Основы метода неразрушающего радиационного контроля

Введение

Сегодня под неразрушающим понимают анализ надежности и других свойств и основных рабочих характеристик всего объекта или отдельных его элементов (участков), не связанный с выведением этого объекта из работы либо его демонтажом. Другими словами, речь идет о проверке изделия без какого- либо его разрушения.

Что же касается основных методов неразрушающего контроля, то ими являются такие методы как:

• магнитный;
• вихретоковый;
• радиоволновой;
• оптический;
• акустический (ультразвуковой);
• радиационный;
• тепловой;
• электрический;
• проникающими веществами.

И здесь стоит отметить, что при всем многообразии методов неразрушающего контроля наиболее частое применение в ______ находит именно радиационный метод. Приборы радиационного контроля позволяют контролировать большие толщины материалов, а также те виды материалов, диагностика которых остальными методами затруднена. В данной работе акцент будет сделан именно на методе радиационного контроля, как на наиболее актуальном и перспективном

Особенности радиационного метода неразрушающего контроля приведены в таблице 1:

1. Основы метода неразрушающего радиационного контроля

При радиационном контроле необходимо наличие, как минимум, трех основных элементов (рис. 1):

1. источник ионизирующего излучения;
2. контролируемый объект;
3. детектор, регистрирующий дефектоскопическую информацию.

Рис. 1. Схема просвечивания: 1 — источник; 2 — изделие;

3 — детектор

При прохождении через изделие ионизирующее излучение поглощается и рассеивается. Степень ослабления зависит от толщины δ и плотности ρ контролируемого объекта, а также интенсивности M и энергии E излучения. При наличии в веществе внутренних дефектов размером Δδ изменяются интенсивность и энергия пучка излучения. На рис. 1 видно, что засветка детектора (более темный участок) происходит больше в том месте, куда попало больше квантов ионизирующего излучения (в месте дефекта).

1. Источники ионизирующего излучения

Рассмотрим подробнее основной элемент радиационного контроля, а именно источник ионизирующего излучения.

Изделия просвечивают с использованием различных видов ионизирующих излучений, классификация которых приведена на рис. 2.

Рис. 2. Классификация источников ионизирующих излучений

Тормозное излучение — электромагнитное излучение, испускаемое заряженной частицей при её рассеянии (торможении) в электрическом поле. В основном таким методом генерируется рентгеновское излучение. Традиционный метод генерации рентгеновских лучей - бомбардировка металлического электрода в вакуумной трубке пучком ускоренных электродов. Но при больших энергиях тормозящихся заряженных частиц, тормозное рентгеновское излучение переходит в энергетический диапазон γ – излучения.

Гамма-излучение так же генерируется искусственными радиоактивными изотопами различных металлов (кобальта, иридия, европия и др.). Такой тип излучения имеет большую проникающую способность в сравнение с рентгеновским излучением.

Также этот метод имеет существенные преимущества перед рентгенодефектоскопией: аппаратура для гамма-дефектоскопии сравнительно проста, источник излучения компактный, что позволяет обследовать труднодоступные участки изделий. Кроме того, этим методом можно пользоваться, когда применение рентгенодефектоскопии затруднено (например, в полевых условиях).

2. Методы радиационного контроля

Методы радиационного контроля различаются способами детектирования дефектоскопической информации (рис.3) и соответственно делятся на радиографические, радиоскопические и радиометрические.

1. Радиография

Радиографические методы основаны на преобразовании радиационного изображения контролируемого объекта в радиографический снимок или запись этого изображения на запоминающем устройстве с последующим преобразованием в световое изображение. На практике этот метод наиболее широко распространен в связи с его простотой и документарным подтверждением получаемых результатов. В зависимости от используемых детекторов различают пленочную радиографию и ксерорадиографию (электрорадиографию). В первом случае детектором скрытого изображения и регистратором видимого изображения служит фотопленка, во втором - полупроводниковая пластина, а в качестве регистратора используют обычную бумагу.

Рис. 4. Классификация методов радиационного контроля

2. Радиоскопия

Радиационная интроскопия — метод, основанный на преобразовании радиационного изображения контролируемого объекта в световое изображение на выходном экране радиационно-оптического преобразователя, причем анализ полученного изображения проводится в процессе контроля.

Этот метод является оптимальным для использования в условиях ___________, т. к. он имеет множество преимуществ относительно остальных.

Чувствительность этого метода несколько меньше, чем радиографии, но его преимуществами являются:

• Экономичность. Нет необходимости использования пленки или пластины, подготовки специального помещения для лаборатории, реактивов и вспомогательного оборудования как в случае обработки запоминающих пластин.
• Скорость обработки. Если экспонирование и дальнейшая проявка пленки занимают около 30–40 минут. Работая же с плоскопанельным детектором, можно получить изображение высокого качества за считанные секунды: 10—150 секунд на создание четкой картинки, 2 секунды на ее передачу на ПК.
• Удобство. Специалистам, проводящим контроль, не нужно уметь работать с проявочным оборудованием и химическими реактивами. Детектор подключается прямо к компьютеру проводом или посредствам беспроводной связи. Как только снимок создан, он практически мгновенно доступен и на ПК.
• Безопасность. В разы снижается негативное влияние на здоровье специалистов неразрушающего контроля. Во-первых, это связано с уменьшением длительности экспонирования. Во-вторых, полностью исключен контакт с агрессивной химией.
• Высокое качество получаемых изображений. Снимки не уступают по своей четкости тем, что получают классическим способом с использованием пленки.
• Удобство хранения результатов контроля. Т. к. снимки сразу попадают на ПК, то организовать архив полученных изображений очень просто. Помимо этого подобный формат организации хранения помогает быстро делиться снимками с другими специалистами, передавая их по сети.

