이프, 도관의 벽 두께의 측정 및/또는 그 상태(예를 들어, 퇴적물, 마모 등)의 평가(바람직하게는, 부식/침식)에 적합하다. 본 발명의 적용은 또한 작동 중인 (원자력) 발전소 또는 오일 및 화학 산업에서, 즉 원위치에서 그리고 검사되는 도관에 연속적인 절연층이 제공되는 경우에서도 검사의 실행을 허용한다.
본 발명 방법이 수행될 때, 즉 이미지 표시를 위한 시간에, 방사선원, 검사될 물체 및 방사선 수신 장치 자체, 즉 필름, 검출기, 또는 이미지 픽업/기록에 적합한 임의의 다른 수단은 서로에 대해 기하학적으로 안정된 위치에 있거나, 대안적으로는 그 이동(예를 들어, 진동)으로 인한 임의의 이미지 결함이 측정될 수 있고 따라서 제거될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 비파괴 검사 방법에 대한 필요조건은, 검사될 그리고 X선 및/또는 감마선에 의해 조사되는 영역 내에 배치되는 물체, 방사선(부분적으로는 물체를 통과함)을 수신하기 위한 장치, 즉 필름, 검출기, 또는 이미지 픽업/기록에 적합한 임의의 다른 수단, 및 방사선원 자체가 수학적으로 표현될 수 있는 기하학적 및 방사선 물리학적 파라미터를 갖고, 검사될 물체, 방사선 수신 장치 및 방사선원이 방사선사진을 생성하는데, 즉 투과조명에 의해 물체의 이미지를 생성하는데 요구되는 시간 동안, 허용 공차 내의, 안정적인/비이동 위치에 있는 것이다. 결과적으로, 방사선원으로부터 방사선 수신 장치의 임의의 표면 지점까지 그어진 선, 즉 검사되는 물체를 통과하는 주어진 광선의 경로가 선량측정의 관점으로부터 해석될 수 있으며, 따라서 검사중인 물체를 통과하는 인터셉트 라인(intercept line)이 결정될 수 있다.
기본적으로, 이러한 인터셉트 라인 각각은 방사선 수신 장치의 단일 화소를 규정하고; 여기서 "화소"라는 용어는 방사선 수신 장치의 최고 가능 해상도에서 별도의 표면 요소로서 계속 관찰될 수 있는(즉, 검사된 물체에 대한 정보를 전달하는) 방사선 수신 장치의 최소 표면 부분을 지칭한다. 특히, 방사선 수신 장치가 예를 들어 (전통적인) X선 필름으로서 제공되는 경우, 화소 치수(즉, 산업적인 X선 필름의 이미지 해상도)의 하한은 최소 약 0.05 mm이고, 화소 크기는 0.05 mm × 0.05 mm이며; 예를 들어 0.1 mm의 해상도에서는 100개의 화소가 1 mm2에 걸쳐 형성될 수 있다. 즉, 300×400 mm (120000 mm2)의 크기를 갖는 필름/검출기 표면에 12×106(즉, 12M)개의 화소가 함께 존재하며; 이들 화소 각각은 개별적으로 평가될 수 있는데, 즉 정보를 전달한다. 화소 크기는 부분적으로 기하학적 원인이고(이는 방사선원 자체가 점-유사 공급원이 아니고, 예를 들어 Ir-192 공급원은 약 2.0 mm × 3.0 mm의 크기를 갖는다는 사실에 기인함), 외부 (기하학적) 불선명도로서 존재하며, 부분적으로 X선 자체의 불선명도 특성(필름 불선명도)에 기인하는 불선명도에 의해 증가된다. 또한, 상기 불선명도는 재료 두께의 검출가능한 값에 주로 영향을 주는 방사선 에너지의 함수이기도 하다.
방사선 에너지(및 따라서 방사선원의 종류)에 따른 상기 필름 불선명도의 정도는 이하의 표 1에 요약되어 있다.
주어진 에너지 값에 의해 특징지어지는 배치에서 검출되는 위에서 주어진 데이터는 더 작은 값이 관찰될 수 없음을 의미하지 않는다. 그보다는, 이들은 이미지 해상도에 대한 특성 값을 나타내는 것으로서 고려되어야 한다. 검사될, 예를 들어 관 형상의, 물체에 대한 이미지 품질 지표로서, 이른바 와이어 타입 IQI("Image Quality Indicator") 교정 시험편이 제안되는데(추가의 상세에 대해서, 독자는 "산업적 방사선촬영법(Industrial radiography")이라는 제목하에 Agfa-Gevaert N.V.에 의해 편집 및 공개된 전문 팜플릿을 참고할 수 있다), 이는 이미지를 가장 적은 정도로 간섭하기 때문이다. IQI 교정 시험편은 표준 순서에 따라 배치되는 다양한 직경의 와이어를 포함하는 교정 시험편이다. 튜브가 용접되는 경우, 상기 와이어는 일반적으로 용접 이음매에 대해 직각인 위치에 배치된다. 그러나, 방사선촬영 검사에서, 이러한 배치는 작은 직경을 갖는 튜브에 대한 것과 같이 적용될 수 없고, IQI 교정 시험편의 와이어는 두께가 변화하는 재료를 통과하는 인터셉트에 놓이며, 따라서 이는 벽 두께를 결정하기 위해 사용되는 평가 계획에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 교정 시험편은 용접 이음매와 평행하게 공칭 재료 두께로 배치된다면 더 좋다.
가시성에 따라 예상할 수 있는 와이어 직경은 공칭 재료 두께의 백분율 (%)로서 표현되는 것이 바람직하다 . 경험에 기초하여, 방사선사진의 평가에 사용되는 이미지 향상 장치, 즉 산란된 방사선의 영향을 감소시키기 위해 사용되는 필터링 수단이 적용되는 경우, 이 값은 1.0%일 수 있다. 최신 기술에 따르면, 0.5%의 값이 또한 가능하다.
