|
|
Основы РК, источники и технология пленок. Основы радиографического метода контроля Введение
Активность гамма источника – это количество радиоактивных ядер, распадающихся за единицу времени или скорость радиоактивного распада.
Аt=A0*e-0,693t/T1/2
Единица измерения в системе СИ: Бк, на практике: Кu.
1Ku=3,7*1010 Бк
1Бк=1распад/с
В паспорте на источник указываются первоначальная активность и дата. От активности зависят интенсивность излучения и время экспозиции.
Интенсивность излучения – это количество энергии излучения, прошедшее через единицу площади за единицу времени, направленную перпендикулярно излучению.
Интенсивность гамма источника зависит от энергии гамма излучения и активности источника на данный момент времени. Со временем интенсивность источника ослабевает.
Iϒ=Eϒ*At
Для источника рентгеновского излучения интенсивность зависит от величины анодного напряжения и тока накала, или напряжения накала и анодного тока.
IR=Ua*Iн(Uн*Ia)
Поглощенная доза
При прохождении излучения через организм человека часть энергии поглощается, а часть проходит.
Дп=Е/M
Единица измерения поглощенной дозы в системе СИ: Гр(Грэй), а на практике: Рад.
1Гр=100 Рад
При прохождении излучения через организм человека, часть энергии поглощается, а часть проходит.
Экспозиционная доза – это количество заряженных частиц одного знака, полученных в единице сухого атмосферного воздуха от воздействия излучения.
Дэкс=Q/М
Единица измерения экспозиционной дозы в системе СИ: Кл/кг, а на практике: Р(Рентген).
Для биологических тканей 1Р=0.96Рад
1Рад. По ионизации сухого атмосферного воздуха можно определить дозу излучения R и γ-лучами при энергии до 3 МэВ.
1 Рентген – это такое количество R и γ излучений, которое в 1 см3 сухого атмосферного воздуха образует 2*109 пар заряженных частиц.
6. Эквивалентная доза – это такое количество любого вида излучения (R,γ,β) которое, воздействуя на организм человека вызывает такой же результат, как единица поглощенной дозы.
Дэкв=Дп*Ккач
Ккач – коэффициент качества, для (R,γ,β) Ккач =1 .
Единица измерения эквивалентной дозы в системе СИ: Зв (Зиверт), внесистемная единица: Бэр(Биологический эквивалент рада).
1Зв=100Бэр
Для R,γ-излучения 1Бэр=1Р=1Рад
1Зв=1Гр
1Зв=100Р
1мР=10мкЗв
Среднегодовая доза в год 20мЗв=2Р.
Мощность поглощенной дозы - это поглощенная доза за единицу времени. Единица измерения в системе СИ: Гр/с, на практике: Рад/с.
Рп=Дп/t
Мощность экспозиционной дозы – это экспозиционная доза за единицу времени. Единица измерения в системе Си: А/кг, на практике: Р/с.
Рэкс=Дэкс/t
Мощность эквивалентной дозы – это эквивалентная доза за единицу времени.
Единица измерения в системе СИ: Зв/ч, на практике: Бэр/с.
Рэкв=Дэкв/t
Способы обнаружения и измерения R,γ-лучей.
Исходя из свойств R,γ-лучей в дефектоскопии для обнаружения и измерения излучения используют следующие способы или методы регистрации:
Ионизационный
Сцинтилляционный
Фотографический
Ионизационный
Ионизационный прибор состоит из баллона, наполненного сухим атмосферным воздухом или инертным газом с 2-мя металлическими электродами – анодом и катодом. До прохождения излучения воздух или газ – изолятор, нет тока. При прохождении излучения через газ или воздух, происходит ионизация и течет электрический ток.
а) Ионизационная камера
Двухэлектродный прибор, работает как конденсатор. Перед работой подается напряжение U=150-250 В и камера заряжается. До воздействия излучения воздух – изолятор и напряжение между электродами не меняется – постоянное. При воздействии излучения происходит ионизация воздуха и заряженные частицы, перемещаясь, уменьшают напряжение между электродами. Уменьшенное напряжение прямо пропорционально степени ионизации воздуха или дозе облучения.
