射线探伤（精选9篇）
射线探伤 篇1
摘要：射线探伤是检验焊接产品质量的一项重要技术, 它广泛应用于航空航夭工业、核工业、钢铁工业、机械工业、矿山和石油工业、电子工业、陶瓷工业等行业中焊接产品的无损检验。但是, 多数被检验的焊接产品在材质、规格、形状、尺寸, 所需探伤器材和现场环境条件等方面都存在着很大差异。因而在对各个焊接产品拍片进行射线探伤时, 都需要进行透照几何工艺参数的选择, 其中对于透照方式的选择是必不可少的。
关键词：射线,探伤,焊接
按射线源、工件和胶片之间的相互位置关系, 透照方式分为纵缝透照法、环缝外透法、环缝内透法、双壁单影法和双壁双形法五种。其中, 纵缝透照法用于平板直焊缝或容器筒体及大直径管道的纵缝探伤, 环缝外透法用于大直径压力容器的对接环缝探伤, 环缝内透法适用于压力容器及大直径管道的对接环缝探伤, 双壁单影法用于管径大于80mm的对接环缝, 当不可能实现单壁透照时, 采用此透照方式, 在管道施工中, 这种方法是最常用的, 双壁双影法用于管径小于89mm的对接环缝。
1 焊缝质量无损检测准则
在产品制造过程中对焊缝质量无损检测, 主要是对焊接工艺、焊接人员技能的质量检验, 其判断依据是质量控制标准, 主要是检测焊缝中缺陷的种类、分布和大小 (长度、宽度、直径尺寸) 。要求能检测出最小缺陷的检测灵敏度。而对在用压力容器的焊缝质量无损检测, 主要是对在焊接过程中标准允许存在的焊缝缺陷和质量控制漏检的超标缺陷在使用中的状态和扩展情况, 主要是检测焊缝中缺陷沿板厚方向尺寸及其长度和分布状态, 与产品制造过程无损检测不同是的, 增加了缺陷沿板厚方向的自身高度 (简称缺陷高度的测量内容) , 从CV-DA"压力容器缺陷评定规范"亦可知, 在用容器缺陷是否允许存在, 取决于缺陷高度尺寸α是否小于临界尺寸αm, 其限制了焊缝中非圆形缺陷的自身高度尺寸。
2 X射线探伤在在用压力容器检验中的应用
在用压力容器的检验方法, 主要是采用宏观检验和无损探伤。常用无损探伤有表面探伤 (MT、PT、ET) , 超声波探伤 (UT) 、射线探伤 (RT) 和声发射 (AE) 。我国在用压力容器中80%左右的为一、二类容器, 多为20世纪60年代和70年代生产。主要问题是焊接缺陷严重, 结构和用材不当。
对于表面和近表面的焊接缺陷可以用表面探伤 (PT、MT) 检测。对于埋藏在焊缝内部的和无法接触检查的内表面焊接缺陷均可用射线探伤 (RT) 和超声波探伤检测, 对这些焊接缺陷的定性以及这些缺陷在运行中有无扩展, 能够依靠射线探伤来判定。X射线探伤检测壁厚30mm以内的容器焊缝能够检出危及设备安全运行的各类等于和大于临界缺陷尺寸的缺陷, 而且也较准确地判断制造缺陷如未焊透、未熔合、条状夹渣和条虫孔的开裂情况。
3 射线透照测定缺陷高度尺寸的研究
对压力容器缺陷评定时, 主要是用超声检测来测定缺陷高度尺寸。但是由于超声波检测缺陷信号幅度与缺陷实际尺寸无明显的关系, 所以用常规方法测定缺陷高度仍是估判数据, 其误差值也是因人而异。射线探伤是通过底片来测定缺陷的长度和宽度 (或直径) 尺寸, 缺陷沿板方向 (或穿透方向) 尺寸是通过缺陷黑度来表示。因此, 只要能精确测出缺陷在底片上的黑度, 就可以计算出缺陷自身高度尺寸。
4 影响射线探伤效果的主要因素
4.1 底片黑度
人工缺陷与焊接缺陷具有方向性尺寸效应不一致的特点, 但均可与像质计显示的像质数相对比, 以便评价人工缺陷与焊接缺陷的检出效果。试验研究表明, 底片黑度过小或过大都会导致检出率下降。由于像质计、透度计与工件内部缺陷在透照成像过程中所受到的影响因素、几何形状、尺寸效应、材质特性、空间位置不尽相同, 在显像效果上有所差异, 所以造成底片黑度越大, 其灵敏度越高, 但缺陷检出率却下降的现象。
4.2 焊接缺陷性对检出率的影响
气孔作为非平面缺陷, 在底片上易于识别, 一般认为不易发生漏检情况, 但经试脸发现, 底片黑度偏大或偏小, 尽管其值在标准允许的范围内, 仍会使气孔缺陷出现漏检。因此, 合理的底片黑度值, 是提高检出效果的重要参数之一。点状夹渣是焊接过程中易出现的体积型缺陷, 尽管点状夹渣与气孔的缺陷性质不同, 但在显像效果上较为接近, 它们有相近的漏检率, 均在多左右。标准中虽然允许有一定数量的点状气孔一与点状夹渣存在, 但应以不发生漏检为宜。裂纹是平面型的焊接缺陷。裂纹存在对焊缝质量危害最大。在黑度变化时, 其最低检出率为多。故应考虑黑度的选取。
5 结语
本文讨论了射线探伤的准则, 应用, 测定缺陷高度时的应用以及影响射线探伤效果的主要因素, 为日后的射线探伤提供的一定的参考。
参考文献
[1]张金昌.焊缝射线探伤最佳检出率[J].焊接学报.
[2]赵海峰.提高射线探伤灵敏度问题的探讨[J].济南纺织化纤科技.
射线探伤 篇2
加强公司所属各单位射线探伤作业管理，明确管理职责，保证人员安全。2 适用范围
本细则适用于公司所辖区域内所有的射线探伤作业，新建项目参照执行。3 编制依据
3.1 GBZ117-2006 《工业X射线探伤放射卫生防护标准》 3.2 GB132-2008 《工艺γ射线探伤放射防护标准》
3.3 国务院第449号令 《放射性同位素与射线装置安全和防护条例》 3.4 GB18871-2002 《电离防护与辐射源安全基本标准》 3.5 HSE-01-04-26 《危险作业许可管理细则》 4 释义
4.1 放射性同位素：放射性同位素是指不包括作为核燃料、核原料、核材料的其他放射性物质，包括探伤射线源和密封（放射）源。4.2 放射源：是指除研究堆和动力核燃料循环范畴的材料以外，永久密封在容器中或者有严密包层并呈固态的放射性材料。
4.3 射线装置：是指X射线机、γ射线机、加速器及中子发生器以及含放射源的装置。
4.4 射线探伤：是指用射线进行的探伤作业，包括X射线、γ射线探伤，高能射线探伤和中子射线探伤。4.5 《射线探伤安全作业票》以下简称“作业票”。5 职责
5.1 公司生产管理部负责制定本细则，监督检查所属各单位执行该细则的情况。
5.2 所属各单位按照本细则的要求严格执行。5.3作业相关人员职责
a）射线探伤作业人员应持有效的操作资格证，方可从事射线探伤作业；
b）在作业前应充分了解作业的内容、地点、时间、要求，熟知作业中的危害因素；
c）作业票所列的安全防护措施经确认无误后方可进行射线探伤作业； d）对违反本细则的强令作业、安全措施不落实等情况有权拒绝作业； e）作业结束后应清理现场，不得遗留安全隐患。5.3.2 申请单位作业负责人职责
负责对施工单位和特殊工种资质、作业方案、安全措施的审查；向作业人员交代作业任务和安全注意事项，并确认安全措施的落实情况，随时纠正违章行为；作业完成后，负责完工验收。5.3.3 施工单位作业负责人或领导职责
负责施工作业风险削减措施的制定、审查和落实，向作业人员交代作业任务和安全注意事项，并监督执行，负责在作业票上签署意见。5.3.4 申请单位部门负责人或领导职责
必须到现场了解射线作业地点及周围环境情况，审查作业票上的措施是否全面并得到落实后，方可签字批准射线探伤作业。6 要求 6.1 管理原则
6.1.1 作业前，申请单位对施工单位的资质等情况按如下要求进行审核并登记在案，a）施工单位所在地省级环保部门颁发的《核辐射工作安全许可证》以及作业人员的资格证（环保部门的《辐射培训合格证》和卫生行政部门审批的《放射性同位素异地使用备案表》和所用放射源身份编码及活度证明材料，并将这些材料登记备案留存，没有办理放射性同位素异地使用备案的单位严禁开展放射源异地探伤作业。
6.1.2 施工单位应按国家相关规定划出控制区和管理区，并在管理区外采用警戒绳加以圈定、四周设置放射性危险标志、警示灯等明显的警示标识，防止无关人员误入。