방사선촬영 조사에서, 더욱 더 중요한 특징은 이미지의 콘트라스트이며, 블랙닝(blackening)("밀도(density)")과의 그 관계가 이하의 표 2에 요약되어 있다.
경험에 기초하면, 방사선 수신 장치로서 사용되는 필름/검출기의 선량(
밀도) 범위는 0.5 내지 4.5의 범위 내에서 평가될 수 있으며, 선량비는 기준 선량 및 측정된 선량의 비의 밑수 10에 대한 로그로서 규정된다. 필름의 경우, 0.2 내지 0.25의 밀도에서 소위 블루-베이스(blue-base)(평가의 노이즈 범위 )가 존재하는데, 이 범위는 약간의 마진을 사용하여 피할수 있다.
방사선 수신 장치로는 2가지 유형의 일회용 필름이 권장된다: Agfa-Gevaert 및 Fuji(일본) 사가 제조 및 판매하는 납(Pb) 강화 필름. 이하의 표 3은 2가지 상이한 유형의 필름이 서로 어떻게 대응할 수 있는지를 요약한다.
더 큰 재료 두께에 대해서는, 감마선을 방출하는 방사선원만이 적용가능하다. 예를 들어, Ir-192 공급원에 대해서, 투과될 수 있는 최대 재료 두께는 약 4 인치(101.60 mm)이며, 이는 이 이상의 재료 두께에는 X선이 전혀 적용될 수 없음을 의미한다. Co-60 공급원(
1.25 MeV)에 대해, 검출가능한 최대 재료 두께는 8 인치(203.20 mm)일 것이다. 일부 원소에 대해, 1.0 MeV의 에너지에서 계산되는 가장 중요한 재료 파라미터가 이하의 표 4에 요약되어 있으며, 여기서 표 4에서, 열 (I)는 각 원소의 기호 및 원자 번호를 포함하고, 열 (II)는 원소의 밀도(ρ)(부피에 의한)를 포함하고, 열 (III) 및 (IV)는 총 감쇠 계수(μ) 및 선형 감쇠 계수(μ*ρ)를 포함하고, 열 (V)는 cm의 단위로 표현되는 각 원소의 흡수 반가 두께(HVT)이며(여기서, 관계 In 2 = 0.69315/μ*ρ가 유지된다), 열 (VI)는 g/cm2의 단위로 표현되는 각 원소의 표면 밀도를 포함한다.
철(Fe)은 실제로 단순한 비합금 탄소강을 의미하는 반면, 산업에서는 대부분의 경우 합금강이 사용되므로; 반가 두께(HVT)의 값은 항상 확인되어야 한다. 위의 표는 원소 82Pb를 제외하고 스틸의 가능한 합금 원소를 나타낸다. 표 4는 문헌 Health Physics Resources - UCRL - 501741: Compilation of X-Ray Cross Sections에 기초한다.
최신 기술의 지식 및 응용은 본 발명에 따른 방법의 필수적인 부분을 형성한다. 방사선촬영법은 비파괴 재료 시험(NDT)의 일부이다. 따라서, 국제 규정 및 표준이 이미지 분석 및 평가에 적용된다. 이와 관련하여, 기본 유럽 표준은 ISO 14096-1:2005(EN) 및 ISO 14096-2:2005(EN)이다. 결과적으로, 필름에 대해서는, 당분간, GE 필름 디지타이저 FS50 및 FS50B라는 장치(만)가 제공될 수 있다. 디지타이저 FS50B의 일부 특징적인 특징은 다음과 같다: 분석된 필름의 최대 폭은 355 mm(14 인치)이고; 최소 해상도는 0.05 mm이고, 즉 최소 화소는 0.05 mm × 0.05 mm의 크기며, 여기서 밀도 범위는 0.05 내지 4.7 D이며; 밀도 콘트라스트 감수성은 0.02이다.
진단 목적을 위해, 예를 들어 Ir-192 방사선원의 경우, 예상 최소 화소 크기는 0.1 mm × 0.1 mm이지만, Co-60 방사선원의 경우, 0.2 mm × 0.2 mm의 화소 크기가 이미 수용가능/허용가능하다.
여기서, 진단 목적(예를 들어, 용접 이음매의 검사 등)을 위해서, 표 3의 D4, D5 필름이 적합한 것으로 고려될 수 있지만, 본 발명의 가능한 양태를 형성하는 튜브 벽 두께 측정을 위해서는, D8 필름이 충분하다(예를 들어, Ir-192 방사선원의 경우에, D8 필름의 노출 시간은 D5 필름에 비해 약 30%이다)는 것에도 유의한다. 또한, 여기서 파이프 및 도관의 벽 두께 측정이 요즘은 초음파 시험에 의해 행해진다는 것에 유의한다. 이에 비추어, 우리는 파이프 및 도관의 벽 두께 측정에 0.25 mm × 0.25 mm 또는 0.20 mm × 0.20 mm의 화소 크기가 완전히 적합하다고 가정한다. 이 데이터는 또한 방사선원의 치수 및 형상으로 인해 발생하는 기하학적 불선명도를 고려한다. 상기 기준이 만족되는 경우, 본 발명을 행할 때, X선 필름은 DXR-250C-W 및/또는 DXR25U-W(제조자: 미국의 General Electric, Inc.) 타입의 "평탄 패널"로 대체될 수 있다. (여기서, 두 가지 유형의 패널 간에는 크기 차이만이 존재하는데, 즉 C로 표시된 패널은 크기가 8" × 8"이고, U로 표시된 다른 하나는 크기가 16" × 16"이다). 상기 장치 또한 GE 제품이기 때문에, 상기 장치는 디지타이저 FS50B의 소프트웨어 플랫폼에서 작동할 수 있다). 또한, 패널의 검출기는 평탄한 표면 검출기이고 휘어질 수 없고, 그 내부의 검출 물질은 가돌리늄 산황화물(GOS)이며, 화소 크기는 0.2 mm × 0.2 mm이다.