б) Пропорциональный газоразрядный счетчик
Такой же двухэлектродный прибор с напряжением питания Uпит=400-500 В. До прохождения излучения газ – изолятор, нет тока. При наличии излучения происходит ионизация газа и электроны, перемещаясь к аноду, вызывают ударную ионизацию, получаем электрический ток, прямо пропорциональный мощности излучения.
в) Счетчик Гейгера-Мюллера
Миниатюрные счетчики, двухэлектродные приборы со стабильным напряжением питания Uпит=450-500В. До воздействия излучения газ – изолятор, нет тока. При наличии излучения происходит ионизация газа и получаем короткие импульсы тока одинаковой амплитуды, но с частотой прямо пропорциональной мощности излучения.
2.Сцинтилляционный
Этот метод основан на свойстве люминофора, преобразовывать поглощенную энергию излучения в световые вспышки. Если люминофор светится во время излучения и после от попадания света, то кристаллы называются фосфорами, а явление свечения фосфоресценцией.
А в дефектоскопии используют кристаллы, которые вызывают свечение только в момент прохождения излучения и называется флуоресценцией.
а) Флуоресцирующие экраны представляют собой картонную или пластиковую основы, на которую наносится люминофор (CaWO4) – используют в радиографии для сокращения времени экспозиции.
б) Сцинтилляционный датчик состоит из прозрачной основы кристалла люминофора, как йодистый калий (KI), йодистый натрий (NaI) или ZnS, которые излучение преобразовывают в свечение, а затем яркость свечения в электрический ток и мощность излучения.
в) Экран TV или монитора, что используется в радиоскопии.
3. Фотографический
Рентгеновская пленка состоит из прозрачной основы, на которую наносится чувствительный слой из кристаллов бромистого серебра (AgBr) в желатине. Размеры кристаллов до 3 мкм. При прохождении излучения через пленку, поглощенная энергия вызывает фотохимическую реакцию или восстанавливает металлическое серебро из кристаллов AgBr. После просвечивания, при проявлении, фотохимическая реакция продолжается и увеличивается количество восстановленных атомов серебра. При фиксировании с прозрачной основы удаляется все, кроме металлического серебра, и получаем рентгеновский снимок. Используется в радиографии и дозиметрии.
Радиационные методы контроля
Чувствительностью контроля называется наименьший размер дефекта, четко выявляемый при контроле. Для определения чувствительности контроля используются канавочные и проволочные эталоны чувствительности.
Чувствительностью снимка называется наименьшая глубина канавки эталона (диаметра проволоки), четко видимая на снимке. Чувствительность снимка обозначается К и измеряется в мм или в % от толщины стенки.
Радиографический метод
Этот метод позволяет контролировать в полевых и цеховых условиях изделия разных габаритов, разной формы, все виды сварных соединений (угловые, стыковые, нахлесточные). Почти все виды сварки при изготовлении, строительстве, монтаже, ремонте, толщиной от 1 мм до 500 мм.
Достоинства метода:
Высокая чувствительность снимка. При рентгенографии до 1-3% от толщины стенки, при гаммаграфии до 3-5% от толщины стенки.
Определяется характер и размеры дефекта, остается документ после контроля.
Недостатки метода:
Высокая стоимость из-за содержания серебра на пленке.
Низкая производительность при ручной фотообработке.
Примечание:
Разновидностью радиографии является электрорадиография или ксерография, где вместо пленки используют алюминиевую пластину в кассете и перед работой заряжают. После просвечивания на бумагу переносят информацию с помощью черного мелкодисперсного порошка.
Радиоскопический метод
Регистратором является экран монитора, применяется в цеховых условиях при контроле однотипных изделий.
Достоинства метода:
Получаем результат в момент просвечивания
Высокая чувствительность контроля – до 5-10% от толщины стенки.
Определяются характер и размеры дефекта
возможность контроля движущихся объектов со скоростью до 2-3м/мин.
Недостаток метода:
Оператор или дефектоскопист устает, поэтому необходима его смена или технический перерыв.
Радиометрический метод
Основан на измерении прошедшего излучения через зону контроля. Необходим двусторонний доступ, создавая узкий пучок излучения, должен синхронно перемещать источник излучения и регистратор прошедшего излучения.
Достоинства метода:
Возможность контроля объекта с высокой температурой.
Чувствительность контроля от 10-20% от толщины стенки.