6.1.3 申请单位对作业现场进行监督检查，对放射作业现场进行射线检测和索取有关资料，施工单位不得拒绝和隐藏。在射线作业期间，施工单位应指派监护人员，在放射防护区入口处进行监护，防止无关人员误入。
6.1.4 采用移动方式X、γ射线机探伤时，控制区外生产区域现场放射性同位素与射线装置复试防护须按《放射性同位素与射线装置安全防护条例》、《工业γ射线探伤方式防护标准》和《工业X射线探伤放射卫生防护标准》执行。
6.1.5 施工单位每次作业完成后立即将放射源送到其单位的源库中，不得存放在公司范围内，更不能存放在作业现场。当遇到生产或其他情况需要终止作业时，必须迅速将放射源收回到源罐。存放到安全地方。
6.1.6 申请单位如发现施工单位违章作业可立即制止，并及时向单位领导和公司工程主管部门、健康安全环保部汇报，以使作出相应的监督处理。6.2 管理内容 6.2.1 作业安全措施
a）施工单位实施的电离辐射防护措施主要有：
1）屏蔽防护：施工单位应制作一定数量简便易行的防护装置，特别是加厚定向X机壳铅板，尽量减少42度角以外其他方向的漏射剂量。对离生产区域较近的探伤作业点，经测定射线剂量超过国家卫生标准的必须在现场增设铅防护屏。
2）时间防护：应尽量利用工休、晚上时间，撤离一切可以离开的人员，熟练运用操作技巧以减少照射时间。
3）距离防护：辐射强度与距射源之间距离的平方成反比。利用距离的“平方反比律”减少辐射接触，防护距离的确定由施工单位根据源强度计算出控制区和管理区距离，实测为准，一般情况在使用管电压大于200KV，X射线定向机42度角范围内，43米为控制区，100米范围为管理区，其他角度25米以上为管理区。γ射线拍片按照射线种类及活度计算控制区和管理区，以实测为准。
b）探伤距离应严格按照作业票内安全措施限定在控制区内，以免产生装置现场作业人员和公众受到不必要的照射。严禁超作业票许可区域和时间的透照。射线探伤期间施工单位应在控制区外设置警绳或明显的警示标志，晚上作业时还应在各路口行人可能误入的地方设警戒灯和警戒绳，新建项目射线探伤主要路口必须设置射线探伤公告牌，必要时应有专人警戒，在现场操作室内监护。整个探伤过程必须保证探伤作业人员通讯设施畅通。
c）射线探伤作业人员应按作业票上的内容要求做好安全防护工作，发现异常情况时应接受作业点邻近装置当班班长以及值班干部的指挥，停止射线作业。
d）施工单位应具有与所从事的射线工作相适应的检测仪器、设施和装备，有专、兼职的射线防护管理人员负责现场辐射剂量检测，作业过程应符合职业卫生辐射标准的要求。
e）申请单位在射线作业前要检查落实各项安全防范措施，作业过程中要利用便携式射线监测仪器加强检测与检查，发现超标应立即通知施工单位停止作业。
f）发生辐射事故，应立即停止作业，启动本单位应急预案；对可能受到辐射伤害的人员，应立即送至当地卫生主管部门指定的医院或者有条件救治辐射损伤病人的医院，进行检查和治理，或者请求医院立即派人赶赴事故现场，采取救治措施。7 工作程序
7.1 施工单位作业负责人携以下资料到所在单位HSE部门办理《射线探伤安全作业票》： a）探伤作业内容，影响范围说明；
b）作业区域平面图：平面图要标明周围环境设施名称、距离和安全防护距离，工艺流程示意图（必要时）； c）施工方案或HSE计划书（含应急预案）。
7.2 作业前，申请单位，施工单位应针对作业内容、环境、人员资质等方面进行风险评估，根据风险评估的结果制定相应的控制措施； 7.3 射线作业申请批准后，申请单位应及时向射线作业有影响的单位进行射线探伤作业告知，完成书面会签后，申请单位部门负责人或领导经确认无误后，签发《射线探伤安全作业票》。
7.4 每天下午16：00之前，由申请单位将“射线探伤作业告知书”和“作业区域平面图”以复印件的形式送达射线影响区域管辖单位，并由管辖单位通知本区域内可能受影响的相关单位和人员。7.5 为确保安全生产，凡在公司生产装置区域内射线探伤作业时间规定在0：00-6：00时间段内进行作业。
7.6 星期
六、日（包括其他节假日）射线探伤作业，原则上应在星期五（或节日前一天）下午公告。7.7 作业票管理
在生产装置区，射线探伤作业票最长有效期为1天。新建项目若不影响其他单位所辖区域，X射线探伤作业票最长有效期为7天，γ射线探伤作业票最长有效期为3天，若影响其他单位的，x射线探伤作业票最长有效期为3天，γ射线探伤作业票最长有效期为1天。8 附则 本细则由公司特设部负责解释。9 附件
《射线探伤安全作业票》（保存期为1年）
工业射线探伤室防护设计分析 篇3
探伤室竣工验收主要是采取实际测量的方式, 即根据相关标准进行环境辐射水平的巡测与控制点处的空气比释动能率来判断探伤室设计是否满足防护要求, 其测量值并非全年累计值。而探伤室在防护计算时主要针对防护对象采用全年累计剂量当量值, 因此, 单纯采用实测数据进行复核未必能准确反映防护设计的合理性。本文依据辐射防护相关标准, 针对探伤室防护设计值与实测值进行实例分析, 对工业射线探伤室的设计与安全防护有重要意义。
2 辐射防护标准限制值
针对工业射线探伤室辐射防护标准主要有以下几类, 分别对照射限值进行了详细规定。
2.1 电离辐射防护与辐射源安全基本标准 (GB1887 1-2002)
针对不同防护对象的辐射剂量限值本标准有详细规定, 简言之, 公众年总限值为1 m Sv, 职业照射年总限值为20m Sv, 这个指标是最基础的防护控制条件[1]。
2.2 工业γ射线探伤防护标准
1) 国标《γ辐照装置设计建造和使用规范》 (GB17568—2008) 第4.2.4条规定:在探伤室防护设计时, 职业人员防护设计限制γ辐射当量值为5m Sv/a, 公众人员防护限制值为0.1m Sv/a[2]。
2) 卫生部颁布的《工业γ射线探伤放射防护标准》 (GBZ132—2008) 第6.1条中规定:射线探伤室进行屏蔽墙设计时剂量约束值可取0.1~0.3m Sv/a, 并要求探伤室墙外30cm处的空气比释动能率不大于2.5μGy/h[3]。
2.3 工业X射线探伤防护标准
1) 卫生部颁布的《工业X射线探伤卫生防护标准》 (GBZ117—2002) 第5.2.2条和第5.2.3条中分别规定:空气比释动能率在40μGy/h以上范围内划分为控制区, 比释动能率在4μGy/h以上范围内划分为管理区。该标准适用于500k V以下的工业X射线探伤装置[4]。
该标准的配套技术规范《工业X射线探伤卫生防护监测规范》 (GBZ/T150—2002) 第5.1.4条规定:探伤室周围非放射工作人员居留侧辐射水平应不大于2.5μGy/h, 放射工作人员居留侧辐射水平应不大于25μGy/h, 其监测点为探伤室墙外5cm[5]。
2) 国家标准《粒子加速器辐射防护规定》 (GB 5172—85) 第2.1条规定:职业放射工作人员全身收到均匀照射的剂量当量或全身受到不均匀照射的有效剂量当量均不得超过50m Sv/a;公众中的个人均不得超过5m Sv/a[6]。
2.4 防护设计限制值对比
综合上述, 辐射防护标准限制值, 工业X射线、工业γ射线探伤防护标准极限限制值可按表1取值。
3 防护设计与实测对比
以某重型机械设备有限公司———大型压力容器制造基地项目联合厂房探伤室为例, 其最大产品壁厚约200mm, 探伤室内配置4Me V直线加速器1台, 60Co射线源 (200Ci) 1只。首先按4Me V直线加速器进行主照墙厚度的设计, 其主照墙外为厂内工人走道, 防护对象属于对公众的防护, 考虑探伤设备的有效工作时间按照近年来国内主要重型机械工厂探伤室的的工作情况, 其加速器的年实际出束时间一般不超过400h[7], 因此取居留因子为0.25, 设备有效年时基数为400h, 剂量限制值按4倍的安全系数取0.25m Sv/a, 其设计参数如表2所示。