Для просмотра и оценки полученных результатов используется специализированное ПО. Именно с его помощью можно не только получать снимки на ПК, но и производить их обработку, делать необходимые измерения. По своим возможностям программное обеспечение схоже с приложениями, используемыми в ходе компьютерной радиографии. С его помощью также можно настраивать фильтры, приближать снимки.

3. Радиометрия

Радиометрическая дефектоскопия — метод получения информации о внутреннем состоянии контролируемого изделия, просвечиваемого ионизирующим излучением, в виде электрических сигналов (различной величины, длительности или количества).

Преимуществом метода является возможность проведения непрерывного высокопроизводительного контроля качества изделия, обусловленная высоким быстродействием аппаратуры. По чувствительности этот метод не уступает радиографии.

Основным недостатком является более низкая информативность и наглядность по сравнению с методами радиоскопического и радиометрического контроля.

3. Оборудование для проведения рентгеноскопии
1. Гамма-дефектоскопы

Гамма-дефектоскопы — это высокотехнологичное оборудование, применяемое для радиологического контроля. С его помощью радионуклидная диагностика проводится даже в сложных условиях, когда рядом отсутствует источник электроэнергии. Техника отлично подходит для различного рода исследований металлических сооружений, строительных конструкций на наличие дефектов: трещин, полостей и иных изъянов.

Гамма-дефектоскопы: классификация и преимущества

В зависимости от строения и функциональных особенностей, габаритов и мобильности выделяют несколько видов аппаратуры:

1. Универсальные шлангового типа и для фронтального или панорамного контроля. В первом варианте в комплект поставки входит специальный шланг, по которому ампула с источником излучения поступает к месту, подлежащему диагностике. При использовании второго вида оборудования ампула не покидает пределов радиационной головки.
2. Лабораторные, цеховые, полевые. Различные модели в зависимости от своих габаритов и функциональных особенностей могут применяться в кардинально противоположных условиях. Одни гамма-дефектоскопы отлично справляются с диагностикой в сложных условиях неблагоприятной окружающей среды. Другим для правильной работы необходима определенная обстановка, создать которую можно только внутри помещения.
3. Стационарные, портативные. Первый вариант не подлежит транспортировке, второй тип техники при необходимости можно использовать в передвижных лабораториях.

Среди основных преимуществ аппаратуры для радионуклидного контроля выделяют:

• Практичность. Оборудование легко справляется с диагностикой металлических деталей большой толщины, что не всегда под силу рентгенографическим устройствам.
• Независимость от источников питания.
• Доступность методики и относительно небольшая стоимость анализа и техники.
• Простота проведения радионуклидного технического надзора.

2. Рентгеновские аппараты

Рентгеновские аппараты — высокоэффективное оборудование для проведения неразрушающего технического надзора в любых условиях. Подобная техника нередко становится неотъемлемой частью большинства выездных лабораторий. Мобильные генераторы позволяют быстро оценить качество конструкций, выявить большинство существующих дефектов, не разрушая при этом целостность объекта.

Портативные рентгеновские аппараты: основные преимущества

Компактное оборудование для неразрушающих исследований обладает множеством преимуществ. Большинство из них напрямую связано именно со скромными габаритами агрегатов.

Среди главных плюсов применения портативной техники стоит

выделить:

1. Простоту транспортировки. Небольшие устройства совсем несложно перевозить с одного объекта на другой. Они занимают мало места в багаже и относительно немного весят.
2. Удобство использования. Как правило, портативные аппараты не имеют большого количества составных частей. Их установка и экспозиция не отнимают много времени, управление осуществляется при помощи дистанционного пульта. С диагностикой может справиться даже специалист без обширного опыта.
3. Устойчивость к внешним воздействиям. Все агрегаты имеют достаточно хорошую защиту от неблагоприятных условий окружающей среды, т. к. разрабатываются для применения на выезде.
4. Высокая производительность. Современная портативная техника практически не уступает по мощности и эффективности крупным стационарным аппаратам. Инновационные разработки позволяют получить высококачественные снимки даже без специальной подготовки.

Вывод

Метода неразрушающего радиационного контроля имеет множеств вариаций, среди которых для _______________ оптимальным являются гамма и рентгеноскопия. Они позволяют получить полную и наглядную информацию структуре строительных конструкций в самые короткие сроки. Окончательный выбор между этими типами может быть сделать при наличии конкретной задачи, а именно при обследовании стен толщиной до _ м целесообразно будет использовать рентгеноскопию, а более _ м – гаммаскопию.