Радиографический метод контроля

Радиографический контроль основан на использовании свойств радиоактивных излучений. Этот метод основан на способности рентгеновских и гамма-лучей проходить через материала как через полупрозрачные тела с регистрацией дефектов на магнитографическую пленку. Под действием излучения на пленке образуется скрытое изображение, которое становится видимым после фотообработки в проявителе и закрепителя. Для сокращения времени просвечивания, и обеспечения лучшей выявляемости дефектов используют флуоресцентные и металлические экраны.

Рентгеновские лучи являются разновидностью электромагнитных колебаний и имеют длину волн 6×10^-13 – 10^-9м с частотой излучения 0,5·10²¹¸3·10¹⁷ Гц, [10]. При этом источником получения рентгеновских лучей является рентгеновская труба, имеющая баллон с двумя электродами – анодом и катодом.

В практике отечественной радиационной дефектоскопии применяют аппараты с постоянной нагрузкой и импульсные. Аппараты с постоянной нагрузкой выпускают двух типов:

· аппараты-моноблоки, у которых рентгеновская трубка и трансформатор смонтированы в единые блок-трансформаторы, залитые маслом или газом; такие аппараты используются как для фронтального просвечивания направленными пучком излучения, так и панорамно-кольцевым пучком излучения;

· аппараты кабельного типа, состоящие из генератора, рентгеновской трубки и пульта управления; их применяют для фронтального и панорамного просвечивания.

Для работы в полевых условиях применяют переносные рентгеновские аппараты типа РУП, типа ИРА и РИНА с напряжением от 120 до 350 кВ, силой тока 5¸6 мА и массой от 18 до 112 кг. С помощью таких аппаратов можно выполнять контроль изделий с толщиной стенки от 25 до 50 мм.

Гамма-лучи по своей природе подобны рентгеновским и обязуются в результате энергетических изменений внутри ядра атома в искусственных и естественных радиоактивных веществах.

Для производства работ в трассовых условиях в качестве источников гамма-лучей используют радиоактивные изотопы: кобальт 60 (Со 60), цезий 137 (CZ 137), иридий 192 (Ir 192) и тулий 170 (Tu 170). Кроме данных источников излучения в практике радиационной дефектоскопии применяют перспективные изотопы: америций 241 (Am 241), селен 75 (Se 75); европий 152 (Еи 152), европий 155 (Еи 155) и др.

Необходимо отметить, что лучи неодинаково проникают через различные материалы и поглощаются в них в зависимости от толщины, рода металла и энергии излучения. Излучения бывают двух типов: жесткие, обладающие большой энергией; и мягкие, обладающие малой энергией. Жесткие излучения в меньшей степени поглощаются веществом, через которые они проходят. Мягкие излучения хорошо поглощаются веществом, поэтому они не могут проникать через его толстые слои, [3].

Наибольшая чувствительность к выявлению дефектов малых размеров достигается при использовании мягкого излучения, которое получается при малой энергии гамма-лучей (Тu 170, Ir 192). Однако низкая энергия получения изотопа требует большого времени экспозиции, что значительно снижает производительность контроля.

Изотоп Со 60 обладают высокой энергией излучения, поэтому его применяют при просвечивании металлов большой толщины 30¸250 мм. Для просвечивания сталей и толщиной стенки 10¸15 мм наибольшее распространение получили изотопы Cz 137, Ir 192 и Tu 170.

В газовой отрасли широко применяется переносной гамма-дефектоскоп РИД-21 Г и его модернизированная модель дефектоскоп «Газпром», который в зависимости от материала защиты и природно-климатических условий эксплуатации имеет четыре модификации. Дефектоскоп имеет двухканальный контейнер, что обеспечивает более удобную и надежную перезарядку источников излучения в трассовых условиях. Для крепления радиационной головки на трубах различного диаметра дефектоскоп снабжен штативом, а для переноски – штангой. Он имеет дистанционное (на расстоянии 5м) и местное управление.

Для повышения производительности контроля наиболее целесообразным является панорамное просвечивание труб при помощи гамма-дсфсктоскопа «Трасса», размещаемого внутри трубы. При этом радиационная головка гамма-дефектоскопа перемещается внутри трубопровода при помощи самоходной тележки с электромеханическим приводом на расстояние до 32 м. Остановка аппарата против места контроля при панорамном просвечивании осуществляется автоматически с помощью гамма-реле РТР-1. Гамма-дефектоскоп «Трасса» может производить просвечивание через две стенки трубы, в этом случае от крепится к трубе специальным ценным поясом.

Радиографический контроль подземных газопроводов без их вскрытия возможен только при использовании способа рассеивания радиоактивных лучей путем пропуска дефектоскопа внутри трубопровода. При этом используемый в дефектоскопе изотоп должен иметь определенную жесткость, достаточную для заметного обратного рассеивания, большую продолжительность полураспада, чтобы не вносить поправок на уменьшение интенсивности излучения в процессе контроля, и высокую удельную активность, позволяющую использовать небольшие размеры аппарата.

Принципиальных трудностей применения радиографических методов для контроля коррозионного состояния газопроводов нет, однако технические трудности, такие как обеспечение условий сканирования контролируемой поверхности, при котором возможно выявление отдельных каверн и трещин, а также раздельной регистрации лучей обратного рассеивания, очень велики. По этой причине радиографический метод контроля технического состояния действующих газопроводов до настоящего времени практически не применяется, широко используясь в то же время для контроля сварных стыков трубопроводов, как при их строительстве, так и при ремонте.

В настоящее время значительно расширены области применения радиографического метода контроля за счет разработанных рядом зарубежных фирм («Andrcx», «Balto», «Giraldoni», «Philips», «Scifcrt») современных рентгеновских аппаратов различного назначения при решении задач диагностики магистральных трубопроводов [34]. Технические характеристики рентгеновских дефектоскопов приведены в табл. 9.4.

Таблица 9.4