经设计计算得屏蔽透射率Bx为4.69×10-7, 主照墙厚度 (混凝土) 为1850mm。
而检测值为墙外50 cm处空气比释动能率需满足小于2.5μGy/h, 按照此限制条件主照墙厚度 (混凝土) 为1 675mm, 因此, 主照墙防护设计能满足控制点处的空气比释动能率的检测要求。
再按60Co射线源 (200Ci) 进行次墙厚度的设计, 次墙外为控制区, 防护对象为职业照射人员, 工人的实际居留时间决定了控制点处的限制值, 按照机械工厂年时基数标准, 工人的年时基数为1 330h。取居留因子为1进行, 剂量限制值按4倍的安全系数取1.25m Sv/a, 其设计参数如表3所示。
注:1Ci=3.7×104Bq
经设计计算得屏蔽透射率Bx为3.99×10-6, 次墙厚度 (混凝土) 为1166mm。
而检测值为墙外30 cm处空气比释动能率需满足<2.5μGy/h, 按照此限制条件主照墙厚度 (混凝土) 为1077mm, 因此, 次墙防护设计能满足控制点处的空气比释动能率的检测要求。
但探伤室周边环境各异, 对于不同的周边环境要分别进行对应的分析。如探伤室附近有居民区, 或者周边存在固定工位的工人, 有全天居留的可能。对于此类情况, 要针对其进行单独分析, 并采用年剂量当量限制值与控制点处的空气比释动能率指标分别进行核算检验。
4 辐射防护薄弱区域分析
根据第3节防护设计与实测对比分析可得, 按标准进行的防护设计一般能满足控制点处的空气比释动能率的检测要求, 但探伤室外仍存在一些防护薄弱区域。最具代表性的为照射室大门门缝外侧, 探伤室迷宫处以及照射室与控制室之间的线缆穿墙处。其中照射室大门门缝外侧经常由于大门垂直度等不能满足要求导致门缝过大以致辐射超标, 在设计与施工时需重点考虑。而探伤室迷宫设计需根据射线的散射规律进行多次散射计算出迷道的长度以及墙厚, 直至迷宫外控制点处空气比释动能率的限制值满足标准要求。照射室与控制室之间的线缆穿墙处需沉入地下一定距离, 并且施工完成后防护墙体禁止再开凿。
5 结论
本文对工业射线探伤室防护设计与实测进行了详细分析与对比, 但是, 单纯的采用实测控制值或年有效剂量当量限制值均未必能准确反映防护设计的合理性[8]。因此, 在竣工验收时, 最好采用两者指标分别进行核算检验。对于辐射防护薄弱区域, 在设计时应重点考虑, 并在施工过程中严格按设计要求执行。
摘要：为更好地进行工业射线探伤室的设计与安全防护, 论文对辐射防护标准限制值进行了比较探讨, 结合实例对工业射线探伤室防护设计与实测进行了分析与对比, 并对辐射防护设计参数与防护薄弱区域进行了深入分析, 旨在对工业射线探伤室设计、环境评价与竣工验收等提供一定的参考依据。
关键词：探伤室防护设计,辐射防护标准,剂量限制值
参考文献
[1]GB18871—2002电离辐射防护与辐射源安全基本标准[S].
[2]GB17568—2008γ辐照装置设计建造和使用规范[S].
[3]GBZ132—2008工业γ射线探伤放射防护标准[S].
[4]GBZ117—2002工业X射线探伤卫生防护标准[S].
[5]GBZ/T150—2002工业X射线探伤卫生防护监测规范[S].
[6]GB5172—85粒子加速器辐射防护规定[S].
[7]李绍海, 叶建阳, 卢杰.工业射线探伤室防护设计特点分析[J].中国辐射卫生, 2010, 19 (3) :340-341.
射线探伤 篇4
为了加强我省X射线探伤的辐射安全管理，规范X射线探伤作业，避免恶性辐射事故的发生，根据《放射性同位素与射线装置安全和防护条例》等国家相关规定制定本要求：
一、固定式工业X射线探伤辐射安全要求
（一）探伤室建筑屏蔽设计探伤室建筑（包括辐射防护墙、门、辐射防护迷道）的防护厚度应充分考虑X射线直射、散射效应。探伤室的设计应由有相应资质的单位承担。
（二）固定式工业X射线探伤室的辐射安全措施应具有冗余性、多重性和独立性，其基本要求如下：
1．安全联锁
1）门机联锁探伤室进出工件大门和人员通道门应与探伤机联锁。即X射线探伤机的高压控制器与门联锁，关门不到位，高压电源不能启动；高压电源未关闭，门不能被打开。
2）门灯联锁探伤室内墙、进出工件大门外侧和控制台上应各有工作状态警示灯，并与门联锁。
2．紧急止动装置在探伤室内墙上应安装多个串联并有明显标识的“紧急止动”开关，该开关应与控制台上的“紧急止动”按扭联动。
一旦按下按扭，X射线探伤机高压电源被切断，人员通道门可以从内侧打开。3．钥匙控制探伤机的电源启动钥匙与人员通道门的钥匙以及控制台上的钥匙应牢固连接。该串钥匙应与便携式X辐射剂量仪（须具报警功能）连在一起，随操作员进出探伤室。
（三）警告标志探伤室工作人员入口门外和被探伤物件出入口门外应设置固定的电离辐射警告标志和工作状态指示灯箱，控制区边界应设置明显可见的警告标志。探伤作业时，应有声音警示，灯箱应醒目显示“禁止入内”。
（四）通风系统根据探伤室空间大小、x射线机的管电压和管电流、以及探伤作业时间，探伤室内应设置相应排风量的通风系统，使臭氧浓度低于国家标准要求。并采取相应的辐射屏蔽措施。
二、野外工业X射线探伤作业辐射安全要求
（一）制定野外探伤工作方案在野外探伤作业前，按项目应制定工作方案，该工作方案主要包括探伤工况、时间、地点、控制区范围、监测方案、清场方式等，明确探伤人员、防护人员、运输人员、保卫人员的职责和分工。工作期间做好相关记录，与方案一同存档备查。
（二）划定控制区和监督区野外探伤作业时，应设定控制区和监督区。控制区边界外X射线空气吸收剂量率应不大于20μGyh-1, 并设置明显的警戒线和辐射警示标识，专人看守。监督区位于控制区外，允许有关人员在此活动。其边界剂量率应不大于2.0μGyh-1。边界处应有“当心，电离辐射”警示标识，公众不得进入该区域。
（三）探伤作业公告在探伤作业现场应张贴公告。公告中应包括作业性质、时间、地点、控制范围、探伤单位名称、项目负责人、联系电话、辐射事故报警电话等内容。
（四）移动屏蔽小室。根据需要设置屏蔽小室，屏蔽小室由可拆卸的屏蔽材料构件组成。其屏蔽能力应根据所操作的X射线的剂量及距离、障碍物、地理条件等确定。
三、X射线探伤的其他辐射安全要求
1、至少有1名以上专职人员负责辐射安全管理工作。
2、每台探伤装置须配备2名以上操作人员，操作人员应参加辐射安全与防护培训，经考核合格和持证上岗。
3、必须取得省级环境保护行政主管部门颁发的辐射安全许可证。
4．设备维护每个月对探伤装置的配件、机电设备和监测仪器，特别是安全联锁装置，进行检查、维护、及时更换部件。
5．个人剂量管理探伤作业时，至少有2名操作人员同时在场，每名操作人员应配备一台个人剂量计。个人剂量计应并编号定人配戴，定期送交有资质的检测部门进行测量，并建立个人剂量档案。
6．档案记录应建立探伤运行、辐射环境监测记录、个人剂量管理及维修记录制度，并存档备查。7.辐射事故应急预案制定探伤辐射事故应急预案，预案中应包括事故预防措施、发生事故后的处理措
浅析核电站射线探伤的安全防护 篇5
在核电站运行寿期内, 设备部件可能受到诸如压力、温度、辐射、氢吸附、腐蚀、振动和磨损等因素影响, 引起老化、脆化、疲劳以及缺陷的形成和扩展等材料性能的变化, 因此, 必须对核安全1、2、3级承压部件及其整体附件进行在役检查。射线探伤是利用放射源发出具有穿透性的射线, 用来检验大型铸件或管道焊接的质量或者揭示材料内部结构的检验方法。国家质检总局批准了防护标准GB1887-2002《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》以及GBZ132-2008《工业γ射线探伤放射防护标准》。这些法规条例构成了我们对射线安全管理的重要依据, 本文根据以上标准来探讨核电站射线探伤的安全防护工作。
