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射線探傷是用X射線或γ射線來檢測工件的內(nèi)部缺陷。一般用X射線探傷機或γ射線源作為射線源。射線穿透工件到達膠片，透照后的膠片經(jīng)過膠片處理得到底片，把底片放在觀片燈上觀察，可以看到不同黑度構(gòu)成的不同形狀的影像。由于射線探傷圖像直觀，能確定缺陷平面投影的位置、尺寸和分布情況，容易判定缺陷的性質(zhì)；底片或數(shù)字圖像能長期保存；對檢測對象既不破壞也不污染；所以射線探傷已成為現(xiàn)代工業(yè)中一種必不可少的無損檢測方法。

 

近年來，各種石化裝置、海工模塊、電廠、鋼廠等項目的工期要求越來越緊，經(jīng)常是同一場地內(nèi)相鄰的多個模塊或裝置同時施工。再加上施工現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，人員眾多，導(dǎo)致常規(guī)射線探傷的安全防護距離很難得到保證，探傷作業(yè)時間不夠，對工程進度造成嚴(yán)重的影響。由于射線具有生物效應(yīng)，超輻射劑量可能對人體造成放射性損傷。

 

國外一些發(fā)達國家為了降低射線輻射、減小防護距離、提高檢測效率，已經(jīng)陸續(xù)開發(fā)出一些微輻射伽瑪射線探傷技術(shù)，如SCAR(Small Controlled Area Radiography) 技術(shù)、CPR (Closed Proximity Radiography) 技術(shù)、SAFER(Small Area For Exposure Radiography) 技術(shù)等。國內(nèi)個別廠家也參考國外經(jīng)驗對常規(guī)伽瑪射線探傷機進行了改進，研制出微輻射伽瑪射線探傷機并開發(fā)相關(guān)應(yīng)用。

 

1、微輻射伽瑪射線探傷技術(shù)原理

 

微輻射伽瑪射線探傷技術(shù)主要是利用屏蔽防護的原理改造常規(guī)伽瑪射線探傷機，限制輻射場、減少漏射線，在工件背部施以鉛板防護，再用鉛橡膠整體包覆，將安全防護距離減小到幾米甚至是1米內(nèi)的技術(shù)。

微輻射伽瑪射線探傷機的放射源置于探傷機機體內(nèi)，只能在極短的封閉腔體內(nèi)移動。探傷時放射源在機體內(nèi)被推到曝光窗口位置，其它方向沒有漏射線，只在透照方向上有極窄的射線束，該射線束穿過工件時會產(chǎn)生一定衰減，穿過工件后會被背部的鉛板屏蔽掉，散射線會被整體包覆的鉛橡膠屏蔽。探傷完畢后，放射源由窗口被推回到安全位置，整個操作過程基本沒有大劑量射線外泄。

 

2、射線源的選擇

 

微輻射伽瑪射線探傷技術(shù)主要用于壁厚不大于15mm的薄壁管焊縫檢測。硒75射線源是一種能量較低的伽瑪射線源，其能量范圍為66～401 keV，由九條譜線構(gòu)成，平均能量為206 keV，相當(dāng)于200 kV 左右的X 射線機，透照厚度范圍是10~40mm，條件允許時最小可降至5mm。而銥192源的能量范圍在206~612keV，其平均能量為355keV，射線的線質(zhì)較硬，多用于透照厚度20mm以上的工件。因此，具有較低能量范圍的硒75源更適合微輻射伽瑪射線探傷技術(shù)。而且，硒75源比銥192源的成像質(zhì)量更好、清晰度和靈敏度更高，其較低的能量范圍也使得屏蔽防護更容易實現(xiàn)。

 

3、微輻射伽瑪射線探傷機

 

微輻射伽瑪射線探傷機由機體、控制部件和源辮等部分組成，具體見圖1。

國產(chǎn)的DL-VA型微輻射伽瑪射線探傷機的主要技術(shù)參數(shù)如下：額定裝載量：硒75≤100Ci；泄漏劑量率：表面＜20mR/h；距離容器1m處≤2mR/h；操作距離: 1-12m；射線源焦點：φ2.5×2.5mm、φ3×3mm；透照厚度（Fe）：5~40mm；容器尺寸：180×110×180mm（長×寬×高）；主機重量：11.6 kg。

