γ射线探伤机的安全操作

γ射线探伤机的安全操作中国原子能科学研究院何荣华Email：[e-mail]：18611525722010693587771.1无损检测与γ射线探伤随着我国现代化建设的发展，无损检测在检测工程质量中越来越发挥重要的作用。无损检测是指在不损伤构件性能和完整性的前提下，检测构件金属的某些物理性能和组织状态，以及查明构件金属表面和内部各种缺陷的技术。1、无损检测和γ射线探伤简介利用γ射线进行工业探伤[1]是无损检测技术的重要手段之一，它广泛适用于电力、化工、石油、机械、航天等行业的管道、容器及球罐焊缝探伤。[1]工业探伤：利用磁粉检测、渗透检测、超声检测、射线检测等方法，对工业设备进行无损检测，从而发现其内在缺陷。※1、无损检测和γ射线探伤简介γ射线有很强的穿透性，γ射线探伤就是利用γ射线的穿透性和直线性来探伤的方法。γ射线可使照相底片感光，也可用特殊的接收器来接收。1、无损检测和γ射线探伤简介（续）当γ射线穿过（照射）物质时，该物质的密度越大，射线强度减弱得越多，即射线能穿透过该物质的强度就越小。此时，若用照相底片接收，则底片的感光量就小；若用仪器来接收，获得的信号就弱。1、无损检测和γ射线探伤简介（续）因此，用γ射线来照射待探伤的零部件时，若其内部有气孔、夹渣等缺陷，射线穿过有缺陷的路径比没有缺陷的路径所透过的物质密度要小得多，其强度就减弱得少些，即透过的强度就大些，若用底片接收，则感光量就大些，就可以从底片上反映出缺陷垂直于射线方向的平面投影；若用其它接收器也同样可以用仪表来反映缺陷垂直于射线方向的平面投影和射线的透过量。1、无损检测和γ射线探伤简介（续）（续前页）γ射线探伤对气孔、夹渣、未焊透等体积型缺陷最敏感，适宜用于体积型缺陷探伤。1、无损检测和γ射线探伤简介（续）1.2γ射线源的主要特性参数放射性同位素有2000多种，但只有那些半衰期较长、比活度较高、能量事宜、取之方便和价格便宜的同位素才适用于检测。目前工业射线照相常用的放射性同位素及其特性参数如下。1、无损检测和γ射线探伤简介（续）γ射线源Co-60Cs-137Ir-192Se-75Tm-170Yb-169主要能量（MeV）1.17,1.330.6610.296,0.308,0.346,0.468,0.121,0.136,0.265,0.2800.084,0.0520.063,0.12,0.193,0.309平均能量（MeV）1.250.6610.3550.2060.0720.156半衰期5.27年33年74天120天128天32天Kr常数[R·m2/(h·Ci)]1.320.320.4720.2040.00140.125[C·m2/(kg·h·Bq)]9.2×10-152.23×10-153.29×10-151.39×10-150.0097×10-150.87×10-15比活度中小大中大小透照厚度（钢mm）40~20015~10010~1005~403~203~15价格高高较低较高中中常用γ射线源的特性参数1.3γ射线探伤设备的特点1.3.1γ射线探伤设备的优点（1）探测厚度大，穿透能力强。对钢工件而言，400kVX光机最大穿透厚度仅为100mm左右，而Co-60γ射线探伤机最大穿透厚度可达200mm。（2）体积小，质量轻，不用水、电，特别适用于野外作业和在用设备的检测。1、无损检测和γ射线探伤简介（续）（续前页：1.3.1γ射线探伤设备的优点）（3）效率高，对环缝和球罐可进行周向曝光和全景曝光。同X射线机相比大大提高效率。（4）可以连续运行，且不受温度、压力、磁场等外界条件影响。（5）设备故障低，无易损部件。（6）与同等穿透力的X射线机相比，价格低。1、无损检测和γ射线探伤简介（续）1.3.2γ射线探伤设备的缺点（1）γ射线源都有一定的半衰期，有些半衰期较短的放射源，如Ir-192更换频繁，给使用带来不便。（2）辐射能量固定，无法根据试件厚度进行调节，当穿透厚度与能量不适配时，灵敏度下降较严重。