Nghiên cứu ứng dụng phương pháp chụp ảnh phóng xạ kỹ thuật số trong kiểm tra vật liệu

Đối với kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ số tia bức xạ sau khi đi qua mẫu vật được thu nhận bằng nhiều cách khác nhau như thiết bi detector, tam phat quang hay tấm tạo ảnh phot pho tấm ảnh IP,

Trang 1

DE AN “PHAT TRIEN UNG DUNG BUC XA VA DONG VI PHONG XA TRONG CONG NGHIEP DEN NAM 2020”

BAO CAO

NGHIEN CUU UNG DUNG

PHUONG PHAP CHUP ANH PHONG XA

KY THUAT S6 TRONG KIEM TRA VAT LIEU

ài: Ngô Văn Trwong- Truéng phòng Han va NDT Don vi chi tr

TRUNG TÂM HỖ TRỢ KỸ THUẬT AN TOẢN CÔNG NGHIỆP Địa chỉ: Số 91 đường Đinh Tiên Hoàng - quận Hoàn Kiếm- Tp Hà Nội

Hà nội năm 2012

Trang 2

Đ

#

ae

?7

BAO CAO KET QUA NGHIEN CUU DE TAI

THUOC DE AN “PHAT TRIEN UNG DUNG BỨC XẠ VÀ ĐỒNG VỊ

PHONG XA TRONG CONG NGHIEP DEN NAM 2020”

Tén đề tài: Nghiên cứu ứng dụng phương pháp chụp ảnh phóng xạ kỹ thuật số trong kiểm tra vật liệu

Trung tâm hỗ trợ Kỹ thuật An tồn Cơng nghiệp Cơ quan chủ để tài: Ngô Văn Trường Nguyễn Thị Hồng Vân

Danh sách những người tham gia thực hiện:

> Ông Nguyễn Đăng Doanh KS Vat ly hat nhan > Ong Nguyén Tiến Phong, Ths Vật lý hạt nhân > Ông Nguyễn Xuân Kiên Ths Vật lý hạt nhân

> Ông Vũ Văn Tiền Ths Vật lý hạt nhân

> Bà Võ Thị Anh 'Ths Vật lý hạt nhân

Trang 3

Hà nội, ngày O5 tháng 10 năm 2011 „ BẢO CÁO THÔNG KÊ

KẾT QUÁ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

I THONG TIN CHUNG

1 Tên để tài đụ án: INghiên cứu ứng đụng phương pháp chụp ảnh phóng xạ Kỹ” thuật số trong kiểm tra vật liệu

Thuộc đề án “Phát triển ứng dụng bức xạ và đồng vị phóng xạ trong công

nghiệp đến năm 2020”

2 Chủ nhiệm để tài/dự án:

Họ và tên: Ngô Văn Trường

Ngày, tháng, năm sinh: 08-08-1978 Nam/ Nữ: Nam Học hàm, học vị: Cử nhân Công nghệ Hạt nhân

Điện thoại: Tổ chức: 04 393 44140

Fax: 04 39365074 E-mail:

'Tên tổ chức đang công tác: Trung tâm Hõ trợ Ky tht

‘ang 3 s6 91 đường Đinh Tiên Hoàng- Hoàn Kiếm- TP Hà

An tồn Cơng nghiệp Địa chỉ tổ chứ nội 3 Tổ chức chủ trì để t: 'Tên tổ chức chủ trì ai: Trung tim Hồ trợ Kỹ thuật An tồn Cơng nghiệp Điện thoại: Tổ chức: 04 393 44140 Fax: 04 39365074 E-mail:

Địa chỉ: Tầng 3 số 91 đường Đinh Tiên Hoàng- Hoàn Kiếm- TP Hà nội Ho và tên thủ trưởng tổ chức: Đỗ Hữu Đông

Số tài khoản: 301.01.052.02.12

Ngân hàng : Kho bạc Nhà nước quận Hoàn Kiếm- Hà nội

Trang 4

- Theo Hợp đồng đã ký kết từ 20/09/2010 đến 19/09/2011 - Thực tế thực hiện: từ 20/09/2010 đến 19/09/2011 2 Kinh phí và sử dụng kinh phí: a) Tổng số kinh phí thực hiện: 680 tr.d, trong dé: + Kính phí hỗ trợ từ SNKH: 680 tr.đ + Kinh phí từ các nguồn khác: 0 tr.đ b) Tinh hình cấp và sử dụng kinh phí từ nguồn SNKH: Theo kế hoạch Thực KẾ đạt được Ghi chit

86 Thờigian | Kinhphí | Thờigian | Kinhphí | (SỐ đểnghị

Trang 5

3 | Chỉ khác 45.75 | 35.75 35.75| 35.75 Tổng cộng 680| 680 680| 680

3 Các văn bản hành chink trong quá trình thục hién dé tai/dw an:

(Liệt kê các quyết định, văn bản của cơ quan quản lý từ công đoạn xác định nhiệm vụ, xét chọn, phê duyệt kinh phí, hợp đồng, đều chỉnh (thời gian, nội dung, kinh phí thực hiện néu có); văn bản của tổ chức chủ trì đề tài, đự án (đơn, kiến nghị điều chỉnh nếu có) SO) sé thoi gian ban hành văn bản Tên văn bản Ghi chit TT văn 1 |Số62078/QĐ-BCT, | Quyết định phê duyệt Đề án phát triển ngày 29/4/2009 ứng dụng bức xạ và đồng vị phóng xạ trong công nghiệp đến năm 2020

2 |Sỗ1189/QĐ-BCT | Quyết định về việc phê duyệt kế hoạch

ngày 10/3/2010 phan bé kinh phí thực hiện các đề tài

năm 2010 thuộc “Kế hoạch tổng thể

thực hiện chiến lược ứng dung ning lượng vì mục đích hoà bình đến năm 2020” thực hiện đề án “Phát triển ứng đụng bức xạ và đồng vị phóng xạ trong công nghiệp đến năm 2020”

3 |S64373/QĐ-BCT, | Quyết định về việc giao nhiệm vụ khoa

ngày 19 tháng 8 học công nghệ năm 2010 thuộc “Kế

năm 2010 hoạch tổng thể thực hiện chiến lược

ứng dụng năng lượng vì mục đích hoà bình đến năm 2020° thực hiện đề án “Phát triển ứng dụng bức xạ và đồng vị phóng xạ trong công nghiệp đến năm 2020”

4 |Sô5027/QĐ-BCT | Quyết định về việc bố sung dự toán

ngày 28/9/2010 ngân sách nhà nước năm 2010

Trang 6

Ấn đăng Ký theo | thươn gia thực | thamgia | chuyến ae

Thuyét mink hiện chủ yếu đạt được

1 |ViệnKhoa | Viện Khoahọc | Nghiên cứu | Báo cáo

học và Kỹ và Kỹ thuật chuyên đề, | chuyên đề, thuật Hạt Hạt nhân thực nghiệm | kết quả thí

nhân công tác thí [nghiệm

nghiệm

2 | Cong ty Công ty TNHH | Nghiên cứu | Báo cáo

TNHH Dịch | Dịch vụ kỹ chuyên đề, | chuyên đề,

vụ kỹ thuật |thuậtViệtnam | thực nghiệm | kết quả thí

Việt nam công tác thí | nghiém

nghiệm

3 Trung tâm Nghiên cứu | Báo cáo

đánh giá không | chuyên nghiệm chuyên đề, phá huỷ (NDE) | thực nghiệm | kết quả thí công tác thí [nghiệm

- Lý do thay đổi (nếu có): Bổ sung đơn vị phối hợp thực hiện

5 Cá nhân tham gia thực hiện để tài, dự án:

(Người tham gia thực hiện đề tài thuộc tỖ chúc chủ trì và cơ quan phối hợp, không quá 10 người kễ cả chủ nhiệm)

op i nha Tên cá an ond;

Số | An ng mon | nhân đã | Noédung tham gia | Soren | cue ig Ig} theo 5 fs chủ yếu đạt a

