Lập quy trình kiểm tra không phá hủy bằng phương pháp chụp ảnh phóng xạ tàu 37 000 DWT tại hyundai vinashin

Kiểm tra không phá hủy NDT “Non – Destructive Testing” là việc sử dụng các phương pháp vật lý để kiểm tra nhằm phát hiện các khuyết tật bên trong hoặc ở bề mặt vật kiểm tra mà không làm

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU .3

CHƯƠNG 1 : ĐĂT VẤN ĐỀ 5

1.1 Tổng quan 5

1.1.1 Sơ lược về phương pháp kiểm tra không phá hủy 5

1.1.2 Sơ lược về phương pháp kiểm tra không phá hủy bằng phương pháp chụp ảnh phóng xạ 5

1.1.3 Ý nghĩa của phương pháp kiểm tra không phá hủy bằng phương pháp chụp ảnh phóng xạ 7

1.2 Tình hình ứng dụng công nghệ kiểm tra không phá hủy bằng phương pháp chụp ảnh phóng xạ tại Hyundai Vinashin 8

1.3 Giới hạn nội dung đề tài 9

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT 10

2.1 Cơ sở nguyên lý của phương pháp kiểm tra không phá hủy bằng phương pháp chụp ảnh phóng xạ 10

2.1.1 Cấu trúc nguyên tử 10

2.1.2 Bản chất tia X và Gamma 11

2.1.3 Tương tác bức xạ với vật chất (định luật hấp thụ) .12

2.1.4 Qui luật suy giảm theo bình phương khoảng cách 12

2.1.5 Qui luật phân rã theo thời gian .13

2.1.6 Phát hiện và ghi đo bức xạ 15

2.1.7 An toàn bức xạ .15

2.2 Thiết bị và vật tư của phương pháp kiểm tra không phá huỷ bằng phương pháp chụp ảnh phóng xạ 16

2.2.1 Thiết bị nguồn bức xạ 16

2.2.2 Phim và quá trình xử lý .17

2.2.3 Vỏ, bao kín (cassette) 19

2.2.4 Màn tăng quang .19

2.2.5 Chỉ thị chất lượng hình ảnh (IQI) 21

2.2.6 Cơ sở hạ tầng cho việc đọc ảnh chụp 23

2.3 Kỹ thuật kiểm tra 23

2.3.1 Chuẩn bị bề mặt 23

2.3.2 Kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ 24

2.3.3 Các phương pháp xác định thời gian chiếu chụp .27

2.3.4 Định vị khuyết tật 31

2.4 Đánh giá .34

2.4.1 Chất lượng ảnh chụp phóng xạ 34

2.4.2 Ảnh hưởng của bức xạ tán xạ và bức xạ tán xạ ngược .37

2.4.3 Các tiêu chuẩn chấp nhận .38

2.4.4 Các giới hạn để đánh giá tiêu biểu .38

2.5 Hồ sơ lưu trữ 42

CHƯƠNG 3 : KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 42

3.1 Phân tích và kết luận các vị trí chụp ảnh phóng xạ trên tàu 37.000 DWT 42

3.2 Phân tích các bước tiến hành: 43

3.2.1 Các bước chuẩn bị cho quá trình 44

3.2.2 Quá trình thực hiện 48

3.3 Kết quả nghiên cứu 54

CHƯƠNG 4 : KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN .62

4.1 Kết luận 62

4.2 Đề xuất ý kiến 63

Tài liệu tham khảo 64

LỜI NÓI ĐẦU

Với thuận lợi về điều kiện địa lí và nhân công, Việt Nam đã và đang đưa ngành công nghiệp đóng tàu thành mũi nhọn của nền kinh tế quốc gia

Các nhà máy đóng tàu cỡ vừa và lớn đang được xây dựng và hoàn thiện để đóng nhiều tàu lớn hơn, phục vụ nhiều mục đích hơn với các khách hàng ở nhiều quốc gia khác nhau

Một đặc điểm là các con tàu có tải trọng càng lớn hiện nay đều được đóng bằng thép và bằng phương pháp hàn Vì thế vấn đề đặt ra là làm sao để đảm bảo độ an toàn cho các con tàu này

Đi cùng với việc tính toán và thiết kế các con tàu đảm bảo độ an toàn thì việc giám sát, kiểm tra trong quá trình đóng mới và sửa chữa cũng rất quan trọng Nhưng các lỗi xuất hiện không thể nào dùng mắt thường có thể phát hiện được hoàn toàn vì nằm sâu trong mối hàn, và ta lại không thể phá huỷ được đường hàn đó ra để kiểm tra được Chính vì thế, các phương pháp kiểm tra không phá huỷ ra đời để làm công việc

Chương 1 : ĐẶT VẤN ĐỀ

Chương 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Chương 3 : KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

Chương 4 : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Với sự hướng dẫn và giúp đỡ của thầy Th.s Huỳnh Văn Nhu và các thầy trong khoa Kỹ Thuật Tàu Thuỷ, trường Đại Học Nha Trang, đến nay em đã hoàn thành nội dung đồ án

Đồ án sẽ không tránh khỏi các thiếu sót, kính mong các thầy giúp đỡ để đồ án hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn

SVTH: Trần Đình Hiếu

CHƯƠNG I ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Tổng quan

1.1.1 Sơ lược về phương pháp kiểm tra không phá hủy

Kiểm tra không phá hủy (NDT “Non – Destructive Testing” ) là việc sử dụng các phương pháp vật lý để kiểm tra nhằm phát hiện các khuyết tật bên trong hoặc ở bề mặt vật kiểm tra mà không làm tổn hại đến khả năng sử dụng của chúng

Tuy nhiên tự bản thân NDT không thể dự đoán được những nơi nào tồn tại khuyết tật mà cần phải có sự đánh giá của con người

Từ kiểm tra không phá hủy tự nó đã bộc lộ nội hàm NDT theo đúng nghĩa đen

là kiểm tra một vật mà không phá hủy nó Điều này rất quan trọng vì nếu chúng ta phá hủy vật mà ta đang kiểm tra, nó sẽ không còn tình trạng tốt để có thể kiểm tra ở cùng một vị trí NDT rất quan trọng bởi vì thường các khuyết tật mà chúng ta tìm không thể nhìn thấy bằng mắt vì nó được bao bọc bởi lớp sơn hay một lớp kim loại Hoặc cũng

có thể khuyết tật đó quá nhỏ không thể nhìn thấy bằng mắt hay bất cứ phương pháp kiểm tra bằng mắt nào khác

1.1.2 Sơ lược về NDT bằng phương pháp chụp ảnh phóng xạ

1.1.2.1 Nguyên lý:

Chụp ảnh phóng xạ (RT), viết tắt từ chữ tiếng Anh “Radiographic Testing” là quá trình hướng các tia phóng xạ tới vật cần kiểm tra, xuyên qua nó và tạo ảnh trên phim Phim sẽ được đem đi rửa và hình ảnh sẽ hiện lên dưới dạng bóng mờ giữa các màu trắng và đen

Phương pháp chụp ảnh phóng xạ truyền thống là một phương pháp kiểm tra không phá hủy sử dụng tia X hoặc tia Gamma để phát hiện các bất liên tục bên trong, hoặc phát hiện ăn mòn Với việc kiểm tra bằng chụp ảnh phóng xạ, vật liệu được chụp với tia đồng nhất từ đồng vị phóng xạ hoặc máy chiếu tia X Song song đó, một phim

âm bản được định vị phía sau vật cần chụp Sau khi rửa phim, sự khác nhau về chiều dày và tỷ trọng ( vd: khuyết tật vật lieu ) sẽ bộc lộ sự sáng tối khác nhau

Hình 1.1 : Nguyên lý chụp ảnh phóng xạ Tiêu chí chấp nhận được định nghĩa là với mức độ lớn, nhỏ nào đó của chỉ thị thì được chấp nhận

1.1.2.2 Lịch sử

Năm 1895, Rơn-ghen phát hiện ra tia X khi nghiên cứu hiện tượng phóng điện qua chất khí Trong quá trình thí nghiệm với các loại tia mới kỳ lạ này, Rơn-ghen đã chụp được ảnh của các loại vật liệu khác nhau, kể cả hộp đựng quả cân và súng ngắn những bức ảnh này đánh dấu sự ra đời của phương pháp chụp ảnh phóng xạ

Một năm sau khi phát hiện tia X của Rơn-ghen, một đường hàn đã được kiểm định bằng chụp ảnh phóng xạ

Năm 1913, Colidge đã thiết kế ống phóng tia X mới, ống này có khả năng tạo ra những tia X với cường độ và khả năng đâm xuyên lớn hơn

Năm 1917, phòng thí nghiệm X quang được thiết lập tại Rogal Asenal tại Woolwich Sự phát triển quan trọng tiếp theo diễn ra năm 1930, khi hải quân Mỹ đồng

ý dùng phương pháp chụp ảnh phóng xạ để kiểm tra nồi hơi

Một năm sau đó, bước phát triển này đã dẫn đến thực tế là phương pháp chụp ảnh phóng xạ được thừa nhận rộng rãi và tia X đã có sự tiến bộ vững chắc như là một phương tiện để kiểm tra mối hàn và vật đúc Với sự bùng nổ sau thế chiến thứ II, chụp ảnh phóng xạ bằng tia X có được những thành công to lớn

Cũng trong thời gian này, một loại tia phóng xạ mới cũng được phát hiên và đi vào nghiên cứu áp dụng cho trong lĩnh vực chụp ảnh phóng xạ, đó là tia Gamma Tia Gamma (kí hiệu là γ) là một loại bức xạ điện từ hay quang tử có tần số cao hơn tia X, chính vì thế nó dần dần ngày càng được ứng dụng trong lĩnh vực chụp ảnh phóng xạ vì

nó có độ xuyên thấu lớn hơn tia X, dẫn đến việc cho ta chất lượng ảnh chụp tốt hơn

Giá trị của chụp ảnh phóng xạ được thừa nhận trong công nghệ hàng không Và

nó được mở rộng sang nhiều lĩnh vực khác như: các mối hàn trong nhà máy điện, nhà máy tinh chế, kết cấu tàu thuỷ và phương tiện chiến tranh Điều này tạo nên cơ sở hình thành kỹ thuật kiểm tra NDT bằng phương pháp chụp ảnh phóng xạ