이들 검출기는 진단 목적에 적합하지 않은 것이 분명하지만, 본 발명의 틀 내에서 이들은 방사선 수신 장치로서의 전통적인 필름을 대체하는데 사용될 수 있다. GOS 검출기의 노출 시간은 소위 RCF 필름에 상응하며, 이는 위에서 언급된 D8 필름의 노출 시간의 약 20% 내지 30%이다.
더 작은 범위(2.5 이외의 2.0 또는 훨씬 더 작은 값)의 블랙닝이 벽 두께 측정을 행하는데 충분하다고 고려되는 경우, 개별 접선 방사선사진을 취하는데 요구되는 노출 시간은 감소될 수 있다. 필름에 관한 한, AgBr2가 인 화합물로 대체되는 소위 "인광체" 필름이 이와 관련하여 매우 바람직하지만, 이들은 디지타이저 FS50B와 호환되지 않는다.
예를 들어, 절연물 770 mm 상태에서 465 mm의 튜브 직경을 갖고, 16 mm의 튜브 벽 두께를 갖는 작동 중의 활성 절연 증기 도관의 경우, 270℃의 작동 온도 및 46 bar의 증기 압력을 상정하면, 총 선량측정 벽 두께는 40 mm일 것이다(총 튜브 벽 두께 32 mm + 단열재의 기여 1 mm + 증기의 철-등가 벽 두께 7 mm). 활성도가 850 GBq인 Ir-192 방사선원의 적용에서의 770 mm의 초점 대 필름 거리에서, 다양한 방사선 수신 장치에 대해 2.5의 밀도를 달성하는데 요구되는 노출 시간은 이하와 같이 변화한다:
- 후지 80+Pb 필름: 노출 시간은 50분이고;
- D8 필름: 노출 시간은 15분이고;
- RCF 필름: 노출 시간은 5분이다.
동일한 조건하에서, 2.0의 밀도를 요구하지만, 노출 시간은 더 감소되는데, 예를 들어 D8 필름 및 RCF에 대해 노출 시간은 각각 12분 및 4분일 것이다. 평탄 패널의 경우, 노출 시간은 훨씬 더 단축될 수 있다.
위의 예시적인 검사에서는, 이하의 문제가 발생한다: "빈" 도관의 경우, 노출은 2중 벽 두께(2S = 32.0 mm)에 대해 발생할 것이다. 이것이 증기 도관의 기하학적 데이터에 기초하여 필름에 이미지화되었다면, 2S에 대응하는 재료 두께는 외측 표면으로부터 도관의 내측을 향해 0.56 mm의 거리에서 도관 벽에 위치될 것이다. ??대 재료 두께(즉, 167.8 mm)는 도관 벽의 내측 표면에 속하는 인터셉트에서 나타나며, 상기 최대 재료 두께는 약 1/10000의 비율로 조사 선량을 약화시키며, 따라서 도 2c 및 도 2d에 도시된 바와 같이 이는 필름/검출기 상에 넓은 밝은 밴드를 초래한다. 결과적으로, 내측 표면에 속하는 인터셉트를 결정하는 것은 다소 어렵다. 도관의 작동 상태에서 행해지는 검사에 대해서는(즉, 도관에 증기가 있음), 상황은 훨씬 악화된다.
이제 첨부의 도면을 참고하여 본 발명을 더 상세하게 설명한다.
- 도 1a, 도 1b, 도 1c 및 도 1d는, 절연 코팅이 없는 상태(도 1a 및 도 1c) 및 연속적인 절연 코팅이 있는 상태(도 1a 및 도 1d)에서의, 평탄한 표면을 갖는 방사선 수신 장치(도 1a 및 도 1b; 접선 방사선촬영 이미지화)의 경우 및 튜브 쉘의 만곡을 추종하는 방사선 수신 장치(도 1c 및 도 1d)의 경우의, 검사될 튜브 및 방사선 수신 장치, 바람직하게는 필름의 배치를 도시하고;
- 도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 2d는, 각각, 인터셉트 곡선을 갖는 도 1a에 도시된 배치의 단면도, 인터셉트의 평면을 갖는 도 1a에 도시된 배치의 종방향 단면도, 필름을 갖는 도 1a에 도시된 배치의 상부 단면도, 및 도 1a에 도시된 인터셉트 곡선에 대응하는 노출된 필름을 평가함으로써 획득되는 특성 곡선(또는 필름 밀도)이고;
- 도 3은, 튜브의 내경과 튜브의 외경이 상이한 중심을 통과하고, 검사중인 튜브가 편심 튜브이며, 따라서 튜브 벽 두께가 튜브의 종방향 축에 수직으로 취해진 단면에서 균일하지 않은 특수한 경우를 도시하고;
- 도 4는 본 발명 기술의 기초를 도시하고;
- 도 5a, 도 5b 및 도 5c는 각각 튜브의 단면도, 종단면, 및 상부 단면도에 있어서의 튜브 벽의 결함(예를 들어, 보이드)을 해석하고 그 위치를 결정하는 방법을 도시하며; 마지막으로
- 도 6a 및 도 6b는 각각 내측 원통형 표면 및 외측 원통형 표면에 필름이 배치되어 있는 비작동 상태에서의 검사를 위한 요즘의 실시예에서 사용되는 전통적인 필름/방사선원을 도시하며, 이 경우 방사선은 단일 벽 두께만의 재료를 통해 이동하는 것이 중요하다.