Источники ионизирующего излучения
1) Энергия излучения - это способность излучения совершать работу. Измеряется [Дж],[эВ]. Излучение не регулируется и для каждого источника существует своя энергия.
2) Активность - скорость распада At [Ku], [Бк]. От активности зависит время экспозиции и интенсивность излучения.
3) Период полураспада - это время, за которое первоначальное количество ядер уменьшится ровно в два раза.
4) Интенсивность – это количество энергии, проходящее через единицу площади за единицу времени.
5) Размер таблетки - (диаметр и высота)
6) Форма пучка излучения
Гамма - дефектоскопы различают:
1) По конструкции:
- Шлангового типа
-Затворного типа
2) По форме пучка:
-Панорамный (кольцевой пучок)
-Направленный
-пирамидальный
3) По типу:
-Переносной
-Передвижной
-Стационарный
Гамма дефектоскоп шлангового типа, переносной Гаммарид- 25М
Основные узлы гамма - дефектоскопа :
Пульт управления
Радиационная головка
Двухканальное устройство или направляющая головка
Ампулопровод
Коллиматор
Пульт управления
Представляет собой тележку с рукояткой и гибким шлангом длиной 12 метров. Внутри шланга имеется зубчатый трос, который соединяется с радиационной головкой. На пульте управления также имеется счетчик расстояния.
Радиационная головка
Представляет собой корпус из титана, внутри которого имеется блок защиты из урана, который защищает нас от излучения в 20-30 раз. По центру радиационной головки находится источник с ампулой и держателем и ползун в виде бус. Масса радиационной головки 16 кг (бывает 13 кг и 7 кг.) Со стороны пульта управления имеется замок безопасности, а со стороны коллиматора флажок или затвор. На корпусе имеется знак радиационной опасности.
Двухканальный устройство
Служит для рассоединения ползуна и ампулы с держателем источника во время просвечивания и для их соединения после просвечивания.
Ампулопровод
Различают жесткий, гибкий и для перезарядки. Служит для транспортировки источника излучения
Коллиматор
Формирователь пучка излучения. Состоит из сплава вольфрама в корпусе и позволяет формировать кольцевой пучок (панорамный), направленный пирамидальный пучок и направленный конусообразный . Сплав вольфрама в ненужных направлениях ослабляет мощность излучения в 50-60 раз.
Порядок работы:
Коллиматором выбрать форму пучка излучения. Определить границы опасной зоны и время экспозиции.
1) К радиационной головке, со стороны флажка соединить двухканальное устройство, затем ампулопровод и коллиматор.
2) Зубчатый трос пульта управления соединить с хвостовиком держателя источника, а защитный кожух с корпусом радиационной головки. С пультом управления отойти в обратную сторону от направления излучения на длину соединительного пульта.
3) Поднять флажок и замком безопасности открыть канал радиационной головки.
4) Рукоятку пульта управления вращать по часовой стрелке до упора. Выдержать время экспозиции.
5) Вращать рукоятку пульта управления против часовой стрелки. При возврате в блок защиты радиационный головки ползуна ампула- держателем источника флажок автоматически падает.
6) Дозиметром проверяем наличие источника радиационной головки.
7) Замком безопасности закрыть радиационную головку.
Примечание:
1) Работают два человека, у каждого индивидуальный дозиметр. Дефектоскопист находится у пульта управления, а помощник на границе опасной зоны.
2) В полевых условиях у пульта управления мощность излучения не должна превышать, а на границе опасной зоны.
3) К перезарядке гамма - дефектоскопа, допускаются только лица, имеющие специальное удостоверение.
Защитный контейнер КЗ-1
Защитный контейнер предназначен для хранения и перезарядки гамма дефектоскопа. Представляет собой цилиндрический корпус из сплава титана, где имеется шарообразный блок защиты из урана. Имеет три канала с крышками, один общий замок и общая крышка, которая закрывается и пломбируется. На корпусе знак радиационной опасности, марка контейнера КЗ- 1, год изготовления, серийный номер и масса (56 кг). Хранится в стационарном хранилище.
Примечание:
1) В канале должны хранить ампулы с держателем источника, где выглядывает хвостовик.
2) При использовании контейнера один канал должен быть свободным, а в журнале должно быть четко расписано в каком канале какой источник.
Рентгеновские аппараты
Классификация рентген аппаратов
Рентгеновские аппараты предназначены для получения, использования рентген излучения и защиты окружающих от облучения.
