球形储罐的γ射线检测

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[摘要]：球形储罐一般从120m3到10000m3不等，厚度一般在18mm～58mm之间。对球形储罐对接焊接接头的射线检测采用γ射线检测可以大大的提高工作效率，降低工作强度。

[关键词]：射线 球形储罐 胶片

中图分类号：O434文献标识码： A 文章编号：

一、设备器材的选择

1、放射源

选用Ir192放射源，活度可根据单位的球形储罐的厚度、容积、现场防护条件、周围生产生活条件以及单位的设备条件等选择，正常情况下一次全景曝光的曝光时间以不超过24小时为宜。我单位单台γ射线探伤机的额定容量最大为300Ci。

没有条件的单位也可以使用两到三颗放射源固定在一起的方法来进行检测，理论和实践都证明是可行的。从理论上分析，球形储罐中心法全景曝光时的几何不清晰度

Ug（1）

标准规定AB级检验的几何条件为

（2）

Ug（3）

式中：d－射线源焦点尺寸；b－沿射线束中心测定的工件受检部位射线源侧表面与胶片之间的距离； f－沿射线束中心测定的射线源焦点与受检部位射线源侧表面之间的距离

我们以2000m3球形储罐为例，壳板厚度取50mm，球形储罐内径为15700mm即f=15700mm/2=7850mm，b=50mm（暂不考虑焊缝余高）代如式（3）有允许的最大几何不清晰度Ugmax≈0.36，再将Ugmax代入式（1）可得到在此条件下允许的最大焦点尺寸dmax=56.52，将dmax代入式（2）可得到在此条件下焦点至球罐内表面的最小距离fmax≈7671mm，由此可见2000m3球形储罐，壳板厚度在50mm时允许的最大焦点尺寸可以达到56mm，我们所使用的设备的端部源导管（曝光时源的停留位置）尺寸为φ15mm，两到三颗放射源紧密固定在一起的最大几何尺寸可以达到小于56mm的要求。我们对此也进行过实践，底片的透照质量、像质计灵敏度均满足要求。但应注意，对于少量底片非中心透照应甚用多颗放射源一起曝光。

对于壳板厚度小于20mm的球形储罐少量返修片、补拍片的非中心法透照时应改用x射线探伤机进行单壁透照。

2、胶片的选择

标准规定γ射线检测宜选用T2类胶片或更高类别的胶片，对于标准抗拉强度大于540MPa的材料和裂纹敏感性的材料γ射线检测应使用T2类或更高类别的胶片。

我们在实践中发现对于壳板较厚的球形储罐进行γ射线检测时，使用T2类胶片会使曝光时间变的相当的长（以柯达胶片为例，T2类（MX125）胶片的曝光时间为T3类（AA400）胶片的3倍左右），底片的灰雾度、对比度明显下降。2006年3月我单位在黑龙江省大庆市蓝星石油大庆分公司承建了3台2000m3丙烯球形储罐，壳板厚度为54mm，材质为15MnNbR。按标准要求使用T2类胶片进行γ射线检测。我们使用初始活度为200Ci的放射源，胶片为柯达MX125型胶片（T2类），实际检测时第一次曝光的曝光时间就达50小时，防护距离为170m左右。最后一次曝光的曝光时间达80小时。在检测结束后我们在对底片进行评定时发现底片的质量、像质计灵敏度虽然满足要求，但底片质量没有使用T3类胶片曝光的好。综合考虑我们感觉对于厚壁球形储罐，当使用T2类胶片曝光时间过长时宜使用T3类胶片，但由于条件限制，我们没能进行两种类型的胶片在这种条件下对细微缺陷的分辨和检出能力的对比。

二、曝光时间的计算

球形储罐的曝光时间一般可用γ射线曝光计算尺确定，也可使用公式计算法进行计算，这里着重介绍一下公式法计算。

表一Ir192实验室实测数据

注：1、表中数据是通过实验实测得到的，这样可以减少计算的误差。

2、当使用的透照厚度不是整数值时，可用差补法通过表中数据计算得到。

t —嚗光时间h

X—胶片接收剂量R，胶片的接收剂量可以向厂家索取，或查阅相关的胶片特 性曲线。

F—焦距cm

T—透照厚度cm

Th—半价层cm，具体数值可在表一中选取

A—源活度Ci

Kr—放射常数：Ir192为4.72(R·cm2)/(h·mCi)或32.9×10-12(C·cm2)/(Kg·h·Bq)