該設(shè)備既可用于微輻射伽瑪射線探傷，也可改裝為常規(guī)伽瑪射線探傷模式，不同模式的對比情況如表1。

 

3.1探傷機機體

 

DL-VA型微輻射伽瑪射線探傷機具有多層閉鎖機構(gòu)，只有按照一定程序完成各項透照準(zhǔn)備工作后，放射源才能輸送出去，從而防止誤操作產(chǎn)生，具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)請見圖2。

圖1微輻射伽瑪射線探傷機

圖2內(nèi)部結(jié)構(gòu)

 

3.2 控制系統(tǒng)

 

DL-VA型微輻射伽瑪射線探傷機控制系統(tǒng)由手動推桿、0.5m長控制導(dǎo)管、驅(qū)動纜（軟軸）組成，驅(qū)動纜（軟軸）和控制推桿連接，驅(qū)動纜（軟軸）的陽接頭和源辮的陰接頭連接，控制部件傳輸軟管快速接頭用來與機體輸入端連接，當(dāng)向前推動和拉回推桿即可將硒75源送到窗口曝光位置和收到安全位置。

 

表1 常規(guī)伽瑪射線探傷模式和微輻射伽瑪射線探傷模式的對比

常規(guī)伽瑪射線探傷模式	微輻射伽瑪射線探傷模式
最小可進入空隙：φ20mm	最小可進入空隙：≤100mm
源焦點距前端面：65mm	源焦點距前端面：65mm
輸源導(dǎo)管彎曲半徑＞200mm	/
輻射死區(qū)：前后約30°	定向輻射角度40°，窗口可360°轉(zhuǎn)動
/	手柄、機座可快速拆裝
無屏蔽和衰減時輻射防護半徑最少127m	輻射防護半徑可減小到2m，最小可不大于1m（空氣比釋動能率2.50μGy/h）。

 

4、微輻射伽瑪射線檢測應(yīng)用工藝

 

在正式探傷作業(yè)前，應(yīng)按照檢測申請單中的管子規(guī)格制定檢測工藝及作業(yè)指導(dǎo)書，選擇合適的曝光窗口。不同活度的放射源、不同管徑、壁厚的焊縫所需的主屏蔽鉛板厚度是不同的，應(yīng)按指定的安全防護距離（半徑2m或更?。┫扔嬎愠鲋髌帘毋U板厚度，然后通過試驗來驗證是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

應(yīng)急物資就位和準(zhǔn)備工作完成后，在試驗區(qū)域四周拉好警戒線，設(shè)置電離輻射警示標(biāo)志，安排好監(jiān)護及射線巡測人員，然后按以下步驟進行工藝驗證試驗：

a) 旋緊微輻射伽瑪射線探傷機前封罩；

 

b) 連接控制系統(tǒng)和探傷機；

 

c) 根據(jù)管徑及作業(yè)指導(dǎo)書選擇合適的窗口并固定到主機窗口位置；

 

d) 待檢管子焊縫劃線分段，放置標(biāo)記帶、像質(zhì)計和膠片等；

 

e) 在膠片后側(cè)放置主屏蔽鉛板，然后用捆綁器固定；

 

f)  主機置于膠片對側(cè)并固定，使V形槽騎跨在焊縫上，調(diào)整主機窗口對準(zhǔn)被檢區(qū)；

 

g) 使用鉛橡膠把主機與管子嚴(yán)密包裹，使散射線不外泄；

 

h) 打開閉鎖開關(guān)，操作人員離開探傷機，推動驅(qū)動器推桿，開始曝光；

 

i) 劑量率監(jiān)測：為避免意外照射、確保防護安全，必須使用劑量率巡測儀在探傷區(qū)域周圍連續(xù)監(jiān)測，直至探傷結(jié)束，如發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)立即停止曝光；

 

j) 當(dāng)一次曝光結(jié)束后，拉動驅(qū)動器拉桿回到刻度“0”位置，聽到“啪”一聲開關(guān)復(fù)位聲，此時伽瑪探傷機閉鎖開關(guān)自動關(guān)閉；

 

k) 驗證閉鎖是否關(guān)閉：用手將驅(qū)動器推桿向前推動，如推不動則證明閉鎖已經(jīng)關(guān)閉；如還能向前推動，必須再次向后拉動推桿，將閉鎖關(guān)閉后進行下一道工序；

 

l) 改變曝光位置，再次曝光時操作步驟按照a~k條的規(guī)定進行；

 

m) 探傷結(jié)束后，將窗口換上0號窗口。

 

試驗時應(yīng)約請安全管理人員及相關(guān)技術(shù)人員進行見證，當(dāng)實測的監(jiān)督區(qū)邊界外空氣比釋動能率不大于2.5μGy/h時方可進行探傷作業(yè)，否則應(yīng)調(diào)整防護方案，直到滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

檢測工藝及防護措施經(jīng)驗證且符合標(biāo)準(zhǔn)及各方要求后，方可執(zhí)行探傷任務(wù)。所有探傷人員應(yīng)經(jīng)過培訓(xùn)并考核合格，熟練操作微輻射伽瑪探傷機，熟悉探傷工藝。探傷作業(yè)前應(yīng)進行技術(shù)交底和安全交底，制定應(yīng)急預(yù)案、準(zhǔn)備應(yīng)急物資，申請射線探傷作業(yè)許可。作業(yè)許可經(jīng)批準(zhǔn)后，在指定時間和地點內(nèi)進行探傷作業(yè)并嚴(yán)格按照經(jīng)驗證和批復(fù)的工藝執(zhí)行。探傷過程中應(yīng)對邊界劑量率實時監(jiān)測，如有異常應(yīng)立即停工檢查。探傷完成后，應(yīng)做到工完場清，放射源運回源庫儲存。

 

5、微輻射伽瑪射線探傷技術(shù)的現(xiàn)場應(yīng)用及特點

 

5.1 微輻射伽瑪射線探傷技術(shù)的應(yīng)用安全性

 

在實踐中，對某大型液化天然氣工程模塊制造項目的管道焊縫采用微輻射伽瑪射線探傷技術(shù)進行了探傷。該項目共76個模塊總計70000多噸，焊縫拍片總計15萬3千多張。任務(wù)重、工期緊，高峰期有20多個模塊同時施工，應(yīng)業(yè)主要求引入了微輻射伽瑪射線探傷技術(shù)，為確保工期提供了保障。

微輻射伽瑪射線探傷技術(shù)，其防護距離遠小于常規(guī)射線探傷技術(shù)，只需幾米或不到1米；業(yè)內(nèi)俗稱2m源、1m源就是因為該技術(shù)能將輻射安全防護距離控制在2m甚至1m之內(nèi)。微輻射伽瑪射線探傷時對探傷人員健康影響較小，甚至沒有影響。又因微輻射伽瑪射線探傷機的放射源只能在極短的封閉腔體內(nèi)移動，所以避免了放射源丟失或收不回來等事故的發(fā)生，安全系數(shù)遠高于常規(guī)伽瑪射線探傷技術(shù)。

微輻射伽瑪射線探傷技術(shù)應(yīng)用后，白天也可以工作，降低了夜間探傷的風(fēng)險；作業(yè)區(qū)域小，風(fēng)險易管控，可以與其它工作同時進行而不影響人員健康；屏蔽了大部分散射線，底片質(zhì)量更好，清晰度更高。

 

5.2 微輻射伽瑪射線檢測技術(shù)的應(yīng)用多樣性

 

微輻射伽瑪射線探傷技術(shù)的適用范圍廣：適用于透照厚度小于40mm的碳鋼、合金鋼、不銹鋼以及其它材質(zhì)的直管、彎頭、三通、法蘭的對接焊縫射線探傷。微輻射伽瑪射線探傷機既可以實現(xiàn)微輻射伽瑪射線探傷，也可改裝后進行常規(guī)伽瑪射線探傷。高空探傷作業(yè)時，微輻射伽瑪射線檢測技術(shù)的應(yīng)用避免了探傷人員為躲避射線而反復(fù)地在高空和地面之間來回移動，而且可在白天進行作業(yè)，節(jié)約了人力，保證了安全。

 

5.3 縮短檢測工期，確保工程進度和質(zhì)量

 

在以往的工程項目中，為避免對公眾或其他作業(yè)人員的意外輻射，射線探傷通常是安排在夜間進行。而微輻射伽瑪射線探傷技術(shù)應(yīng)用后，作業(yè)時間不再局限于夜晚，可以24小時工作，人員輪換設(shè)備不停；可以與其他工種同時作業(yè)，不需要為了射線防護而清場，可以靈活安排施工時間，保證項目的進度和質(zhì)量。