Радиационный контроль

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное  учреждение

высшего профессионального образования

Национальный  минерально-сырьевой университет «Горный»

 

 

Кафедра ТХНГ

 

 

 

 

Курсовая  работа

 

 

По дисциплине: Основы технической диагностики

Тема:   Радиационный контроль

 

 

 

Выполнил: студент    гр. ТНГ- 08-1          _____________  /Ледовский Г.Н./

               

Проверил:                                            ________________ /_____________/

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2012

Аннотация

 

Курсовая работа  представляет собой отчет по дисциплине: «Основы технической диагностики», на тему: «Радиационный контроль».

В работе рассматриваются радиационные методы, источники ионизирующего излучения, объем радиационного контроля на нефтегазовых промыслах, определение уровней загрязнения поверхностей бета-и альфа-активными нуклидами.

Страниц — 38,  рисунков —11.     

 

 

 

 
Inhaltsangabe

 
        Jahresarbeit ist ein Bericht über die Disziplin: "Grundlagen der technischen Diagnostik" auf "Radiation Monitoring." Wir betrachten Strahlung Methoden, Quellen ionisierender Strahlung, die Menge der Strahlung Überwachung auf Öl-und Gasfeldern, die Definition der Oberfläche Kontamination von beta-und alpha-Nuklide.

Seiten -38, Zahlen -11.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

Введение 4

1. Анализ методов и средств радиационного контроля. 5

2. Общие положения по радиоционному контролю и пробоотбору 19

3. Источники ионизирующего излучения 20

4. Радиографический контроль сварных соединений 23

5. Объем радиоционного контроля на нефтегазовых промыслах 27

6. Определение мощности и дозы гамма-излучения 29

7. Определение уровней загрязнения поверхностей бета-и альфа-активными нуклидами 30

8. Санитарные  правила при проведении рентгеновской  дефектоскопии…………………..33

Заключение…………………………………………………………………………………...…37

Список литературы……………………………………………………………………………..38

Введение

 

В настоящее время ко многим конструкциям и изделиям ответственного назначения предъявляются повышенные требования, вследствие чего возникает необходимость  проведения 100%-ного комплексного неразрушающего контроля.

Радиационный контроль – вид  неразрушающего контроля, основанный на регистрации и анализе проникающего ионизирующего излучения после  взаимодействия его с контролируемым объектом.

В основе радиационного контроля лежит  получение дефектоскопической информации об объекте с помощью ионизирующего  излучения, прохождение которого через  вещество сопровождается ионизацией атомов и молекул среды Радиационный неразрушающий контроль основан на использовании проникающих свойств ионизирующих излучений и является одним из наиболее эффективных и распространенных видов контроля. Преимущественная область применения радиационного контроля – дефектоскопия паяных и сварных соединений, литья, поковок, штампованных объектов и прочих изделий из металлов, их сплавов, пластмасс, керамики и т.д., а также толщинометрия стальных листов и металлических покрытий. В нефтегазовой отрасли применяется прежде всего для контроля сварных соединений магистральных и промысловых трубопроводов, резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов, сосудов под давлением и других объектов. Реализация данного вида контроля предусматривает использование как минимум трех основных элементов: источника ионизирующего излучения; объекта контроля; детектора, регистрирующего результаты взаимодействия ионизирующего излучения с объектом контроля.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Анализ методов и средств радиационного контроля

 

Радиационные методы контроля основаны на регистрации и анализе ионизирующего  излучения при его взаимодействии с контролируемым изделием. Наиболее часто применяются методы контроля прошедшим излучением, основанные на различном поглощении ионизирующих излучений при прохождении через  дефект и бездефектный участок сварного соединения (рис. 1). Интенсивность прошедшего излучения будет больше на участках меньшей толщины или меньшей плотности, в частности в местах дефектов - несплошностей или неметаллических включений.

 

Рис. 1. Схема радиографического контроля: 1—источник излучения; 2—прямой пучок; 3—сварной шов; 4—кассета с детектором и экранами; 5—эпюра интенсивности излучения за объектом; F—фокусное расстояние; d толщина основного материала; D — толщина сварного шва.

Методы радиационного контроля классифицируются прежде всего по виду (и источнику) ионизирующего излучения  и по виду детектора ионизирующего  излучения.

Ионизирующим называют изучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию электрических зарядов. Так как ионизирующее излучение, состоящее из заряженных частиц, имеет малую проникающую способность, то для радиационного контроля сварных соединений обычно используют излучение фотонов или нейтронов. Наиболее широко используется рентгеновское излучение (Х-лучи).

 Это фотонное излучение с  длиной волны 6*10^(-13)...1*10^(-9) м. Имея ту же природу, что и видимый свет, но меньшую длину волны (у видимого света 4...7 * 10^(-7) м), рентгеновское излучение обладает высокой проникающей способностью и может проходить через достаточно большие толщины конструкционных материалов.

Другим распространенным видом  ионизирующего излучения, используемым при контроле сварных соединений, является γ-излучение.

          Это фотонное излучение с длиной волны 1*10-13...4*10^(-12)м, возникающее при распаде радиоактивных изотопов, источником γ-излучения при радиационном контроле обычно являются радиоактивные изотопы тулия, иридия, цезия, кобальта: 170Тu, 192Ir, 137Cs, 60Со и др. Источники γ-излучения компактны и не требуют больших затрат электроэнергии (только на освещение и, возможно, на перемещение радиоактивного изотопа в рабочее положение и обратно). Однако γ-излучение более опасно для человека и, в отличие от рентгеновского, не может быть выключено. Проникающая способность γ-излучения выше, чем рентгеновского, поэтому могут просвечиваться изделия большей толщины, но чувствительность контроля при этом ниже, различие между дефектными и бездефектными участками менее заметно. Поэтому область применения γ-дефектоскопии - контроль изделий большой толщины (малые дефекты в этом случае менее опасны), контроль в монтажных и полевых условиях, в частности - трубопроводов и крупногабаритных резервуаров, просвечивание изделий сложной формы, если разместить рентгеновский аппарат нельзя.

Гораздо реже (при контроле изделий  еще большей толщины) используется тормозное излучение высоких  энергий (1...100 МэВ, в то время как  энергия рентгеновских фотонов  не превышает 0,5 МэВ) с длиной волны 1*10-16...1*10-12 м, обладающее еще большей проникающей способностью. Такое излучение получают при бомбардировке мишеней электронами, ускоренными в линейных или циклических ускорителях: микротронах, бетатронах. Поэтому контроль с использованием тормозного излучения высоких энергий называют бетатронной дефектоскопией. О возможностях этого метода можно судить по таким данным: излучение с энергией 35 МэВ позволяет просвечивать сплавы на основе железа толщиной до 450 мм или сплавы на основе алюминия толщиной до 1800 мм.

Радиография – это метод радиационного неразрушающего контроля, основанный на преобразовании радиационного изображения объекта контроля в радиографический снимок или записи этого изображения в запоминающем устройстве с последующим преобразованием в световое изображение. Метод используется для обнаружения макроскопических нарушений сплошности или однородности материалов ОК, возникающих при изготовлении, а также для выявления дефектов, появившихся в процессе эксплуатации машин, механизмов и т.п.

Для осуществления радиографии  необходимы следующие средства: источник излучения, преобразователь излучения, дополнительные принадлежности контроля (маркировочные знаки и т.п.), средства механизации и автоматизации  контроля, средства, защищающие людей  от воздействия  ионизирующих излучений. 

Радиографические пленки реагируют  на прошедшее через объект излучение. При выборе пленки необходимо учитывать, что для выпускаемых  радиографических пленок с повышением коэффициента контрастности  и разрешающей способности, т.е. с  повышением чувствительности к дефектам, падает квантовый выход пленки (возрастает время просвечивания).

Радиографические пленки подразделяют на два класса:

1 класс – безэкранные пленки, предназначенные для использования  без флуоресцентных экранов, или  с металлическими усиливающими  экранами;

2 класс – экранные пленки, предназначенные  для использования с флуоресцентными  усиливающими экранами в связи  с их высокой чувствительностью  к видимой и ультрафиолетовой  части спектра.