本公式中常取4720(R·cm2)/(h·Ci)

n—散射比，具体数值可在表一中选取。

在实际曝光时，在达到预测嚗光时间的90%左右时，可暂停曝光，将用于测试的胶片取下送暗室进行处理，然后测定底片黑度，若底片上焊缝处的黑度在2.0～3.0之间即认为曝光量已满足要求，可以停止曝光。否则继续曝光一段时间在取测试片进行测定。一般第二次即可满足要求。作业人员如果经验丰富，大多数情况下第一次就能达到预期的曝光量。

三、像质计的使用

新标准规定像质计放在胶片侧时，应进行对比试验。这与旧标准明显不同，应引起重视。

四、γ射线检测的防护

γ射线防护的难点在于预先估算防护距离。按照GBZ132-2008《工业γ射线探伤卫生防护标准》的规定计算防护距离用于曝光前预先划定安全区是简单可行的。计算方法如下：

a—防护距离m

гK—比释动能常数(mGy·m2)/( h·GBq) Ir192为0.13

A—源活度GBq

KG—标准允许剂量率mGy/ h 控制区为0.015 监督区为0.0025

15uGy/ h2.5 uGy/ h

T—防护层厚度cm(㎜) Th—半价层cm(㎜)

GBZ132-2008《工业γ射线探伤卫生防护标准》中Ir192Th为钢14㎜、铅3㎜、混凝土50㎜，这个标准中给出的钢的半价层较实验室测的数值大，但考虑到防护计算应有一定的安全余量，在实际计算中我们仍然使用14mm这个数值，经过与行政主管部门现场监测数值的比较，使用这个数值比较合理安全。因为在实际监测中我们发现由于材料本身的不均匀性会导致某些部位的射线防护距离较其他地方大些，而安全防护计算应以危害最大的地方为准，所以使用标准中的数值较为理想，避免出现实测值大于计算值的情况。

γ射线防护的重点的是设备使用，在实践中我们发现设备在使用前的检查和清洁非常重要。在对设备使用前的检查和清洁预防了很多事故，也延长了设备的使用寿命。因为一般现场检测的条件较为恶劣，比如风沙、下雨、现场的坠落物等都对γ射线探伤机有不利影响。灰尘、泥沙、雨水等进入输源导管会增大钢丝输送源时的阻力甚至导致射线源无法送出，而较大的阻力又间接的导致传导齿轮的寿命，一旦齿轮在作业过程中突然出现故障会导致射线源卡在源导管中发生较大的放射事故，在处理事故中工作人员接受的剂量较大，而作业中的现场坠落物体一旦落在输源导管上也会使放射源卡住无法收回。所以我们要求我们的项目部在作业前必须对输源导管和钢丝用柴油进行清洁，并检查钢丝和齿轮有无异常，检查各安全部件是否正常，检查输源导管有无异常。作业时应对布源的环境进行分析，必要时采取一定的防护措施，保证输源导管不受外力破坏。

在大型球罐的γ射线检测中，我们使用的γ射线探伤机是海门探伤设备联营厂的DL－ⅡB型，带有自动控制器。曝光作业时可以延时送源，自动收源，并有声响报警功能，极大的改善了放射操作人员的作业条件，尤其在放射源活度比较大的时候。但该自动控制系统对输源导管的布置要求、导管内的清洁要求等较手动送源严格，在使用时应加以注意，以防止发生不必要的事故。

五、球形储罐对接焊接接头的表面处理。

对接焊接接头的表面状况影响底片的评定。表面的不规则形状会干扰对缺陷的识别。所以应按要求对焊接接头的外观质量进行检查，并对会干扰底片评定的表面不规则形状进行处理。要求对焊接接头进行成型打磨的，在打磨时应聘用有经验的工人进行。

结论

以上是球罐γ射线全景曝光时几个比较重要的问题，做好这些工作有利于高质量的完成球形储罐的射线检测工作，大大的提高工作效率，降低工作强度。