1.1.2.Ý nghĩa của NDT bằng phương pháp chụp ảnh phóng xạ

NDT bằng phương pháp chụp ảnh phóng xạ đã chứng tỏ đem lại nhiều lợi ích và hiệu quả to lớn ở hầu hết các ngành công nghiệp như: hàng không, hóa chất, chế biến bảo quản, khai thác dầu khí, đóng tàu, năng lượng điện cũng như nhiều ngành cơ khí chế tạo thiết bị khác Nó được áp dụng cho các sản phẩm như : vật rèn, đúc, hàn…

Phương pháp chụp ảnh bức xạ là một trong các phương pháp tin cậy nhất để phát hiện các bất liên tục thể tích nằm trong vật liệu kiểm tra trong công nghiệp (nồi hơi, đường ống áp lực, kết cấu mối hàn…), phương pháp được áp dụng ở hầu hết các giai đoạn sản xuất khác nhau từ vật liệu phôi ban đầu, đến quá trình thi công, kiểm soát chất lượng sản phẩm cuối cùng cũng như còn kiểm tra bảo trì bảo dưỡng khi sản phẩm

đã đem vào sử dụng

Sau đây là một số ưu điểm và nhược điểm của phương pháp chụp ảnh phóng xạ:

a Ưu điểm:

- Có thể sử dụng kiểm tra hầu hết các loại vật liệu

- Cung cấp ảnh chụp nhìn thấy được và lưu giữ được lâu dài

- Kiểm tra được sự sai hỏng bên trong lòng vật liệu

- Bị giới hạn về bề dày kiểm tra

- Độ nhạy kiểm tra giảm theo bề dày của vật thể kiểm tra

- Các khuyết tật tách lớp thường không thể phát hiện bằng phương pháp chụp ảnh bức xạ Không thể phát hiện được các khuyết tật dạng phẳng một cách dễ dàng

- Cần phải xem xét và đảm bảo an toàn bức xạ do sử dụng tia X và Gamma

- Tương đối đắt tiền so với các phương pháp NDT khác

- Phương pháp này rất khó tự động hóa

1.1 Tình hình ứng dụng công nghệ kiểm tra không phá hủy bằng phương pháp

chụp ảnh phóng xạ tại Hyundai Vinashin

Là một nhà máy tàu biển có quy mô lớn, hiện nay Hyundai Vinashin (HVS) đã chuyển toàn bộ hoạt động của mình sang đóng mới các con tàu cỡ trung và lớn

Với mục tiêu an toàn và chất lượng là hàng đầu, công ty muốn đóng được các con tàu có chất lượng tốt nhất Chính vì thế, quá trình giám sát và kiểm tra quá trình đóng mới rất được coi trọng

Tại Hyundai Vinashin, việc kiểm tra đóng mới gồm có nhiều phương pháp khác nhau, trong đó NDT đóng vai trò cốt yếu trong kiểm tra khuyết tật đường hàn

Việc kiểm tra NDT tại HVS do công ty APAVE thực hiện và hoạt động độc lập Toàn bộ các vị trí NDT nói chung và chụp ảnh phóng xạ nói riêng thực hiện cho các tàu đóng mới đều được cung cấp từ công ty mẹ Hyundai Mipo, công ty APAVE sẽ thực hiện công việc NDT tại các vị trí này theo quy trình của APAVE, dưới sự giám sát chủ yếu của tổ chức đăng kiểm DNV

1.2 Giới hạn nội dung đề tài

Nội dung đề tài này là lập quy trình kiểm tra không phá hủy bằng phương pháp chụp ảnh phóng xạ tàu 37.000 DWT tại Hyundai Vinashin

Dựa trên quy trình chung của công ty APAVE, quy trình trong đồ án được lập ra

áp dụng cho loạt tàu 37.000 DWT sẽ đóng tại HVS

Theo quy định của đăng kiểm DNV thì các vị trí cần phải chụp ảnh phóng xạ trên tàu cần phải thực hiện đủ số phần trăm tính theo chiều dài đường hàn thực hiện trên tàu

Sau khi xem xét,tính toán thì em kết luận được trên tàu 37.000DWT phải thực hiện chụp ảnh ở 86 vị trí tại tôn vỏ, mặt boong, tôn đáy trên, inner bottom và hopper top

CHƯƠNG II

CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Cơ sở nguyên lý của phương pháp kiểm tra không phá hủy bằng phương pháp chụp ảnh phóng xạ

Có ba loại hạt hạ nguyên tử cấu tạo nên các nguyên tử :

- Điện tử Âm (Electron) mang điện âm

- Điện tử Dương (Proton) mang điện dương

- Điện tử trung hòa (Neutron) không mang điện

Hình 2.1 : Cấu trúc nguyên tử Các nguyên tử có tính phóng xạ gọi là các đồng vị phóng xạ, còn các nguyên tử không phóng xạ gọi là các đồng vị bền