1射线对人体的伤害及防护手段
1.1射线对人体的伤害
人体受到放射线照射后出现的健康危害来源于各种射线的电离辐射。电离辐射会对人体发生理化、生物变化等辐射效应。电离辐射对机体的损伤其本质是对细胞的灭活作用, 当被灭活的细胞达到一定数量时, 躯体细胞的损伤会导致人体器官组织发生疾病, 最终可能导致人体死亡。
1.2射线防护手段
核电站射线防护总的原则是防止射线发生有害的确定性效应, 并将随机效应的发生率控制在可以接受的合理水平范围之内, 从而尽量降低射线造成的危害。
为防止或减少放射源发出的射线对人体的伤害, 主要通过时间、距离及屏蔽防护手段。尽可能减少与放射源的接触时间, 距离放射源越远, 选取适当的屏蔽材料 (如混凝土、铁或铅等) , 受到的伤害也就越小。
2核电站探伤源的种类和应用情况
据国际原子能机构的有关规定, 按照放射源对人体健康和环境的潜在危害程度, 从高到低将放射源分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类。按照放射源的密封程度, 分为密封源和非密封源。
核电站是一个巨大的辐射源场, 运行期间贮存数百枚放射源及若干台X射线装置, 最大为60CoⅡ类源, 其余为Ⅲ、Ⅳ、V类及豁免源。射线探伤检查常用到192Ir、137Cs、60Co等放射源或者X光机。一般, 放射源活度为几十居里到一百多居里, X光机管电流为几个m A。在距离放射源或X光机1米远处, 剂量率一般为几十m Sv/h, 高的可达几百m Sv/h, 甚至达到Sv/h量级。
3安全技术层面对射线的安全防护
射线探伤作业必须严格划分控制区域, 以保障作业人员和附近非作业人员的安全。射线向各个方向辐射的不同, 应该确定三类不同的控制区域如图1所示。
图中:1—源容器屏蔽;2—探伤对象;L1—辐射没有任何衰减时要求的控制区距离;L2—有用线束方向经检验对象屏蔽后要求的控制距离;L3—有用线束方向以外经源容器或其他屏蔽物屏蔽后要求的控制区距离。对于移动探伤机, 控制区边界的当量剂量率为15μGy/h, 可由下面公式评定各类控制区的距离:
L1=a1×1.63
式中, a1数值可在GBZ132—2008《工业γ射线探伤放射防护标准》附录中查得;1.63为边界剂量率修正值;L1为控制区距离值;L2和L3的距离值分别由L1乘以不同半值层数相对应的因子而获的。
以γ射线探伤, 活度为1.85×1012Bq的192Ir源, 检测对象为钢结构, 厚度为24mm, 放射源屏蔽物 (照射容器) 为钨制, 厚25mm为例子, 通过理论计算得出:L1为146.7m, L2为73.35m, L3为7.33m。
可见, 在源容器屏蔽背面7.34 m外就是安全的, 而正面没有任何防护情况下的控制区距离是146.7 m。由此可见, γ射线放射源的方向性非常强。不同的屏蔽材料, 安全防护的控制区距离也不一样。只要采取合理的屏蔽材料和安全防护距离, γ射线放射源辐射是可控的。
4安全管理层面射线的安全防护
4.1对探伤人员素质的要求
1) 探伤作业人员应持有国家授权机关颁发的资格证书《中华人民共和国民用核安全设备无损检验人员证 (射线检验) 》和辐射安全培训合格证。
2) 探伤负责人必须获得核电站辐射防护2级授权, 探伤班组成员必须获得辐射防护1级授权。
3) 探伤时工作人员佩戴个人剂量计及剂量率报警仪, 探伤工作过程中加强放射源回收的安全检查工作;不探伤时放射源暂存在贮源柜内, 贮源柜具有双人双锁, 确保放射源的安全;定期对γ探伤机进行维护、保养及常规检查, 确保在使用过程中的安全。
4.2建立严格探伤许可制度
射线探伤作为辐射风险较高的工作之一, 核电站射线探伤活动必须办理《射线探伤许可证》。许可证施行分级审批, 审批必须经由探伤负责人、探伤管理人员、计划工程师、辐射防护工程师、运行值长、现场辐射防护监督人员分级批准方可实施, 各专业在审批中承担相应的职责。
4.3.加大宣传和培训力度
作业人员经有关部门培训合格后, 持证上岗, 并且管理人员和作业人员还要定期进行相关安全规章制度的再学习, 定期进行射线装置和监督仪器的安全技能检查和操作培训。对于外来员工和公司管理层人员在进入现场前必须首先熟悉关于射线防护的规章制度和基本知识、射线作业审核内容、审核程序和处罚措施, 对外来人员的培训要严格按照三级安全培训的要求来落实。
5结论
由于生产工艺和质量控制的需要, 核电站需要使用较多的放射源进行射线探伤, 射线探伤被视为核电站辐射安全的重要部分。本文着重从技术层面和管理层面对射线探伤的防护工作做了详细的介绍, 在具体的工程应用当中还应该结合实际情况做适当的调整, 以达到最佳的安全要求。另外, 严格按照核电站内部制定的射线探伤管理流程, 全面考虑各项辐射防护风险, 就能最大限度的降低异常照射事件。
参考文献
[1]GB1887-2002电离辐射防护与辐射源安全基本标准[S].
[2]GBZ132-2008工业γ射线探伤放射防护标准[S].
X射线探伤室的辐射防护 篇6
关键词：X射线,探伤室,辐射防护,剂量,措施,影响
概述
随着X射线的使用越来越频繁, 人们经过对X射线的研究分析得知, X射线在穿透某种物质时, 由于这种物质对X射线的吸收, 使得X射线的穿透能力强弱不一。例如X射线穿透的物质有气孔、夹渣、裂纹的部分和无这些缺陷的部分时, 由于它们的密度存在着差异, 对于X射线的吸收能力也存在着不同, X射线穿透物质的射线强度也存在着差异, 透过感光胶片所行成的曝光程度也存在着差别。当X射线透过的照射物质的密度越大, X射线穿透该照射物质的强度就越弱。根据这个现象。人类就能快速、精确地检测出探伤物质的多种缺陷, 例如气孔、裂缝、裂纹、夹渣等。这种功能主要使用于冶金、化工、航空以及造船等行业的较多。
1对X射线在探伤室的辐射如何防护进行分析
1.1 X射线探伤机在探伤过程中所形成的工作原理。X射线探伤机主要是运用X射线在穿透物质时通过透射进行拍片而进行检测的一种装置。X射线探伤机主要是有X射线管以及高压电源所组成。而X射线管主要是由阴极和阳极在真空玻璃壳中安装组成的, 阴极主要是指安装中的钨灯丝, 阳极靶则可根据应用的不同需要而选择不同材料所制作成各种形状, 大多数都是有高原子序数的钨、铂、金等难融金属制作而成。聚焦杯把灯丝通电加热所蒸发出来的电子聚集成束, 而X射线管就是通过阴极和阳极之间的高压使聚焦杯所聚成的电子束向阳极靶进行射击从而产生X射线。
X射线探伤机的探伤过程就是根据X射线在穿透物质时射线的强弱来检测该物质的内部缺陷的一种探伤过程。当X射线穿透某种物质时, 这种物质的密度越大, 射线的穿透能力就越弱, 也就是X射线能穿透该物质的强度就越弱, 反之, 当X射线穿透该物质的密度越小, 射线的穿透能力就越强, 也就是X射线能穿透该物质的强度就越大。
X射线探伤室在探伤过程中对工作人员的辐射和周围人员的年有效剂量必须小于年有效辐射剂量的约束值, 必须满足《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》 (GB18871-2002) 中剂量限值的要求。并且X射线探伤室的屏蔽墙的设置必须符合《工业X射线探伤放射卫生防护标准》 (GBZ117-2006) 的有关剂量的要求。
2 X射线探伤室的辐射防护的能力在满足国家标准要求的同时, 在日常操作的时候一些细微之处也必须要注意:
