Radiografia - BAM

BAM Berlin

Die neue Standardprozedur zum bergang vomDie neue Standardprozedur zum bergang vomDie neue Standardprozedur zum bergang vom Die neue Standardprozedur zum bergang vom Rntgenfilm zur digitalen RadiographieRntgenfilm zur digitalen Radiographie

DIN EN ISO 17636:2013 als Ersatz der DIN EN 1435DIN EN ISO 17636:2013 als Ersatz der DIN EN 1435DIN EN ISO 17636:2013 als Ersatz der DIN EN 1435 DIN EN ISO 17636:2013 als Ersatz der DIN EN 1435 zur Durchstrahlungsprfung von Schweinhten fr Praktikerzur Durchstrahlungsprfung von Schweinhten fr Praktiker

by Uwe Ewert www.bam.de [email protected]

11

ISO 17636-2: DigitaleDigitale RntgenprfungRntgenprfungEwert Berlin Sept. 20138.38.3 Radiological Radiological MethodsMethods

Filmersatz durch digitale Detektoren- Seit einigen Jahrzehnten werden in der Fotografie fast ausschlielich

digitale Kameras eingesetzt.

- In der Radiographie setzen sich digitale Detektoren in der Medizin durch; die g p g ;ZfP braucht wesentlich lnger.

- Grnde fr den zgerlichen Einsatz digitaler Detektoren sind:F hl d N- Fehlende Normen,

- Konservative Gutachter und ZfP-Manager,- Nicht ausgebildetes Personal,- Geringere Bildschrfe digitaler Detektoren im Vergleich zum Film.Geringere Bildschrfe digitaler Detektoren im Vergleich zum Film.

- Einige ZfP-Prfer sind immer noch der Meinung, dass Filme eine bessere Bildqualitt ergeben als digitale Detektoren. Das ist nicht richtig!

- Die Auswertung von Radiographien auf dem Monitor ist allgemein akzeptiert, auch wenn die Leuchtkraft nicht mit Lichtksten vergleichbar ist.

Geschulte Filmauswerter knnen auch nach kurzer Einweisung- Geschulte Filmauswerter knnen auch nach kurzer Einweisung Radiographien am Monitor auswerten.

- Die korrekte radiologische Belichtung vor Ort erfordert allerdings Training.

22


Motivation fr Filmersatz durch Speicherfolien und FlachdetektorenSpeicherfolien und Flachdetektoren

Krzere Prf- und Auswertezeiten (P+A)(P+A)

Neue Einsatzgebiete durch hhere Film (D4)Prfqualitt und Objektumfang

K i Ch ik li d fh li h

( )

Keine Chemikalien und gefhrlichen Stoffe

Weniger VerbrauchsmaterialFlachdetektor (Hamamatsu)

33


Fl hd t ktFlachdetektoren

Spahn 97

44


Tests mit Film und Flachdetektor mit BAM 5 - Schweinaht.

EN 462 2 Stufe LochASTM E747 / EN 462-2Fe 13 Draht BPK

EN 462-2 Stufe-LochType IQI H1

ASTM E1025 Inconel 5ASTM E2002 Doppeldraht

ASTM E1025 Inconel 5 Platte-Loch BPK

BAM 5 ist eine handgeschweite Stahlplatte (ST 35), 8 mm dick. Die Scheinaht ist maximal 10 mm dick.Sie enthlt fast alle Typen von Schweifehlern insbesondere fein verstelte Risse in der Schweidecklage

55


Sie enthlt fast alle Typen von Schweifehlern, insbesondere fein verstelte Risse in der Schweidecklage.