- 도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 2d는, 각각, 인터셉트 곡선을 갖는 도 1a에 도시된 배치의 단면도, 인터셉트의 평면을 갖는 도 1a에 도시된 배치의 종방향 단면도, 필름을 갖는 도 1a에 도시된 배치의 상부 단면도, 및 도 1a에 도시된 인터셉트 곡선에 대응하는 노출된 필름을 평가함으로써 획득되는 특성 곡선(또는 필름 밀도)이고;
- 도 3은, 튜브의 내경과 튜브의 외경이 상이한 중심을 통과하고, 검사중인 튜브가 편심 튜브이며, 따라서 튜브 벽 두께가 튜브의 종방향 축에 수직으로 취해진 단면에서 균일하지 않은 특수한 경우를 도시하고;
- 도 4는 본 발명 기술의 기초를 도시하고;
- 도 5a, 도 5b 및 도 5c는 각각 튜브의 단면도, 종단면, 및 상부 단면도에 있어서의 튜브 벽의 결함(예를 들어, 보이드)을 해석하고 그 위치를 결정하는 방법을 도시하며; 마지막으로
- 도 6a 및 도 6b는 각각 내측 원통형 표면 및 외측 원통형 표면에 필름이 배치되어 있는 비작동 상태에서의 검사를 위한 요즘의 실시예에서 사용되는 전통적인 필름/방사선원을 도시하며, 이 경우 방사선은 단일 벽 두께만의 재료를 통해 이동하는 것이 중요하다.
도 1, 도 2 및 도 5에 도시된 튜브는 동일한 크기이며, 또한 도 3, 도 4 및 도 6에 도시된 튜브는 동일한 크기이다. 도면은 대략적으로 축척설정된 도면이다. 이제 도 1 내지 도 6을 참조하여, 도면에서 사용되는 참조 부호를 이하와 같이 설명한다. 도면에서:
100 이미지화에 사용되는 방사선(X선 및/또는 γ선)
200 튜브
300 절연층
400 이미지화에 사용되는 방사선에 민감한 방사선 수신 장치(특히, 필름, 검출기, 이미지화 장치 중 임의의 것)
γ 방사선원 또는 대안적으로는 투영 지점
F*F=FF 노출을 위한 기준 거리인, 방사선 수신 장치와 방사선원 사이의 거리
FFΔ 방사선 수신 장치와 방사선원 사이의 실제 거리
FFr 주어진 방향을 따라 투영 지점으로부터 측정된 방사선 수신 장치와 방사선원 사이의 거리
A 평행 투영에서의 튜브(200)에 속하는 인터셉트
B 방사선원(γ)에 대응하는 투영 지점으로부터 투영될 때 튜브(200)에 속하는 인터셉트
Q 튜브(200)의 (일반적인) 중심
Q1, Q2 편심 튜브(200)(도 3 참조)의 중심
S 튜브(200)의 (일반적인) 벽 두께
Sn 도 4와 조화되는 방사선 수신 장치(400)에서의 벽 두께(S)의 확대된 투영 이미지
SΔ 벽 두께(S)에 속하는 인터셉트
2S 튜브(200)의 벽 두께(S)의 두 배에 속하는 (일반적인 인터셉트)
M1 평행 투영에서 튜브에 속하는 최장 인터셉트
M2 방사선원(γ)에 대응하는 투영 지점으로부터 투영될 때 튜브에 속하는 최장 인터셉트
M3 방사선원(γ)에 대응하는 투영 지점으로부터 투영될 때 중심(Q1, Q2)을 갖는 튜브에 속하는 최장 인터셉트
M4 (일반적인) 튜브(200)는 충전 물질(예를 들어, 물, 증기 등)을 포함함
M5 (일반적인) 튜브는 중실 튜브인데, 즉 바, 실린더를 형성하며; 그 직경(D)이 도 4에 도시되어 있음
M6 중공 튜브의 직경(d)은 도 4에 도시된 바와 같으며, D - d = 2S의 관계가 유지됨
x, y, z 기준축
Xm0, Xm1 도 2와 조화되어 있는 평탄한 표면 방사선 수신 장치(400)의 축(x)을 따른 튜브(200)에 속하는 인터셉트의 투영
Xm2, Xm3 도 2와 조화되어 있는 평탄한 표면 방사선 수신 장치(400)의 축(x)을 따른 튜브(200)에 속하는 인터셉트의 투영
G, H, I, J 방사선 수신 장치(400)의 4개의 코너
GH; JI z축과 평행한 섹션
GJ; HI x축과 평행한 섹션
C 도 5에 도시된 바와 같은 튜브(200)의 벽 내의 결함(예를 들어, 보이드)
Cn 도 5에 도시된 바와 같은 방사선 수신 장치(400)에서의 결함(C)의 확대된 투영 이미지
MX 인터셉트로부터 획득되는 (일반적인) 재료 두께
이하에서, 공칭 노출 데이터로부터 재료 두께(MX)를 획득할 수 있는 방법을 간략하게 설명한다.
방사선 수신 장치(400) - 간략화를 위해 이제부터는 필름/검출기라 함 - 의 밀도(특성) 곡선을 알면, 필름/검출기의 밀도는 조사 선량(DF)에 비례한다는 것을 받아들일 수 있으며, 그 관계는 적용된 파라미터에 기초하여
가 유지된다.
노출에 대한 기초식의 각각의 항은 예를 들어 이하가 유지되도록 개별적으로 결정될 수 있고,
여기서,
t = 노출 시간(초의 단위),
DF = 선량(Sv의 단위),
I = (초점 대 화소) 거리(미터의 단위),
HVT = 반가 두께(미터의 단위),
ABq = 활성도(Bq의 단위),
Kγ = 선량 계수(mSv.m2/GBq.h)
MX = 인터셉트에 속하는 재료 두께.
식 (2)로부터, 치환 후에, 이하가 얻어진다.
또는
이제, 식 (3)의 우측을 C로 나타내는 경우, 이하의 관계가 얻어지고,
이로부터,
가 된다.
후자를 사용하면, 재료의 인터셉트는 이하로서 표현될 수 있다.