（3）放射强度随时间减弱，无法进行调节，当源强度较小时，曝光时间过长会感到不方便。1、无损检测和γ射线探伤简介（续）（续前页：1.3.2γ射线探伤设备的缺点）（4）固有不清晰度比X射线大，用同样的器材及透照技术条件，其灵敏度低于X射线机。（5）对安全防护要求高，管理严格。1、无损检测和γ射线探伤简介（续）2、γ射线探伤机介绍2.1γ射线探伤机的类型γ射线探伤设备是由探伤机机体、控制缆、输源管、源辫位置指示系统和源辫等部分组成的整套探伤设备。γ射线探伤装置换源器（续前页：2.1γ射线探伤机的类型）γ探伤装置示意2、γ射线探伤机介绍（续）2、γ射线探伤机介绍（续）按放射源的核素分类，γ射线探伤设备可分为：铱-192γ射线探伤机、硒-75γ射线探伤机、钴-60γ射线探伤机。按探伤机的结构分类，主要有：“S”通道型γ射线探伤机、直通道型γ射线探伤机铱-192DLTS-B型2、γ射线探伤机介绍（续）铱-192SENTINEL660型2、γ射线探伤机介绍（续）铱-192SENTINEL880型2、γ射线探伤机介绍（续）铱-192DL-IIC2、γ射线探伤机介绍（续）铱-192YG-192B型2、γ射线探伤机介绍（续）硒－75DL-VA2、γ射线探伤机介绍（续）硒－75YG-75型2、γ射线探伤机介绍（续）2.2γ射线探伤机的构成和结构原理2.2.1源辫（源托）放射源的源辫是用来输送放射源的机构，源辫是由不锈钢绳或钨合金制作而成。通过驱动装置与源连接后，由手动或自动传输装置，通过输源管螺旋通道将放射源（Ir-192或Se-75）输送到顶端。2、γ射线探伤机介绍（续）密封源结构•密封壳•ISO2919设计和测试•特殊形状设计和测试•用户进行的泄漏测试2、γ射线探伤机介绍（续）直通道铱-192Ⅱ型源辫2、γ射线探伤机介绍（续）直通道硒-75源辫2、γ射线探伤机介绍（续）S通道铱-192源辫2、γ射线探伤机介绍（续）S通道硒-75源辫2、γ射线探伤机介绍（续）2.2.2控制部件γ射线探伤设备控制部件由手摇曲柄、控制导管、驱动缆（软轴）和驱动齿轮等组成。手摇曲柄与齿轮组件的外伸轴相连，驱动控制缆上的阳接头用来与源辫的阴接头相连，控制部件传输软管快装接头用来与机体输入端连接，当摇动手摇曲柄即可送出或收回放射源。2、γ射线探伤机介绍（续）•ISO3999•典型的结构和长度•末端阻止弹簧•不符合ISO3999的其他类型的结构遥控2、γ射线探伤机介绍（续）驱动系统2、γ射线探伤机介绍（续）手摇曲柄2、γ射线探伤机介绍（续）驱动齿轮2、γ射线探伤机介绍（续）驱动缆（软轴）2、γ射线探伤机介绍（续）2.2.3输源管及准直器输源管由直径相同的2-3根软管组成（软管长度根据探伤机类型而定，可根据用户需要更改和定制），其中一根为快换管、一根为曝光管（在工作同时使用曝光管和快换管）。快换管曝光管2、γ射线探伤机介绍（续）对接2、γ射线探伤机介绍（续）•典型结构•ISO3999的测试•其他类型的壳•源的阻止•专门的源的阻止装置比如气动探针套管和阻止装置2、γ射线探伤机介绍（续）•使用方法•一般类型•铅，钨或贫铀结构•定向或周向•应用ALARA准直器2、γ射线探伤机介绍（续）2.2.4源辫位置指示系统源辫位置指示系统与控制部件齿轮相连接，功能包括：用不同的灯光颜色显示源辫位置，绿色灯光显示源在容器内，红色闪烁灯光显示源在容器外；用液晶数字显示源辫离开容器距离；用语言提示源辫已离开源容器，当放射源输出容器外时，有语言报警和红灯闪烁报警。2、γ射线探伤机介绍（续）源辫位置指示2、γ射线探伤机介绍（续）2.2.5探伤机机体探伤机机体是整套探伤设备的核心部分，根据核素不同，分为铱-192、硒-75、钴－60等，根据结构分为S通道和直通道。探伤机机体主要由贫铀屏蔽体、外壳、手柄、安全锁、前后连接器等部件组成，具体结构根据型号的不同有所差异。