Рентгеновские аппараты различают непрерывного излучения: РУП-120-5Н; РУП-300-10Н; РАП-160-6П и импульсного излучения типа: МИРА-2Д; АРИНА; ШМЕЛЬ; ПИОН.
Рентгеновские аппараты также различают:
1) по условиям использования:
- стационарные
- передвижные (кроуллеры)
- переносные
2) по расположению рентгеновской трубки и высоковольтного трансформатора:
- моноблочные (в одном корпусе)
- кабельного типа (располагаются раздельно и соединяются кабелем)
3) по форме пучка излучения:
- кольцевой,
- направленный,
- в виде лепестка.
Основные параметры рентгеновского излучения:
1) Энергия излучения
2) Интенсивность
3)Размер фокусного пятна
4) Форма пучка:
-Кольцевой
-Направленный
РАП-160-6П
1) аппарат для просвечивания сварных швов труб диаметром 1020, 1220, 1420 мм с толщиной стенки 2-30 мм и изделия любой формы и размеров
2) используется рентгеновская трубка 07БПК2-160 с размером фокусного пятна 3,5× 1,2мм
3) напряжение питания 220В с частотой 50Гц
4) диапазон регулировки анодного напряжения от 0 до 160 кВ
5) анодный ток от 3 до 6 мА
6) режим работы повторно- кратковременный: 10 минут работы, 20 минут перерыв
Основные узлы аппарата:
1) Моноблок (рентгеновский блок)
2) пульт управления
3) соединительный кабель
4) тележка
Моноблок:
Моноблок предназначен для получения, использования рентгеновского излучения и защиты окружающих от облучения.
Состоит из цилиндрического металлического корпуса, где располагается повышающий трансформатор (ТрГ), понижающий трансформатор (ТрН) и рентгеновская трубка непрерывного действия (Л4).
На торце корпуса располагаются вентилятор (m2) для охлаждения трубки, манометр и вентиль для закачки газа в баллон.
Для охлаждения обмоток трансформатора и защиты их от тока короткого замыкания в баллон закачивается элегаз (F6S), для защиты газа в баллоне от перегрева в нем располагается термопереключатель (ТП)с температурой срабатывания + 60 0С
На корпусе имеется желтая полоса, указывающая место выхода изучения, а красная линия указывает на центр пучка (ось пучка)
Пульт управления:
Пульт управления предназначен для управления аппаратурой и подбора режима просвечивания. Внутри корпуса располагаются автотрансформатор (ТрА), электромагнитное реле (Р1; Р2; Р3; Р4; Р5) с контактами для управления работой аппарата, схемы выпрямления и подстроечные сопротивления (R1; R2; R3; R4; R5).
На пульте управления располагаются предохранители (ПР1; ПР2) рассчитанные на 10 А и предохранитель (ПР3) рассчитанный на 2А, главный переключатель В1 с тремя фиксируемыми положениями:
- «выкл»
- «сеть»
- «рентгеновская трубка»;
Миллиамперметр - измеритель анодного тока, реле времени (РВ)- для выставления времени экспозиции, 3 сигнальные лампочки:
- «красная» (высокое анодное напряжение)
- «желтая» (перегрев в газовом баллоне)
- «зеленая» (напряжение питания); киловольтметр - измеритель анодного напряжения.
Слева имеется разъем для сетевого кабеля, а справа для соединительного кабеля с моноблоком.
Подготовка к работе и порядок работы с рентген аппаратом:
1) Моноблок соединить с пультом, а пульт управления подключить в сеть, выбрать форму пучка изучения и моноблок установить согласно схеме контроля.
Примечание:
Перед включением аппарата главный переключатель (В1) должен быть отключен, ручки регуляторов напряжения и тока в левом крайнем положении.
2) главным переключателем включить сеть, на пульте управления загорается зеленая лампочка и после этого выжидаем одну минуту.
3) реле времени выставить время экспозиции (просвечивания)
4) главным переключателем включить рентгеновскую трубку и ручками регуляторов выставить анодное напряжение и анодный ток. На пульте управления загорается красная лампочка, зеленая гаснет: идет просвечивания объекта, где энергия излучения зависит от анодного напряжения, а интенсивность излучения от анодного тока и анодного напряжения.