전통적인 해석이 도 4에 도시되어 있다: 절반-공간 A 및 절반-공간 B의 인터셉트를 용이하게 비교할 수 있다(여기서, "인터셉트"라는 용어는 방사선원(γ)과 방사선원(γ)에 의해 행해지는 접선 방사선촬영 이미지화에 의해 획득되는 화소 지점 사이의 재료의 분포를 지칭한다). 도 4는 주목할 만한 인터셉트의 위치, 즉 2S, M1, M2의 위치를 나타내며, 모든 인터셉트가 XY 평면에 위치된다. 본질적으로, 인터셉트 선의 포락선(envelope) 또는 그보다는 이른바 인터셉트 곡선은 투영 지점(방사선원(γ))의 위치에 의해 고유하게 형성된다. 이 상황은 이상적인 것으로 고려된다. 도 3에 도시된 상황은 상기 이상적인 상황과 상당히 상이하다. 도 3은 인터셉트 곡선의 해석의 수행에 의한 방사선촬영법의 관점에서 2개의 중심(Q1, Q2)을 갖는 (편심) 튜브(200)의 문제를 명확하게 밝힐 수 있게 해주는 본 발명 개념을 도시한다. 여기에서는, 도 3 및 도 4의 절반 공간 A 내의 인터셉트 곡선은 서로 동일하지만, 도 3 및 도 4의 절반 공간 B 내의 인터셉트 곡선은 측정가능한 정도로 서로 상이하다는 것이 중요하며, M2의 위치와 M3의 위치의 비교를 참고한다. 실제로, 이는, 튜브의 벽 두께(S)가 예를 들어 접선 방사선촬영법에 의해 얻어진 이미지의 경우에 필름(400)에 걸쳐 동일한 것처럼 보이지만, 2개의 절반 공간의 인터셉트 곡선의 해석은 모든 차이를 명확하게 나타낸다는 것을 의미한다. 중심(Q2)이 도 3에서 방사선원(γ)에 더 가깝게 위치되는 경우, 인터셉트 곡선의 피크(M3)는, 인터셉트 곡선의 피크(M2)에 비해, y축을 따라 더 작은 값을 향해 이동하지만(지금보다 감소), x축을 따라서는 더 높은 값을 향해 이동한다(지금보다 증가).
중심(Q2)의 위치가 y축을 따라 증가하는 경우, 튜브에 속하는 인터셉트 곡선(M3)의 피크는 y축을 따라 증가하며, x축을 따라 감소한다. 이러한 사고의 맥락에 계속하여, 이제 도 1a에 도시된 튜브/필름 배치를 참조하여 도 2a 내지 도 2d를 더 상세하게 설명한다. 필름(400)은 z 및 x 축에 평행하게 ZX 평면에 놓인다. 튜브에 속하는 주목할 만한 인터셉트는, YX 평면에서 필름(400)의 GJ 섹션에 위치되는 Xm0, Xm1, Xm2 및 Xm3로 표현되며; 여기서 방사선원(γ)은 기준 YXZ 프레임의 원점이고, 도 2a 및 도 2c와 조화되어 있는 Xm0은 방사선원(γ)으로부터 필름/검출기(400)의 G 지점까지 연장되는 선을 따른 재료 두께(2S)에 속하는 인터셉트의 투영이다. 여기서, Xm1은 최장 인터셉트(M)(방사선이 튜브 벽 내의 최장 거리를 이동하는 튜브 벽의 내부 원통형 표면에서 취해짐)이며, Xm2는 중간 위치에서 튜브 벽 내에서 연장되는 인터셉트를 나타내며, Xm3는 튜브 벽의 외측 원통형 표면의(즉, 0 재료 두께에서의) 투영이다. 또한, Xm1-Xm3 섹션은 튜브 벽의 벽 두께(S)의 확대된 투영 이미지(Sn)에 대응한다.
거리 FF는 필름의 G 지점으로 지향되고; 이는 유일한 지점이며, 방사선원 대 필름 거리는 거리 FF와 동등하고, 공칭, 즉 2S의 재료 두께에 대해 주어진 이론적인 값이 실제로 유지된다. 필름에 걸친 임의의 이미지화된 지점은 기하학적으로 지정 및 식별될 수 있는 것이 중요하며, FFΔ(위 참조) 및 각각의 인터셉트가 결정될 수 있다. 따라서, 이는 기준선으로서 고려될 수 있으며, 이 기준선에 대해서는 튜브 직경, 벽 두께, 충전 물질, 절연체 등과, 필름/검출기의 각각의 데이터 및 요구되는 방사선 물리학적 파라미터 같은 검사중인 물체(특히, 튜브)의 공지된 공칭 파라미터가 할당될 수 있다. 이들 정보의 지식에 의해, 필름의 선량/밀도 데이터도 결정될 수 있으며, 그리고/또는 데이터는 재료 특성의 계산도 가능하게 한다. 도 2a는 재료 두께(2S)에 속하는 인터셉트가 필름에(즉, Xm0 및 Xm2에) 유지되는 경우를 나타내지만, 필름에 걸친 밀도(조사 선량)는 이들과 부합하지 않는다. 이에 대한 설명은, 도 2에 따라 FFΔ > FF이고, 조사 선량은 이렇게 증가된 거리의 제곱에 반비례하며; 따라서 Xm0에 속하는 밀도값은 투영 지점(Xm2)이 아니라 더 작은 재료 두께에 속하는 인터셉트에 있는 것으로 나타나는데, 즉 상기 밀도값은 튜브 벽의 외측 표면에 더 가깝다.
도 2c는 도 2a의 평면도이고; 도 2c에 따르면, 필름의 G 지점의 노출로 인해, 이미지 투영(Xm1, Xm2, Xm3)은, 선량의 저하의 결과로서, G 지점으로부터 멀어지는 방향으로 이동할 때 확산 및 감퇴한느 밴드(밀도가 저하됨)를 나타낸다.
도 2d는 방사선원(γ)으로부터 G 지점의 방향으로 노출되는 필름의 GJ 섹션의 특성 곡선을 도시하며, G 지점에서 계산된 (기준) 노출은 2.5로 설정된다. 도 2d로부터, x축에의 Xm1의 투영은 블루-베이스 부근에서 불연속적인 곡선이며, 앞에서 언급한 바와 같이, 상기 특성 곡선의 주목할 만한 지점은 인터셉트 곡선의 주목할 만한 지점과 일치하지 않는다는 것을 알 수 있다. (이는 위에서 논의된 종래기술 방법이 약 D=300 mm의 튜브 직경 및 약 S=15.0 mm의 튜브 벽 두께 초과에서는 기능하지 않는다는 사실에 대한 이유이다.)
도 2b는 도 2a, 즉 본 발명에 따른 방법에서 사용된 노출된 튜브/필름 배치의 측면도이다. 도 2b는, 예를 들어 S=50.0 mm의 튜브 벽 두께의 경우에, 구간 HI에서, SΔ=54.4mm가 유지되고, 필름과 방사선원(γ) 사이의 거리가 FF=700 mm인 경우에, 필름의 H 지점에서의 필름과 방사선원(γ) 사이의 실제 거리는 FFΔ=761.6mm일 것이라는 것을 도시하며; 도 2b는 또한 각각의 인터셉트(M6, M6Δ 및 M) 각각의 변화를 도시하며; 여기서 FF=FFr이 유지된다.
본 발명에 따른 평가 방법의 핵심은, 그 시작 단계에서, 검사될 튜브/파이프/도관의 공칭 파라미터(튜브 직경, 벽 두께, 절연체의 종류, 충전물, 즉 튜브 내에 존재하는 물질의 종류)뿐만 아니라, 방사선촬영 배치의 공칭, 즉 공지된 파라미터로서 통칭되는, 방사선원의 공칭 파라미터 및 방사선 수신 장치의 공칭 파라미터 및 기하학적 위치가, 초기 파라미터로서 그리고 입력 데이터의 형태로, 상기 방법의 후속 단계에서 얻어질 접선 방사선사진의 온라인 또는 오프라인 처리/평가를 행하는 유닛(특히, 계산을 완료하는데 필요한 프로세서, 메모리 및 저장소가 설치된 컴퓨터 또는 마이크로컨트롤러 등)에 공급되어, 상기 유닛이 방사선원, 검사되는 중공 물체, 즉 구체적으로는 튜브, 및 방사선원에 의해 사출되는 이미지화 방사선을 수신하는 장치의 실제 공간적인 구성, 더 정확히 말하자면 방사선촬영 구성의 공칭 파라미터에 대한 방사선 수신 장치(필름/검출기)의 각각의 개별적인 주어진 화소(또는 조각)에서 예상되는 인터셉트, 재료를 통과하는 방사선의 경로의 상기 인터셉트의 투영 이미지에 할당될 수 있는 방사선 선량, 및 밀도값을 구성/연산할 수 있게 하는 것이다. 여기서,
(a) 빈 튜브에 대해서는, 기준 재료 두께는 노출에서 거리(FF)에 속하는 공칭 벽 두께(2S)와 동등하며; 이는 재료 두께의 변동 범위와 독립적인 기준 두께이다. 따라서, 상기 기준 두께는 검사에 요구되는 필름/검출기의 각 화소에 할당된다. 공칭 노출 데이터에 기초하여 도출될 수 있는 재료를 통과하는 인터셉트와, 관계 (1) 내지 (8)에 기초하여 계산되는 상기 인터셉트의 투영 이미지에 대응하는 조사 선량 및 밀도값이 또한 상기 화소에 할당된다. 상기 값은 튜브 직경 및 벽 두께에 대한 제한 없이 개별적인 화소에 속하는 재료를 통과하는 인터셉트에 대해 다시 계산될 수 있다.
(b) 충전 물질(예를 들어, 물, 증기 등)을 수용하고 있는 작동 중인 튜브에 대해서는, 충전 물질이 또한 개별 화소에 대응하는 재료 두께에 할당될 수 있으며; 여기서 튜브 재료와 충전 물질의 조합이 고려되어야 한다. 충전 물질의 반가 두께(HVT)가 공지되어 있다면, 충전 물질에 대응하는 조사 선량 및 밀도값이 관련된 화소에 대응하는 조사 선량 및 밀도값으로부터 감산될 수 있기 때문에 바람직하다. 실제로, 공칭 재료 두께는 충전 물질에 대해서도 주어져야 하며, 이 값은 빈 튜브의 공칭 노출 재료 두께를 증가시킬 것이다(예를 들어, 전술한 증기 도관의 경우). 튜브 주위에 배치되는 임의의 코팅과 튜브의(또는 존재하는 경우에는 코팅의) 외측 표면과 방사선원 및/또는 방사선 수신 장치 사이에 존재하는 임의의 추가적인 물질, 예를 들어 공기가 마찬가지로 고려될 수 있다/고려되어야 한다. 이러한 방식으로, 충전 물질, 코팅, 및 추가적인 물질의 존재를 또한 고려하는 2차 방사선촬영 이미지가 획득된다. 이제, 이 2차 방사선촬영 이미지는 개별 화소에 속하는 재료를 통과하는 인터셉트의 계산을 위한 기초로서의 역할을 할 것이다. 여기서, 충전 물질의 반가 두께를 이용할 수 없는 경우, 상기 값은 통상의 기술자에게 공지된 방식으로 얻어진 적어도 2개의 시험 방사선사진을 사용하여 보간에 의해 결정될 수 있다.
그리고, 튜브의 방사선촬영 접선 이미지화를 필름/검출기에 대해 행하여 그 방사선사진을 획득하며, 이에 대한 평가는 도 2a 및 도 2b를 참고하여 이하에서 설명되며, 여기서 도 2c 및 도 2d는 결과를 해석하는데 필요하다.