2.1对于探伤机的调试、检修必须有相关专业技术人员进行操作, 不允许随意拆卸X射线探伤机上的屏蔽材料, 不能随意扩大探伤照射面积, 如若操作人员在无意中将X射线探伤机的屏蔽快或屏蔽物移走, 改变照射方向, 从而导致探伤机屏蔽作用丧失, 就会使X射线辐射剂量增高, 导致操作人员受到辐射危害, 损坏自身的身体健康。X射线探伤室的混凝土屏蔽墙和四周的填土层都不能擅自改动或破坏。例如打孔洞、取土和挖沟等。
2.2工作人员在离开X射线探伤室时应当及时清查人员, 按照搜查路线进行寻找, 以防止有关人员滞留某个不易觉察的地方从而在探伤室场所遭受大剂量的照射, 若有意外的滞留人员应在室内就近按下紧急开关。
2.3 X射线探伤室的操作人员应按时检查探伤室的门机联锁装置和探伤室的灯光警示装置的有效性, 如若发现故障应及时加以清除, 不能违法操作。对于探伤室所涉及到的安全措施机构和电控系统, 应当制定维护和检查制度, 以确保安全系统处在工作状态之中。以防探伤室联锁联锁装置失效, 造成X射线辐射污染, 对从业人员的身体健康造成损失。若探伤室因故损坏, 应立即停止使用进行修复, 修复完善以后才能正常使用。
2.4对于操作X射线探伤室的工作人员应当加强防护知识以及专业知识的学习和培训, 加强职业道德修养的培训, 以免触犯常规性的知识错误, 提高从业人员的责任心, 严格按照规章制度和操作流程进行操作, 应对管理人员进行强化管理, 加强自我监测。以防发生从业人员不了解探伤机的性能和基本结构, 缺乏X射线辐射防护安全知识和操作经验、违反有关管理规定和违反操作规程的现象发生。
2.5 X射线探伤机应当安装故障报警系统, 以便发现故障及时进行清理, 安装过压、过流报警装置, 对于X射线辐射监测器和辐射报警系统出现的比预定值更强的束流值时, 可针对这种现象对从业人员进行防护和制定更强的防御措施。
2.6探伤室的铅门制作安装应该有资质的单位进行操作完成, 并且屏蔽门的墙体与门体的重叠尺寸应不小于墙与屏蔽门间隙的10倍。探伤室的通风装置与x射线主射线想避开, 不能对探伤室的屏蔽效果有影响, 每天都要定时通风排气。以防止X射线产生的辐射过高对人体的身体健康造成危害。穿过屏蔽墙的导管、导线等都不能影响探伤室的辐射屏蔽效果。
2.7 X射线探伤室的操作人员和管理人员都应进行专业辐射防护知识的安全培训, 并且取得合格证以后才能上岗, 于此同时还应该办理个人健康体检档案, 精细化管理。
结语
本文对X射线探伤室的辐射和防护能力进行了分析和研究。相关行业在建造X射线探伤室的时候一定要进行系统的X射线辐射对周围影响的评价, 并取得相应资质单位的验收才能使用, 加强辐射防护安全。
参考文献
[1]GB18871-2002, 电离辐射防护与辐射源安全基本标准[S].
[2]李星洪, 等.辐射防护基础[M].北京:原子能出版社, 1982.
直流工业X射线探伤机研制和应用 篇7
关键词：新型直流工业X射线探伤机,兼容性,工作性能稳定,零油耗
前言
目前X射线无损探伤机在长输管道和储罐检测野外作业时, 现场无电源或采用临时供电设施供电。使用临时供电设施, 经常与电焊机等大功率用电器共用, 受大功率用电器影响, 临时供电设施电压、电流波动很大, 检测设备常常无法正常运行;现场无电源时使用发电机, 随着检测工位变化, 发电机需要频繁搬运, 这样增加了员工劳动强度、降低了工效、同时也消耗大量汽油。
一、直流工业X射线探伤机工作原理及主要研究内容
1. 直流工业X射线探伤装置组成:由控制器、X射线发生器、充电器和蓄电池组成。
控制器原理:蓄电池组 (DC120) 为控制器提供电源, 由BOOST升压将DC120V直流电压升高至190V至230V, 经电容滤波后变成平滑的直流电压, 该电压经主逆变模块器件变换成频率可调的脉冲电压, 之后送给X射线发生器内的升压变压器, 再经升压变压器升压至几十到几百万高压后, 加在X射线管两端, 产生X射线。
主要技术经济指标:
供电电压:DC120V
额定管电流:DC 4.5-5m A
输出脉宽:1.1-1.2ms
输出周期:4.5-8.5ms
功率:0.72-1.32kw (XXGZ-2505型)
穿透力:40mm D≥3.0 (对A3钢XXG-2505型)
控制器主要包括电流调解单元、电压调节单元、中央控制单元。
a.电流 (m A) 调节单元, 通过毫安给定 (基准电流) 与来自X射线发生器毫安反馈比较输出直流电, 直流电经压控振荡器振荡产生矩形脉冲, 再经整形、放大、变压器耦合输出可以随X射线管灯丝电压的变化的触发脉冲, 触发斩波器主、辅可控硅的导通, 从而可以控制主回路电流变化。
b.电压 (KV) 调节单元, 通过电压给定与电压反馈比较, 和来自电源的同步电压, 产生移相触发脉冲, 经脉冲调解, 控制半控桥模块导通角, 从而可以连续改变输出电压, 以适应不同厚度钢材料的拍片要求。
c.中央控制器 (CPU) 单元采用89C52单片机作为中央处理器, 接口片选用功率集成电路驱动模块TLP250, TLP250是带光电隔离的MOSFET驱动芯片, 可直接驱动小功率MOSFET和IGBT的功率型光耦, 包括小型直流继电器。新研制设备为了保护控制器和X射线发生器在过温, 过电流, 过脉冲电压等非正常情况电路器件不被烧坏, 设有温度保护电路、电流保护电路、过电压保护电路, 当任意数值超出范围, 机器都会停止工作, 同时显示故障代码, 这样, 既有利保护机器, 又方便设备维修。
2. 智能化充电器研制
目前铅酸蓄电池存在使用寿命较短及充电能力不足这两大问题。系统储能元件铅酸蓄电池设计寿命约三年, 但由于充电方式、存储方式以及人为等诸多因素的影响导致其使用寿命过短, 结合现有的技术我们研制了智能化充电器, 可以有效的解决诸类问题。
充电装置的电路原理:市电输入经桥式整流、滤波后形成直流电压, 经IC11稳压器输出, 分别进入十个充电回路通道, 为电池组充电。中央处理器 (IC) 负责对十路充电回路管理、监控。采用IC实现对阀控免维护铅酸蓄电池智能化充电管理, 可以延长蓄电池使用寿命。
二、技术创新特点
创新特点一:直流控制器主要是电源回路和主回路设计, 该技术采用大功率BOOST升压方式, 将DC120V直流电压升高至190V至230V交流电, 经电容滤波后变成平滑的直流电压, 该升压技术已获得国家专利。
创新特点二:控制器具有良好兼容性。考虑现场施工时有多种X射线机型工作, 受现场环境、运输、操作等诸多因素影响, 控制器故障率比较高。当现场任何一型号国产便携机X射线探伤机控制器出现故障, 该新型控制器可以临时替换, 而不影响继续检测, 这样就大大降低检测成本及劳动强度。完成控制器良好兼容性, 主要是在控制器增设电压自动转换电路, 该技术已获得国家专利。
三、新设备应用与推广
2013年新型直流X射线探伤机研制8台, 2014年技改20台套。这些设备已经在大庆油田内外产能建设得到广泛推广, 其经济效益和社会效益非常显著。据统计, 该新型设备先后在西三线西段四标段、油田肇292、肇421区块集输油供注水及配电系统工程、油田杏三-四区东部三元复合驱、聚中312注入站高浓度水处理站等工程中成功应用, 共完成焊缝检测23820道, 曝光底片56550张, 节约汽油约12000余升, 较以往累计增加效益252万元。
四、结语
直流X射线探伤机特点:第一零油耗, 采用直流供电, 设备不受外界电网 (发电机) 影响, 工作性能提高, 故障率大幅度降低。高能耗、高成本是企业经营主要问题, 降低成本是首选。第二良好的兼容性。这样可以减少生产过程成本, 不会应为野外现场作业时, 因设备故障引起停工检测。新设备已经在油田部分工程施工应用, 给企业带来良好效益, 下步计划分步推广, 为企业带来更大效益。
参考文献
[1]王川.电源技术.重庆大学出社版.
[2]余长江, 王吉先, 郑西振.射线又探伤装置.机械工业出版社.
