بازرسی به روش رادیوگرافی صنعتی (RT)

تست رادیوگرافی RT
اصول تست رادیوگرافی RT

مقدمه

در میان روش های مختلف بازرسی های غیر مخرب یا NDT، تست رادیوگرافی RT بیشترین کاربرد را برای شناسایی عیوب داخلی مانند تخلخل ها و حفره ها دارد. لازم به ذکر است با جهت گیری و تجربه مناسب، عیوب صفحه ای نیز توسط تست RT قابل شناسایی هستند. رادیوگرافی صنعتی بیش از ۴۰ سال است که به طور مداوم و یکنواخت در حال توسعه است. چراکه تنها با این آزمایش و آزمایش فراصوتی می توان عیوب را در هر کجا از حجم قطعات سنگین و بزرگ تشخیص داد.

تست رادیوگرافی RT چیست؟

رادیوگرافی یک روش حجمی در NDT است که براساس اختلاف جذب بین تشعشعات نفوذ کننده در نمونه مورد آزمایش صورت می پذیرد. در واقع به استفاده از تشعشعات الکترومغناطیس با طول موج کوتاه (مانند پرتو X و پرتو گاما) یا استفاده از تشعشعات ذرات (آلفا، بتا یا نوترون) برای ردیابی عیوب داخلی قطعات تست رادیوگرافی RT یا رادیوگرافی صنعتی گفته می شود.

در تست RT از پرتوهای ایکس و گاما برای شناسایی عیوب درون قطعه استفاده می شود. این پرتوها دارای طول موج‌های بسیار کوتاه هستند و به همین دلیل انرژی بسیار زیادی داشته و قدرت نفوذ و عبور از درون قطعه را دارند.  امروزه در صنعت ایران و جهان، تست RT روشی بسیار مستند و قابل اعتماد، برای حفظ قطعات مهم از تخریب به شمار می رود.

اصول تست رادیوگرافی

اساس کار تست رادیوگرافی RT

به دلیل اختلاف در چگالی و تغییر در ضخامت قطعه یا اختلاف خواص جذب عیوب در قطعه، بخش های مختلف یک قطعه کار مقادیر مختلفی از پرتوی نفوذ کننده را جذب می کنند.

در رادیوگرافی متداول پرتوی X یا گاما به جسم تابانده می شود و بخشی از پرتو که جذب جسم نشده است به صفحه فیلم برخورد می کند. پرتوی جذب نشده در معرض امولسیون قرار می گیرد. درست شبیه روشی که نور در عکاسی در معرض امولسیون قرار می گیرد. حال با ظاهر نمودن فیلم، یک تصویر دو بعدی به صورت سایه از جسم وجود دارد. مناطقی از قطعه کار، که جذب کمتری داشته و یا نفوذ پرتو بیشتر است تصویر سیاه‌ تری روی فیلم ایجاد می ‌نمایند و مناطقی که جذب پرتوی بیشتری دارند، تصویر روشن‌ تری روی فیلم ایجاد می‌کنند. اختلاف در چگالی، ضخامت یا ترکیب نمونه مورد آزمایش سبب تغییر در میزان جذب پرتو شده و در نتیجه چگالی تصویر به وجود آمده تغییر می کند.

ارزیابی فیلم رادیوگرافی بر مبنای مقایسه بین اختلاف چگالی تصویر با مشخصه های معلوم از جسم یا در اثر حضور عیوب در آن انجام می شود. بنابراین برای انجام بازرسی رادیوگرافی، برخلاف تست مایع نافذ PT نیازی به تمیزکاری سطحی وجود ندارد.

در تست رادیوگرافی RT با پروتون، هنگامی که یک دسته باریکه تک انرژی از پروتون از داخل ماده عبور می کند، بیشترین تضعیف زمانی رخ می دهد که حدود ۹۰ درصد مسافت طی شده باشد. حال از این موضوع در اندازه گیری تغییرات ضخامت در محدوده ۰٫۰۵ درصد استفاده می شود تا عیوب درونی شناسایی شوند. منبع تامین پروتون در اغلب موارد یک سیکلوترون است.

در رادیوگرافی صنعتی با پرتوی گاما نیز منبع تولید یک یا چند طول موج از این پرتو را منتشر می کند که هرکدام دارای انرژی فوتون مشخصی است. عناصر یا ایزوتوپ های طبیعی رادیواکتیو که می توانند پرتو تولید کنند شامل تالیوم – ۱۷۰، ایریدیوم – ۱۹۲، سزیم – ۱۳۷ و کبالت – ۶۰ هستند که به صورت گسترده در رادیوگرافی استفاده می شوند.