Đồng vị phóng xạ trở về trạng thái bền bằng cách phát ra bức xạ

Hiện tượng phóng xạ : Có một số đồng vị của một nguyên tố là bền vững, có một số đồng vị của một nguyên tố khác là không bền vững Những nguyên tử của các đồng vị không bền vững có thể trở về trạng thái bền vững bằng cách phát bức xạ Quá trình dịch chuyển về trạng thái bền vững của các đồng vị không bền vững đi kèm với quá trình phát bức xạ thường được gọi là quá trình phân rã (sự phân rã phóng xạ) và hiện tượng phân rã này của những nguyên tử của các đồng vị (có trong tự nhiên hay được tạo ra bằng những phương pháp nhân tạo) của những nguyên tố được gọi là hiện tượng phóng xạ

2.1.2 Bản chất tia X và Gamma

Tia X và tia Gamma có các tính chất như sau:

- Không thể cảm nhận được bằng các giác quan của con người

- Làm các chất phát huỳnh quang Ví dụ, kẽm sulfide, canxi tungstate, kim cương, barium platinocyanide,

- Truyền với vận tốc ánh sáng, 3  1010 cm/s

- Gây hại cho tế bào sống

- Tạo ion hoá: tách các electron ra khỏi các nguyên tử, tạo ra các ion dương và ion âm

- Truyền theo một đường thẳng, cũng có thể bị phản xạ, khúc xạ và nhiễu

- Chúng tác động lên lớp nhũ tương phim ảnh và làm đen phim ảnh

- Trong khi truyền qua vật liệu chúng bị hấp thụ hoặc bị tán xạ

- Tuân theo định luật tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách: cường độ bức xạ tia X hoặc tia gamma tại một điểm bất kỳ nào đó tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách từ nguồn đến điểm đó

2.1.3 Tương tác bức xạ với vật chất (Định luật hấp thụ) [1].

Khi một chùm tia bức xạ Gamma hoặc tia X xuyên qua một vật liệu nào đó thì

bị suy giảm theo cường độ Hiện tượng đó là sự hấp thụ tia Gamma hoặc tia X trong vật chất

Lượng bức xạ bị mất phụ thuộc vào chất lượng bức xạ, mật độ mẫu và chiều dày

N0 : là lượng bức xạ ban đầu

µ : là hệ số hấp thụ tuyến tính, phụ thuộc vào năng lượng bức xạ tới, mật độ và bản chất của vật mẫu

2.1.4 Qui luật suy giảm theo bình phương khoảng cách [1].

Tia X hoặc tia Gamma tuân theo định luật tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách như sau : cường độ bức xạ tia X hoặc tia Gamma tại một điểm bất kỳ nào đó tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách từ nguồn đến điểm đó

Hình 2.2 : Qui luật suy giảm theo bình phương khoảng cách

Trong thực tế chụp ảnh bức xa, qui luật tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách có một tầm quan trọng đặc biệt:

- Phim phải tiếp nhận được một lượng bức xạ (liều chiếu) nhất định để có một hiệu ứng đủ để cảm nhận được (độ đen) Nếu khoảng cách từ nguồn đến phim thay đổi thì liều chiếu cũng bị thay đổi theo định luật tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách

- Nếu muốn tiếp nhận liều chiếu không đổi, phải điều chỉnh thời gian chiếu chụp

Qui luật tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách cũng có ý nghĩa đặc biệt trong các tính toán và thiết kế về an toàn và bảo vệ chống bức xạ

Suất liều chiếu giảm theo qui luật bình phương khoảng cách, do vậy, việc tăng khoảng cách xa nguồn là một biện pháp đơn giản và hiệu quả trong an toàn bức xạ

2.1.5 Qui luật phân rã theo thời gian [1].

Cường độ bức xạ phát ra của một chất phóng xạ phụ thuộc vào số hạt nhân phóng xạ có trong đó

Số hạt nhân phóng xạ và cường độ giảm theo thời gian tuân theo hiện tượng phân rã phóng xạ:

N = N0  e-λ.t Trong đó:

N : là số hạt nhân còn lại sau thời gian t

N0 : là số hạt ban đầu

 : là hằng số phân rã, đặt trưng cho chất phóng xạ đang xét

Chu kỳ phân rã hay thời gian bán rã là thời gian cần để cho số nguyên tử phóng

xạ ban đầu, cường độ phóng xạ giảm xuống còn một nửa Với T là chu kỳ phân rã, ta

có :

T =ln2/= 0.693/ [1].

Hình 2.3: Qui luật phân rã theo thời gian

Đơn vị:Beccơren(Bq)

1Bq = 1 phân rã trong một giây

Ngoài ra còn có một số đơn vị như sau:

2.1.6 Phát hiện và ghi đo bức xạ

Ngành vật lí hạt nhân càng phát triển, các ứng dụng hạt nhân ngày càng phong phú thì việc phát triển các thiết bị ghi nhận bức xạ càng không thể thiếu

Hiện nay có rất nhiều cách để ghi đo bức xạ và có thể phân loại thành:

Phim là công cụ thường dùng để thu và ghi nhận bức xạ Gamma hay tia X khi chụp ảnh phóng xạ Ghi nhận bằng phim có ưu điểm cho kết quả cố định, kết quả lưu giữ được dài lâu Do tính chất trong suốt đối với bức xạ Gamma hay tia X của từng phần đối tượng kiểm tra là khác nhau nên dựa vào ảnh dể dàng thấy được sự không đồng đều về mật độ của vật liệu chiếu cũng như sự khác nhau về bề dày của vật liệu đồng nhất

2.1.7 An toàn bức xạ

Khi tia X đi vào cơ thể người, không phải tất cả đều đi ra khỏi cơ thể mà một số tia X bị mất đi do co thể người hấp thụ Những tia X bị mất đi có thể có năng lượng rất lớn, nó đi qua cơ thể người và giải phóng tất cả năng lượng của nó Năng lượng này được chuyển thành electron và gây rất nhiều tổn thất trong cơ thể người trong một vùng hẹp như : Ion hoá môi trường mà nó đi qua, phá huỷ các AND của tế bào…

Hoạt độ phóng xạ là khả năng phát ra tia phóng xạ của nguồn phóng xạ Đơn vị biểu thị ảnh hưởng của tia phóng xạ đối với con người là Sievert (Sv) Các đơn vị nhỏ hơn là mSv (1Sv=103mSv)

Hoạt độ phóng xạ 1 Bq là khả năng của nguồn phóng xạ mà 1 hạt nhân nguyên

tử biến đổi trong 1 giây sau đó sinh ra 1 tia phóng xạ Còn muốn biết xem con người bị nhiễm phóng xạ đến mức độ nào thì quy đổi ra đơn vị mSv

Khi nhận một lượng tia phóng xạ trong thời gian ngắn thì cơ thể con người sẽ có những biểu hiện với mức độ khác nhau như sau:

- Mức 0,2Sv : không có biểu hiện bệnh lý gì

- Mức 0,5Sv : giảm cầu lymph trong máu

Bảng 1 : Liều giới hạn cho phép( mSv/năm) [6].

Cơ quan Nhân viên bức xạ Sinh viên Dân chúng

2.2 Thiết bị và vật tư của phương pháp kiểm tra không phá hủy bằng phương pháp chụp ảnh phóng xạ

2.2.1 Thiết bị nguồn bức xạ

2.2.1.1 Thiết bị nguồn bức xạ tia X

Thiết bị nguồn bức xạ tia X bao gồm các bộ phận chính sau:

- Ống phát tia X

- Nguồn tia X

- Bàn điều khiển trên ống phát tia X

- Cáp nối

Hình 2.4 : Thiết bị nguồn bức xạ tia X

2.2.1.2 Thiết bị nguồn bức xạ tia Gamma

Thiết bị nguồn bức xạ tia Gamma bao gồm các bộ phận chính sau:

- Nguồn tia Gamma

- Đầu chứa nguồn

- Buồng chứa nguồn

2.2.2.1 Cấu tạo phim

Hình 2.6 : Cấu tạo phim

Phim bao gồm một lớp nhũ tương nhạy cảm với ánh sáng hay bức xạ Gamma hoặc tia X, thường được phủ trên hai mặt của tấm nhựa trong suốt được gọi là lớp nền

và một lớp bảo vệ

Lớp nền có kích thước ổn định và lớp nhũ tương rất nhạy với hầu hết các năng lượng tia Gamma hoặc tia X, cả electron tán xạ từ màn tăng cường kim loại và ánh sáng huỳnh quang phát ra từ màn huỳnh quang

Giống như ánh sáng nhìn thấy được, tia Gamma hoặc tia X cũng gây nên những thay đổi quang hoá trong nhũ tương phim ảnh Vì vậy tạo nên những thay đổi về độ đen của phim ảnh Độ đen của phim phụ thuộc cả vào số lượng lẫn năng lượng của bức

xạ đạt tới phim Khi bức xạ đập vào lớp nhủ tương của phim sẽ tạo ra một ảnh gọi là ảnh ẩn Nhũ tương phim chứa những tinh thể AgBr nhỏ Dưới tác dụng của photon bức

xạ năng lượng hγ, một ion âm Br- giải phóng bớt điện tử của nó và trở về trạng thái trung hoà:

Br- + hγ -> Br + e- [1].

Điện tử được giải phóng sẽ trung hoà ion bạc dương

Ag+ +e- -> Ag

Ag+ +Br- -> Ag +Br Các nguyên tử bromua trung hoà cũng liên kết để tạo nên các hạt Br và để lại các tinh thể AgBr, vì vậy các nguyên tử Ag tự do được đọng lại Trong quá trình hiện, ảnh ẩn trở thành ảnh nhìn thấy được

2.2.2.2 Phân loại phim

Phim có thể chia thành 4 nhóm trên cơ sở tính chất đặc trưng, mục đích và cách

sữ dụng trong chụp ảnh bức xạ công nghiệp

Bảng 2.2 : Phân loại phim

2.2.3 Vỏ, bao kín (Cassette)

Làm bằng chất dẻo dễ uốn hoặc bìa cứng

Cassette dẻo dễ uốn được chế tạo từ nhựa PVC màu đen, bền và được sử dụng rộng rãi ngoài công trường, do nó thích hợp với hình dạng các đối tượng kiểm tra khác nhau như : ống, đường hàn tròn

Cassette bìa cứng gồm có một tấm nhôm mỏng đặt ở đằng trước cùng với một kẹp ép xuống để giữ cho phim và màn tăng cường tiếp xúc tốt với nhau (sử dụng phù hợp với các đối tượng phẳng, vỏ tàu…)

2.2.4 Màn tăng quang

Dùng để tăng cường khả năng nhạy cảm của phim với tia bức xạ Có 3 loại màn tăng quang thường được sử dụng : màn chì, màn huỳnh quang và kim loại

Màn chì

Màn chì là những lá chì mỏng dán trên miếng giấy Độ dày của màn chì thường

là 0,01; 0,02 và 0,03 Các tấm màn chì thường được đặt trước và sau một tấm phim để trong cassette khi chụp Tấm chì phía trước có hai chức năng: lọc các bức xạ năng lượng thấp, tăng cương hiệu suất tăng quang điện lên phim từ hiệu ứng quang điện và hiệu ứng Compton Màn chì phía sau phim thường dày hơn và có chức năng hấp thụ các năng lượng tán xạ

Hiệu ứng tăng cường màn chì có hiệu quả hơn khi năng lượng bức xạ trên 150kV, dưới 150kV hiệu ứng phản xạ sẽ vượt trội hiệu ứng tăng cường màn chì cần bảo vệ tốt, tránh bị trày xước, xây xát, các nếp gấp… những màn chì không tốt cần phải được loại bỏ

Màn huỳnh quang

Màn huỳnh quang có chứa một loại hoá chất thường là calcium tungstate

Chúng sẽ phát xạ dưới tác dụng của ánh sáng, tia X, tia Gamma, sự phát xạ còn gọi là phát xạ huỳnh quang Ánh sáng phát xạ từ màn huỳnh quang sẽ tác dụng lên phim để tạo ảnh Nói chung màn chì cho độ xác định phim tốt hơn màn huỳnh quang

và sự phát xạ của ánh sáng từ màn huỳnh quang là không định hướng Mặc dù vậy màn huỳnh quang rất hữu ích khi chụp các mẫu tương đối dày và khi nguồn tia X có năng lượng hạn chế

Có hai loại màn huỳnh quang được sử dụng trong chụp ảnh công nghiệp: màn

có độ xác định cao làm từ những tinh thể rất nhỏ và màn có độ tăng cường cao ( màn nhanh) được cấu tạo từ những tinh thể lớn hơn

Thao tác với màn huỳnh quang cần phải nhẹ nhàng, cẩn thận Trước khi sử dụng

có thể dùng một giẻ bằng bọt biển thấm nước lau, và lau khô lại bằng khăn mềm

Màn huỳnh quang kim loai

Màn tăng cường huỳnh quang kim loại kết hợp các ưu điểm của màn chì và màn huỳnh quang Những màn tăng quang này hấp thụ những bức xạ tán xạ bằng màn chì

và đồng thời cung cấp sự phát ánh sáng nhìn thấy được để tăng hiệu suất chiếu

2.2.5 Chỉ thị chất lượng hình ảnh

Vật chỉ thị chất lượng ảnh IQI ( Image Quality Indicator) là một dụng cụ mà ảnh của nó trên phim chụp bức xạ được sử dụng xác định mức năng lượng của ảnh chụp bức xạ ( độ nhạy ) IQI không nhằm mục đích để đánh giá kích thước hay thiết lập các chỉ tiêu giới hạn chấp nhận cho các bất liên tục IQI đơn giản là miếng kim loại mỏng hay tập hợp các dây có kích thước xác định và là vật liệu giống với vật liệu cần kiểm tra

Các số bằng chì trên mặt IQI thường chỉ chiều dày của nó theo phần ngàn inch hay kích thước dây thay đổi tuỳ thuộc vào loại IQI ( ASTM, ASME, MILD-STD…) dựa vào đương kính của lỗ dây hay nhỏ nhất phát hiện trên ảnh người ta xác định mức chât lượng và độ nhạy tương đương

2.2.5.1 Các loại chuẩn IQI

IQI tấm là loại phổ biến nhât ở Hoa Kỳ Hiện có nhiều loại IQI khác nhau của ASTM, ASME, MILD-STD… Có thể phân loại IQI theo hình dạng như sau :

IQI loại dây là loại chỉ thị chất lượng ảnh ở Châu Âu gồm một số dây có đường kính khác nhau được đặt trên mẫu

Hình 2.7 : IQI dạng dây

IQI dạng thường là mẫu bậc thang có các chiều dày thay đổi trên mỗi bậc có khoang lỗ Độ nhạy được đánh giá bằng độ dày nhỏ nhất của bậc mà lỗ khoan trên đó vẫn quan sát được trên ảnh

Hình 2.8 : IQI dạng bậc thang

Chuẩn IQI-BEAD làm bằng thép ( có đương kính lỗ tăng dần ) có thể đặt trên mẫu để chỉ độ nhạy Lỗ nhỏ nhất được nhìn thấy sẽ chỉ thị cho độ nhạy ảnh

2.2.5.3 Số lượng IQI

Khi sử dụng một hay nhiều phim cho 1 lần chiếu chụp, ít nhất hình ảnh của một IQI phải xuất hiện trên mỗi ảnh chụp phóng xạ