射线探伤 篇8
国内原油需求以及国际油价居高不下的情况, 决定了中国需要发展煤化工[1]。煤化工是指以煤为原料, 经化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以及化学品的过程。煤化工技术复杂, 设备使用环境恶劣, 运行安全要求高。煤化工装备内的各种工艺介质多为易燃、易爆和有毒性的物质, 因此煤化工设备管路的设计压力和设备温度通常都比石油化工高[2], 而钛合金管件以其强度高和耐腐蚀性好等性能可保证煤化工设备质量高, 满足长周期运行, 延长使用寿命和确保运行安全的要求。本文针对TA2钛合金材料应用于煤化工设备管路管件制造过程中焊缝射线探伤质量控制问题进行研究。钛是较难焊接的材料, 在焊接的过程中, 由于受到各种设备、材料、方法、环境及人为因素的影响, 不可避免地出现气孔、夹渣、裂纹、未焊透、未熔合等现象。目前, 钛合金管件焊缝射线探伤的检测数据需要人工逐项和标准数据进行对比, 从而判断零件是否符合要求和等级。同时, 传统射线探伤所拍摄的相片需要有经验的人员进行判断, 该过程费时费力, 效率低, 且由于个人的经验程度不同, 以及眼睛疲劳等客观因素的影响, 会使判断结果出现漏判或误判等情况。利用计算机辅助钛合金管件焊缝射线探伤检测数据分析与射线探伤图像自动识别系统能够克服上述问题, 使分析的数据更具有一致性, 同时使得质量检测工作在数字化、标准化和自动化方面的程度更高。
1 系统原理
钛合金管件焊缝质量要求很高, 焊前用机械和化学两种方法清除氧化皮、油渍、水份及其他有机物。焊接采用自主研发的自动焊接机械手实现。焊缝不允许有弧坑、粗大鱼鳞纹等缺陷。经X射线探伤不允许有裂纹、夹杂、气孔等缺陷。钛合金管件焊缝射线探伤数字成像系统的硬件结构如图1所示。系统主要由计算机、图像采集卡、存储设备、监视器、摄像机、光学镜头、图像增强器、X摄像机、工作平台以及被检测的零件等部分组成。其中由摄像机、光学镜头、图像增强器、X摄像机、工作平台以及被检测钛合金管件零件组成的部分完成光电转换的任务, 具体过程如下:安装在工作台内部的X摄像机发出X射线, 该射线穿过被检测零件后被图像增强器接收, 并把不可见的X射线转换成可见光, 然后摄像机再将光学信号转换成电信号。摄像机再将图像输入图像采集卡, 经过图像采集卡中的A/D转换等处理后, 将最终的图像以256色灰度显示在监视器上。如果零件存在焊缝缺陷, 质量检测人员此时就会在监视器上看到图像上的不同图案, 主要是一些亮点或者一些亮线, 然后由图像处理系统根据图像上的这些不同特征来进行焊缝缺陷的判别[3,4,5,6,7,8]。
2 图像处理与特征提取
由于在管件焊缝成像的过程中, 焊缝缺陷部位会受到环境噪声、电磁干扰等因素的影响, 所成的图像会有所失真。因此采集的图像也无法直接进行模式识别, 需要采取相应的图像处理手段, 并进行特征识别, 才能进行焊缝缺陷的识别与评判。所以, 系统的关键在于能够获取清晰的、易于识别的数字图像, 然后才能在此基础上, 进行焊缝缺陷的识别、分类、存储以及后续的分析判断。利用计算机数字图像处理技术, 可以对图像进行预处理、分析并提取相应的特征, 从而保证产品质量的有效监控, 提高图像评定的效率。
2.1 图像预处理
管件焊缝图像的转换主要由两步完成:一是对采集到的光学图像用图像增强器、摄像机等进行光电转换;二是由计算机、图像采集卡等完成A/D转换。
为了消除图像噪声, 可以采用低通滤波器邻域平均法进行滤波, 但由于图像边缘轮廓含有大量的高频信息, 所以用邻域平均法过滤噪声时必然使边缘变得模糊, 此时就需要高通滤波器保护图像边缘, 但高通滤波器对嗓声的滤波效果不太理想。解决这一问题的方法是采用中值滤波[9,10]。中值滤波时, 一般采用一个含有奇数个点的滑动窗口, 将窗口中各点灰度值来代替定值 (一般是窗口的中心点) 的灰度值。对于奇数个元素, 中值是按大小排序后中间的数值;对于偶数个元素, 中值是指排序后中间两个元素灰度值的平均值。对数字图像进行中值滤波, 实质是对二维序列进行中值滤波。通过实验比较分析, 综合采用中值滤波-自适应阈值处理-孤点滤波处理-边缘检测-焊缝提取的方案对焊缝图像进行处理。
对管件焊缝图像滤除噪声以后, 需要对其进行图像二值化处理, 其目的是变灰度图像为黑白图像, 以便对后续的图像进行边缘检测以及曲线拟合。为了更好地突出需求信息并取得良好的效果, 选用自适应阈值方案并用最大方差法来确定自适应的阈值, 主要原理如下:
假设焊缝图像的灰度值为n级, 灰度值i的像素为mi, 那么, 此时总像素, 各灰度值的概率, 然后在k处将其分为两组, 即C0 (i=1, 2, …, k) 以及C1 (i=k+1, k+2, …, n) , 两组的概率分别为
两组的平均值分别为
式中, μ为整体焊缝图像的灰度平均值;μ (k) 为阈值为k时灰度的平均值。
整个焊缝图像灰度的μ值和σ2 (k) 值分别为
k在变化的过程中, 求σ2 (k) 最大值所对应的k值, 即求得所需阈值。由于自适应阈值处理后, 焊接管件表面锈斑的灰度值不均, 还可能有与焊缝灰度值像同的区域, 即存在少量的干扰孤点。所以, 还必须采取孤点滤波处理, 消除图像中的一些干扰点。
2.2 焊缝图像边缘特征提取
为了获取图像的边缘信息, 需要对图像的边缘信息进行提取, 本文拟采用边缘检测法, 因为在焊缝图像边缘处, 图像数据具有不连续性, 区域的灰度值发生突变, 边缘检测可以提取出图像的边缘特征而去掉图像的内部信息, 可极大地减少图像的数据量。经计算可得出在焊缝的边界处的灰度值的差值是最大的[11]。因此, 本文应用基于Sobel算子的边缘检测算法提取焊缝轮廓, 以求出轮廓坐标并显示有缺陷位置的坐标[12?13]。Sobel算子是一种离散性差分算子, 具有方法简单, 处理速度快, 获取的边缘光滑、连续等特点, 其表达式如下:
式中, Gx、Gy分别为图像函数f (x, y) 在点 (x, y) 处的梯度的幅度。
为了使边缘信息更加完整, 采用八方向的Sobel算子卷积模板, 如图2所示。
根据模板卷积运算检测出图像边缘, 具体过程如下:
设模板元素为M (i) m, n, 图像窗口灰度为F (j+m, k+n) , 其中i表示1~8个方向的模板, 则模板卷积运算公式为
图像中对应模板中心位置的像素选取运算结果的最大值, 作为该像素的新灰度值, 即
同时, 为了进一步增强图像的细节信息、边缘特征, 需对8个方向的边缘模板进行融合。采取基于小波变换和Sobel算子相结合的图像融合方法可达到此目的, 该方法具有较好的融合效果。具体的实现步骤如下:
(1) 对各图像进行小波分解, 得到图像的高频数据和低频数据。其中高频部分代表了图像的细节信息。
(2) 利用Sobel算子对图像高频特征量进行提取, 得到图像的高频特征量:
式中, λ表示第λ个模板方向;Dλ为λ个方向图像的小波高频系数;M (i, j) 为检测出的方向模板。
(3) 根据取大的准则确定8个方向上的高频小波系数, 并进行小波逆变换, 得到新的融合图像, 最终确定图像边缘。具体的融合准则为
利用上述方法获取的图像边缘信息完整, 边缘断裂明显减少, 连续性好。经过上述图像处理过程, 能够显示钛合金管件焊缝缺陷图像的明显特征, 再将其送入计算机辅助评判系统, 进行最终的焊缝缺陷判别, 进而进行焊接质量的评判与监控。
3 焊缝相片识别与数据分析系统
3.1 焊缝相片识别与评判
当管件焊缝X射线相片送入相片识别系统的同时, 检测人员需要将检测时的特定条件输入到系统当中, 或者直接调用标准数据库里的标准数据;然后, 把标准相片数据库中的相片也一起调出, 同时显示在显示器上。此时计算机会自动识别并生成评判结果, 同时检测人员也可根据已有的经验进行人工判断, 综合评判结果之后, 将数据反馈到数据对比模块, 如果没有差异, 就进入到综合结果输出模块, 形成相应的检测报告[14]。最后, 定期利用光盘对所获取的图像进行存储。