اجزای تست رادیوگرافی RT

  • تیوب پرتو X

در روش های معمول این روش بازرسی، منبع پرتو یک تیوب پرتو X است که شامل منبعی از الکترون ها، یک پتانسیل شتاب دهنده و یک عنصر سنگین به عنوان هدف است. این تیوب ها هم به صورت پر شده از گاز و هم تحت خلأ موجود هستند. الکترون های شتاب داده شده به این هدف برخورد نموده تا پرتو های X تولید شوند.

امروزه پیشرفت ها بیشتر بر روی خواص الکتریکی و الکترونیکی متمرکز شده است. دستگاه های تست رادیوگرافی RT با جایگزینی عایق روغن به وسیله گاز هگزا فلوئورید گوگرد سبک تر شده و قابل حمل گردیده اند.

عمر این تیوب ها با جایگزین شدن تیوب های سرامیکی – فلزی به جای تیوب های شیشه ای افزایش یافته است. مولد های پیشرفته پرتوی X در ولتاژی تا ۴۵۰ کیلوولت و جریان آمپر ۱۵ میلی آمپر کار می کنند. تیوب های صنعتی تست رادیوگرافی RT باید قابلیت کار به صورت پیوسته برای زمان های نامحدود و تحت بارهای سنگین را داشته باشند.

تیوب اشعه X

  • نفوذسنج ها

نفوذسنج های مناسبی برای ارزیابی کیفیت و حساسیت فیلم های رادیوگرافی در تست رادیوگرافی RT طراحی شده اند. کیفیت رادیوگرافی بر اساس میزان جزئیات قابل تشخیص از تصویر و شاخص کیفیت تصویر بیان می شود. نفوذ سنج های مورد استفاده در صنعت به صورت صفحه ای و سیمی هستند که کاربرد گسترده ای دارند. در نفوذ سنج های سیمی سیم ها به صورت منظم از قطر ۰٫۱ تا ۳٫۲ میلی متر و با طول های مشابه قرار گرفته اند. جنس سیم نیز حتما باید منطبق با قطعه مورد آزمایش در تست RT انتخاب شود.

نفوذسنج

  • فیلم های صنعتی پرتو X

در حالت کلی فیلم رادیوگرافی شامل یک لایه ژلاتینی است که برروی یک ترکیب نقره ای حساس به تشعشع قرار گرفته و کل آن بر روی یک صفحه شفاف قرار دارد. حضور ترکیب نقره ای حساس به تابش در دو طرف صفحه سبب افزایش سرعت می گردد.

در مواردی که جزئیات بیشتری برای نمایش مد نظر باشد، از ترکیب نقره ای در یک طرف صفحه استفاده می شود. هنگامی که یک فیلم در محلول شیمیایی ظهور قرار می گیرد، واکنشی بین فیلم و ماده ظهور رخ داده و نقره فلزی سیاه به وجود می آید. این نقره در ژلاتین در دو طرف صفحه به صورت معلق وجود دارد که سبب ایجاد تصویری از جسم می شود. انتخاب فیلم رادیوگرافی وابسته به ضخامت و جنس ماده نمونه مورد آزمایش و دامنه ولتاژ دستگاه پرتو X است. به علاوه عواملی مانند کیفیت بالای رادیوگرافی یا زمان تابش کوتاه نیز موثر هستند.

فیلم پرتو ایکس

  • نمایشگر فیلم

از آن جا که ممکن است اطلاعات موجود بر روی فیلم رادیوگرافی به دلیل چگالی بالای فیلم و یا روشنایی کم به طور کامل حاصل نشوند لذا فراهم نمودن شرایط مناسب برای دیدن فیلم و غلبه بر این مشکل ضروری است. براساس پیشنهاد انجمن بین المللی جوش، روشنایی فیلم رادیوگرافی نباید کمتر از ۳۰ و بیشتر از ۱۰۰ کاندلا بر متر مربع باشد.

نمایشگر فیلم رادیوگرافی

کاربرد های تست رادیوگرافی RT

از تست رادیوگرافی صنعتی برای شناسایی تغییرات ترکیب مواد، اندازه گیری ضخامت , تعیین موقعیت قطعات معیوب غیرقابل رویت دستگاه ها استفاده می شود. مزیت مهم این تست این است که از طریق آن می توان اجسام را با هر اندازه و شکل (از قطعات کوچک الکترونیکی تا موشک های بزرگ) آزمایش نمود.