5) за 20 секунд до окончания времени экспозиции, ручки регуляторов тока и напряжения уменьшить в 2 раза, по истечения времени экспозиции прекращается просвечивание объекта, на пульте гаснет красная лампочка и загорается зеленая.
6) главный переключатель установить приложение сеть, а ручки регуляторов в левое крайнее положение
7) через 5-7 минут после охлаждения анода трубки, отключить сеть, на пульте управления гаснет зеленая лампочка.
Примечание:
Перед работой аппарат тренировать по таблице, указанной в техническом описании.
Принцип работы электросхемы РАП 160-6П:
1) Собрать рентген аппарат, установить согласно схемы контроля и подключить в сеть;
2) главный переключатель поставить в положение"сеть", при этом напряжение 220 В через предохранители Пр1 и Пр2 подается на автотрансформатор (ТрА1; ТрА2; ТрА3) и параллельно через реостат R1 на первичную обмотку понижающего трансформатора (ТрН1). Со вторичной обмотки понижающего трансформатора (ТрН2), напряжение 12В подается на катод рентгеновской трубки. С отвода автотрансформатора (ТрА2) через предохранитель (Пр3) и диодный мост (Д5-Д8) напряжение 12 вольт подается на зеленую лампочку (Л1), контакты (3Р2) замыкаются и загорается зеленая лампочка.
3)С отвода автотрансформатора (ТрА3) напряжение 24В через диодный мост Д1-Д4 подается на вентилятор охлаждения анода трубки (m2).
Реле времени (РВ) выставить время экспозиции, главный переключатель поставить положение "рентгеновская трубка", при этом контакты В1-3 замыкаются, В2 блокируется. По цепи "+"-Р1-Р2-Р5-1Р4-1Р3-1Р1-РВ-В1\3-В-"-" начинает течь ток.
4) контакты 1Р5 замыкаются и с отвода автотрансформатора ТрА1 напряжение 220 В подается на киловольтметр и параллельно через диод Д1.3 на первичную обмотку повышающего трансформатора ТрГ1. Со вторичной обмотки повышающего трансформатора ТрГ2 напряжение равное 160кВ подается на рентгеновскую трубку и начинается изучение.
5) по истечении времени экспозиции контакты РВ размыкаются, перестает течь ток в этой цепи. Контакты 1Р5 размыкаются, и на рентгеновскую трубку не подается высокое напряжение.
6) при «просвете» загоралась красная лампочка, т.е. замыкались контакты 2Р2,а контакты 3Р2, размыкаясь, гасят зеленую лампочку.
7) главный переключатель ставим в положение "сеть" при этом загорается зеленая лампочка, ручки регулятора тока и напряжения поставить в крайнее левое положение.
8) главным переключателем отключить сеть при этом прекращается подача напряжения от сети и гаснет зеленая лампочка Л1, отключается вентилятор охлаждения (m2) и не подается напряжение на катод
Схема защиты аппарата:
1)Предохранители ПР1; ПР2; ПР3 служат для защиты цепи питания от тока короткого замыкания.
2) реле Р3 служит для защиты рентген трубки от перегрузки анодного напряжения, при этом контакты 1Р3, размыкаясь, прекращают ток по обмоткам реле Р2, Р5, a их контакты отключают высокое напряжение на рентгеновской трубке, гасят красную лампочку и включает зеленую.
3) реле Р4 служит для защиты рентгеновской трубки от перегрузки по току, при этом контакты 1Р4 ,размыкаясь, прекращают ток по обмоткам Р2, Р5, a их контакты отключают высокое напряжение на рентгеновской трубке, гасит красную лампочку и включают зеленую лампочку.
4) газоразрядник - служит для защиты пульта управления от высокого напряжения. При обрыве цепи анода срабатывает газоразрядник и заземляет один конец вторичной обмотки повышающего трансформатора.
5) термопереключатель (ТП)- служит для защиты от перегрева в газовом баллоне, при температуре больше +600С, термопереключатель замыкает цепь питания Р1, а его контакты 1Р1, размыкаясь, прекращает ток по обмоткам реле Р2, Р5 ,т.е. отключает рентгеновскую трубку, гасит красную лампочку и включает зеленую. Контакты 2Р1,замыкаясь, включают желтую и гасят зеленую лампочку.
|
|
|
Скачать 1.42 Mb.