Luận văn thạc sĩ kiểm tra và giải đoán khuyết tật một số vật liệu kim loại trong sản phẩm công nghiệp

THƯ VIỆN BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH PHẠM QUANG TUYẾN KIỂM TRA VÀ GIẢI ĐOÁN KHUYẾT TẬT MỘT SỐ VẬT LIỆU KIM LOẠI TRONG SẢN PHẨM CƠNG NGHIỆP BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHỤP ẢNH PHĨNG XẠ TIA-X Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử, hạt nhân lượng cao Mã số: 60.44.05 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN VĂN HÙNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - 2010 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt ASME ASTM Tiếng Anh American Society of Mechanical Engineer Tiếng Việt Hiệp hội kỹ sư khí Hoa Kỳ American Society for Testing and Materials Hiệp hội kiểm tra vật liệu Hoa Kỳ BS British Standard Tiêu chuẩn Anh DIN Dentsche Industrie Norm Tiêu chuẩn công nghiệp Đức DWDI Double Wall Double Image Hai thành hai ảnh DWSI Double Wall Single Image Hai thành ảnh FFD Focus to Film Distance IAEA International Atomic Energy Agency IQI Image Quality Indicator Khoảng cách từ tiêu điểm phát xạ đến phim Cơ quan Năng Lượng nguyên tử quốc tế Vật thị chất lượng ảnh ISO International Standards Organization Hệ thống tiêu chuẩn quốc tế JIS Japanese Industrial Standard Tiêu chuẩn công nghiệp Nhật Bản NDT Non-destructive Testing Kiểm tra không phá hủy OD Outer Diameter Đường kính ngồi OFD Object to Film Distance Khoảng cách từ mẫu vật đến phim SFD Source to Film Distance Khoảng cách từ nguồn đến phim SWSI Single Wall Single Image Một thành ảnh RT Radioghaphy Testing Chụp ảnh phóng xạ HVT Half Value Thicknees Bề dày làm yếu nửa TVT Ten Value Thicknees Bề dày làm yếu phần mười LỜI CAM ĐOAN -o0o - Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thực hiện, không lấy kết người khác nhờ người khác làm giúp Nếu có vi phạm, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm Người cam đoan Phạm Quang Tuyến LỜI MỞ ĐẦU oOo Việt Nam giai đoạn tiến lên cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước Chúng ta xây dựng công nghiệp đại tiền đề để đưa Việt Nam trở thành quốc gia phát triển Một công nghiệp xem mạnh, đại tạo sản phẩm cơng nghiệp với chất lượng tốt Để có sản phẩm cơng nghiệp với chất lượng tốt nhất, ngồi cơng đoạn thiết kế gia cơng kiểm tra chất lượng sản phẩm công đoạn quan trọng Ngày nay, với phát triển khoa học cơng nghệ có nhiều phương pháp khác để đánh giá chất lượng sản phẩm chi tiết sản phẩm công nghiệp Một phương pháp ứng dụng xạ kiểm tra sản phẩm cơng nghiệp Chụp ảnh phóng xạ (Radiography Testing - RT) phương pháp kiểm tra khơng phá hủy (Non-Destructive Testing - NDT) Nó phương pháp hữu ích để đảm bảo cho hoạt động tin cậy thiết bị cụm chi tiết sản phẩm cơng nghiệp Nó hữu dụng tính đa dạng linh hoạt, khơng làm thay đổi hình dạng cấu trúc mẫu vật cần kiểm tra Các sản phẩm khí hai giai đoạn sản xuất sử dụng qua phương pháp kiểm tra loại bỏ không đạt chất lượng yêu cầu Kiểm tra khuyết tật xuất trình sử dụng để tránh rủi ro tai nạn xảy khuyết tật Xuất phát từ thực tế đó, luận văn muốn đề cập nghiên cứu thực nghiệm phương pháp kiểm tra NDT chụp ảnh phóng xạ với máy phát tia-X cơng nghiệp “RF-200EGM” có Trung tâm đào tạo – Viện Nghiên cứu hạt nhân (Đà Lạt) để kiểm tra, giải đoán khuyết tật hàn số vật liệu kim loại có cấu hình phức tạp khác (dạng hình ống tròn chữ T – dạng mẫu vật cần kiểm tra thường gặp phức tạp dạng phẳng) sản phẩm cơng nghiệp Ngồi ra, sau thời gian hoạt động kích thước bia hiệu dụng đầu phát tia-X máy “RF-200EGM” có thay đổi theo hướng giảm đi, nên việc khảo sát lại để có kích thước xác việc làm cần thiết nội dung luận văn Tôi xin chân thành cám ơn TS Nguyễn Văn Hùng, Giám đốc Trung tâm đào tạo - Viện Nghiên cứu nạt nhân, người trực tiếp hướng dẫn khoa học cho đề tài cách tận tình, chu đáo có khoa học Tơi xin chân thành cám ơn ThS Nguyễn Minh Xuân, nghiên cứu viên thuộc Trung tâm Đào tạo - Viện Nghiên cứu Hạt nhân Đà Lạt cán bộ, nhân viên thuộc Trung tâm trực tiếp bảo vấn đề mà thân vướng mắc thực luận văn Người thực Phạm Quang Tuyến Chương 1: CƠ SỞ VẬT LÝ CỦA PHƯƠNG PHÁP CHỤP ẢNH PHÓNG XẠ BẰNG TIA-X 1.1 Những nguyên lý kiểm tra không phá hủy 1.1.1 Định nghĩa tầm quan trọng phương pháp NDT  Định nghĩa chất NDT Kiểm tra không phá hủy (NDT) sử dụng phương pháp vật lý để kiểm tra khuyết tật bên cấu trúc vật liệu, sản phẩm, chi tiết máy, mà không làm tổn hại đến khả hoạt động sau chúng  Tầm quan trọng NDT Phương pháp đóng vai trị quan trọng việc kiểm tra chất lượng sản phẩm cơng đoạn q trình chế tạo sản phẩm Sử dụng phương pháp NDT công đoạn trình sản xuất mang lại số hiệu sau: - Làm tăng mức độ an toàn tin cậy sản phẩm làm việc Làm giảm giá thành sản phẩm giảm phế liệu bảo tồn vật liệu, cơng lao động lượng - Nó làm tăng danh tiếng cho nhà sản xuất - NDT sử dụng rộng rãi việc xác định định kì chất lượng thiết bị, máy móc cơng trình q trình vận hành Điều làm tăng độ an tồn q trình làm việc, mà cịn giảm thiểu trục trặc làm cho thiết bị ngưng hoạt động 1.1.2 Các phương pháp NDT Những phương pháp NDT có từ đơn giản đến phức tạp Những phương pháp NDT chia thành nhóm theo mục đích sử dụng khác là: - Phương pháp kiểm tra mắt hay gọi phương pháp quang học (Visual Testing - VT); - Phương pháp kiểm tra chất thấm lỏng (Liquiq Penetrant Testing – PT); - Phương pháp kiểm tra bột từ (Magnetic Particle Testing – MT); - Phương pháp kiểm tra dịng điện xốy (Eddy Current Testing – ET); - Phương pháp kiểm tra siêu âm (Ultrasonic Testing – UT); - Phương pháp kiểm tra chụp ảnh xạ (Radiography Testing – RT) Nhóm cịn lại dùng ứng dụng đặc biệt chúng có hạn chế việc sử dụng Trong phương pháp phương pháp kiểm tra chụp ảnh phóng xạ (RT) lĩnh vực ứng dụng kỹ thuật vật lý hạt nhân phát triển mạnh mẽ công nghiệp 1.1.3 Phương pháp chụp ảnh phóng xạ (RT) Phương pháp kiểm tra chụp ảnh phóng xạ dùng để xác định khuyết tật bên nhiều loại vật liệu có cấu hình khác Một phim chụp ảnh phóng xạ thích hợp đặt phía sau vật kiểm tra chiếu chùm tia-X tia γ qua Cường độ chùm tia-X tia γ qua vật thể tùy theo cấu trúc vật thể mà có thay đổi sau rửa phim chụp hình ảnh bóng, ảnh chụp phóng xạ sản phẩm Sau phim giải đốn để có thơng tin khuyết tật bên sản phẩm Phương pháp dùng rộng rãi cho tất loại sản phẩm vật rèn, đúc hàn Bằng định hướng xác, khuyết tật mỏng, nhỏ phát từ phương pháp chụp ảnh phóng xạ Nó phù hợp cho việc phát thay đổi phép đo bề dày thành vật liệu, xác định vị trí khuyết tật ẩn chứa phần lắp ráp Thuận lợi việc ứng dụng xạ NDT nảy sinh từ thực tế kiểm tra vật thể với kích thước hay dạng hình cầu có đường kính cỡ micromet tới vật có kích thước khổng lồ kiểm tra cấu trúc phận nhà máy Ngoài cịn có khả ứng dụng cho nhiều vật liệu khác mà khơng cần chuẩn bị trước bề mặt mẫu vật Trở ngại chụp ảnh phóng xạ nguy hiểm cho nhân viên vận hành bị chiếu xạ gây nguy hại cho mơ thể Do cần yêu cầu vận hành xác thái độ nghiêm túc cao trình làm việc 1.1.4 An tồn xạ cho nhân viên 1.1.4.1 Đánh giá an toàn xạ Sự nguy hiểm xạ nhân viên vận hành chiếu xạ q trình chụp ảnh phóng xạ gây nguy hại cho mơ thể Do địi hỏi hiểu biết an tồn xạ, vận hành xác thái độ nghiêm túc cao nhân viên trình làm việc Mục đích hiểu biết an toàn xạ đảm bảo an toàn cho thân, người xung quanh trì sức khỏe cho nhân viên sau làm việc Vấn đề quan trọng cần xem xét kiểm tra phương pháp chụp ảnh phóng xạ rủi ro gây hiệu ứng sinh học có hại cho thể người Hai vấn đề an tồn chụp ảnh phóng xạ kiểm sốt liều xạ bảo vệ người Những định nghĩa, khái niệm, đơn vị an toàn xạ khái quát sau 1.1.4.2 Các đại lượng đơn vị đo lường an toàn xạ Liều xạ đại lượng đánh giá khả ion hóa đơn vị khối lượng mơi trường vật chất cho Tác dụng xạ lên thể người phụ thuộc vào hai yếu tố cường độ loại xạ Các đại lượng đơn vị đo lường dùng an tồn xạ là: - Hoạt độ phóng xạ (A) số phân rã (N) đơn vị thời gian (t) A dN dt (1.1) Đơn vị Becquerel (Bq), 1Bq phân rã giây (dps) Đơn vị cũ Curie (Ci), 1Ci = 3,7*1010Bq - Liều chiếu (X) đại lượng tính số lượng ion hóa (Q) khối lượng khơng khí (m) gây xạ photon dQ dm X  (1.2) Đơn vị đo Coulomb/kg (C/kg), đơn vị cũ Roentgen (R), 1R =2,58*10-4C/kg Suất liều chiếu liều chiếu đơn vị thời gian - Liều hấp thụ (D) lượng trung bình (E) mà xạ truyền cho vật chất thể tích nguyên tố chia cho khối lượng (m) vật chất chứa thể tích D dE dm (1.3) Đơn vị liều hấp thụ là: Gray (Gy) hay Jun/kg (J/kg), đơn vị cũ Rad, Gy = 100 rad Suất liều hấp thụ liều hấp thụ đơn vị thời gian - Do liều hấp thụ loại xạ gây hiệu ứng sinh học khác (Xem chi tiết Phụ lục 1), nên người ta đưa khái niệm liều tương đương Liều tương đương (HT,R) liều hấp thụ nhân với hệ số đánh giá truyền lượng loại xạ vào mô gọi trọng số xạ (WR) HT,R = DT,R * WR (1.4) Một số giá trị trọng số xạ (WR) cho Bảng 1.1 Bảng 1.1: Trọng số xạ (WR) ứng với loại xạ khác Loại xạ khoảng lượng WR Tia gamma (photon) điện tử với lượng (trừ điện tử Auger) Proton proton giật lùi có lượng > 2MeV Alpha, mảnh phân hạch, hạt nhân nặng 20 Neutron: E < 10 keV 10 - 100 keV 10 100 - MeV 20 - 20 MeV 10 > 20 MeV Đơn vị liều tương đương Sievert (Sv), đơn vị cũ: Rem, Sv = 100 Rem Suất liều tương đương liều tương đương tính đơn vị thời gian - Liều hiệu dụng (E) tích liều tương đương với trọng số mô (WT) Liều hiệu dụng liều tính cho tồn thể E = ∑TET = ∑TWT = ∑TWT∑RDT,RWR (1.5) Các trọng số mô đặc trưng cho quan (mô) thể cho Bảng 1.2 Bảng 1.2: Trọng số mô (WT) ứng với quan thể Cơ quan (mô) WT Cơ quan (mô) Thận 0,20 Tủy xương 0,12 Vú Phổi 0,12 Gan Dạ dày 0,12 Tuyến giáp Ruột kết 0,12 Da Thực quản 0,05 Mặt xương Bọng đái 0,05 Còn lại WT 0,05 0,05 0,05 0,01 0,01 0,005 Suất liều hiệu dụng liều hiệu dụng tính đơn vị thời gian - Liều giới hạn giá trị độ lớn liều quy định Quy phạm TCVN 6866: 2001 cho đối tượng (nhân viên xạ, dân chúng, học viên ) Trong trình làm việc với xạ đối tượng khơng chịu vượt q giá trị liều (giới hạn) quy định 1.1.4.3 Giới hạn chiếu xạ Dựa vào nghiên cứu khác nhau, Ủy ban quốc tế bảo vệ chống xạ (ICRP) đưa yêu cầu sau:  Chỉ tiếp xúc với xạ cần thiết  Giảm liều chiếu tới mức thấp chấp nhận (Qui tắc ALARA)  Liều giới hạn cho nhân viên xạ (trong trường hợp bình thường): Liều hiệu dụng năm (lấy trung bình năm liên tiếp) không vượt 20mSv, năm riêng lẻ khơng vượt q 50mSv Điều có nghĩa liều hiệu dụng cho làm việc có tiếp xúc với nguồn nhân viên xạ 10μSv/h; liều tương đương thủy tinh thể mắt không vượt 150mSv/năm; liều tương đương tay, chân da không vượt 500mSv/năm  Liều giới hạn cho nhân viên xạ trường hợp khắc phục tai nạn cố (ngoại trừ hành động cứu mạng): Dưới lần mức liều giới hạn năm (dưới 40mSv)  Liều giới hạn cho nhân viên xạ trường hợp khắc phục tai nạn cố (tính đến hành động cứu mạng): Dưới 10 lần mức liều giới hạn năm (dưới 200mSv), nhận liều xấp xỉ vượt 10 lần mức liều giới hạn năm (≥200mSv) áp dụng lợi ích đem lại cho người khác lớn hẳn so với nguy hiểm riêng  Liều giới hạn người học viên trẻ sinh viên (từ 16 đến 18 tuổi): Liều hiệu dụng 6mSv/năm; liều tương đương thủy tinh thể mắt 50mSv/ năm; liều tương đương tay, chân da 150mSv/năm  Liều giới hạn dân chúng: Liều hiệu dụng 1mSv/năm; liều tương đương thủy tinh thể mắt 15mSv/năm; liều tương đương da 50mSv/năm Với người săn sóc khách thăm bệnh nhân: Người lớn 5mSv trẻ em 1mSv suốt thời kỳ bệnh nhân làm xét nghiệm điều trị  Liều tương đương cá nhân có cố: Có thể cho phép chịu tới lần liều vụ việc sau phải giảm liều cho sau năm tổng liều tích lũy lại phù hợp với cơng thức D = 20*(N - 18); D liều chiếu tính mSv, N tuổi tính năm 1.1.4.4 Các phương pháp kiểm soát chiếu xạ Trong chụp ảnh, việc kiểm soát chiếu xạ yêu cầu bỏ qua Sau cách để kiểm soát chiếu xạ:  Thời gian: Không gần nguồn xạ lâu chút không cần thiết Giảm thời gian tiếp xúc cách thao tác xác, quy trình kỹ thuật, tuân thủ quy tắc an toàn  Khoảng cách: Ở khoảng cách xa nguồn Sự suy giảm cường độ xạ tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách nên lắp đặt thiết bị thủ tục vận hành phải tính đến thơng số  Che chắn bảo vệ: Một cách quan trọng để giảm liều đặt chắn bảo vệ nguồn người vận hành Dùng vật liệu có mật độ khối cao để che chắn tia-X gamma sắt, chì, bêtơng hay uran nghèo, v.v 1.1.4.5 Kiểm soát xạ Kiểm soát xạ cần thiết nhằm tránh rủi ro bao gồm: Kiểm tra liều khu vực thực nghiệm đo liều cá nhân Kiểm tra khu vực máy đo liều cố định hay máy đo liều xách tay Kiểm tra liều cá nhân cách đo liều nhận suốt thời gian tiến hành công việc (dùng liều kế cá nhân) 1.2 Cơ sở vật lý kiểm tra không phá hủy 1.2.1 Các tính chất tia-X 1.2.1.1 Sự đời xạ tia-X phát triển phương pháp chụp ảnh phóng xạ Năm 1895 lúc tiến hành thực nghiệm nghiên cứu tượng phóng điện qua chất khí, Roentgen phát loại tia xạ mà ông đặt tên tia-X (người ta gọi tia Roentgen) Thành công việc ứng dụng loại tia-X ông tiến hành chụp thu ảnh vật khác đựng hộp kín cân, súng v.v Chính kết ban đầu đánh dấu đời phương pháp RT, phương pháp có khả phát khuyết tật nằm sâu bên đối tượng kiểm tra Phương pháp ứng dụng rộng rãi đem lại nhiều lợi ích to lớn đời sống thực tế Kể từ phát hiện, tia X ứng dụng đa dạng như:  Khoảng năm sau tia X áp dụng cho kiểm tra mối hàn  Năm 1913, ống phát tia X thiết kế Colide tạo tia-X có cường độ khả xun thấu lớn  Năm 1917, phịng thí nghiệm X quang thiết lập Royal Arsenal Woolwich  Đến năm 1930, phương pháp chụp ảnh phóng xạ hải quân Mỹ thức áp dụng cho kiểm tra nồi hơi, nói phát triển quan trọng Những thành công khẳng định vai trò giá trị đặc biệt phương pháp chụp ảnh phóng xạ kiểm tra khuyết tật ngành công nghiệp như: Hàng không, kiểm tra khuyết tật mối hàn nhà máy điện, nhà máy tinh chế, kết cấu tàu thủy phương tiện chiến tranh,v.v Những thành tạo sở cho phát triển phương pháp ngày mạnh mẽ ngày 1.2.1.2 Bản chất tính chất xạ tia-X Tia X xạ điện từ giống ánh sáng, khác có bước sóng nhỏ bước sóng ánh sáng hàng nghìn lần Trong chụp ảnh phóng xạ tia X thường dùng có bước sóng khoảng từ 10-4A0 đến 10A0 (1A0 = 10-8 cm) Phổ tia X phổ liên tục với chiều dài bước sóng tương ứng với λ = c/γ với c vận tốc ánh sáng, γ tần số dao động riêng 1.2.1.3 Tính chất tia X  Tia X xạ khơng nhìn thấy khơng cảm nhận giác quan người  Nó có khả làm phát quang số chất Zine Sulfide, Calcium, Tungstate, Diamon, Barium, Platinocyamide, Sodiumlodide kích hoạt Thalium  Các tia X chuyển động với vận tốc ánh sáng  Là tia xạ nên chúng gây nguy hại cho tế bào sống  Chúng gây ion hóa vật chất (đặc biệt với chất khí dễ bị ion hóa trở thành điện tử ion dương)  Tia X truyền theo đường thẳng, chúng xạ điện từ  Nó tuân theo định luật tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách 3.2.3.5 Qui trình chiếu chụp - Đánh dấu vị trí mối hàn Đặt phim, IQI dấu chì lên mẫu - Bố trí hình học hình 6.10, điều chỉnh để SFD = 600 mm góc nghiêng chùm tia 300 so với phương thẳng đứng - Chụp vị trí T.11.AB - Thay phim, đặt lại IQI, dấu chì,… - Chụp vị trí T.11.CD 3.2.3.6 Kết đo độ đen Độ đen phim chụp mẫu T.11 đo máy đo độ đen giá trị nêu Bảng 3.17 Bảng 3.17: Độ đen phim chụp mẫu T.11 Mã số phim Vị trí Vị trí Vị trí Trung bình Đạt/khơng đạt T.11.AB 2,1 2,8 2,4 2,4 Đạt T.11.CD 2,6 2,9 2,5 2,7 Đạt Nhận xét: Giá trị độ đen trung bình phim mẫu T.11 chênh lệch không nhiều, đạt số độ đen 3.2.3.7 Tính tốn độ nhạy đạt Theo số