도 2a의 필름/검출기(400)가 디지털적으로 이용될 수 있는 해상도의 화소 폭(이 경우 0.20 내지 0.25 mm인 것으로 선택됨)을 갖는 밴드(또는 슬라이스)의 GJ 섹션에 걸쳐 판독(예를 들어, 디지털화)되는 경우, 도 2a에 도시된 인터셉트 곡선이 획득된다(도면에서 필름 위를 보라). 획득된 인터셉트 곡선은 YX 평면에 놓이며, 검사되는 튜브의 축인 z축에 수직이다. 그리고, 상기 해상도의 폭을 갖는 평행한 밴드들(슬라이스들)에서 상기 GJ 섹션으로부터 그리고 이에 계속하여 하나씩 HI 구간에 대응하는 마지막 밴드에 도달할 때까지, 전체 필름/검출기(400)를 판독하여 인터셉트 곡선에 맵핑하며, 이들 각각은 필름/검출기(400)의 단일 화소(조각)에 속한다. 도 2b와 조화되어 있는, 맵핑에 의해 획득된 인터셉트 평면은 주어진 각도로 z축을 향해 경사지며, 인터셉트 곡선은 경사 각도에 비례하여 커진다(M6<M6Δ가 유지된다).
기준(공칭) 노출의 밀도가 2.5로 설정되는 경우, 전체 필름/검출기 영역에 걸친 밀도값은 검사중인 튜브의 재료 상태를 결정하기 위한 본질적인 기본 정보를 제공할 것이다.
당연히, 필름/검출기의 판독은 GH 섹션에서 시작하여 JI 섹션을 향해서도 계속될 수 있으며; 이 경우 직선형의 인터셉트 선이 획득가능하다. 획득된 인터셉트 평면은 z 축에 평행하고, YZ 평면에서 x 축을 향해 경사진다. 상기 인터셉트 선의 변형이 도 6b에 도시되어 있다. 직선형 인터셉트 선의 장점은, 이것이 검사되는 튜브의 측단면 인터셉트를 나타내는 한편, 인터셉트 곡선이 튜브의 정면 인터셉트이며; 당연히 z 축 및 x 축에 투영된다는 것이다. 상기 인터셉트 곡선 및 직선형 인터셉트 선의 유리한 특징은, 이들이 이상적인 경우, 즉 결함을 나타내지 않는 경우, 검사에서 어떠한 추가적인 측정도 행할 필요가 없다는 것이다. (또한, 이러한 경우, 검사되는 튜브의 주변의 절반에 대해서만 방사선사진을 취하면 충분하다.) 인터셉트 곡선은, 벽 두께(S)의 (확대된) 투영(즉, 벽-그림자)가 어떤 이유로 필름/검출기에 표시될 수 없고, 그리고/또는 벽 직경(D)이 필름/검출기 자체의 치수보다 크더라도 해석될 수 있다.
결함의 경우에, 도 5a 내지 도 5c에 따르면, 튜브 벽의 결함(C)을 찾아내는 것은 이하와 같이 행해진다: "평탄한 패널" 장치에 대해서는, 얻어진 방사선사진이 디지타이저 FS50B의 표시부에 바로 표시될 수 있으며; 여기서 방사선사진을 평가하는데 필요한 공칭 파라미터 또한 상기 디지타이저에 공급된다. (디지타이저 FS50B는 어디에나 설치될 수 있고, 디지타이저가 검사 장소에 위치되는 것이 요구되지 않는다.) 그 제1 위치에서 방사선원(γ)에 의해 이미지화를 행한 후에, 상기 "평탄한 패널" 장치가 그 원래의 변하지 않은 위치에 유지되는 한편 상기 방사선원(γ)이, 예를 들어 z 축에 평행하게, 제2 위치로 변위되는 방식으로 이미지화가 반복된다("평탄한 패널"에 표시되는 이전의 제1 방사선사진은 디지타이저 FS50B에, 즉 그 저장 장치, 예를 들어 메모리 유닛에 간단하게 저장될 수 있다). 상기 방사선원(γ)의 제2 위치는 상기 결함의 확대된 투영 이미지(Cn)가 제2 방사선사진에서도 보이도록 선택된다. 그다음, 각각의 방사선원 및 방사선사진 각각의 결함(C)의 연관된 확대된 투영된 이미지는 직선에 의해 결합되고; 이제 2개의 선의 교차부는 튜브 내의(즉, 검사되는 중공 물체의 벽 내의) 결함의 기하학적 위치를 규정한다. 방사선원, 튜브, 필름/검출기 및 결함의 위치는 3D 공간에서 구성될 수 있기 때문에, 결함(C)의 확대의 정도도 계산될 수 있다. 이미지화가 필름에서 일어나는 경우, 원칙적으로 필름이 2개의 방사선사진을 얻는 것 사이에서 교체되고 2개의 이미지화 단계가 각각의 필름 각각에 의해 행해지더라고, 모든 것은 동일하게 유지된다. 공칭값에 속하는 교차점과 상이한 교차점에 대응하는 측정된 재료 두께(MX)는 결함을 나타낸다. 필름/검출기에 노출된 방사선사진으로부터 획득되는 필름/검출기의 특성 곡선으로부터 계산될 수 있는 재료 두께(MX)가 후자와 상이한 경우, 역시 결함이 존재한다.
현재의 종래 기술의 기술에 대응하는 소프트웨어 해법을 상기 디지타이저 FS50B에 이용할 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 방법과 상기 방법의 일부로서의 식 (1) 내지 (8)에 의해 규정되는 관계의 적용은 디지타이저 FS50B에 구현되고/디지타이저 FS50B 내로 프로그래밍되어야 하지만, 이는 통상의 기술자에게는 일상적인 작업이다. 특히, 실제로 사용되는 방사선원 및 필름/검출기의 데이터는 디지타이저 장치의 저장 유닛에 저장되어야 한다. 분명히, 본 발명에 따른 기술의 실용적인 변형예에서, 방사선원과 필름/검출기의 화소 중 임의의 것의 상대적인 위치 및 거리는 명백하게 결정될 수 있다. 또한, 전통적인, 용접 이음매 검사 방법에서 취해지는 이미지는 자동화된 방식으로 그리고 추가적인 특별한 초기 절차의 필요 없이 본 발명에 따라 행해지는 벽 두께 측정이 실시는 것이 매우 바람직하다.