BAM 5 (8mm St), D4 Film50 m Scan, D = 3,5 Grundmat. 150 kV 10 mA 1 9 min FFA800

CMOS Hamamatsu C 7942 CA50 m Pixel, 12 Bit, 0,47s / Bild 120 kV 22 mA 1 min FFA800150 kV, 10 mA, 1.9 min, FFA800 120 kV, 22 mA, 1 min, FFA800

Detektor von Fa. Radis

66



CMOS Hamamatsu C 7942 CA50 m Pixel, 12 Bit, 0,47s / Bild 120 kV 22 mA 1 min FFA800150 kV, 10 mA, 1.9 min, FFA800 120 kV, 22 mA, 1 min, FFA800

Detektor von Fa. Radis

FFT-Hochpass (Extract Details)

77


FFT Hochpass (Extract Details)


CMOS Hamamatsu C 7942 CA50 m Pixel, 12 Bit, 0,47s / Bild 160 kV 6 3 mA 8 min FFA800150 kV, 10 mA, 1.9 min, FFA800 160 kV, 6,3 mA, 8 min, FFA800

Detektor von Fa. RadisDetektor von Fa. RadisSoftware von Yxlon

Prfklasse B Prfklasse C

DDA Technologie FFT-Hochpass (Extract Details)

SNRnorm~ 550S

SNRnorm~ 83SRb 50 mgescannt

DDA Technologie ermglicht eine

bessere Bildqualitt l Fil !

88


SRb 83 mals Film!

Einsatz digitaler Filmersatz-Systeme vor Ort

Schiffsbau: M ft P bMeyerwerft PapenburgAblsung von UT-Prfung durch digitale Radiographie

99


Einsatz digitaler Filmersatz-Systeme vor Ort

Matrixdetektor foX-Rayzor in einer Raffinerie

1010


Standards fr die Digitale Radiographie

1111


NEU Mai 2013: Ersatz der EN 1435 durch ISO 17636 -1 & -2 !35 du c SO 636 &

Teil 1: analoger Film Teil 2: digitaler Detektor

1212


DIN EN ISO 17636:2013Radiographische SchweinahtprfungRadiographische Schweinahtprfung

Teil 1: Zerstrungsfreie Prfung von Schweiverbindungen Durchstrahlungsprfung Teil 1: Rntgen und GammastrahlungstechnikenDurchstrahlungsprfung Teil 1: Rntgen- und Gammastrahlungstechniken unter Anwendung von Filmen.

T il 2Teil 2:Zerstrungsfreie Prfung von Schweiverbindungen Durchstrahlungsprfung Teil 2: Rntgen- und Gammastrahlungstechniken unter Anwendung digitaler Detektoren

1313


Prftechniken und opt. DichteDIN EN ISO 17636 1DIN EN ISO 17636-1

Gilt fr Teil 1 and 2

1414


DIN EN ISO 17636-2:Auswahlkriterien digitaler Filmersatz-SystemeAuswahlkriterien digitaler Filmersatz-Systeme

Beispiele:

Speicherfoliensysteme (CR) und digitale Matrixdetektoren (DDA)

1515


Auswahl des geeigneten Detektors

ISO 17636-2

1616


Messung der Basisortsauflsung zur Detektorklassifizierung

s Doppeldraht-BPKEN 462-5, ISO 19232-5, ASTM E 2002

9

0

k

V

,

e

r

F

o

k

u

s

Bestimmung der Basisortsauflsung ist nicht fr jede Aufnahme erforderlich.

a

h

t

-

B

P

K

,

n

d

,

k

l

e

i

n

e

Die Detektorunschrfe ui oder Detektor-Basisortsauflsung SRbmuss durch eine Referenz-aufnahme mit Doppeldraht- BPKo

p

p

e

l

d

r

a

m

A

b

s

t

a

n

aufnahme mit Doppeldraht BPK gemessen werden.

