Вибір джерела випромінювання та апаратури контролю

Вибір джерела випромінювання здійснюють на підставі поданих у завданні характеристик матеріалу об´ єкту контролю, його конструктивних особливостей. При цьому можна скористатись рекомендаціями, поданими у довідковій літературі, зокрема в [3, 4].

Слід враховувати також, що вибір джерела зумовлений використовуваним індикатором випромінювання.

Для кожного матеріалу і джерела існує гранична товщина контрольованого об´ єкта і рекомендований режим просвічування. Енергія джерела визначає проникаючу здатність випромінювання – чим більша енергія – тим більшу товщину матеріалу можна просвітити і виявити дефекти. Потужність експозиційної дози (ПЕД) випромінювання визначає продуктивність контролю – чим більша ПЕД, тим менше часу треба буде на просвічування даної товщини матеріалу. Але величина ПЕД також ставить відповідні вимоги до техніки безпеки і конструкції захисних засобів.

Питома активність джерела визначає розміри активної частини джерела, а також і геометрію контролю, нерізкість зображення – чим більші розміри активної частини джерела при фіксованій фокусній віддалі, тим більша геометрична нерізкість, тим гірша роздільна здатність методу.

Період піврозпаду визначає час “життя” радіоактивних елементів (Т =1, 443 Т ), а значить визначає періодичність їх заміни, витрати на їх придбання, зберігання, а потім на заховання використаних джерел в спеціальних сховищах.

Наявність радіоактивних домішок в низькоенергетичному джерелі випромінення приводить до погіршення виявлення дефектів.

При виборі типу джерела треба враховувати, що найбільш доступні, надійні і прості в обслуговуванні є промислові рентгенівські апарати.

Гамма-дефектоскопи рекомендується застосовувати для контролю:

– виробів великої товщини, які неможливо просвітити за допомогою рентгенівських апаратів через недостатню проникаючу здатність рентгенівського випромінювання;

– складних агрегатів, зварених та інших деталей і вузлів, конструкція яких не дозволяє встановити рентгенівські апарати в положення просвічування у відповідності з оптимальною схемою;

– агрегатів, зварених та інших нерознімних з´ єднань в нульових умовах, коли неможливо застосувати рентгенівські апарати через відсутність електромереж.

Прискорювачі застосовують в основному для контролю товщин, недоступних для просвічування іншими джерелами випромінювання.

Конкретний тип джерела встановлюють з врахуванням вимог, які ставляться до чутливості дефектів, за маневреністю в процесі контролю, за його продуктивністю.

Вибравши необхідну енергію випромінювання і типи джерел, вибирають ті, які забезпечують вищу технічну і економічну ефективність.

Типова процедура вибору джерела випромінювання, полягає в наступному.

Спочатку визначають, в яких умовах буде проводитись контроль: в стаціонарній лабораторії радіаційного контролю чи в цехових, монтажних, польових і інших нестаціонарних умовах.

З дефектоскопічного обладнання найбільш простими і надійними в роботі є рентгенівські апарати. Малі розміри фокусної плями рентгенівської трубки і можливість плавного регулювання енергії випромінювання апарату дозволяють отримувати радіограми з високою якістю зображення.

Імпульсні рентгенівські апарати, хоч і відрізняються портативністю і невеликою масою, мають обмежене застосування через малу інтенивність випромінювання, приблизно в 100 раз меншу, ніж у моноблочного апарата РУП-120-5-1.

Гамма-дефектоскопи застосовують у тих випадках, коли не можна застосувати рентгенівські апарати: при відсутності електричної енергії і водяного охолоджування; при контролі виробів що мають складну конфігурацію або товщину, для просвічування якої проникаюча здатність рентгенівського випромінювання виявляється недостатньою.

Прискорювачі електронів застосовують в основному для контролю великої товщини, недоступної для контролю іншими джерелами іонізуючого випромінювання.

При виборі типів радіографічної плівки, підсилюючих екранів і способів зарядки касет виходять з умови забезпечення необхідної чутливості контролю при мінімально можливому часі експозиції.

У випадку застосування рентгенівських апаратів слід використовувати в основному переносні апарати для контролю в нестаціонарних умовах і пересувні для контролю в стаціонарних умовах. Але проникаючої здатності цих апаратів іноді не вистачає для ефективного контролю в цехових і монтажних умовах стальних об’єктів товщиною більше 20 мм. В цих випадках застосовують більш потужні пересувні рентгенівські апарати з маніпуляторами, які забезпечують необхідне переміщення захисних кожухів з рентгенівськими трубками.

Далі підбирають за довідковими даними, виходячи із потрібної енергії випромінювання такі апарати, що мають відповідний діапазон напруг на рентгенівській трубці. При контролі в нестаціонарних умовах слід вибирати той апарат, в якого максимальна напруга в трубці і потрібна напруга найбільш близькі. Наприклад потрібна напруга для просвічування об’єкта 150 кВ, а може створюватись апаратами як 200кВ так і 280 кВ. Бажано використовувати апарати з напругою до 200 кВ, оскільки в нього будуть менші маса, габарити, а значить вища маневреність і продуктивність.

При просвічуванні в стаціонарних умовах ця вимога не важлива і при підборі апаратів за параметром напруги слід враховувати можливе розширення номенклатури контрольованих об’єктів, тобто вибирати апарати з достатньо високим діапазоном напруг, з різними рентгенівськими трубками.

