Радиографический метод контроля Ч.2 Радиационный контроль гамма-излучением

Содержание

1. Природа гамма-излучения и свойства гамма-лучей
2. Сущность радиационного контроля
• Схема радиационной дефектоскопии
3. Технология и проведение контроля гамма-излучением
4. Гамма-дефектоскопы
• Классификация гамма-дефектоскопов, их устройство
5. Преимущества и недостатки контроля гамма-лучами

Природа гамма-излучения и свойства гамма-лучей

Так же, как видимый свет и рентгеновские лучи, гамма-излучение представляет собой электромагнитные волны. Длина волны у гамма-лучей отличается от длины волны видимого света и рентгеновских лучей и составляет 10-13 - 4*10-12м.

Гамма-излучение образуется при распаде ядер радиоактивных изотопов химических элементов. Распад радиоактивных ядер происходит из-за того, что силы притяжения между протонами и нейтронами, входящими в состав радиоактивного ядра, не обеспечивают его стабильности. В результате, неустойчивые ядра распадаются и переходят в более устойчивые. Процесс распада сопровождается испусканием радиоактивных лучей, состоящих из трёх потоков: потока положительно заряженных альфа-частиц, отрицательно заряженных бета-частиц и потока нейтральных гамма-частиц.

Поток гамма-частиц используют для контроля материалов и качества сварных соединений и выявляют при помощи него внутренние дефекты в металле.

Сущность радиационного контроля

Сущность радиационного контроля гамма-излучением основана на различном поглощении этого излучения однородным металлом, неметаллическими веществами и воздухом. Так же, как и рентгеновские лучи, гамма-излучение способно воздействовать на фотоплёнку и фотобумагу. Такие лучи нейтральны и они невосприимчивы к электрическим и магнитным полям.

Схема радиационной дефектоскопии

На рисунке ниже показана схема проведения контроля сварного соединения гамма-лучами - схема а) и устройство ампулы с радиоактивным элементом - схема б).

На схеме а) 1 - контейнер, содержащий стеклянную ампулу с радиоактивным веществом; 2 - ампула с радиоактивным веществом; 3 - контролируемое сварное соединение; 4 - кассета с плёнкой или фотобумагой.

На схеме б) 1 - радиоактивное вещество; 2 - стеклянная ампула; 3 - вата; 4 - оболочка из алюминия или латуни; 5 - крышка; 6 - защитная свинцовая оболочка.

Технология и проведение контроля гамма-излучением

Технология и порядок проведения контроля гамма-лучами такие же, как и при контроле сварных швов рентгеном. Схемы проведения радиационной дефектоскопии так же, аналогичны схемам при рентгеновском контроле и определяются они ГОСТом 7512.

В качестве радиоактивных веществ - источников гамма-лучей, используют искусственные и естественные радиоактивные изотопы различных веществ. Наибольшее распространение, исходя из экономических соображений, получили радиоактивные изотопы кобальта (Со-60), цезия (Cs-137), иридия (Ir-192). Для получения направленного гамма-излучения необходимо использовать гамма-дефектоскопы.

Гамма-дефектоскопы

В качестве источника гамма-лучей при радиационном контроле используются гамма-дефектоскопы. Наиболее важными показателями гамма-дефектоскопов являются интенсивность радиационного излучения, период полураспада радиоактивного вещества и его начальная активность. Интенсивность излучения и период полураспада зависят от изотопа радиоактивного вещества, а начальная активность определяется массой источника излучения.

Гамма-дефектоскоп оснащён устройством для перемещения гамма-источника и прекращения направленного радиоактивного излучения.

Классификация гамма-дефектоскопов, их устройство

Гамма-дефектоскопы классифицируются в зависимости от следующих параметров:

1. От типа источника радиоактивных лучей
2. От условий использования - лабораторные, цеховые, полевые, специальные
3. От степени подвижности - переносные (портативные), передвижные и стационарные
4. В зависимости от направленности гамма-излучения дефектоскопы бывают фронтального просвечивания, панорамного просвечивания, или универсальные (сочетающие возможность, как фронтального просвечивания, так и панорамного).

Одна из наиболее распространённых схем стационарных гамма-дефектоскопов представлена на рисунке ниже:

1 - электромеханический пульт (привод и пульт управления); 2 - стена защитной камеры; 3 - радиационная головка; 4 - коллимирующая (создающая направленный поток лучей) универсальная головка; 5 - контролируемое сварное соединение; 6 - детектор (кассета с рентгеновской, или фотобумагой и др.).

Преимущества и недостатки контроля гамма-лучами

Гамма-лучи, в отличие от рентгеновских, обладают большей проникающей способностью и позволяют контролировать сварное соединение, толщиной до 350мм. И качество контроля толстого металла с помощью гамма-лучей значительно выше, чем контроль рентгеном. Кроме того, неразрушающий контроль сварки гамма-лучами более простой и менее дорогостоящий метод, чем рентгеновский контроль.

Но также у радиационной дефектоскопии есть недостатки, которые ограничивают её применение. Малые толщины металла не могут создать серьёзный барьер для гамма-лучей, которые легко проходят сквозь тонкий металл. В результате, качество контроля металла толщиной до 50мм, с помощью рентгена, гораздо выше, чем с помощью гамма-лучей. Ещё одним недостатком контроля гамма-излучением является невозможность регулирования интенсивности излучения, которая в рентгеновских дефектоскопах может регулироваться увеличением или уменьшением подводимого напряжения.

При неосторожном обращении с гамма-дефектоскопами существует достаточно высокий риск поражения человека гамма-лучами, которые очень вредны для человеческого организма. Поэтому, ампула с радиоактивным веществом помещается в специальные контейнеры из свинца, или в стационарные аппараты с дистанционным управлением. Схема контейнера с ампулой показана на рисунке выше по тексту.

Дополнительные материалы по теме: