Giáo trình phương pháp kiểm tra không phá hủy kim loại bằng tia rơnghen và gamma

PGS.TS PHẠM NGỌC NGUYÊN, PGS.TSKH PH Ạ M KHẮC HÙNG G IÁ O T R ÌN H PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA KHÔNG PHÁ HỦY KIM LOẠI BẰNG TIA RƠNGHEN VÀ GAMMA NHÀ XUẤT BẢN KHO A HỌC VÀ KỶ T IIU Ậ T HÀ NÔI - 2009 r VT-% ;• • •• lie LỜI NĨI ĐẨU Chiếu tia rơnghen gam m a m odul kiểm tra khống phá hủy (NDT) phổ biến để thăm dò khuyết tật Từ lâu phương pháp chụp ảnh phóng xạ ứng dụng hầu khắp x í nghiệp chế tạo máy th ế giới Ngoài tượng nhiễu xạ tia X sớ đặc biệt quan trọng cho phương pháp phân tích cấu trúc tia 1'ơnghen Các nguồn vị phóng xạ ứng dụng rộng rãi kinh tế quốc dân, m áy đo mức (chất lỏng) Việc tìm đồng vị phóng xạ cơng nghiệp coban 60, xesi 137, enropi 155 v.v m triển vọng lớn cho việc ứng dụng chúng để kiểm tra chất lượng sản phẩm Phòng thí nghiệm dùng tia Iơnghen gam m a đặc biệt cần thiết xí nghiệp q trình hàn đúc chiếm vị trí quan trọng Kiểm tra 100% chi tiết hàn mỏng kiểm tra điểm cho phép giảm nhiều sản phẩm phế phẩm, tăng suất tăng độ bền sản phẩm Nhờ thăm dò khuyết tật kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ kiểm tra cách tin cậy chi tiết máy từ đơn giản đến phức tạp loại vật phẩm khác Cuốn sách P h n g pháp kiểm tra không phá hủy kim loại tia rơnghen gamma viết tiếp nối “Phương pháp kiểm tra không phá hủy kim loại” tác giả xuất trình bày phương pháp kiểm tra siêu âm, điện từ số phương pháp khác Nội dung sách bao gồm: Thăm dò khuyết tật tia rơnghen (chương 1) tia gam m a (chương 2), kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ (chương 3) số vấn đề kỹ thuật an tồn phóng xạ (chương 4) Bạn đọc tìm thấy nhiều thơng tin chung hữu ích có chương “Phương pháp kiểm tra khơng phá hủy kim loại” m ô tả tương đối chi tiết dạng khuyết tật chi tiết máy khả phát chúng Cuốn sách biên soạn trước hết cho sinh viên ngành vật lý trường Đại học kỹ thuật Đ ây tài liệu tham khảo cho cán nghiên cứiu làm việc ngành vật lý, luyện kim, khoa học vật liệu, ch ế tạo nnáy, nhiệt điện, giao thông vận tải ngành liên quan Chúng xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp ý kiến gc5p ý quý giá số tài liệu tham khảo cho trình biên soạn Xin có lời cảm ơn bạn đọc thiếu sót khó tránh khỏi sách Hà Nội 2009 C c tác giả PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA KHÔNG PHÁ HỦY KIM LOẠI BẰNG TIA RƠNGHEN VÀ GAMMA MỤC LỤC Lời nói đầu Chương Thăm dò khuyết tật tia rơnghen 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 Bức xạ rơnghen nguồn rơnghen Sự suy giảm tia rơnghen qua vật chất 1.2.1 Sự suy giảm chùm phát xạ hẹp 1.2.2 Sự suy giảm chùm phát xạ rộng Phương pháp ghi ảnh rơnghen 1.3.1 Phương pháp chụp ảnh 1.3.2 Phương pháp quan sát trực tiếp-soi rơnghen 1.3.3 Phương pháp ion hóa Các yếu tố ảnh hưởng lên chất lượng phim rơnghen 1.4.1 Độ cứng tia rơnghen 1.4.2 Bức xạ tán xạ 1.4.3 Ảnh hưởng hình học 1.4.4 K ích thước nguồn tia rơnghen 1.4.5 Phim rơnghen M áy rơnghen Bêtatron Kiểm tra bảo dưỡng thiết bị rơnghen Chương Tìni khuyết tật tia gamma 2.1 Cấu trúc hạt nhân nguyên tử 2.2 Tính chất phóng xạ quy luật phân rã phóng xạ 2.2.1 Phóng xạ tự nhiên 2.2.2 Phóng xạ nhân tạo 2.2.3 Quy luật phân rã phóng xạ 2.2.4 Đơn vị phóng xạ 2.3 Sự suy giảm tia gam m a qua vật chất 13 13 19 21 21 44 49 53 53 56 58 61 63 69 75 79 81 81 82 82 84 85 87 89 MỤC LỤC 2.4 M áy dò khuyết tật gam ma 2.4.1 Nguồn phóng xạ 2.4.2 Hệ chiếu gam m a 2.4.3 Lựa chọn nguồn gam m a 2.4.4 u nhược điểm sử dụng thiết bị gam ma 2.4.5 Kỹ thuật chụp với tia gam ma 2.4.6 Kiểm tra bảo dưỡng thiết bị gam m a 89 90 93 99 100 100 101 C h n g K ỹ th u ậ t c h ụ p ả n h phóng xạ 3.1 Đ ộ nhạy phương pháp chụp ảnh 3.1.1 Vật chuẩn IQI 3.1.2 Đ ánh giá độ nhạy 3.1.3 Cách đặt IQI 3.2 Liều chiếu 3.2.1 Phương pháp đồ thị liều chiếu 3.2.2 M ột số phương pháp khác xác định liều chiếu 3.3 Xác định vị trí khuyết tật vật phẩm 3.4 Xác định chiều dày vật phẩm 3.4.1 Phương pháp chụp ảnh 3.4.2 Phương pháp ion hóa 3.5 Soi giải đốn ảnh chụp phóng xạ 3.5.1 Soi ảnh 3.5.2 Đ ánh giá chất lượng ảnh 3.5.3 Những khuyết tật tiêu biểu 3.5.4 G iải đốn ảnh 3.6 Tìm khuyết tật mối hàn 3.6.1 M ối hàn đối tiếp 3.6.2 M ối nối góc 3.6.3 M ố in ố ic h ữ T 3.6.4 M ối nối chữ X 3.6.5 M ối nối chồng 3.6.6 Chuẩn bị để chiếu 3.6.7 Đ ánh giá chất lượng mối hàn 103 105 106 111 113 114 115 129 130 135 136 136 136 136 137 138 138 ] 39 142 163 164 165 166 167 171 Chương Kỹ thuật an toàn 4.1 Bảo vệ tránh xạ ion hóa 4.1.1 u cầu an tồn tia rơnghen 4.1.2 Thiết lập biên giới vùng chụp ảnh phóng xạ 177 177 182 184 PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA KHÔNG PHÁ HỦY KIM LOẠI BẰNG TIA RƠNGHEN VÀ GAMMA 4.2 4.3 Bảo vệ tránh dòng cao áp Biện pháp phòng cháy 185 186 P h ụ lục Các ký hiệu sử dụng giáo trình 189 Phụ lục 191 p Đơn vị đại lượng vật lý chọn lọc 191 p 2.2 Bội số ước số đơn vị 192 p 2.3 Hệ số chuyển đổi đơn vị 192 p 2.4 Bước sóng nguồn p 2.5 Chữ H ylạp thường dùng xạ chọn lọc 193 193 P h ụ lục M ột số số vật lý 194 P h ụ lục M ột số bang cho kỹ thuật an tồn phóng xạ 196 P h ụ lục M ột số từ viết tắt 202 T ài liệu th a m k h ảo 203 PHỤ LỤC p 2.4 Bước sóng nguồn xạ chọn lọc Bức xạ Bước sóng (nm) Ag K a, 0,055936 Mo K a, 0,070926 Cu K a , 0,154051 Ni K a, 0,165784 Co K a , 0,178892 Fe K a , 0,193597 Cr K a , 0,228962 p 2.5 C h ữ H y lạ p th n g d ù n g Tên gọi Chữ thường Chữ hoa Nu V N B Xi ị y r Omicron 0 Delta s A Pi 71 n Epsilon s E Rho p p Zeta c z Sigma s Eta T1 H Tau T T Theta 0 Upsilon o Y Iota I I Phi ỳ