3.2 焊缝射线探伤数据分析
钛是较难焊接的金属。因为氧、氮、氢、碳等杂质会严重影响钛的力学和耐蚀性能, 其生成的化合物也严重地影响焊接接头的力学和耐腐蚀性能。焊接时, 由于高温区域大、滞留时间长、冷却速度慢, 管件焊缝区易产生粗大晶粒, 形成过热组织而使塑性下降, 冷却速度较快时, 又易产生不稳定的脆性α′钛 (钛马氏体) , 会使焊接接头的塑性下降。为解决此问题, 采用管件焊接机械手, 严格控制线能量和冷却速度。考虑到钛合金管件材料的焊接特点, 在焊接过程中, 除了采取有效的技术措施, 制定合理的焊接工艺, 还研究开发了钛合金管件焊缝缺陷相片识别与数据处理系统, 以确保焊接质量。该系统由检测技术条件模块、检测数据输入模块、标准相片数据库、管件焊缝相片识别分析模块、综合结果输出模块、检测特定条件下的标准数据库、数据对比模块组成。
在该系统中, 写入装置分别连接检测特定条件下的标准数据库、检测技术条件模块, 其可增加、更新检测技术条件以及特定条件下的标准数据;标准相片数据库内的每张标准相片均关联检测技术条件模块内的检测特定条件;同时, 检测技术条件模块存储各种类型焊缝相片对应的检测特定条件;检测数据输入模块包括检测条件输入模块、射线探伤相片输入模块。检测条件输入模块用于录入焊缝的特定检测条件下的数据, 包括已测得数据、检测环境条件, 检测环境条件录入的数据会自动匹配检测技术条件模块内的检测特定条件。射线探伤相片输入模块获取经过图像处理技术处理过的射线探伤相片;检测特定条件下的标准数据库内存储特定条件下的各种标准数据, 并且各种标准数据与检测技术条件模块内的检测特定条件相片关联;相片识别分析模块调用关联的标准相片, 并将射线探伤相片与标准相片同时置于图像输出的显示屏上, 人工判定相片上焊缝缺陷的性质、数量和密集程度, 并根据评判标准划分质量等级, 同时录入评判结果模块;数据对比模块的输入端分别连接相应检测特定条件下的标准数据库、已测得数据、评判结果模块, 最终的数据分析结果输出至综合结果输出模块;然后综合结果输出模块综合数据分析结果, 自动生成柔性检测报告。钛合金管件焊缝相片识别数据处理系统构架如图3所示。
3.3 钛合金管件焊缝缺陷及标准相片库
经过长期的生产实践, 对钛合金管件焊缝常见缺陷种类、特点及射线探伤相片进行了分析, 建立了典型钛合金管件的焊缝缺陷类型及缺陷标准相片库, 如表1所示。
标准相片数据库可以根据加工零件焊缝实际状况, 进行添加和删除, 方便实现焊缝射线探伤相片与标准相片的比对以及缺陷类型的分析, 便于应用实际生产过程。
图4所示为钛合金管件焊缝相片识别分析模块的案例, 可将获取图像与标准相片进行对比。X光片显示焊缝中心发亮且纵向延伸, 为典型的根部余高过高缺陷。
4 结束语
针对TA2钛合金管件焊缝射线探伤检测的高要求, 为了确保焊接质量, 研究开发了钛合金管件焊缝射线探伤相片自动识别、数据分析和质量评判系统, 实现了钛合金管件的自动化焊接与质量评判技术, 并已在航空、核电、石化等装备的高性能零部件制造中得到应用。钛合金管件焊缝射线探伤检测数据分析与相片识别系统对检测图像进行编号、辅助评定, 辅助完成缺陷的定量、定位、定级, 实现射线探伤检测判断的数字化, 显著提高了缺陷评定工作准确性, 同时也大幅提高了工作人员的效率。
经过某管业制造企业实际生产中钛合金管件焊缝射线探伤图像现场识别与数据分析应用, 结果表明, 经过对经典Sobel算子改进后, 采用基于小波变换和Sobel算子相结合的图像融合算法平均运行时间为50ms左右, 完全可以满足生产实时处理的要求。对焊缝缺陷自动识别结果与有经验的人工评判结果对比正确率高达98.5%, 没有发现漏检真实存在的缺陷边缘, 也没有出现把非边缘点作为边缘点检出的现象。但对焊缝质量级别的自动评判还有待进一步研究实现。该算法运行精度高, 经过理论及生产实践数据证明, 响应速度快, 性能稳定可靠, 诊断结果准确, 具有良好的生产应用价值。
摘要：针对钛合金管件焊缝射线图像检测过程中, 人工识别缺陷效率不高、准确度较低的问题, 提出采用计算机图像识别技术, 对钛合金管件焊缝缺陷位置进行数字成像、图像预处理、图像分析以及特征的提取, 并研发了射线探伤数据分析与质量评判软件系统, 采用该系统对焊缝缺陷进行自动识别, 可实现钛合金管件焊缝质量的自动评判。
射线探伤 篇9
工业射线探伤作业形式分为探伤室探伤和现场探伤两种, 其中, 现场探伤相对于探伤室探伤而言, 是指使用移动或便携式射线探伤装置到室外、生产车间或安装现场对工件内部进行透照检查, 以检测其内部缺陷, 由于现场探伤作业的不确定因素较多, 根据国家相关标准, 结合实际情况, 本文将重点探讨现场探伤的辐射安全防护问题。
1 辐射来源概况
射线探伤的辐射来源于X射线探伤机和密封放射源, 密封放射源主要有Ir-192、Se-75、Co-60和Cs-137等几类, 密封放射源放置于γ射线探伤设备内使用。参照《射线装置分类办法》 (原国家环境保护总局公告2006年第26号) 和《放射源分类办法》 (原国家环保总局公告2005第62号) 可知, X射线探伤机属于Ⅱ类射线装置, Co-60属于Ⅰ类放射源, Ir-192、Se-75和Cs-137属于Ⅱ类放射源。
X射线探伤机多运用于检查较薄的部件, 可以随时随地的开展工作, 保管方便, 射线强度调整快捷, 无需像放射源那样随时间衰减而更换, 但是需要电源, 必须在有电源保障的情况下使用。γ射线探伤机探伤的特点是射线穿透能力强, 设备轻便, 无需电源, 便于携带, 放射源可通过窄小部位进行透照, 适用于异型物体探伤, 特别适合于对环形或球形物体探伤。与X射线探伤机不同的是, 无论处于何种工作状态, 放射源总会有射线射出, 并且其放射性活度按照一定规律自行衰减, 放射源需要定期更换。
2 现场探伤特点
结合工作实际, 现总结现场探伤有以下几个特点:
1) 现场探伤人员成分复杂。现场作业时, 除有检测单位的放射工作人员和项目单位的相关人员在现场外, 有时还会有检测单位临时聘用的一些当地人员工作, 人员成分相对探伤室探伤的工作人员较复杂, 难以管理, 缺少安全和防护知识, 若是管理跟不上, 非工作人员误入监督区, 甚至进入控制区, 收到大剂量的误照射, 造成事故。
2) 现场探伤辐射屏蔽设施相对探伤室探伤较缺乏。现场探伤辐射屏蔽设施相对探伤室探伤较缺乏的原因主要有两个方面:一是现场探伤作业时, 只有在相对固定的地方可以安放便携式的防护铅板, 以起到加强防护作用, 但是若在现场的几个点同时进行或者在高空作业时, 缺少较为完善的辐射屏蔽设施;另外一个原因就是个人防护用品, 如铅衣、铅手套、铅裤和铅眼镜等, 由于笨重, 特备是在夏天或者下雨下雪的时候穿戴和使用都不方便, 放射工作人员往往图省事而放弃穿戴, 从而增加了意外受到照射的危险。
3) 现场探伤工作环境复杂。现场探伤作业往往会受到地形和气候的影响。现场探伤条件往往比较复杂, 会由于其他设备和钢结构等遮挡使探伤位置受到限制, 使得放射工作难度加大。
4) 现场探伤受时间限制较大。现场探伤作业时间通常受到施工单位影响, 时间受到限制, 同时有些探伤作业准备工作需要很长时间, 由于被检工件厚度较大, 需要曝光时间较长, 使得整个探伤作业的时间收到限制, 从而增加放射工作人员的急迫感, 使得放射工作的准备、曝光、结束工作都进行的很仓促, 容易出错, 发生意外。
5) 与其他工作冲突。探伤作业只是整个流程中其中一个, 它往往和其他动作同时、同地进行, 会由于工期的原因而和其他工作相互冲突, 相互影响。
3 现场探伤作业的辐射防护措施
1) 加强人员培训。根据《放射性同位素与射线装置安全和防护条例》 (国务院第449号令) 中的相关规定, 对放射工作人员进行安全和防护知识教育培训, 并进行考核;考核不合格的, 不得上岗。具体要求是:放射工作人员上岗前应当接受放射防护和有关法律知识培训, 考核合格方可参加相应的工作;培训时间不少于4天;放射工作单位应当定期组织本单位的放射工作人员接受放射防护和有关法律知识培训, 放射工作人员两次培训的时间间隔不超过2年, 每次培训时间不少于2天;放射工作单位应当建立并按照规定的期限妥善保存培训档案;放射防护及有关法律知识培训应当由符合省级卫生行政部门规定条件的单位承担, 培训单位可会同放射工作单位共同制定培训计划, 并按照培训计划和有关规范或标准实施和考核;放射工作单位应当将每次培训的情况及时记录在《放射工作人员证》中。
若是违反规定未取得《放射工作人员证》而上岗的单位, 应按照相关规定处罚。现场探伤作业中人是主体因素, 一切操作都有人来完成, 人对辐射防护知识的认识是进行辐射防护的基础, 所以把人员培训作为各项措施有效落实的第一步。
2) 合理选择作业时间。由于现场探伤作业人员成分复杂, 同时又与其他工作会产生冲突, 且清场难度大, 作业时间宜选在中午休息时间或下午下班休息时间进行。
3) 合理划定作业场所工作区域。距离防护是辐射防护的原则, 也是现场探伤的主要防护措施。无论是X射线现场探伤还是γ射线现场探伤都需要划分控制区和监督区。
对于X射线现场探伤作业:根据《工业X射线探伤放射卫生防护标准》 (GBZ117-2006) 相关标准可知, 作业时被检物体周围的空气比释动能率大于15μGy/h的范围内化为控制区, 此限值是以每周实际开机时间为7h计算而来, 如果每周实际开机时间不同于7h, 控制区边界的空气比释动能率应由下式计算:K=100/t, 其中t为每周的实际开机时间, 并在其边界上悬挂清晰可见的“禁止进入X射线区”警告牌;在控制区边界外将作业时空气比释动能率大于1.5μGy/h的范围划为监督区, 并在其边界上悬挂清晰可见的“无关人员禁止入内”警告牌, 必要时设专人警戒, 而且在监督区边界附近不应有经常停留的公众。
对于γ射线现场探伤:单位根据《工业γ射线探伤卫生防护标准》 (GBZ132-2008) 的相关标准, 将空气比释动能率大于15μGy/h的范围内化为控制区, 在控制区边界外将作业时空气比释动能率大于2.5μGy/h的范围划为监督区, 控制区的距离的估算见下:
对于移动探伤, 控制区边界的当量剂量率为15μGy/h, 可由下式评定各类控制区距离的大小:
上式中, a-边界剂量率为40μGy/h的控制区距离, m
a、L1、L2和L3的参数见于《工业γ射线探伤卫生防护标准》 (GBZ132-2008) 附录C。
使用现有墙体、临时屏障、绳索或警戒线等有形结构沿控制区边界设置, 同时在醒目的地方设置电离辐射警告标志并悬挂清晰可见的“禁止进入放射工作场所”标牌;在监督区处设置电离辐射警告标志标牌, 公众不得进入该区域, 加强区域控制。
4) 操作熟练。时间防护是辐射防护的基原则之一, 熟练的操作可以尽量的缩短受照射时间, 减小重复照射的几率, 提高探伤工作效率。
在划定控制区和监督区的范围时, 要靠实际测试才能完成, 特别是在当现场探伤的工作条件和现场变动时, 由于现场作业辐射场剂量主要来自散射线的贡献, 而管电压的高低、被检测物体的厚度以及散射角的大小等均对辐射场的剂量水平有很大影响, 因此, 实际划定区域的范围是一件需要多次开机才能完成的, 工作人员必然接受一定的剂量的照射。在探伤作业进行时, 由于γ射线探伤操作步骤较多, 为避免或减少射线照射, 熟练的操作尤为重要。
5) 做好现场探伤的辐射报警工作。放射工作人员应正确佩戴个人剂量计, 外照射个人剂量监测周期一般为30天, 最长不应超过90天;剂量报警仪应现场检验, 在装有放射源的探伤机外侧面 (同一位置) 观察测量剂量读数或响音频率是否基本一致, 如出现两个剂量仪之间误差较大时, 要立即设法更换, 确保现场探伤监测的准确性。
6) 做好探伤作业期间几点细节性工作。探伤作业进行时, 要注意以下几点:一是自始至终要保持警惕, 并用辐射计量仪确认照射曝光是否正常进行, 同时安排人员对控制区边界进行巡逻, 防止有人进入“控制区”或现场发生意外事故;另外还应对控制区边界上代表点的剂量率进行检测, 尤其是探伤的位置在此方向或者辐射束的方向发生改变时, 如有必要可调整控制区的边界;还有就是控制放射源传输的地点应尽可能设置于控制区外, 应保证工作人员之间有效的交流。
7) 做好放射源回收的安全检查工作。每次移动拍片场所时、拍片完毕后离开现场前或入库前, 工作人员必须对现场环境进行剂量率检测, 检查是否有超出剂量的异常情况, 特别是对γ射线探伤机的检查, 用辐射计量仪检查γ射线探伤机侧面, 验证放射源是否在容器内安全位置。
8) 建立临时储源库。γ射线现场探伤要求必须有符合条件的临时储源库。临时储源室靠近施工现场, 且与公众活动场所的距离符合安全规定, 远离火源及易燃、易爆、腐蚀性物品。放射源连同储源容器放入临时贮源室的铅箱内, 加双锁保护, 双锁的钥匙由两名工作人员各持一把, 需要打开储源室门时两人同时到场, 并在贮源室外壁四周设置放射性警示标志, 而且有专人24小时现场值班, 及时通知现场安全保卫人员放射源临时存放位置。
9) 定期检查射线探伤机。探伤装置能否正常运行, 关系到探伤作业能否正常开展以及工作人员能否避免误照射。定期检查射线探伤机包括定期维护和保养以及常规检测。
定期维护和保养:使用单位定期对探伤装置中涉及放射防护的部件及时进行检查维护, 发现问题及时维修。
常规检测:新投入使用的工业X射线探伤装置和γ射线探伤机由有资质的放射卫生技术服务机构监测进行验收检测, 应用中的工业X射线装置至少每年检测1次, 应用中的工业γ射线探伤机每年常规检测一次, 在设备大修或换源后进也需行一次检测, 皆由有资质的放射卫生技术服务机构监测, 确保使用的安全。
10) 制定完善的辐射事故应急预案并进行演练。探伤辐射工作单位是防止发生事故的主体, 也是处理辐射事故和减少事故损失的主要责任人, 因此探伤辐射工作单位应制定适合自身特点的应急预案, 其内容应全面、具体、可操作性强。
探伤辐射工作单位要定期对人员进行培训和演习, 提高执行应急程序的能力。
11) 制定并严格执行探伤设备出入库制度。贮存、领取、使用、归还探伤装置时, 应当进行登记、检查, 做到账物相符, 当发现账物不相符时, 应立即向上级有关部门报告。
12) 加强辐射安全的宣传和教育。以适当方式向放射工作人员以及其它公众宣传所使用的X射线探伤机和放射性核素的应用、辐射危害与防护、发生辐射事故时的防护和应急等方面的知识, 提高公众对辐射知识的认识, 消除对放射源和X射线探伤机探伤的恐惧心理。
4 总结
探伤作业时, 应充分考虑射线探伤机和被检物体的距离、照射方向、时间和屏蔽条件, 以保证工作人员的受照剂量低于年剂量限值, 并做到可合理达到尽量低的水平。
通过采取上述防护措施和管理办法后, 可确保放射工作人员在工作中符合“实践的正当化、防护与安全的最优化和个人剂量限值”放射防护的要求, 并确保公众辐射环境的安全。
摘要：简述了X、γ射线现场探伤作业中存在的辐射安全问题, 从辐射环境防护和管理的角度提出了现场探伤工作中辐射安全防护措施。
关键词：X、γ射线现场探伤,辐射防护与安全,管理
参考文献
[1]GB18871-2002, 电离辐射防护与辐射源安全基本标准[S].
[2]放射性同位素与射线装置安全和防护条例.[S].
[3]GBZ117-2006.工业X射线探伤放射卫生防护标准.[S].
[4]GBZ132-2008.工业γ射线探伤卫生防护标准.