TT | Tuyệt màn, | am gla chink “dure chú^

thực hiện ,

1 |Ngô Văn Ngô Văn "Thực hiện tất cả các | Báo cáo tổng Trương Trường nội dung, cácthí | kết, kết quả

nghiệm liên quan đến | thử nghiệm, đề tài cơ sở dữ liệu

2 | Nguyên Đăng | Nguyễn Nghiên cứu, phân tích, | Báo cáo

Doanh Đăng đánh giá, tiên hành các | chuyên đề, kết

Doanh thí nghiệm của đề tài | quả thử

và soạn thảo quy trình

Trang 7

3 |Võ Thị Anh ng Hệ thống các cơ sở dữ ae đề kết

“Tiền quả kiểm tra, tiền hành | chuyên đề, các thí nghiệm, cán bộ | quả thử thực hiện các biện | nghiệm pháp, kỹ thuật an toàn

phóng xạ

3 | Đào Duy ĐàoDuy |Nghiên cứu, tập hợp | Báo cáo

Dũng Dũng dữ liệu, phân tích, | chuyên đề, kết

đánh giá, tiến hành các | quả thử thí nghiệm biên soạn | nghiệm tài liệu, hướng đẫn và

soạn thảo quy trình

kiểm tra

6 | Đặng Ngọc Thuấn

7 |Nguyễn Văn Phóng

8 |NguyễnThị |Nguyễn Cơ sở đữ liệu

Hồng Vân Thi Hong Thu ky dé tai

Vân

9 Nguyễn |Nghiên cứu, tập hợp

“Tiền dữ liệu, phân tích, Phong đánh giá, tiến hành các thí nghiệm biên soạn tài liệu, hướng đẫn và soạn thảo quy trình

kiểm tra

10 Nguyễn |Nghiên cứu, tập hợp | Báo cáo

Xuân Kiên |dữ liệu, phân tích, | chuyên đề, kết

đánh giá, tiến hành các | quả thử thí nghiệm biên soạn | nghiệm tài liệu, hướng đẫn và

Trang 8

- Lý do thay đổi (nếu có):

6 Tình hình tổ chức hội thảo, hội nghị:

số Theo ké hoạch: Thực tẾ đụf được

Tạ | (Nồi địng, thời gian, kính | (Nội dụng thời gian, | Gichú^ ni, địa điểm ) kinh phí, địa điểm ) 1 |Phương pháp chụp X-quang kỷ 21, 16/12/2010, Cục kỹ thuật an tồn và mỗi trường cơng nghiệp kỹ thuật số- Kỹ thuật của thế Phương pháp chụp X- quang kỹ thuật số- Kỹ thuật của thế ky 21, 16/12/2010, Cục kỹ thuật an tồn và mơi trường cơng nghiệp 2_ | Báo cáo kết quả đánh giá kỹ thuật RT-D và RT-F, ngày 10/8/2011, Cục kỹ thuật an toàn và môi trường công nghiệp Báo cáo kết quả đánh giá kỹ thuật RT-D và RT-E, ngày 10/8/2011, Cục kỹ thuật an tồn và mơi trường công nghiệp

- Lý do thay đổi (nêu có):

7 Tóm tắt các nội dung, công việc chủ yếu:

(Nu tại mục 15 của thuyết minh, không bao gôm: Hội thảo khoa học, điễu tra

khảo sắt trong nước và nước ngoài) Thời gian

số |_ Các nội đụng, công việc (Bắt đầu, kết thúc Người,

- chủ yếu - - tháng năm) cơ quan

TT | (Cúc mốc đánh giá chủ yếu) _ _— | “Thục hiện

Theoké | Thựctế hoạch | dat duoc

Trang 9

2 | Xây dụng quy trình kiểm tra | Tháng Tháng TSTC, NDE, chụp ảnh phóng xạ kỹ thuật |12/2010 |12/2010 | ISTE số

3 | Thirnghiém chụp ảnh phóng | Tháng Tháng ISTC, NDE,

xạ kỹ thuật số trên đối tượng | 4/2011 4/2011 ISTE

cụ thể và đánh giá và phân tích kết quả thử nghiệm

4 _ | Đánh giá và so sanh RT-D và |4/2011 4/2011 ISTC, NDE,

RT-F ISTE

5 | Xay dựng chương tình đào | 5/2011 6/2011 ISTC, NDE,

tạo chụp ảnh bức xạ kỹ thuật ISTE

số

- Lý đo thay đổi (nếu có):

I SAN PHAM KH&CN CUA ĐỀ TÀI, DỰ ÁN 1 Sản phẩm KH&CN đã tạo ra:

3) Sản phẩm Dạng I:

số | Tên sản phẩm và | pon 4 | Thụctế

chỉ tiêu chất lượng Nữnijg =| TOR

+ chủ yếu vị do hoạch | đu được 1 - Lý đo thay đổi (nếu có): b) Sản phẩm Dạng II: Yêu câu khoa học số cial, ia cần đạt 3 ny TT? deasan phan, Theo kế Thực GHI c64 hoạch đạt được

1 | Báo cáo Kết quả Kết quả

Trang 10

- Lý đo thay đổi (nếu có):

đ) Thống kê danh mục sản phẩm KHCN đã được ứng dụng vào thực tế Địa dễm

Số Tên kết quả 3x | (Ghi rõ tên, địa ‘Ket qua

TT | diduge ing dung | ThỜI8E | ch nơi ưng sơ Độ dung)

1 | Quytrinh céngnghé | 4/2011 Nhà máy điện | Được đơn vị chụp ảnh bức xạ kỹ dam Ba Ria, |GS chấp nhận

thuật số ‘Tp Ving tau

2 |Đánhgiávàsosánh — | 8/2011 Công ty TNHH | Đúng yêu cầu

Trang 11

3) Hiệu quả về khoa học và công nghệ:

(Nêu rõ danh mục công nghệ và mức độ nắm vững, làm chủ, so sánh với trình độ công nghệ so với khu vực và thể giới )

- Nhận thấy sự phát triển khoa học và trình độ nghiên cứu của các nước trên thế giới

- Tạo điều kiện nâng cao trình độ chuyên môn và công tác nghiên cứu của các cán bộ, cơ quan tham gia thực hiện đề tài

b) Higu quả về kinh tế xã hội:

(êu rõ hiệu quả làm lợi tính bằng tiên dự kiến do đề tài, dự án tạo ra so với các sản phẩm cùng loại trên thị trường )

Trang 12

Chủ nhiệm đề tài Thủ trưởng tổ chức chủ trì (Ho tén, chữ ký) (Ho ten, chữ lý và đồng dấu) ‹

Trang 13

TT Noi dung

MỞ ĐẦU

PHANI: TONG QUAN

1 Tình hình trong vàngoài nước

2 _ Mô hình tổng quan chụp ảnh phóng xạ số

PHẲN H: PHƯƠNG PHÁP CHỤP ẢNH PHÓNG XẠ KỸ THUẬT SỐ SỬ DUNG TAM ANH IP

1 Cơ sở vật lý của kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ số 11 Nguyên lý tạo ảnh 12 Cơchế đọc ảnh 13 Phân loại tâm anh IP 2 2.1 Xây dựng qui trình kiểm tra 22

2-3 Thử nghiệm trên sản phẩm phi kim loại

Trang 14

18 19 20 21

'TCVN: Tiêu chuẩn Việt nam

ISO: International Standardization Organization (T6 chitc tiéu chan Quéc té)

EN: Tiêu chuẩn Châu âu

ASTM: Hiệp hội thử nghiệm v: Hoa ky ASME: Hiệp hội ky sư cơ khí Hoa kỳ

NDE: Kiém tra không pháp huỷ

SWSI: Single Wall Single Image (Kỹ thuật đơn thành đơn ảnh) DWDI: Double Wall Double Image (Kỹ thuật hai thành hai ảnh) SDWDI: Super Double Wall Double Image (Kỹ thuật chồng ảnh)

DDA: Digital Detector Array (Day đầu đo số) SNR: (Ti s6 tin hiéu trén nhiéu)

TP: Image plate (Tam anh)

TQ: Chỉ thị chất lượng ảnh

RT-F: Kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ sử dụng phim truyền thống

RT-D: Kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ số

EDD: Khoảng cách từ điểm hội tụ đến thiết bị nghỉ nhận

BOD: Nhu cầu ô xy hoá sinh hoá: Được định nghĩa là lượng oxy vi sinh vật

đã sử dụng trong quá trình ô xy hố các chất ơ nhỉ

COD: Nhu cau ô xy hoá hoá học: Là lượng ô xy cần thiết cho quá trình 6 xy

hố học các chất ơ nhiễm trong màu nước

'TSS: Tổng hàm lượng chất rắn lơ lửng trong nước T.N: Tổng Nitơ

T.P: Tổng phốt pho

Trang 15

Phương pháp chụp ảnh phóng xạ kỹ thuật số cũng tương tự như phương pháp chụp ảnh phóng xạ sử dụng phim truyền thống, sự khác biệt lớn nhất của hai kỹ thuật này ở phương thức thu nhận tia bức xạ sau khi đi qua đối tượng kiểm tra vật được thu nhận bởi tắm phim x-quang và sau quá trình xử lý phim, hình ảnh của đối

Đối với kỹ thuật sử dụng phim truyền thống tia bức xạ sau khi đi qua mã

tượng kiểm tra trở lên nhìn thấy được Đối với kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ số tia bức xạ sau khi đi qua mẫu vật được thu nhận bằng nhiều cách khác nhau như thiết

bi detector, tam phat quang hay tấm tạo ảnh phot pho (tấm ảnh IP), sau quá trình

ghỉ nhận này thông tin về mẫu vật kiểm tra được chuyển sang dạng số hóa và sử dụng máy tính để hỗ trợ đánh giá và giải đoán hình ảnh Phương pháp chụp ảnh phóng xạ sử dụng tấm phim IP là kỹ thuật tiên tiến so với phương pháp chụp phim truyền thống Trong phương pháp này quá trình thu nhận tỉa bức xạ, quá trình thu nhận kết quả và biểu diễn hình ảnh được bổ sung các công cụ mới về kỹ thuật điện tử, cơ khí và sự trợ giúp của máy tính nhằm nâng cao hiệu quả trong cơng tác giải đốn, đánh giá hình ảnh Ngoài ra kỹ thuật chụp phóng xạ dùng tấm ảnh IP có th

tải đữ liệu trên toàn cầu

lợi trong việc lưu trữ, xử lý, ứng dụng công nghệ thông tin trong việc truyền

Đề tài “Nghiên cứu ứng dụng phương pháp chụp ảnh phóng xạ kỹ thuật số trong kiểm tra vật liệu” được Bộ Công Thương giao nhiệm vụ khoa học và công

nghệ năm 2010 thuộc Đề án “Phát triển bức xạ và đồng vị phóng xạ trong công nghiệp đến năm 2020” với mục tiêu như sau

Mục tiêu để t

> Phat triển công nghệ chụp ảnh phóng xạ kỹ thuật số vào Việt nam >_ Xây dựng quy trình chụp ảnh phóng xạ kỹ thuật số

> Thi nghiém chụp ảnh phóng xạ số trên một số đối tượng cụ thể

> Đánh giá về kỹ thuật, an toàn phóng xạ, vấn đề môi trường và khả năng áp

đụng

> Đào tạo kỹ thuật viên chụp ảnh phóng xạ kỹ thuật số

Trang 16

Nội dung nghiên cứu:

1 Nghiên cứu cơ sở vật lý của kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ số

- _ Nghiên cứu nguyên lý tạo ảnh trong kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ

-_ Nghiên cứu và tìm hiểu cơ chế quét ảnh trong kỹ thuật chụp ảnh phóng

xạ số

- _ Phân loại tắm ảnh thu nhận bức xạ IP

2 Xây dựng quy trình kiểm tra và thử nghiệm

- _ Nghiên cứu và xây dựng quy trình kiêm tra vật liệu

- _ Thử nghiệm chụp ảnh phóng xạ kỹ thuật số trên một số đối tượng cụ thể như mi hàn đạng tâm, đạng ống, loại sản phẩm đúc, vật liệu bê tông, vật liệu nhựa 3 Đánh giá và so sánh kỹ thuật RT-D và RT-F ặt kỹ thuật - _ Đánh giá về khả năng ứng dụng - _ So sánh và đánh giá về - _ Đánh giá về an toàn bức xạ, bảo vệ môi trường -_ Đáng giá về vấn đề tài chính

đào tạo kỹ thuật viên chụp ảnh phóng xạ số

- _ Xây dựng cơ sở dữ liệu đào tạo RT-D

- Xây dựng cơ sở dữ liệu đào tạo RT-D cho các kỹ thuật viên đã được chứng nhận RT-F

-_ Xây dựng cơ sở dữ

đào tạo thực hành cho kỹ thuật viên RT-D

Thời gian thực hiện của để tài: 12 tháng từ tháng 10/2010 đến 9/2011

Đơn vị thực hiện: Trung tâm hỗ trợ Kỹ thuật An tồn Cơng nghiệp- Cục Kỹ

thuật An toàn và Môi trường Công Nghiệp

Kinh phí thực hiện để tài: 680 triệu vnđ

Trang 17

PHANI: TONG QUAN

1 Tinh hinh trong va ngoai nude

Hiện nay với sự phát triển kinh tế, khoa học kỹ thuật đặc bii

bùng nỗ các thiết bị kỹ thuật số đã tạo ra những thuận lợi và ứng dụng ngày

là sự phát triển

càng sâu rộng hơn phụ vụ lợi ích của con người Do vậy phương pháp chụp ảnh phóng xạ trong công nghiệp cũng được nghiên cứu ứng dụng cho kiểm tra vật liệu theo mục tiêu kỹ thuật số hóa các kết quả kiểm tra để phụ vụ cho công tác đánh giá chất lượng sản phẩm ngày càng thuận lợi hơn Đối với phương pháp chụp ảnh phóng xạ kỹ thuật số đá được nghiên cứu và phát triển từ cuối thế kỷ

trước và đầu thế kỷ 21 ở Mỹ, Viện BAM của Đức, LAEA và tổ chức ISO

Phương pháp chụp ảnh phóng xạ kỹ thuật số cũng giống như phương pháp chụp ảnh thông thường, tuy nhiên sự khác biệt lớn nhất của hai kỹ thuật này là phương thức ghỉ nhận tia bite xa

'Với phương pháp chụp ảnh phóng xạ kỹ thuật số đã làm thay đổi cách xử lý

và biểu diễn kết quả kiểm tra Những thuận lợi của phương pháp chụp ảnh phóng xạ số so với chụp ảnh phóng xạ thông thường được thể hiện qua một số thống kê dưới đây

>_ Không đùng hóa chất xử lý phim, phòng tối và thiết bị phòng tối

>_ Khả năng lưu trữ dữ liệu tốt hơn, có thể kế nói dữ liệu trên toàn cầu, van

đề hội chân hình ảnh được thực hiện dễ đàng

>_ Công cụ đo chiều sâu bát liên tục, chiều dày vật liệu, đánh giá độ ăn mòn kim loại

> Thay đổi độ tương phản của ảnh chụp, lọc màu, điều chỉnh cấp độ màu giúp cho cơng tác giải đốn hình ảnh dễ đàng hơn

Ở Việt Nam các kỹ thuật kiểm tra không phá hủy (NDT) nói chung và kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ nói riêng được ứng dụng từ những năm 1980 cho đến

nay Các kỹ thuật này thực sự phát triển rộng khắp trên toàn lãnh thé va 6 hau

, các nhà máy Các kỹ

thuật NDT cũng đã góp phần mang lại những hiệu quả nhát định cho nền kinh

hết tất cả các công trình xây dựng dân dụng, công nghiệ

tế, đặc biệt các kỹ thuật này thực sự không thể thiếu trong các quá trính chế tạo, lắp đặt cũng như trong quá trình bảo đưỡng bảo trì, đánh giá hư hỏng của các sản phẩm và các công trình công nghiệp

Trang 18

Hiện nay với sự phát triển mạnh mế của công nghệ kỹ thuật số (các đầu dò nhậy, thiết bị thu nhận và tích lưỹ ảnh) và các phần mềm xử lý, biểu điễn ảnh đã mạng lại nhiều lợi ích và tiện nghỉ cho người sử dụng Ở Việt Nam sự phát triển và ứng dụng phương pháp này mới chỉ đừng lại trong phạm vi mua sắm thiết bị, còn việc triển khai và ứng dụng thực sự còn hạn chế chưa khai thác hết những wu điểm của phương pháp chụp ảnh phóng xạ kỹ thuật số mang lại do nhiều nguyên nhân khác nhau Do vậy sự cần thiết phải nghiên cứu ứng dụng và triển khai kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ kỹ thuật số vào Việt nam trong các lĩnh vực như năng lượng, kết cáu, giao thông và dự án Điện hạt nhân trong tương lai dé mang lại hiệu quả tốt hơn với mục đích bảo đảm chất lượng, bảo vệ mới trường,

an toàn bức xạ Hy vọng rằng kết quả của đề tài sẽ tạo ra một cuộc “cách mạng”

trong việc sử dụng phương pháp chụp ảnh phóng xạ kỹ thuật số ở Việt nam

Trang 19

PHAN I: PHUONG PHAP CHUP ANH PHONG XA

TRONG KIEM TRA VAT LIEU

CHƯƠNG 1; KỸ THUAT CHUP ANH PHONG XA TRUYEN THONG

1.1- Cơ sở vật lý của kỹ thuật chụp ảnh phóngxạ 1.1.1- Nguỗn gốc của bức xạ tỉa X và tia Ganuna

Nguồn gốc tỉa X: Năm 1895 Roentgen đã phát hiện ra bức xạ tia X trong lúc

nghiên cứu hiện tượng phóng điện qua không khí, trong thời gian thí nghiệm ông đã chụp được một số hình ảnh của các vật thể khác nhau như hộp chứa các quả cầu, một khâu súng ngắn Những bức ảnh này đã đánh dấu sự ra đời của phương

pháp chụp ảnh bức xạ Năm 1913 Collidge đã thiết kế một ống phát bức xạ tỉa X

năng lượng cao có mức độ xuyên thấu lớn hơn Ngày nay khoa học đã chứng minh bức xạ tia X được sinh ra từ bên ngoài hạt nhân nguyên tử do các electron chuyển động tới tương tác với phần tử làm bia, các electron chuyển động này bị hãm lại từ từ hoặc một cách đột ngột chúng mát đi phần động năng ban đâu, phần động năng này được chuyển thành nhiệt năng hoặc phát ra năng lượng dưới dạng bức xa tỉa X Ngoài ra tia X cũng có thể được sinh ra khi electron có năng lượng đủ lớn làm bứt electron ở lớp vỏ nguyên tử bia, nguyên tử sau đó trở nên không bên vững và các

electron khác trong cùng nguyên tử nhảy vào lấp chỗ trồng các elecfron này sẽ mat

một phần năng lượng bằng cách phát ra một lượng tử bức xạ, lượng tử này được gọi là tia X đặc trưng Năm 1930 hải quân Mỹ đồng ý đùng phương pháp chụp ảnh phóng xạ để kiểm tra các mối hàn của nôi hơi được lắp đặt trên tàu thủy sau đó phương pháp này được phát triển rộng khắp trong lĩnh vực hàng không, các nhà máy điện, lĩnh vực luyện kim, lĩnh vực đầu khí v v

Nguồn góc tỉa Gamma: Bức xạ gamma là một loại bức xạ điện từ chúng được

phát ra từ bên trong hạt nhân nguyên tử do quá trình địch chuyển trạng thái của hạt nhân nguyên tử từ trạng thái kích thích về trạng thái bền vững hơn Bức xạ gamma được dùng trong chụp ảnh phóng xạ chủ yếu là bức xạ gamma phát ra từ các đồng vị phóng xạ nhân tạo như Cobalt-60, Tri đium-192, Cesium-137, Thulium-170

1.1.2- Tương tác của bức xạ với vật chất

Xét í liệu có chiều diy 14 t thi một số tia có thể đi qua được toàn bộ chiều đày, một số tia bị hấp thụ hoặc bị tán xạ theo nhiều hướng + chùm tỉa bức xạ đi qua khác nhau do đó cường độ tỉa bức xạ sẽ bị suy giảm một phần Sự suy giảm của chùm tỉa bức xạ phụ thuộc vào năng lượng của tia bức xạ, loại vật liệu, mật độ và

Trang 20

chiều dày của vật liệu mà chúng xuyên qua Cường độ bức xạ sau khi đi qua chiều diy t vật liệu là I=y x e*" (xem hình L1) Trong đó ¡ được gọi là hệ số hấp thụ tuyến tính, Iụ là cường độ bức xạ ban đầu Hệ số „ là một hàm số của các tham số chính là năng lượng của tỉa bức xạ, chiều dày, mật độ và loại vật liệu Có ba hiệu

ứng cơ bản làm suy giảm cường độ của chùm ta tới sau khi đi qua vật liệu đó là: Hiệu ứng hấp thụ quang điện, hiệu ứng tán xạ Compton và hiệu ứng tạo cặp Để

ấp thụ tuyến tính có thể được biểu diễn 6 suy giảm do sự hắp thụ quang điện, ơ là

tính toán cho các hiệu ứng trên thì giá như sau: u=(ctơtK) Trong đó r là hệ

hệ số suy giảm do sự tán xạ Compton và œ là hệ số suy giảm do sự tạo cặp Các hệ số suy giảm này được thể hiện qua các nội dung dưới đây Cường d8 bite xa ia PGiTA Tp tia royền qual “Tường đồ bức nạ Họ ch

Hình 1; Quá trình hấp thụ bức xạ của vật liệu

a)Hiệu ứng quang điện

- Trong quá trình xảy ra hiện tượng hấp thụ quang điện, bức xạ tia X hoặc tia

samma truyền toàn bộ năng lượng của chúng cho một electron nằm ở lớp vỏ trong cùng của một nguyên tử để bút electron này ra khỏi nguyên tử và truyền cho electron một động năng nào đó (hình 12) Trong quá trình này,

bic xa tia X hodc tia gamma bién mit, hat electron được bứt ra khỏi nguyên Buc x9 tin X đặc trưng Quang electron Chim bite xq tai / \ Xà ee

Hinh 2; Sw hap thụ quang điện

tử được gọi là quang electron

Trang 21

- Sự hắp thu quang điện xảy ra chủ yếu đối với các electron nằm trong lớp vỏ điện tử có liên kết bền vững và không xảy ra đối với các electron tự do (liên ki

sự hấp thụ quang điện thường xảy ra đối với các clectron nằm ở lớp K của êu) điều này là do định luật bảo toàn năng lượng và xung lượng Do đó,

nguyên tử Khi năng lượng của bức xạ tỉa X hoặc tia gamma gần bằng năng lượng liên kết của các electron trong lớp vỏ nguyên tử thì có một sự gia tăng đột ngột quá trình hấp thụ Năng lượng mà tại đó xuất hiện sự hấp thụ gia rõ nét này được gọi là biên háp thụ K (Giới hạn hấp thụ K) Hiển nhiên vị trí mà tại đó động năng của electron bay ra 1a bing khéng tăng đột nị

Mặt khác khi năng lượng của tia X hoặc tia gamma tăng lên sẽ làm cho sự hấp thụ quang điện giảm xuống và biên hấp thụ xuất hiện ở đải năng lượng bức xạ thấp hơn Trong quá trình này, thường đi kèm theo quá trình phát ra

electron quang điện là bức xạ tia X đặc trưng Xác xuất xảy ra sự hấp thụ

quang điện chủ yếu đối với tia bức xạ có năng lượng Œ) thấp và nguyên tố có nguyên tử số Z lớn, đo các electron trong các nguyên tử này liên kết bền

vững hơn và xác suất này biến thiên gần đúng với tỷ lệ 1E” và Z” Qua đó ta có thể hiểu rằng tại sao trong thực tế thì chì (Pb) có Z=82 và Uranium có Z=92 dùng dé che chan chống bức xạ tia X hoặc tia gamma rất hiệu quả

b)Higu tng tan xa Compton

- Khi năng lượng của photon lớn hơn mức năng lượng liên kết của electron nằm ở lớp K (cạnh hấp thụ K hay giới hạn hấp thụ K) thì hiệu ứng Compton

bắt đầu xảy ra Bức xạ tia X hoặc tia gamma cũng giống như một hạt có thể

truyền một phần năng lượng của nó cho một electron sau đó bút electron nay ra khỏi nguyên tử và chuyển động với một vận tốc nào đó còn bản thân bức xạ tỉa X hoặc tia gamma cũng bị tán xạ ra xa theo một góc nào đó với sự suy giảm năng lượng so với năng lượng ban đầu (xem hình 13)

- Tán xạ Compton xảy ra chủ yếu đối với các electron tự do và các electron

liên kết yếu nằm ở lớp ngoài cùng của nguyên tử do những electron này có thể xem như là tự do đối với bức xạ tia X hoặc tỉa gamma có năng lượng

cao Xác suất xảy ra tán xạ Compton tăng theo một cách tuyến tính với

nguyên tử số của vật liệu chịu tương tác và giảm xuống chậm khi năng lượng của bức xạ tỉa X hoặc tia gamma tăng lên Đối với đải năng lượng bức xạ được dùng trong chụp ảnh bức xạ thì trong đải năng lượng trung bình

hiệu ứng Compton là quá trình suy giảm quan trọng nhất Thực tế sự tác

động của bức xạ tán xạ mà phần lớn những bức xạ đi đến phim có một

Trang 22

hướng khác với hướng truyền của bức xạ sơ cấp Bức xạ sơ cấp tạo ra ảnh chụp trên phim còn bức xạ tán xạ Compton có khuynh hướng là làm mờ hình ảnh Khi năng lượng của bức xạ sơ cấp tăng lên thì tỉ lệ phần trăm bức

xạ tán xạ Compton lớn hơn sẽ hướng về phía trước gần trùng với hướng

truyền chùm bức xạ sơ cấp Nếu bức xạ tỉa X hoặc tia gamma bi tin xa cd năng lượng không thay đổi thì quá trình này được gọi là quá trình kết hợp hay còn gọi là tán xạ Rayleigh Bức xạ tân xạ Buc xạ tÉFVVA/VAAVSC 6 ¿- Hlectron Compton C ? a Ð Hình 3: Sự tần xq compton ©) Hiệu ứng tạo cặp

- Khi chùm bức xạ tỉa X hoặc tia gamma có năng lượng đủ lớn (> 1.02 MeV) thì quá trình tạo cặp có thể xảy ra Bức xạ tỉa X hoặc tỉa gamma tương tác it chat trong điện trường của hạt nhân tạo ra một electron (mang dign

tích âm) và một posifron (mang điện tích đương) Trong quá trình này bức

xạ biến mắt và tạo ra một cặp electron và posifron (xem hình I.4)