در صنعت از تست رادیوگرافی جوش با اشعه ایکس برای بازرسی و تست جوش مواد فلزی و غیر فلزی و کامپوزیت‌ها استفاده می شود. به طور کلی از اشعه X مواد نازک تر و دارای تراکم کمتر و از رادیوگرافی گاما عموما برای مواد ضخیم تر و متراکم تر با چگالی بالا استفاده می‌شود.

این روش از بازرسی جوش برای تمامی اشکال و فرم ها به کار می‌رود. تست جوش RT با دقت بالایی که دارد، بازرسی غیرمخرب جوش را بیش از پیش دقیق تر رقم می زند. این تست قادر به ردیابی تمامی عیوب جوش بوده و به کمک فیلم رادیوگرافی به بازرسان در پیگیری نوع عیوب نیز کمک شایانی می کند. برای مثال در شکل زیر عیب تخلخل جوش، در فیلم رادیوگرافی به بهترین شکل نشان داده شده است.

بازرسی RT لوله های نفت و گاز

مزایای تست RT

  • در اختیار داشتن یک سند دائمی از نتایج تست (فیلم ظاهر شده) کمک شایانی به بازرسان می کند.
  • قابلیت استفاده از این روش برای همه مواد وجود دارد.
  • عدم نیاز به جریان برق هنگام استفاده از پرتو گاما، قابلیت پرتابل بودن تست را افزایش داده است.
  • دقت بالا در آشکار سازی عیوب حجمی(داخلی) وجود دارد؛ عیوبی مانند حفرات گازی و سرباره حبس شده

معایب تست RT

  • در مقایسه با سایر روش هایNDT گران تر است.
  • تست قطعات با ضخامت بالا یک فرآیند بسیار وقت گیر در پروژه ها است و نیاز به منبع رادیواکتیو (چشمه) بسیار قوی و حفاظت بیشتری وجود دارد.
  • ترک های کوچک را در مقاطع ضخیم اغلب نمی توان شناسایی کرد، حتی زمانی که به درستی در جهت تابش باشند.
  • ناپیوستگی ریز تشخیص داده نمی شود مگر اینکه آن ها به اندازه کافی قابل تشخیص از ریزساختار ماده باشند.
  • مقدار زیادی از اشعه ایکس یا اشعه گاما می تواند به سلول های پوست و خون آسیب رسانده  و یا موجب نابینایی و نازایی شود؛ حتی در دُز های عظیم می تواند باعث معلولیت شدید یا مرگ شود. (بنابراین باید اصول حفاظتی حتما رعایت شوند.)

جمع بندی

تست رادیوگرافی RT به همراه تست التراسونیک UT به یکی از آزمایش های مستند و پرکاربرد در صنعت امروز جهان تبدیل شده و روشی بسیار دقیق برای بازرسی جوش به شمار می رود. در این مقاله دیدیم که رادیوگرافی صنعتی، قرار دادن قطعه مورد آزمایش در مقابل تشعشعات نافذ است. به طوری که این اشعه ها بعد از عبور از جسم در یک رسانه ضبط می شوند و مورد بازرسی و تحلیل قرار می گیرند تا بتوان عیوب جوش شامل ناپیوستگی، ترک ، تحدب و … را تشخیص داد. از این روش بازرسی جوش در صنایعی چون ریخته‌گری، جوش، قطعات الکترونیکی، صنایع هوایی، دریایی و خودروسازی و… برای بازرسی اجسام در تمامی اشکال می توان استفاده نمود.

در مقاله بعد به تشریح چگونگی تفسیر فیلم های رادیوگرافی (RTI) از طریق تست جوش خواهیم پرداخت.

 

منبع

  • آزمایش غیر مخرب جوش ها – دکتر محمد یوسفیه
  • تست های غیر مخرب رادیو گرافی صنعتی –  محدحسین رفیعی
  • ایمنی رادیوگرافی صنعتی – میثم کرمانشاهی
رمز کلیه فایل های فشرده : (باحروف کوچک تایپ شود)

دیدگاه کاربران ۱دیدگاه

  • علی یعقوبییکشنبه ۹ دی ۱۳۹۷ در ساعت ۲۱:۲۲:۵۲

    رادیو گرافی تا چند صدر تحت شعاع قرار میدهد و برای نفرات مضر میباشد لطفا جواب بدید؟

    پاسخ

دیدگاه خود را بنویسید