Метод промышленной радиографии основан  на том, что степень почернения радиографической пленки, находящейся в поле излучения, в некотором диапазоне плотностей почернений пропорциональна экспозиционной дозе. Это определяется тем, что плотность  почернения D пропорциональна числу  проявленных зерен, а экспозиционная доза Х зависит от числа квантов, приходящих на пленку.

Одной из важнейших характеристик  радиографических пленок является разрешающая  способность, которая характеризуется  количеством различимых штриховых  линий одинаковой толщины на длине  1 мм. Мелкозернистые пленки типа РТ-5, РТ-4М имеют более высокую разрешающую способность в отличие от крупнозернистых пленок типа РТ-З, РТ-1 и РТ-2.

Усиливающие металлические и флуоресцентные экраны применяют для сокращения времени просвечивания. Усиливающее  действие экранов характеризуется  коэффициентом усиления, определяемым отношением времен просвечивания без  экрана и с экраном.

Усиливающее действие металлических  экранов, используемых при контроле методом прямой экспозиции, определяется вторичными электронами, образующимися  в экране при прохождении через  него ионизирующего излучения. Экраны изготовляют из фольги тяжелых металлов (свинец, вольфрам, олово и др.), так  как она обеспечивает высокие коэффициенты усиления. Металлические экраны рекомендуется использовать с безэкранными радиографическими пленками РТ-1, РТ-З, РТ-4М, РТ-5. При их применении разрешающая способность изображения на пленках практически не ухудшается.

Усиливающее действие флуоресцентных экранов определяется действием  фотонов видимой, сине-фиолетовой, ультрафиолетовой и инфра красной области спектра, высвечиваемых из люминофоров при  прохождении через него ионизирующего  излучения.

Флуоресцентные экраны изготовляют  в виде пластмассовых или картонных  подложек, на которые наносят слой люминофора. Эти экраны рекомендуется  использовать с экранными радиографическими  пленками, поскольку спектральная чувствительность эмульсии пленки и спектр - свечения экранов хорошо согласуются. При  использовании флуоресцентных экранов  разрешающая способность изображения  на пленках существенно ухудшается из-за крупнозернистости экранов.

С помощью флуоресцентных экранов  получают меньшие    экспозиции, а при использовании металлических  экранов — лучшую чувствительность.

При радиографии применяют флуорометаллические  усиливающие экраны в виде свинцовой  подложки с нанесенным на нее слоем  люминофора. Они имеют больший  коэффициент усиления, чем металлические, и обеспечивают лучшую чувствительность, чем флуоресцентные экраны.

 

Рис. 1.1. -Схемы радиографического контроля:

 

Дальнейшим развитием радиографии  является радиационная вычислительная томография.

В отличие от обычной радиографии  объект просвечивается большим количеством  источников излучения, прошедшее излучение  фиксируется большим количеством  детекторов, изделие перемещается по определенной программе, результаты контроля запоминаются и анализируются с  помощью ЭВМ, а затем на основе созданной модели внутренней структуры  объекта формируется ее изображение  на экране, т.е. обеспечивается наглядность, отсутствующая при обычной радиографии.

С помощью радиационных методов  контроля выявляются трещины, непровары, непропаи, включения, поры, подрезы  и другие дефекты. Результаты контроля наглядны (кроме обычной радиометрии), поэтому по сравнению с другими  методами неразрушающего контроля при  радиационном контроле легче определить вид дефекта. Как правило, не требуется  высокая чистота поверхности  сварных швов и изделий, можно  контролировать сравнительно большие  толщины.

К недостаткам  радиационных методов необходимо прежде всего отнести вредность для  человека, в связи с чем требуются  специальные меры радиационной безопасности: экранирование, увеличение расстояния от источника излучения и ограничение  времени пребывания оператора в  опасной зоне. Кроме того, радиационными  методами плохо выявляются несплошности малого раскрытия (трещины, непровары), расположенные под углом более 7... 12° к направлению просвечивания, метод малоэффективен для угловых  швов.