Cập electronva positron

Hình 4: Quá trình tạo cặp

Trang 23

- Khác với quá trình hấp thụ quang điện và tán xạ Compton, quá trình tạo cặp không gây ra sự ion hóa nguyên tử Sự tạo cặp chiếm ưu thế hơn các dạng tương tác khác đối với bức xạ ở dải năng lượng cao Xác suất xảy ra hiệu ứng này tăng lên nhanh cùng năng lượng bức xạ

1.1.3- Nguyên lý nghỉ nhận bức xạ tia X va tia Gamma

a) Ghinhan bie xa bang phim

- Giống như ánh sáng nhìn thấy được, bức xạ tỉa X và tia gamma gây ra những thay đổi quang hóa trong lớp nhũ tương của phim, vì thế chúng tạo ra những thay đổi về mật độ quang học (độ đen) của phim tia X Quá trình làm đen phim phụ thuộc vào cả số lượng và chất lượng của bức xạ đi đến tương,

tác với phim Khi bức xạ đi đến tương tác với lớp nhũ tương của phim sẽ hình thành một hình ảnh tiềm tàng và được gọi là “ảnh ẩn” Quá trình này xây ra theo cơ chế sau đây: Lớp nhũ tương trên phim chụp ảnh phóng xạ có chứa những tỉnh thể bạc bromua nhỏ li tỉ Dưới tác động của bức xạ có năng, lượng hv thì một ion ãm bromua (r-) giải phóng bớt một electron của nó để

trở về trạng thái trung hòa Phân tử AgBr; được tạo thành từ hai liên kết đạng Hiđro có năng lượng liên kết khoảng 204,2kCal/mol Để tạo ra ảnh an

phân tử AgBr cần thiết phải được truyền giá trị năng lượng tối thiểu là 208,4

kCal/mol thì phân tử sẽ được tách ra thành các ion đương và âm Nghia la:Br+hy ——» Brte

- Electron duge giải phóng trung hòa ion đương bạc (Ag+) để trở thành

nguyên tử Ag bằng phản ứng: Ag”+e ———yAg

- Toàn bộ quá trình trên có thể được biểu điển như sau: Ag’ +Br ——+ Ag+Br

- Các nguyên tử bromua trung hòa sẽ kết hợp lại với nhau để hình thành nên các hạt brom và thoát ra khỏi những tỉnh thể bạc bromua (AgBr;), ngược lại

những nguyên tử bạc tự do sẽ được lắng xuống Sau khi xử lý tráng rửa

phim thi ảnh ẩn sẽ trở nên nhìn thấy được

- Phim được sử dụng phổ biến trong phương pháp chụp ảnh bức xạ sử dụng

tia X và tia gamma trong những năm qua Phương pháp này có một ưu điểm

là cho kết quả ghỉ nhận có độ sắc nét cao, lưu giữ được lâu dài

Trang 24

b) — Ghinhan bite xa bang cac chất phát quang

- Có một vài chất như là cadimium sulphase, barium plafinocyanide hoặc calcium sulphate phát ra ánh sáng nhìn thấy và ánh sáng tử ngoại khi chúng, bị chiếu xạ bởi các bức xạ tia X hoặc tia gamma Nếu quá trình phát ánh sáng chỉ xuất hiện trong khoảng thời gian chiếu xạ được gọi là quá trình phát hưỳnh quang Quá trình phát huỳnh quang được sử dụng trong cả soi ảnh

ật được kiểm tra có thể nhìn thầy được trên màn hưỳnh quang) và trong chụp ảnh bức xạ mà trong đó các màn trên màn huỳnh quang (hình ảnh của mất

tăng cường hưỳnh quang được sử dụng để làm tăng hiệu ứng quang hóa trên phim mà được tạo ra bởi bức xạ

œ) Ghinhận bức xạbằng detector điện tử

- Tắt cả các detector điện tử được sử dụng hẳu hết đều là detector nhấp nháy mà những detector nhấp nháy này hoạt động dựa trên những nguyên lý giống như nguyên lý ghỉ nhận huỳnh quang được mở rộng và theo cách khac nhau Một đetector nhấp nháy gồm có một bản tỉnh thể nhấp nháy và một ống nhân quang điện Bản tinh thể nhấp nháy có thể chứa nhiều chất nhấp nháy khác nhau đó là thodium được kích hoạt bởi lithium iodides Bản tỉnh thể nhấp nháy thường được phủ bởi một lớp berylium mỏng và bên dưới lớp berylium này là một lớp mỏng bằng nhôm Berylium là một chất chắn sáng nhưng nó cho phép bức xạ tia X đi qua nó Nhôm có chức năng như là một chất làm phản xạ ánh sáng Giữa Bản tỉnh thể nhấp nháy và ống nhân quang điện là một chất như silicon Chất silicon nay có một hiệu suất phát sáng, nhấp nháy trong bản tỉnh thể nhấp nháy cao

- Khi bức xạ đi đến tương tác vào bản tỉnh thể nhấp nháy (NaI hoặc LiI được làm tăng hoạt tinh bing chat thallium hay germanium tuong tng), thi bức xạ có thể mắt đi một phần hay toàn bộ năng lượng của chúng do bởi quá trình hấp thụ và phát ra ánh sáng nhấp nháy bên trong bản tỉnh thể nhấp nháy (theo tính chất huỳnh quang thì ánh sáng này thường nhìn thấy được trên màn) Cường độ ánh sáng phát ra là một hàm theo năng lượng của bức xạ đi đến tương tác với bản tỉnh thể Ánh sáng được truyền đến photocathode (photocathode là một chất có thể phát ra eletron khi bị ánh sáng nhìn thấy chiếu vào) của ống nhân quang điện Ánh sáng này sẽ giải phóng cac eletron ra khỏi cathode Những electron này sau đó va chạm vào anode thứ nhất của ống nhân quang điện Trên mỗi anode sẽ có sự khuếch đại số lượng các

Trang 25

Losi prim

12-

dlectrơn va đập vào và sẽ cho một quá trình khuếch đại có thể đạt đến trên 10”, Những electron được khuếch đại này cuối cùng sẽ đập vào anode, từ đó sẽ tạo ra một xung điện được khuếch đại qua bộ tiền khuếch đại và sau đó đưa qua một bộ phân tích hay bộ phân tách

Phan tích và đánh giá các yếu tổ tác động đến môi trường và các điều kiện khác nhau đến kết quả kiểm tra

Trong kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ truyền thống các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả kiểm tra chủ yếu là độ nhạy, độ tương phản và độ sắc nét được thể hiện trên phim sau khi xử lý Sự ảnh hưởng của các yếu tố này được thể hiện qua các sơ đỗ sau đây Để tương pain " xác định (se net) ] | | ‘ay ny m5 | | L, {oy I 1 Độ Năng Qui trình Năng Tan Thời Nhiệt Loni bón Nẵng Kinh Thủ

Nhật | | anh đ | [ gấu { Nông {[ HỈ đề nhiệm Kah

Hình Š; Sơ đồ các yếu tố ảnh huông dén độ nhạp

Diễn giải so dé:

- Năng lượng: Khi năng lượng chùm tỉa tới lớn (bước sóng ngắn) dẫn đến khả năng bị tán xạ nhiều hon làm ảnh hưởng đến độ tương phản

- Độ đen: độ đen quá cao hoặc quá thấp cũng ảnh hưởng đến độ tương phản và độ rõ nét của ảnh chụp phóng xạ

Trang 26

- Loại phim: Phim có độ hạt mịm sẽ cho chất lượng phim tốt và độ tương,

phản cao hơn so với phim có độ hạt thô; hay từ loại phim có xuất sứ từ các hãng sản suất khác nhau cũng ảnh hưởng đến độ tương phản của phim Tùy theo chiều dày vật liệu của đối tượng kiểm tra, kỹ thuật và qui trình xử lý phim: thời gian hiện quá lâu hoặc quá ít dẫn đến độ đen và tháp, suy ra độ tương phản kép; nhiệt độ quá trình hiện cũng ảnh hưởng trực tiếp đến độ tương phản Khi nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp dẫn đến sự tương tác của hóa chất với các phần tử AgBr trên phim quá nhanh hoặc quá chậm Thông

thường nhiệt độ từ khoảng 20-22oC là phù hợp nhất Loại hóa chất và nồng

độ cũng ảnh hưởng gián tiếp đến độ tương phản làm ảnh hưởng đến độ nhạy kiểm tra Kinh nghiệm xử lý phim cũng có ý nghĩa rất lớn và ảnh hưởng trực tiếp đến độ tương phản, độ sắc nét của ảnh chụp phóng xạ

- Màn tăng cường hình ảnh: mục đích sử dụng màn tăng cường để làm tăng khả năng tương tác của tia bức xạ với phim nhằm mục đích giảm thời gian