Виясняють, яка форма поля опромінення більш доцільна, який потрібен пучок випромінювання – направлений чи панорамний. Для просвічування ділянок виробів, які мають приблизно осьову чи центральну симетрію, перевагу слід віддавати джерелам з кінцевим полем опромінення. Більшість рентгенівських апаратів створюють спрямований потік випромінювання в конусі з кутом розкриття 40⁰ – 60⁰. Остаточний вибір трубки з кільцевим чи направленим полем випромінювання необхідно робити, враховуючи розмір фокуса і одержувану чутливість до дефектів (фокуси трубок з кільцевим полем випромінювання мають, як правило, більші розміри). Крім того слід врахувати, що центральний промінь в трубках з кільцевим полем випромінювання не завжди перпендикулярний до осі трубки. Тому не вдається просвітити, наприклад, кільцеве зварне з’єднання з його центра по нормалі до поверхні зварених елементів за одну експозицію.

Перевіряють можливість розміщення блока випро-мінювання (захисного кожуха з рентгенівською трубкою) у відповідності з оптимальною схемою просвічування при заданій фокусній віддалі. Фокусна віддаль не є в радіографії якою-небудь постійною величиною. У залежності від габаритів виробів і умов доступу вона може змінюватись досить значно. Але орієнтовно для рентгенівських апаратів і гамма-дефектоскопів слід вибирати значення фокусної віддалі 50 – 70 см, а для бетатронів 1 – 2 м. Задачі, які можна розв’язувати за допомогою рентгенівських апаратів, визначаються можливістю установки на цих віддалях від контрольованої ділянки досить великих блоків випромінювання. Якщо габарити перевищують розміри вільних зон в області оптимальних фокусних віддалей, слід застосовувати рентгенівські апарати кабельного типу з малогабаритними блоками випромінювання (захисними кожухами).

При контролі в польових, цехових і монтажних умовах, особливо для контролю магістральних і інших трубопроводів, можна застосовувати імпульсні рентгенівські апарати, середня інтенсивність випромінення яких в десятки раз менша в порівнянні з рентгенівськими апаратами неперервної дії.

Уточнюють вибір рентгенівських апаратів після визначення орієнтовного часу просвічування заданої товщини матеріалу з врахуванням інтенсивності випромінювання (сили струму) за номограмами для кожного типу плівки і типу апарату.

Остаточний вибір роблять за результатами порівняльної оцінки техніко-економічної ефективності застосування всіх тих ренгенівських апаратів, які технічно підходять для вирішення поставлених задач, з врахуванням потрібної чутливості до дефектів і продуктивності контролю.

У випадку гамма-дефектоскопічного контролю конкретний дефектоскоп вибирають за такою ж схемою, звернувши увагу на те, щоб об’єкти контролю в повній мірі відповідали призначенню дефектоскопів. Для контролю в нестаціонарних умовах слід звернути увагу на технологічну маневреність дефектоскопів (найменш можлива маса дефектоскопа і радіаційної головки, достатня довжина ампулопроводу, необхідність джерел живлення). При цьому можна керуватись наступними характеристиками деяких типів дефектоскопів.

Універсальними шланговими гамма-дефектоскопами можна подавати джерело випромінювання по ампулопроводу на віддаль 5-12 м від радіаційної головки, а таких просвічувати спрямованим пучком випромінювання з радіаційної головки, панорамним чи направленим пучком з комутуючої головки. Їх використовують для просвічування важкодоступних місць виробів з вузькими ходами, ємностей високого тиску, технологічних і напірних трубопроводів тощо.

Гамма-дефектоскопи для просвічування виробів типу порожнистих тіл обертання можуть створювати панорамний (кільцеве поле опромінення) чи фронтальний пучки і використовуються для контролю зварених з’єднань магістральних газонафтопроводів, сферичних і циліндричних ємностей.

Гамма-дефектоскопи для фронтального просвічування застосовують головним чином в умовах монтажу виробів, оскільки вибіркова спрямованість випромінювання дозволяє забезпечити високу радіаційну безпеку.

Гамма-дефектоскопи спеціалізованого призначення використовуються, зокрема, для контролю зварених з´ єднань атомних електростанцій в умовах їхнього ремонту.

Дія просвічування виробів великої товщини, а також виробів з особливо густих матеріалів (уран, вольфрам, свинець тощо) використовують прискорювачі – бетатрони, мікротрони, лінійні прискорювачі. Якщо для конкретної товщини підходять кілька прискорювачів, то ті з них, в яких більша енергія, забезпечують менший час просвічування, але вони більш громіздкі, вимагають більшого захисту, складніші в експлуатації.

Проведення радіаційного контролю якості можливе із застосуванням універсальної чи спеціалізованої апаратури, причому головним в обох випадках є одержання зображення достатньої яскравості, контрастності і чіткості.

Таблиця 4.1 – Область застосування рентгенографії

При використанні спеціалізованої апаратури радіаційного контролю якості більшість операцій контролю виконуються автоматично, що суттєво підвищує продуктивність праці і знижує ймовірність помилок при проведенні неруйнівного контролю. Механізовані і автоматичні установки успішно застосовують для поточного контролю масової продукції простої форми. У інших випадках їх використання потрібно ретельно зв’язувати, аналізуючи всі сторони контролю, особливо економічну. Тому в переважній більшості при необхідності проведення радіаційного НК використовують універсальні засоби промислової радіографії.

Таблиця 4.2 – Область застосування гаммаграфії

Товщина сплаву, що просвічується, мм, на основі	Радіоактивні джерела
заліза	титану	алюмінію	свинцю
1 – 20 5 – 30 5 – 100 10 – 120 30 – 200	2 – 40 7 – 50 10 – 120 20 – 150 60 – 300	3 – 70 20 – 200 40 – 350 50 – 350 200 – 500	10 – 300 30 – 300 70 – 490 100 – 500 300 – 700	Тm Se Ir Cs Co

Таблиця 4.3 – Область застосування радіографії при