2.2.6 Cơ sở hạ tầng cho việc đọc ảnh chụp

Phim ảnh sau khi chụp được xử lý trong buồng tối Việc xây dựng và bố trí tốt của buồng tối có ý nghĩa quan trọng để chụp ảnh thành công Cơ sở kỹ thuật này phải

có một phông nền ánh sáng yếu với mức cường độ không tạo ra các tia phản chiếu, bóng đè hay vật loá trên ảnh chụp phóng xạ

Thiết bị chụp và giải đoán ảnh chụp phải có nguồn ánh sáng có thể điều chỉnh thay đổi được đủ để nhìn thấy được dây IQI chỉ thị trong dải phạm vi độ đen quy định

Điều kiện đọc phải đảm bảo ánh sáng từ rìa mép ảnh hay tới từ các vùng có độ đen thấp của ảnh chụp không gây ảnh hưởng xấu đến việc giải đoán ảnh Ánh sáng

trong buồng tối đã được làm yếu và có cường độ không làm ảnh hưởng đến chất lượng của phim Màu sắc và cường độ của ánh sáng an toàn được thông báo bởi nhà sản xuất phim Trong phòng xử lý có các thiết bị như : giá treo phim, đèn soi phim”pony” , đồng hồ định thời gian “swan”, máy đo độ đen, hệ rửa phim

2.3 Kỹ thuật kiểm tra

2.3.1 Chuẩn bị bề mặt

Những đường cong gợn sóng , mấp mô hay những bất thường trên bề mặt mối hàn, bên trong nếu có thể tiếp cận được cũng như bên ngoài, phải được loại bỏ Quá trình này có thể được thực hiện bằng một cách thức thích hợp sao cho hình ảnh chụp phóng xạ do các bất thường này tạo ra không che lấp hoặc gây nhầm lẫn với hình ảnh của bất kỳ 1 bất liên tục nào

Bề mặt hoàn thiện sau cùng của mọi mối hàn đối đầu có thể được làm bằng mức kim loại cơ bản hoặc có thể có một mũ hàn tương đối đồng nhất với chiều cao gia cường không vượt quá giới hạn quy định trong các tài liệu tham khảo

2.3.2 Kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ

Trong chụp ảnh mối hàn,việc bố trí phim, mối hàn và nguồn bức xạ là rất quan trọng Các mối hàn được xem xét dưới 3 loại chính : hàn nối, hàn ống và hàn chữ T

2.3.2.1 Kỹ thuật chụp các mối hàn nối

Kỹ thuật thông thường là phim nằm song song và gần kề với bề mặt của mối hàn và nguồn bức xạ phía bên kia của mối hàn một khoảng cách nào đó Việc đặt phải cẩn thận vì thường không nhìn thấy được cả hai mặt của mối hàn cùng một lúc

Sự bố trí phim, nguồn hợp lý cho việc chụp các mối hàn của mẫu có các hình dạng khác nhau là rất quan trọng

Trong trường hợp hàn các tấm phẳng, sự bố trí là rất đơn giản Trong trường hợp các mối hàn nối ống thì phim, nếu có thể, được đặt bên trong ống và nguồn bức xạ nằm ngoài và ngược lại

Trong trường hợp phía trong không đặt được phim thì phim và nguồn bức xạ phải đặt phía ngoài ống về phía đối diện

Hình 2.10 : Kỹ thuật chụp các mối hàn nối

2.3.2.2 Kỹ thuật chụp các mối hàn ống

Các mối hàn ống tròn xuất hiện ở các ống cũng như là các mẫu hình cầu Các kỹ thuật sau được sử dụng để chụp các đường hàn chu vi ống

Phim bên trong nguồn bên ngoài

Kỹ thuật này chỉ được dùng khi ống có chu vi lớn đủ để đưa phim tới vị trí mối hàn

Hình 2.11 : Kỹ thuật chụp phim bên trong nguồn bên ngoài

Phim bên ngoài nguồn bên trong

Kỹ thuật này với nguồn ở tại tâm cho phép kiểm tra được toàn bộ đường hàn chỉ trong một lần chụp vì thế tiết kiệm được đáng kể thời gian Tuy nhiên kích thước của

nguồn chụp được xác định bởi bán kính của ống và bề dày đường hàn Đôi khi nguồn phù hợp nhỏ nhất được đặt tại tâm có thể không thoã mản điều kiện vùng nửa tối Có thể cho phép sử dụng kỹ thuật lệch tâm nhưng để kiểm tra được toàn bộ mối hàn phải chụp một số lần

Hình 2.12 : Kỹ thuật chụp phim bên ngoài nguồn bên trong

Phim bên ngoài nguồn bên ngoài

Kỹ thuật này có thể chia làm hai cách : một là phương pháp hai thành một ảnh,

ở đó khoảng cách nguồn tới phim được duy trì để khuyết tán ảnh của phần đường hàn phía trên chỉ cho một ảnh của phần đường hàn gần phim Cách hai là phương pháp hai tường hai ảnh, ở đó Sfd được giữ xa để cho một ảnh hình elip của đường hàn

Hình 2.13 : Kỹ thuật chụp phim bên ngoài nguồn bên ngoài

2.3.2.3 Kỹ thuật chụp các mối hàn chữ T

Hướng của tia X có ảnh hưởng đáng kể đến kết quả kiểm tra chụp ảnh các mối hàn chữ T vì thế cần phải tạo hướng bức xạ chuẩn