Tuy nhiên có nhiều loại màn tăng cường như màn chỉ, màn kim loại

hưỳnh quang, màn muối kim loại, trong đó màn chì thường được sử dụng

nhỉ ều nhất bởi vì nó cho độ tương phản trên phim tốt nhất

Bồ trí hình học: việc bố trí hình học cũng ảnh hưởng đến độ sắc nét của ảnh

ói tượng kiểm tra, suy ra độ nhòe

chụp khi nguồn phóng xạ được bố trí gần

hình học lớn làm độ sắc nét kém đi Khi tăng khoảng cách từ nguồn đến phim thì độ nhòe hình học giảm làm tăng độ sắc nét của phim, tuy nhiên thời gian chiếu phải lớn hơn, do cường độ bức xạ tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách

'Tán xạ: Đối với các vật liệu có chiều dày mỏng thì tỉa bức xạ đi xuyên qua

chỉ sau một vài lần va chạm nhỏ hoặc không va chạm với vật liệu Ngược lại, đối với những vật liệu dày thì một số bức xạ tán xạ cuối cùng được phát này thì cường độ bức ra cùng với bức xạ không bị làm yếu Khi xảy ra điề

xạ đo được sau khi bức xạ đi qua một vật liệu sẽ cao hơn đáng kể so với cường độ bức xạ được tính toán bằng cách sử dụng phương trình hấp thụ đơn giản Hiện tượng trên được gọi là hiện tượng tích lũy bức xạ do một

chuỗi quá trình tương tác bức xạ Đi ột tầm quan trọng đáng kể

này có

trong việc tính toán độ nhạy của việc chụp ảnh phóng xạ Theo định nghĩa thì cường độ bức xạ trực tiếp là thành phần cường độ bức xạ đi đến phim theo một đường thẳng từ nguồn đến phim Do đó bức xạ này tạo ra được ật lên phim Bức xạ tán xạ

hình ảnh của các khuyết tật nằm bên trong mã

Trang 27

là thành phẩn bức xạ đi đến một điểm trên phim theo mọi hướng khác với hướng truyền chùm tia bức xạ trực tiếp Do đó bức xạ tán xạ không thể tạo ra một hình ảnh của một khuyết tật của một vị trí chính xác trên phim và khi bức xạ tán xạ đi đến bất kỳ điểm nào trên phim được tập chung bao phủ trên một góc rộng nên sự tác động của bức xạ tán xạ sẽ là cho toàn bộ hình ảnh ghi nhận được trên phim bị mờ Cho niên bức xạ tán xạ không có chức năng tao ảnh và sự tác động của bức xạ tán xạ xế làm giảm đi độ tương phản của

ảnh chụp bức xạ trên phim

Tan xạ ngược: yếu tổ này ảnh hưởng trực tiếp đến độ tương phản và độ sáng của ảnh chụp phóng xạ Do có sự tán xạ ngược quá lớn lên phim làm mật độ quang học trên phim lớn dẫn đến độ đen lớn và ảnh hưởng đến độ nhạy của ảnh chụp phóng xạ

Phân tích và điễn giải khuyết tật học

Tap chat dang khí (Gas Iclusion): Khí có thể tạo thành ngay trong bễ kim

loại hàn nóng chảy do nhiều nguyên nhân và nó có thể bị kẹt trong mi hàn nếu không có đủ thời gian để thoát khởi bễ kim loại lỏng trước khi đông đặc lại Sự hình thành khí có thể gây ra các phản ứng hóa học trong quá trình hàn, độ ẩm và điện cực quá cao hoặc trên các mép hàn cũng bị ẩm, cột hỗ

quang quá ngắn, dòng điện hàn không đúng, sai cực hàn:

(a) Rỗ khí tập chung: Loại rỗ khí này được đặc trưng bởi sự tập chung của các lỗ rỗ tách biệt nhau bởi những nhóm lố rố tự do

Hình 6: Rỗ khí phân bỗ tập trung

Trang 28

(b) Rỗ khí phân bồ theo dạng đường: Dạng này được đặc trưng bởi các lố rỗ mà sự phân bố của nó theo đường thẳng và thường xảy ra trong các đường hàn dưới đầy

nh 7: Rỗ khí phân bố đụng đường

(©) Rỗ khí dang don: Dạng này được đặc trung bởi sự đơn lẻ của rỗ khí và thường cách các dạng rỗ khí đã nêu ở trên một khoảng cách tối thiểu là 25 mm Trên ảnh chụp phóng xạ thể hiện một hình đạng tròn đơn màu đen, như hình đưới đây

Hình 8: Rỗ khí đơn

- Tạp chất dang xi (Slag Inclusions): Hau hét cdc tap chit trong méi han déu

là xỉ bị kẹt lại trong kim loại lắng đọng trong quá trình kết tinh Tap chat xi có thể đến từ lớp vỏ bọc điện cực hoặc chất trợ dung khi hàn Mục đích của

Trang 29

chất trợ dung là loại trừ các tạp chất lạ ra khỏi kim loại Nếu kim loại ngừng cung cấp để duy trì sự nóng chảy trong một giai đoạn đủ để xỉ nổi lên bề mặt thi xỉ không bị kẹt lại trong kim loại hàn Trong các mới hàn nhiều lớp, sự làm sạch không được kỹ các đường hàn giữa các đường hàn giữa các lớp hàn có thể không loại trừ tắt cả các lớp bọc xỉ còn sót lại Điều này gây ra sự kẹt xỉ ở lại trong kim loại khi ta hàn chồng lớp khác lên Các bề mặt bẩn và không đồng đều, lượn sóng hay sự cất rãnh trên lớp hàn sẽ góp phần (tạo điều kiện) cho xỉ bị kẹt lại Khuyết tật lẫn xỉ thường đi kèm với khuyết tật không thấu, sự nóng chảy khơng hồn toàn, các bề mặt dưới đáy sai kích thước, rãnh quá hẹp và sự điều khiển điện cực hàn sai qui cách cũng gây ra ket xi

Hình 9: Ngậm xi trong đường hàn

- Hàn không thâu (Lack of Penetration): Đa số tại chân mối hàn kim loại

không được điền đầy một cách đây đủ và một khoảng trống sẽ hình thành tại đó Sự xuyên thấu không phù hợp này gây ra do khe hở của chân mối hàn quá nhỏ, điện cực quá lớn, cường độ dòng điện không đủ, tốc độ hàn nhanh, cách vát mép không thích hợp v v Trong các mối hàn cần có sự xuyên thấu hoàn toàn, dạng khuyết tật này thường không được chấp nhận và yêu cầu phải loại bỏ hoàn toàn và cho hàn lại Trên ảnh chụp phóng xạ thể hiện một

đường màu đen tại tâm đường hàn và rất sắc nét, như hình sau đây

Trang 30

Hình 10: Bất liên tục không thâu chân

- Hàn không ngắu (L.ack of Fusion) : Không ngấu xảy ra tại các bề mặt nơi

các lớp kim loại tiếp giáp nhau, hoặc tại nơi kim loại cơ bản và kim loại hồn Kim loại tại đó không đạt tới sự nóng chảy cần thiết do sự hình thành các lớp oxide rất nhỏ trên bề mặt kim loại Nó thường xuất hiện do sự đút gẫy, làm tăng nhiệt độ của kim loại cơ bản hoặc của kim loại hàn kết tủa trước đủ lớn cho phép mọi loại lớp oxide, xỉ, tạp chất phát triển tới bề mặt kim loại

Trên ảnh chụp phóng xạ thể hiện một đường màu đen và thường độm hơn bắt liên tục dạng gậm xỉ như hình dưới đây

Hình 11: BẤt liên tục đạng không ngắu

Trang 31

- Nứt (Crack): Nút là một loại đút gấy dạng đường của kim loại dưới tác dụng của ứng suất Nút có nhiều hình dạng và chủng loại rất khác nhau Chúng được định vị trí bằng cách đánh số ở trên và xung quanh mối hồn Nứt trong mối hàn có thể được phân nhóm tùy theo nơi chúng bất nguồn trên mối hòn hoặc trên kim loại cơ bản Có bốn loại chung thường xảy ra trong kim loại hàn: Nút ngang, nút dọc, nút dạng sao Nút trong kim loại cơ bản

có thể được phân ra năm loại như sau: Nút ngang, nút dưới đường hàn, nứt ở cạnh mặt ngoài mối hàn, nút tại chân mồi hàn, nứt phân lớp

a) Nút ngang(Transverse Cracks): Trong kim loại hàn khi đông đặc, có một ứng suất co kéo chế ngự theo chiều trục của mối hàn Nó có thể gây ra nút nóng, phôn chia giữa các hạt là hậu quả của nứt (dòn) nóng hoặc sự co định vị trong một mặt phẳng, hoặc có thể chúng bị phân chia ngang qua các hạt do ứng suất vượt quá sức bền của vật liệu Nút ngang nằm trong mặt phẳng vuông góc (mặt phẳng pháp tuyến) với trục của mối hàn