또한, 여기서, 필름에의 이미지화의 경우, 필름의 각 화소는 개별적으로 결정될 수 있기 때문에, 더 간단한 경우에는 펜-타입 밀도계가 사용될 수도 있고; 이러한 펜-타입 밀도계는 단일 화소만을 측정하는데 적합하고, 따라서 표 2에 의해 근사 데이터를 도출할 수 있다는 것에 유의한다.
Claims (11)
- 물체(200)의 원위치 취득된 방사선촬영 이미지에 의해 검사될 물체(200)의 기하학적 파라미터 및/또는 재료 상태를 결정하는 방법이며, 상기 물체(200)는 물체(200), 방사선원(γ), 및 방사선 수신 장치(400)의 공지된 공칭 파라미터를 갖는 방사선촬영 배치에서 수학적으로 설명될 수 있는 기하학적 및 방사선 물리학적 파라미터를 갖고, 상기 방법은 검사될 물체(200)를 상기 방사선원(γ)에 의해 사출되는 X선 및 감마선 형태의 이미지화 방사선(100)에 의해 조사하는 단계, 상기 물체(200)를 통과하는 방사선을 상기 방사선 수신 장치(400)에 의해 수신하는 단계, 및 방사선 수신 장치(400)에 의해 검사될 물체(200)를 본질적으로 상기 방사선 수신 장치(400)에 의해 흡수된 방사선의 양에 비례하는 방사선 수신 장치(400)에 있어서의 변화에 의해 형성되는 방사선촬영 이미지로서 표시하는 단계를 포함하고, 여기서 방사선원(γ), 검사될 물체(200), 및 방사선 수신 장치(400)를, 허용가능한 공차 내에서, 방사선촬영 이미지를 취득 및/또는 검출하는데 요구되는 시간 동안 상호 고정된 기하학적 위치에 유지시키는 방법에 있어서, 상기 방법은,
이렇게 획득된 방사선촬영 이미지를 상기 이미지의 하나의 에지로부터 그 대향 에지까지 서로 평행하게 연장되는 슬라이스로 분할하는 단계로서, 슬라이스의 폭은 방사선 수신 장치(400)의 가능 최대 해상도에서 이용가능한 화소 폭에 의해 규정되는, 분할 단계와, 그후
이렇게 획득된 이미지 슬라이스 각각을 방사선 수신 장치(400)의 가능 최대 해상도에서 이용가능한 화소 폭으로 각각의 개별 이미지 슬라이스를 따라 조각으로 분할하는 단계와,
그후, 이렇게 획득된 각각의 조각에 수치값 및 인터셉트를 할당하는 단계로서, 상기 값은 개별 조각에서 흡수된 방사선량으로 인한 방사선 수신 장치(400)에 있어서의 변화를 나타내고, 상기 인터셉트는 방사선원(γ)으로부터 물체(200)를 통해 직선을 따라 이미지의 개별 조각까지 연장되는, 할당 단계와,
개별 조각에서 흡수된 방사선량으로 인한 방사선 수신 장치(400)에 있어서의 변화를 나타내는, 개별 조각에 대해 이렇게 획득된 값을 공칭값에 의해 변화시키는 단계로서, 상기 공칭값은 앞선 교정 프로세스에서 물체(200)의 이미지화를 행하기 전에 상기 방사선촬영 배치의 공칭 파라미터에 기초하여 도출되는, 변화 단계와,
이에 의해, 물체(200)의 2차 방사선촬영 이미지를 생성하는 단계와, 그후
이렇게 획득된 2차 방사선촬영 이미지를 사용하여 개별 조각에 속하는 각각의 인터셉트에 대해 조각별로 물체(200)의 기하학적 파라미터 및/또는 재료 상태를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항에 있어서, 상기 방사선 수신 장치(400)는 이미지화 방사선에 민감한 필름, 검출기 및 이미지 기록 수단 중 임의의 것에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 검사될 물체(200)는 소정 벽 두께를 갖는 관형 물체이고, 방사선촬영 이미지를 취득하기 위해, 방사선 수신 장치(400)는 평탄한 평면 위치에 배치되는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 검사될 물체(200)는 소정의 벽 두께를 갖고 내측 원통형 표면 및 외측 원통형 표면에 의해 형성되는 관형 물체이며, 방사선촬영 이미지를 취득하기 위해서, 방사선 수신 장치(400)는 관형 물체의 외측 원통형 표면 또는 내측 원통형 표면 중 어느 하나에 놓이는 방법.
- 제3항에 있어서, 상기 관형 물체는 작동 중인 산업 장치의 도관의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제4항에 있어서, 상기 관형 물체는 작동 중인 산업 장치의 도관의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 인터셉트에 속하는 재료 두께(MX)는 검사될 물체(200)의 기하학적 파라미터로서 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제7항에 있어서, 주어진 인터셉트에 속하는 재료 두께는
에 의해 계산되고,
여기서, HVT(미터의 단위)는 사용된 인터셉트를 따른 반가 두께이고,
이며,
t는 물체(200)의 노출 시간(초의 단위)을 나타내고, DF는 선택된 인터셉트에 속하는 방사선 수신 장치(400)의 조각에서의 흡수된 선량(Sv의 단위)이고, ι는 초점 대 화소 거리(미터의 단위)이고, ABq는 적용된 방사선원(γ)의 활성도(Bq의 단위)를 나타내며, Kγ는 선량 계수(mSv.m2/GBq.h의 단위)를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항에 있어서, 흡수된 방사선으로 인한 방사선 수신 장치(400)에 있어서의 변화는 방사선 수신 장치(400)의 블랙닝에 비례하는 양으로 표현되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제3항에 있어서, 절연층(300)이 외측 원통형 표면과 방사선 수신 장치(400) 사이에 배치되며, 상기 절연층은 연속적인 코팅을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 검사될 상기 물체(200)의 획득된 기하학적 파라미터를 검사될 상기 물체(200)의 기하학적 파라미터의 규정값과 비교함으로써, 검사될 물체(200)의 상기 기하학적 파라미터의 정도의 변화 및 시간의 변화가 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
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