Die Basisortsauflsung SRbergibt sich aus der Gesamt-U h f i f l t

D

o

1

m

Unschrfe uT wie folgt:

uSR 1 totalb uSR 21

2 22det geometryectortotal uuu

1717


det geometryectortotal

ISO 17636-2

Detektorklassifizierung: Beispiel YXLON/PerkinElmer

Parameter: SRb SM DickenbereichSM Dickenbereich Effizienz Image Lag Kontrastempfindlichkeitp

ASTM E 2597 Qualifizierung von DDAs

Effizienz: Prfgeschwindigkeit

SR ff kti Pi l SRb: effektive Pixelgre,zur Auswahl des Wanddickenbereichesnach ISO 17636nach ISO 17636

1818


EN ISO 17636: Image Quality Indicators (IQI)

WiresEN 462-1EN ISO 19232-1

St h lStep holesEN 462-1EN ISO 19232-1

Step plates (USA)ASME, ASTM,

Duplex wire for part 2EN 462-5EN 462-5EN ISO 19232-5

1919


Geforderte Draht und Stufe-Loch BPK-ErkennbarkeitBildgtezahlen wurden von EN1435 und EN 462 bernommen

Eckpunkte in ISO 17636: Gleiche

Bildgteanforderungen wie g gin EN 1435 und ISO 19232-3

Neue Ausnahmeregeln fr gIsotope bei Doppelwand-prfung:

10 mm < w < 25 mm : 1 D ht d St f1 Draht oder Stufe-Lochwert weniger fr Ir-1925 mm < w < 12 mm: 5 mm < w < 12 mm: 1 Draht oder Stufe-Lochwert weniger fr Se-75

2020


Se 75

Mindestabstand fmin

bf3/1t

badf Klasse A: a = 7,5

Klasse B: a = 15

2121


Grundlagen undund

Kompensationsprinzipe

2222


Einfluss des Bildrauschens auf die DetailerkennbarkeitDetailerkennbarkeit

Grundlagen fr ISO 17636-2

I

n

t

e

n

s

i

t

y

Contrast

Signal(base material)

I

n

t

e

n

s

i

t

y Contrast

Signal(base material)

Length

(base material)

Length

(base material)

Nute sichtbar! Nute nicht sichtbar!Nute sichtbar!

Kontrast/Rauschen ist hochSignal/Rauschen ist hoch

Nute nicht sichtbar!

Kontrast/Rauschen ist niedrigSignal/Rauschen ist niedrig

2323


Rauschquellen- Photonenrauschen ndert sich mit der Wurzel der

Belichtungsdosis (z.B. mAs or GBqmin)Belichtungsdosis (z.B. mA s or GBq min)- Strukturrauschen (Fluktuation der Empfindlichkeit der

strahlungsempfindlichen Schicht bzw der Detektorelemente)strahlungsempfindlichen Schicht bzw. der Detektorelemente) ndert sich proportional zur Belichtungsdosis

Rauschquellen im Testobjekt- Rauschquellen im Testobjekt

- Kristalline Struktur des Materials (z.B. nickelbasierte L i M ttli )Legierungen, Mottling)

- Oberflchenrauheit des Prfobjektes (z.B. Gussteile)

2424


Grundlagen fr ISO 17636-2

Einfluss des Bildrauschens auf die Bildgte in Abh i k it d B li ht itAbhngigkeit von der Belichtungszeit:

N i t f k t t K t tNormiert auf konstanten Kontrast

2525


Dynamik von digitalen Radiographien Image Processing

Haarfn Haarfn

2626


Speicherfolienzyklus

Digitalisierte Datenausgeben & speichern

2727


Korrosion und Wanddickenmessung

f = film focus distance

g

r = outer pipe radiusR = outer radius of insulationw = projection of wall thickness

w on the detector planeVEBA-OEL 2000

p

EN 16407prEN 16407

2828


Digitale Radiographie fr Pipeline-Prfung

36 inch 12.7 mm Wall thickness Pipe Weld (SWSI-panoramic exposure )

FilmFree meeting17.04.2007

2929


Ermittlung des Arbeitsbereiches der Kontrastempfindlichkeit (EPS: ASTM E 746)