và thường hở miệng về phía bề mặt trên của mối hàn Chúng thường kéo đài ngang qua toàn bộ mặt của mối hàn và đổi khi phát triển sâu vào trong kim loại cơ bản Nứt ngang trong kim loại cơ bản xảy ra trên bề mặt nằm trong hoặc cạnh vùng ảnh hưởng nhiệt của mối hàn Chúng là

kết quả của ứng suất dư cao sinh ra do sự tuần hoàn nhiệt trong quá trình

hàn Độ cứng cao, sự co kéo quá mức, và sự có mặt của H2 thúc đây sự hình thành nút ngang Nứt như vậy ăn sâu vào trong kim loại hàn hoặc nằm ngoài vùng ảnh hưởng nhiệt của kim loại cơ bản Trên ảnh chụp phóng xạ hình đạng vết nút ngang đường hàn được thể hiện như hình

dưới đây

Hình 12; BẤt liên tục đạng nút ngàng

Trang 32

b) Nut doc (Longitudinal Cracks): Có thể tổn tại ở ba dạng, phụ thuộc vào vị trí của nó trong mới hàn Nút tại chân kéo dài từ chân cho tới điểm nào đó trong phạm vi mới hàn Toàn bộ đường tâm của vết nút có thể kéo dài từ đầy cho đến mặt của kim loại hàn Nút có thể sinh ra bởi ứng suất co kéo lớn trong pass hàn cuối cùng trên mồi hàn hoặc bởi cơ chế nứt nóng Nút chân là dạng thông thường nhất của loại nút đọc trong mối hàn do

kích thước của lớp hàn đáy tương đối nhỏ gây ra Nếu các loại nút như vậy không được lọa trừ khi chúng có thể phát triển sâu vào trong mồi hàn, khi ta hàn đấp thêm các lớp hàn sau nữa Đây là cơ chế hình thành thông thường nhất của đường tâm vết nút Đường tâm vết nút có thể xảy ra ngay tại nhiệt độ cao hay nhiệt độ thấp Tại nhiệt độ thấp, nứt thường là kết quả của sự tạo khe hở không đủ, khe hở kẹp chặt khá lớn, hoặc tỷ số giữa kim loại hàn vào và kim loại cơ bản nhỏ Toàn bộ ba loại nứt đọc

thường phát triển theo hướng vuông góc với mặt mới hàn và chạy theo mặt phẳng phân đôi mới hàn + | | ; Ị Ì Hình 13: BẤt liên tục đạng nút đọc đường hàn

©) Nút dạng sao (Crater Cracks): Đúng như tên đã gọi, nút hình sao xảy ra trong mối hàn, dạng sao hình thành tại đầu mút của đường hàn Nói chung, loại nút này do sự trục trặc về việc hàn thêm tại nơi dừng que hàn trước khi tắt hỗ quang Khi xảy ra vết nứt này, mép ngoài của vết hình sao bị làm nguội nhanh chóng, tạo ra một ứng suất vừa đủ để làm nút

phía bên trong của vết đạng sao này Dạng nứt này có thể phát triển theo

hướng đọc hoặc hướng ngang, hoặc có thể xảy ra khi có một số vết nứt giao nhau chạy đài theo trục của mối hàn tạo thành đường tâm nứt Thêm

Trang 33

vào đó các vết nút như vậy có thể phát triển lên phía trên xuyên qua mồi hàn nếu ta không chịu loại bỏ nó trước khi hàn một lớp mới đề lên

đ) Nút ở mép và tại chân đường hàn (Toe and Root Crack): Dạng này có thể xảy ra tại các rãnh có mặt trên mới hàn khi có mặt ứng suất dư Cả hai loại nút này phát triển xuyên qua vùng ảnh hưởng nhiệt giòn dễ gây trước khi chúng bị ngăn lại tại miền có tính dẻo cao hơn của kim loại cơ bản Điển hình, chúng được định hướng hầu như vuông góc với bề mặt kim loại cơ bản và chạy song song với trục mi hàn

©) Nút đường nóng chảy (Fusion Line Cracks): có thể được xếp vào loại nứt kim loại hàn hay loại nứt kim loại cơ bản cũng được, vì chúng xảy ra dọc theo đường nóng chảy giữa kim loại cơ bản và kim loại hàn

- Lốm tại chân mối han (Root Concavity): Lém tại chân mối hàn thường

được tạo ra bằng phương pháp hàn FCAW Đó chính là rãnh được tạo ra tại chân của mối hàn giáp mép hàn một phía Ở phía trên cùng của mối hàn kim loại lỏng được hút vào khe hở vát mép do tác dụng của trọng lực trong khi đó ở dưới vị trí vát mép này kim loại lại bị đẩy lên trên do sức căng bề mặt kéo nó vào khe hở vát mép, nên mới tạo ra vết lõm như vậy

Hình 14: Bất liên tục dang lãm chân

- Cháy cạnh (Under CuÐ: Trong quá trình hàn lớp cuối cùng hoặc lớp hàn

phủ sau chót, mép hàn hở trên cùng của mép vát cạnh mối hàn bắt đầu nóng chảy và chìm xuống và vào trong kim loại hàn ở trong rãnh hồn Tình trạng khuyết rãnh xảy ra khi kim loại hàn đấp không được đưa vào đẩy đủ do đó tạo ra rãnh tại ngay mép của đường hàn Kết quả là một cái rãnh gián đoạn

Trang 34

hoặc liên tục xảy ra, nó chạy song song với đường hàn Khuyết tật dạng này có thể xảy ra do dùng cường độ dòng điện hàn quá lớn, chiều đài hỗ quang không đúng mức, đi chuyển điện cực nhanh, điều khiển que hàn không đúng

cách

Hình 15: BẤt liên tục đạng cháy thăng

- Chay thing (Burn Through): Một vùng cháy thủng là một đoạn của đường hàn mà ở đó sự xuyên thấu xảy ra quá mạnh tạo ra một bễ kim loại hàn nóng

éu tó sau đây có thể gây ra

chảy tạo lỗ thủng ở phía chân của mối hàn Các

loại khuyết tật này: Dòng điện hàn cao, tốc độ di chuyển điện cực (dây hàn ) chậm, điều khiển que hàn (dây hàn) không đúng quy cách v v

Hình 16: BẤt liên tục dang chdy thing

Trang 35

1.4- Phan tich va danh giá hình ảnh

Để đánh giá và giải đoán kết quả hình ảnh trên phim chụp ảnh phóng xạ đúng theo tiêu chuẩn áp dụng thì một số nội dung sau đây cần phải được xem xét

a) Môi trường xung quanh: Bao gồm điều kiện ánh sáng, tiếng ồn không gây ảnh hưởng đến quá trình giải đoán hình ảnh

b) Thiết bị và dụng cụ: Bao gồm

+ Máy soi phim phải có khả năng đọc được độ đen đến 4.0 và có núm điều chỉnh cường độ ánh sáng, ngoài ra thiết bị này cần phải có công tắc tắt-mở bằng chân để thuận tiện trong công việc đánh giá hình ảnh + Máy đo độ đen để xác định độ đen của phim chụp ảnh phóng xạ, thiết

bị này cần phải được kiểm chuẩn hàng năm để kết quả đo được chính xác

+⁄ Thước đo đa năng để xác định kích thước bắt liên tục

©) Nhân viên giải đoán: Nhân viên thực hiện giải đoán ảnh chụp phải có những, kiến thức đầy đủ về các nội dung chuyên môn và cách sử dụng thiết bị Điều này được thể hiện qua các nội dung sau đây

+⁄ "Thị lực của nhân viên giải giải đoán: nghĩa là nhân viên phải có thị lực tốt, khả năng nhìn gần, không bị mù mẫu

+“ Kiến thức về đánh giá độ nhạy chất lượng ảnh khi sử dụng vật chỉ thị TQ, có nghĩa là cần phải xác định khả năng phát hiện bất liên tục nhỏ nhất mà kỹ thuật có thể nhận điện được Điều này tùy thuộc vào tiêu

chuẩn áp dụng

v⁄ Phương pháp đánh giá độ đen của ảnh chụp phóng xạ: Cẩn phải xác định độ đen nằm trong giới hạn cho phép của tiêu chuẩn áp đụng Độ đen trên ảnh chụp phóng xạ phải đều trên toàn bộ vùng quan tâm

Hiểu rõ về đối tượng kiểm tra: bao gồm các vật liệu như thép, nhôm,

thép không gỉ, bê tông v v

+“ Kiến thức quá trình gia công vật liệu như các loại sản phẩm đúc, rèn, hàn Trong quá trình hàn (kỹ thuật hàn) như hàn hỗ quang, hàn bán tự động hay hàn TIG v v