Ta là chiều dày vật liệu

T1, T2là chiều dày cơ bản

2.3.3 Các phương pháp xác định thời gian chiếu chụp

Phép chiếu xạ chụp ảnh phóng xạ được xem là sự kết hợp của cường độ nguồn

và thời gian để sao cho phim được chiếu xạ thích hợp

Liều chiếu = dòng phóng (mA) x thời gian(s) (mA-s)

Thời gian chiếu được tính như sau:

mA

S Q S

FF t

HVL

fd) 2 60.( 2

T là chiều dày vật kiểm (mm)

Q là suất liều chiếu của máy phát tia X (mA/min) do nhà sản xuất quy định

S là hệ số đen tương ứng nhận được trên phim

mA là cường độ dòng phát bức xạ tia X hay tia Gamma

HVL là lớp chiều dày một nửa ứng với năng lượng tia X (mm)

Định nghĩa HVL : chiều dày một nửa (half value layer) là chiều dày của một lớp vật chất có thể giảm một nửa cường độ bức xạ tia X khi đi qua chất đó

Từ định nghĩa HVL ta có : N=N0/2

Thay vào phương trình hấp thụ cơ bản N = N0  e-μρd ta có thể tính được HVL :

HVL=Ln2/µ=0,693µ Tuy nhiên, trong từng trường hợp cụ thể, đối với nguồn bức xạ tia X hay tia Gamma, chúng ta có thể áp dụng các công thức tính cụ thể và đơn giản hơn

2.3.3.1 Phương pháp xác định thời gian chiếu chụp tia X

Đối với nguồn bức xạ tia X, ta có :

T = (2 x Q x D2 x K x N) : mA T- thời gian chụp tính bằng phút

Q- liều chụp tính bằng mA x phút, tra giản đồ chụp

D- khoảng cách từ nguồn đến phim, tính bằng mét

2.3.3.1 Phương pháp xác định thời gian chiếu chụp tia Gamma

Đối với nguồn bức xạ tia Gamma, ta có :

T = (Q x D2 x K x N) /( A x 60)

- T- thời gian chụp tính bằng phút

- Q- liều chụp tính bằng Ci x giờ , tra giản đồ chụp

- D- khoảng cách từ nguồn đến phim, tính bằng mét

- K- hệ số phim, tra bảng

- N- hệ số độ đen, tra bảng

- A - hoạt độ nguồn tại thời điểm chụp, Ci

Ví dụ, đối với nguồn Iridium 192, ta có giản đồ liều chụp như sau:

đề hết sức quan trọng như sau:

- Để giúp cho việc đọc khuyết tật

- Để đánh giá độ nghiêm trọng của khuyết tật

- Để giúp cho việc sửa chữa cần thiết

Sau đây là một số phương pháp có thể định vị khuyết tật theo 3 chiều

2.3.4.1 Phương pháp chụp ảnh vuông góc

Nếu kích thước của mẫu cho phép, tiến hành chụp hai ảnh từ hai vị trí theo các hướng vuông góc với nhau Một trong hai ảnh sẽ cho ra vị trí khuyết tật theo hai chiều trong khi một bức ảnh kia sẽ cho ra chiều thứ ba

Hình 2.16 : Phương pháp chụp ảnh vuông góc

2.3.4.2 Phương pháp xê dịch ống phóng

Hình 2.17: Phương pháp xê dịch ống phóng

Phương pháp này phù hợp cho các bản phẳng trong những trường hợp mà phương pháp góc trực giao không thể thực hiện được Một phép chụp ảnh phóng xạ thông thường được thực hiện và vị trí kích thước hai chiều của khuyết tật được đánh dấu trên đỉnh của mẫu vật

Hai liều chiếu được tiến hành trên cùng một phim, mỗi lần bằng nửa liều chiếu

ở một khoảng cách từ nguồn tới phim đã biết Giữa hai lần chiếu này ống phóng được dịch qua một khoảng cách đã được đo trên mặt phẳng song song với phim và mặt cắt ngang phần kích thước lớn hơn của khuyết tật Sau khi rửa, sự xê dịch ảnh khuyết tật được đo đạt

Theo tam giác đồng dạng ta có :

1 )

d D I S

S

D d

Trong đó :

S : khoảng cách xê dịch ống phóng

D : là khoảng cách từ nguồn tới phim(Sfd)

d : khoảng cách của khuyết tật đến phim

I : khoảng cách xê dịch ảnh

Khi sử dụng cassette và màn tăng quang ta phải trừ đi khoảng cách từ khuyết tật tới đáy vật kiểm d Sự xê dịch ống phóng không được quá lớn hay quá ít vì nó có thể

làm méo ảnh hoặc dẫn đến kết quả không đủ tách các ảnh để việc tiến hành đo sự xê dịch gặp khó khăn Giá trị thích hợp ta nên chọn là 1/3 Sfd

Một đường thẳng thu được khi khoảng cách tới phim y được vẽ ứng với độ xê dịch ảnh x đối với hai điểm đánh dấu Từ hình 2.17 , khoảng cách của khuyết tật tới phim có thể được đọc ứng với độ xê dịch ảnh khuyết tật Cách tốt nhất là ta vẽ đồ thị