3 5

4

3 5

4

EquivalentPenetrameterSensitivityk

e

Kontrastempfindlichkeit in % der durchstrahlten Dicke

2,5

3

3,5

2,5

3

3,5

Arbeitsbereich (USA: MAI document)t er

i

a

l

d

i

c

k

1,5

2

1,5

2

E

P

S

/

s

q

r

t

(

S

N

R

)

Arbeitsbereich (USA: MAI document)

d

e

r

M

a

t

0,5

1

0,5

1PT

/

P

S

i

n

%

000 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000

Greyvalue

EPS d ith t d d IP SNR d ith t d d IP

E

GrauwertEPSmeasuredwithstandardIP SNRmeasuredwithstandardIP

SNRmeasuredwithhighresolutionIP EPSmeasuredwithhighresolution IP

PT is about 2100 for visibility of the 2 T hole of IQIs corr. to ASTM E 1025EPS b ASTM E 746 ith 200 kV t 19 F l t d 0 05 1

3030


EPS by ASTM E 746 with 200 kV, t = 19 mm Fe plate and eff = 0.05 mm-1

Berechnung des Mindest-Durchmessers eines Stufe-Loch-Bildgte-Prfkrpers

Die essentiellen Einflussparameter sind: eff, SNR und SRbAbhngig von der Hardware, PixelgreV {Neue magische Formel VergrerungBrennfleckgre{

SNRSRPTdeff

imageb

visible SNR - Signal zu Rauschverhltniseff spezifischer Kontrast,

(effektiver Schwchungskoeffizient)SRb effektive Pixel-Gre im Bild

{SNeff

Belichtungszeit, FFAMaterial, k V St hl t }

SRb effektive Pixel Gre im Bild,(Basisortsauflsung im Bild)

Belichtungszeit, FFA{Rhrenstrom, AktivittDetektorempfindlichkeitkeV, StrahlertypStreustrahlungFolien und Filter } Rhrenstrom, AktivittDetektorempfindlichkeitKalibrierungdvisible Mindest-Durchmesser eines erkennbaren 1T-Loches eines BPKs

3131


PT 2,8 fr 1T-Lcher ; schwankt etwas mit Betrachtungsbedingungen und Operator

Wahl der Rhrenspannung und Einfluss des effKompensationsprinzip I:

Bildgte = f (eff SNR)

Di

g ( eff )

Diagramm zur maximalen

RhrenspannungRhrenspannung gilt nur fr Film!

Fr die maximale Rhrenspannung von digitalen Detektoren gilt :

- CR, Klasse B: kV um 20% absenken

3232


- Gut kalibrierte DDAs: kV anheben

EN ISO 17636-2 Radiographie von Schweinhten mit digitalen DetektorenRadiographie von Schweinhten mit digitalen Detektoren

Wichtigste Inhalte der Norm:

I. Zu erreichende Bildgtezahlen fr Draht- und Stufe-Loch-Bildgtetestkrper.

II. Maximal zulssige Bild-/Detektorunschrfen (mit Doppeldraht-BPK).

III Wahl der Rhrenspannung oder des Gammastrahlers in AbhngigkeitIII. Wahl der Rhrenspannung oder des Gammastrahlers in Abhngigkeit von Material, Materialdicke und Detektor.

IV Mgliche DurchstrahlungsgeometrienIV. Mgliche Durchstrahlungsgeometrien.

V. Mindestwerte fr das normierte Signal-zu-Rauschverhltnis (SNRN).

VI Metallfolienmaterial und dickeVI. Metallfolienmaterial und dicke.

VII. Neue Kompensationsprinzipe.

3333


Das quivalent zur opt. Dichte von Teil 1: SNRN Anforderungen in Teil 2

Die zu erreichenden SNRN-Werte sind Ntabelliert als Funktion von

Strahlungsenergie und Objektdicke

Front-Bleifolien werden im unteren Energiebereich nur in der oberen Dicke begrenzt.