+⁄ Nhận biết và đánh giá về khả năng tán xạ ngược có thể xảy ra

+⁄ Nhận điện và phân loại các bắt liên tục được phát hiện trên ảnh chụp phóng xạ

*⁄ Đo đạc các kích thước bắt liên tục và Khoảng cách giữa chúng,

Trang 36

+ Thông hiểu về tiêu chuẩn áp dụng để đánh giá chấp nhận trong loại bỏ bắt liên tục được phát hiện

+ "Thiết lập báo cáo kết quả đánh giá ảnh chụp

CHƯƠNG:2; KỸ THUẬT CHỤP ẢNH PHÓNG XẠ KỸ THUẬT SỐ 2.1-_ Mô hình tổng quan chụp ảnh phóng xạ số seen um tate se ——4/) |) Se oh se a See @) Chat đệ nhận it ng Tin goa ese HAR NEHiN Kỹ thuật chụp, phim số hóa Tân Se ®) ManeLm ĐH Hình 17: Mô hình tông chụp ảnh phóng xạ số (hình a: Bồ trí kỹ thuật, bình b: SỐ hoá hình ảnh)

Kỹ thuật chụp ảnh bức xạ với dãy detector số để ghi nhận tia bức xạ sau khi đi qua mẫu vật kiểm tra, thông tin về đối tượng chụp được truyền về bộ xử lý và chuyển thành dạng số Quá trình ghi nhận tỉa bức xạ của bản detector được mô tả như sau: Chùm tỉa bức xạ tới tương tác với bản tỉnh thễ nhấp nháy và tạo ra các nháy sáng, các chớp sáng này sẽ được các photodiode xép thành ma trận ngay phía

Trang 37

dưới bản tinh thể lỏng có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ chớp sáng để tạo tín hiệu điện,

qua bộ chuyển đổi tương tự số cùng với khóa tuyến tính sẽ đồng bộ hóa các tính

hiệu thu nhận được tạo ma trận số tín hiệu Các tín hiệu thu được từ các photodiode có biên độ cỡ mV và sẽ được khuyếch đại sơ bộ qua tiền khuyếch đại để có thể truyền được đi xa hơn Tín hiệu thu được sau màn ghỉ nhận là tín hiệu tương tự, các tín hiệu này có thể được coi là các ảnh ẩn trong chụp ảnh phóng xạ được mã hóa vị trí, biên độ trước khi chuyển đổi thành tín hiệu số và tái tạo ảnh sau này Kỹ thuật sử dụng thiết bị đãy detector số ghỉ nhận trực tiếp có ưu điểm là hình ảnh của đối tượng kiểm tra được thể hiện ngay tức thời do vậy nhân viên kiểm tra có thể

biết ngay được bức ảnh thu được có các thông tin như thế nào, điều này rất thuận tiện cho phép kiểm tra lại nếu thông tin của ảnh chụp chưa thỏa đáng với yêu cầu

ra Đối với kỹ thuật này hệ thiết bị đetector ghi nhận tia bức xạ rất quan trọng,

và nó ảnh hưởng trực tiếp đến độ nhạy, độ sắc nét cung như chất lượng của ảnh

chụp bức xạ

Kỹ thuật số hóa phim truyền thống bằng cách sử dụng máy quét laser có bước sóng 680nm (ánh sáng đỏ) với cường độ ánh sáng cỡ 1000Lux, kích thước chùm tia là 50m quét phim X-quang sau khi đã xử lý bằng hóa chất và làm khô Trong quá trình quét hình ảnh trên phim ánh sáng laser sẽ đập vào ống lựa chọn trên đó có các photodiode dang CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) hoc CCD (Charge Couple Device) nhạy sáng, các tín hiệu được ghỉ nhận và chuyển thành tín hiệu điện (analog), tín hiệu này qua chuyển đổi tương tự số trở

thành tín hiệu số được lưu trữ và xử lý trên máy tính Quá trình chuyển đổi tương

tự số được thực hiện tương tự như các bộ chuyển đổi của các thiết bị Scan văn phòng thông thường

2.2-_ Cơ sở vật lý của kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ số -

Trên tấm ảnh IP được phủ một lớp hỗn hợp bao gồm ba loại bari fluorohalides khác nhau được pha tạp europi BaFL Eu 2+/3+, BaFCl: Eu 2+/3+ và B4EBr: Eu 2+/3+, kích cỡ của hạt tỉnh thể nhạy bức xạ này tùy theo từng loại khác nhau có giá trị từ 25 đến 100m Khi tấm ảnh IP bị chiếu bởi tia bức xạ, các nguyên tử Europi trong mạng tỉnh thể bị ion hóa từ 2+->3+ và kèm theo giải phóng một electron Năng lượng của các electron nay nim trong ving cấm (vùng F/E' giữa hai vùng năng lượng hóa trị và vùng dẫn, ngoài ra các electron

Trang 38

nay rat dễ đàng được nhấy lên mức năng lượng trong vùng dẫn nếu chúng được cung cấp một giá trị năng lượng phù hợp Số lượng electron bị rơi vào “bẫy” và bị “mắc kẹt” tỉ lệ thuận với số lượng tia bức xạ được háp thụ, các electron bị “mắc kẹt” này trở thành hình ảnh ẩn trên tắm ảnh IP Hình 2 mô tả nguyên lý thu nhận tia bức xạ của tắm anh IP trong kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ kỹ thuật số sử dụng tấm ảnh IP Ving din HU Ý ngằm Hiệuứng tải hợp eo ae e * Chùm Laser PSL aw FE, kích thích 8.3eV 3.0eV teu up ev Eu* / Eu2*

= Ving hoa tri ẫ i, n tia bite xạ tới

Hình 18: Quá trình tạo ảnh Gn trén tam ảnh IP

Trong kỹ thuật này giá trị độ xám (liều chiếu) trên tắm ảnh IP sau khi đã được chiếu tia bức xạ sẽ dần dần yếu đi do quá trình chuyển động nhiệt của các eLectron

những hình ảnh ẩn trên tắm

trong vùng bị mắc kẹt sẽ từ từ thoát khỏi bấy Do

ảnh IP sẽ dần dần mất đi và các thông tin về mẫu vật kiểm tra cũng vì thế mà mắt

theo Bởi vậy không nên chậm trễ trong quá trình quét ảnh sau khi tắm ảnh này đã được chiếu tia bite xa Trên hình 3 chỉ ra mối quan hệ giữa trị số độ xám trung bình

quét được so với thời gian quét trễ đối với tắm ảnh IP sau khi những đã được thực

hiện phép chiếu tia bức xạ

Trang 39

32,000 Gy * 16,000 + + + v + Giờ 8,000 ° 1 2 3 4 5 6 7 Hink 19: Sw mat mat thong tin theo thai gian quét ré 2.3- Co ché doc anh - -

Quá trình thu nhận thông tin trên tắm ảnh TP được thực hiện bằng cách quét tấm ảnh này với tia laser có kích thước từ 25um đến 100m Tia laser sẽ kích thích các electron bị mắc kẹt tại vùng trung gian nhây lên vùng dẫn, ở đó các electron ty do chuyển động đến các nguyên tử Europi và rời khỏi vùng dẫn năng lượng cao để trở về trạng thái năng lượng trung gian của mức Eu”, sự biến đổi này sẽ giải phóng năng lượng thông qua quá trình phát xạ ánh sáng Hình 4 chỉ ra cách thức thu nhận

hình ảnh ẩn trên tắm ảnh TP Vì sự khác

nguyên tử Europi là lớn hơn so với giữa vùng dẫn và vùng trung gian nên ánh sáng

về năng lượng giữa vùng dẫn và các phát ra (màu xanh tím) có năng lượng cao hơn ánh sáng đỏ của tia laser cần thiết để kích thích các electron bị bắt giữ Sự khác biệt về bước sóng giữa ánh sáng phát ra va tia laser là cơ sở quan trọng trong việc ghi nhận ánh sóng phát ra không bị ảnh hưởng và thông tin về mẫu vật kiểm tra không bị biến dạng Ánh sáng trên tắm ảnh IP phát ra sau khi được chiếu tỉa Laser kích thích sẽ được photodiode thu lại chuyển thành tín hiệu điện truyền qua bộ khuếch đại và ADC thành hình ảnh trên máy tính

Trang 40

Hình 20: Quá trình đọc ảnh Ân trên (Âm ảnh TP

(hình a mô tả lý thuyết, hình b mô tả thực nghiệm, hình e mô tả một thiết bị quét ảnh)

2.4- Phân loại tâm anh IP

Phân loại phim IP: Phim IP được phân chỉa thành các cấp khác nhau tùy theo tiêu chuẩn áp dụng và được phân biệt thông qua tỉ số tín hiệu trên nhiễu (SNR) Phim có chỉ số SNR cùng cao thì chất lượng hình ảnh thể hiện càng tốt và ngược lại Bảng 1 chỉ ra dưới đây bảng phân loại phim IP ở các cắp khác nhau:

Định dạng
Số trang	115
Dung lượng	14,85 MB