2、γ射线探伤机介绍（续）（续前页：2.2.5探伤机机体）下面我们主要介绍一下目前最为常用的几种探伤机的结构，分别是:DLTS-B型铱-192γ射线探伤机（S通道）、DL-Ⅱ型系列铱-192γ射线探伤机（直通道）、DL-VC型硒-75γ射线探伤机（直通道）、YG-192Bγ射线探伤机（直通道）、SENTINEL880型铱-192γ射线探伤机。2、γ射线探伤机介绍（续）DLTS-B型铱-192γ射线探伤机（S通道）DL-Ⅱ型系列铱-192γ射线探伤机（直通道）DL-VC型硒-75γ射线探伤机（直通道）YG-192Bγ射线探伤机（直通道）3、γ探伤的辐射监测3.1目的保证放射源的安全(防止源在使用、运输及存放过程中丢失、被盗）。防止可能引起的确定性辐射损伤事故和事件（如：眼晶体混浊15Sv，皮肤烧伤20Sv）。确保辐射剂量不超过控制水平，使职业和公众辐照最小化。γ探伤行业中引发确定性辐射损伤事故的主要因素：（1）由于不认真检查源辫是否在设备中；不正确使用报警仪等防护仪表，在未知源已暴露的情况下近距离接触放射源，以至受到过量的意外照射。（如：运输过程中源从倒源器中脱落、源辫断裂在导源管中、源丢失被人捡走）（2）不能正确处理设备故障，在未准确判断源位置的情况下，用手直接接触放射源。（100Ci192Ir源手直接接触几秒钟，即可将手部皮肤烧伤）3、γ探伤的辐射监测（续）减少随机效应发生率的措施：（1）尽量找有屏蔽的地方操作；（2）尽量加长驱动缆长度，减少导源管的长度；（3）使用定向暴光头；（4）有可能的情况下，使用全自动驱动系统或定向设备。3、γ探伤的辐射监测（续）3.2监测项目个人剂量监测使用个人剂量报警仪现场辐射水平的监测控制区：边界外空气比释动能率应低于15µGy/h监督区：其边界空气比释动能率应不大于2.5µGy/h固定场所的监测3、γ探伤的辐射监测（续）探伤机类别容器外表面(µGy.h-1)距容器外表面(µGy.h-1)50mm1m手提式200050020探伤装置表面剂量率水平源容器周围空气比释放能率控制值（GB18465-2001)3、γ探伤的辐射监测（续）常用探伤装置实测数值（仅供参考）装载核素最大装载量满载时主机表面剂量率铱－192100Ci300~1800µGy/h硒－75100Ci50~200µGy/h无源状态下贫化铀空容器的表面剂量率值:10~20µGy/h；探伤设备被测方位、测量仪器种类及测量方向不同，测量结果变化幅度较大；用同一仪表在同一位置测量，对测量结果进行前后对比，以判断放射源是否在探伤设备中，初判测量仪器是否正常；当探伤装置表面剂量水平测量结果过低或过高时应引起关注。3、γ探伤的辐射监测（续）3.3辐射监测仪的使用要求※1、应采用两种以上不同型号的监测仪进行全过程监测；2、选用可靠性强、量程合适的仪器；3、现场监测仪量程上限至少达到10mSv/h；4、按照说明书要求正确使用监测仪表，工作人员应能正确判断仪表性能是否正常。3、γ探伤的辐射监测（续）RDS-110多功能辐射测量仪长杆探测器γ探测器安装在探测杆上RDS-200通用辐射测量仪RDS-30辐射测量仪3、γ探伤的辐射监测（续）伸缩杆放射性监测仪FJ-347AXγ剂量仪个人剂量报警仪长柄机械手3、γ探伤的辐射监测（续）3.4常见错误使用情况不带任何监测仪表进行探伤工作；追求高灵敏度的仪器而忽略仪表可靠性；用个人剂量报警仪代替现场辐射监测仪；仪器选型不当，用环境监测仪作为现场监测手段（环境监测仪量程通常为200µSv/h）。3、γ探伤的辐射监测（续）γ探伤的安全操作程序简介※1．探伤人员需经过专业培训并取得环保部门认可的资质，每次作业需2人以上在场操作。2.辐射监测仪和探伤设备操作前的准备1）个人剂量计、个人剂量报警仪、现场辐射防护监测仪（监测仪需可靠并满足量程要求）2）检查设备的安全锁、联锁装置、位置指示器、导源管有无变形、驱动装置是否灵活。4、γ射线探伤机的安全操作（续前页：γ探伤的安全操