3434


Belichtungsdiagramm fr CR auf Basis von Grauwerten, nicht in ISO 17636-2 enthalten

100,0

Exposurechart7.5MVBetatron

.

6

5

m

A

]

2.5MV7.5MV

10,0

B

[

m

i

n

@

0

.

7.5MeVBetatron

IP=STVIGV = 17000

SNRmin=100

1,0

B

GV=17000Filter=Cu4mm/noScreen=Fe0.8/0.8mmSDD=1000mmMaterial=Fe

,

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

t[mm]

Exposure chart for IP ST VI, Drr scanner CR35NDT and its setting.

Measure the exposure time and mA for different tube voltages which are required to achieve a reference grey value GVreference!

Make a plot as shown

3535


Make a plot as shown

Kompensationsprinzip (II)in ISO 17636-2

Kompensation von zu hoher Detektorunschrfe durch erhhtes SNR.

Die Anwendung ist erforderlich, wenn Detektoren mit zu hoherDie Anwendung ist erforderlich, wenn Detektoren mit zu hoher Unschrfe nach Tabelle B.13 oder B.14 eingesetzt werden sollen!

3636


Kompensationsprinzip (II) in ISO 17636-2 falls Detektor Unschrfe zu hoch istfalls Detektor-Unschrfe zu hoch ist

Kompensiere fehlende Ortsauflsung durch erhhte Einzeldraht-Erkennbarkeit: Eine geringere Ortsauflsung, z.B. ein zu geringer

D ld ht t (D) k d h i Doppeldrahtwert (D) kann durch einen greren Wert bei der Drahterkennbarkeit (W) kompensiert werdenwerden.

Maximal zwei (oder drei) Bildgtewerte drfen gegeneinander kompensiert werdengegeneinander kompensiert werden.

Gefordert:NichtOK

OK: OK BedingtOK

Prfklasse B10 mm Wanddicke

D11W14

OKD12W13

D10W15

D 9W16

DoppeldrahtwertEinzeldrahtwert

OKD8

W17

10 mm Wanddicke

3737


Nachweis zur Wirkung des Kompensationsprinzipes II(II)Nachweis von Fehlern mit Subpixelauflsung Testprobe BAM 5

8 mm Stahl

Hochpass-Hochpassgefiltert

13 14 15 16 17 18 19 Draht O3 5 6 8 9

13 14 15 16 17 18 19C1 Film:Draht ~16 sichtbar

DDA (V 1)

Draht O EN 462-1

W13 200mW14 160m

200m pixel size!

100m Kontrastauflsung DDA (Vergrerung = 1):W19 = 50m Kontrastauflsung

W15 130mW16 100mW17 80mW18 63mKlasse B

3838


200m pixel size!W18 63mW19 50m

Klasse B

Grundanforderungen zur Radiographie

G d f d Fil d di it l R di hi i V l i h

g gin allen nationalen und internationalen Standards

Grundanforderungen an Film- und digitale Radiographie im Vergleich:

E i h i i i l ti h Di ht E i h i i i l SNRFilm Digitale Detektoren Erreiche eine minimale optische Dichte Erreiche ein minimales SNRN berschreite nicht die Filmsystemklasse oder einen kalibrierten Grauwertfr CR

Whle den richtigen FFA Whle den richtigen SDA

und Detektortyp mit korrektem SRb b Weise Bildgte nach mit Testkrpern (IQIs): Drhte oder, Nachweis mit gleichen IQIs Stufe-Loch oder Nutze optional duplex wire IQI p p

Platte Loch (USA)

SNR Signal zu RauschverhltnisIQI Bild t t tk

FFA Film Fokus AbstandSDA S D t kt Ab t d

3939


IQI BildgtetestkrperSDA Source Detektor Abstand

ISO 17636-2in

einer Seite

Image 13a of ISO 17636-2

Protokollblatt zur Ausbildung.

Wird mit DGZfP (Pittlik)Wird mit DGZfP (Pittlik) weiterentwickelt.

4040


ISO 17636-2 in einer Seite

7500

4141


Zusammenfassungf- Filmersatz durch die digitale Radiographie erfordert eine unterschiedliche Arbeitsweise im Vergleich

zur Filmradiographie, um die gleiche oder eine bessere Bildqualitt zu erhalten.

- Die DIN EN ISO 17636 hat die DIN EN 1435 seit 2013 ersetzt!- DIN EN ISO 17636-2 beschreibt die Arbeitsweise zum Filmersatz durch Speicherfolien oder

Matrixdetektoren.

- DIN EN ISO 17636-1 ist quivalent zur DIN EN 1435 mit einigen nderungen (Gamma-Strahler).

- Neue Anforderungen sind tabelliert zur Auswahl digitaler Detektoren fr die Schweinahtprfung auf Basis der Detektor- bzw. Bildunschrfe.

- Die Parameter spezifischer Kontrast (eff) Signal zu Rauschverhltnis (SNR) und Basisortsunschrfe (SRb) sind die Hauptparameter, die die Bildqualitt im digitalen Rntgenbild beeinflussen. Der Zusammenhang ist in die Trainingsunterlagen der DGZfP eingegangen.

- Ein gefordertes minimales SNRN oder ein geforderter minimaler Grauwert (nur bei CR) ersetzen die Anforderungen an die zu erreichende minimale opt Dichte der FilmradiographieAnforderungen an die zu erreichende minimale opt. Dichte der Filmradiographie.

- Neue Belichtungsanordnungen gestatten den Einsatz von flachen Matrixdetektoren oder Kassetten anstatt von Filmen, die an gekrmmten Objekten angelegt werden.

Martixdetektoren erreichen eine bessere Bildqualitt als Rntgenfilme- Martixdetektoren erreichen eine bessere Bildqualitt als Rntgenfilme.

- Matrixdetektoren knnen mit deutlich geringerer Dosis als Filme belichtet werden.

- Digitale Detektoren ermgliche die Prfung mit einen deutlich hheren Objektumfang.

4242


EN 13068 Radioscopy

Neue Standards zur Digitalen Industriellen RadiologieEN 13068 Radioscopy

EN 14096, ISO 14096 Film Digitisation

EN 14784 CR (2005) Part 1: Classification of Systems, Part 2: General ( )Goes to ISO, revision required

y ,principles, becomes ISO 16371

ISO 10893-7 (2010) Steel tubes NDT of welds with DDA and (CR)

New ISO/DIS 17636-2 NDT of welds: CR and DDA to substitute EN 1435

prEN 16407 (2012): corrosion and wall thickness

Practice with film, CR and DDA for double wall and tangential techniquecorrosion and wall thickness tangential technique

ASME (BPVC,S.V, Article 2) Radiography (film, CR, DDA and more)

ASTM CR (2005) Classification (E 2446-05), Long term stability (E2445-Revision required 05), Guide (E 2007-10), Practice (E 2033-06)

ASTM DDA (2010) Characterisation (E 2597-07), Guide (E 2736-10), Practice (E 2698-10), Long Term Stability (E 2737-10)act ce ( 698 0), o g e Stab ty ( 3 0)

ASTM DICONDE (2010)(data format)

Standard Practice for Digital Imaging and Communication Nondestructive Evaluation (DICONDE)(E 2663 08 E 2699 10 E 2669 10 E 2738 10 E 2767 10 )

4343


(E 2663-08, E 2699-10, E 2669-10, E 2738-10, E 2767-10 )

ASTM E 2422-05, E 2660-10, E 2669-10

Digital reference image catalogues, light alloy, titanium and steel castings

DanksagungU Z h l

Ende- U. Zscherpel- K. Bavendiek- B. Redmer- A. Pittlik Ende

[email protected]

A. Pittlik- M. Jechow

4444


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