chất lượng ảnh (BZ) DIN, độ nhạy chất lượng ảnh mẫu T.11 nêu Bảng 3.18 Bảng 3.18: Độ nhạy chất lượng ảnh mẫu T.11 Mã số phim 3.2.3.8 Chỉ số chất lượng ảnh (DIN) Độ nhạy (%) Đạt/không đạt T.11.AB 11 1,5 Đạt T.11.CD 11 1,5 Đạt Phim chụp Các phim chụp ảnh phóng xạ mẫu T.11 Hình 3.24 Chất lượng phim chụp tốt, không mắc phải lỗi trình chiếu chụp Hình 3.24: Phim T.11.AB T.11.CD 3.2.3.9 Minh giải phim Áp dụng theo tiêu chuẩn đánh giá chất lượng mối hàn ASME VIII– Division2 – Alternative Rules, phim chụp mẫu T.11 minh giải tóm tắt Bảng 3.19 Bảng 3.19 Minh giải phim mẫu T.11 Mã số phim Loại bất liên tục Kích thước (mm) Vị trí (mm) C/K 1, Gia cường thiếu Toàn chân K 2, Khụng thu chõn ì 28 ữ 28 K Tồn chân K Kí hiệu T.11.AB T.11.CD 1, Gia cường thiếu KT Chú thích: C – chấp nhận; K – không chấp nhận Nhận xét: Mối hàn mẫu T.11 có khuyết tật rõ gia cường bị thiếu lồi lõm toàn đường hàn có khuyết tật khác khơng thấu chân Khơng có bất liên tục nằm đường hàn 3.2.3.10 Sơ đồ khuyết tật Dựa vào minh giải phim mẫu T.11 (Bảng 3.19), vị trí khuyết tật xác Hình 3.25 Hình 3.25: Vị trí khuyết tật mẫu T.11 Nhận xét: Khuyết tật gia cường thiếu khơng thể sơ đồ phân bố tồn đường hàn Để gia cơng lại mẫu T.11 cần bổ sung lớp gia cường, cần ý tránh tượng không ngấu KẾT LUẬN Kết nghiên cứu đề tài Trong luận văn này, tơi có kết sau: * Về lí thuyết: - Trình bày vấn đề phương pháp chụp ảnh phóng xạ tia-X áp dụng cho trình kiểm tra chất lượng mối hàn thép Đã nêu sở vật lý phương pháp chụp ảnh xạ, vấn đề phim sử dụng chụp ảnh xạ, đánh giá chất lượng ảnh phương pháp xác định liều chiếu - Trình bày kỹ thuật sử dụng chụp ảnh xạ tia-X bao gồm kỹ thuật chụp ảnh xạ mối hàn kim loại hình ống: SWSI, DWSI, DWDI kỹ thuật chụp ảnh xạ mối hàn kim loại hình chữ T * Về thực nghiệm: - Xác định kích thước bia hiệu dụng đầu phát máy phát tia-X “RF- 200EGM” Kết dùng phép tính tốn sau chọn lưa thơng số chụp chiếu máy - Ứng dụng phương pháp chụp ảnh phóng xạ tia-X để tiến hành kiểm tra giải đoán chất lượng hai mối hàn ống P.115 kỹ thuật SWSI P.60 kỹ thuật DWDI; hai mối hàn chữ T T.10 T.11trên hệ máy phát tia-X “RF-200EGM” hệ tráng rửa phim hãng Fuji Hướng nghiên cứu phát triển đề tài Phương pháp chụp ảnh xạ cịn có kỹ thuật khác kỹ thuật chụp ảnh xạ kiểm tra vật có nhiều bề dày, kỹ thuật chụp ảnh xạ electron truyền qua, kỹ thuật chụp ảnh xạ electron phát xạ, kỹ thuật chụp ảnh xạ neutron, proton … Đây lĩnh vực mà Việt Nam chưa phát triển mạnh so với nước giới Riêng máy phát tia-X “RF-200EGM”, sau tính tốn lại kích thước bia hiệu dụng cho với giá trị thực tế thời điểm Luận văn mở hướng việc hiệu chỉnh lại thông số khác giảm theo thời gian sử dụng như: giản đồ liều chiếu, kích thước chùm tia phân kì… TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] NEAD - “Kiểm tra vật liệu kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ bậc II”, Công ty Ứng dụng Phát triển Công nghệ –VAEA, Hà Nội, 2006 [2] Đào Quang Long, Nguyễn Quang Hải, “Kiểm tra vật liệu kỹ thuật chụp ảnh bậc II”, Biên dịch tài liệu kỹ thuật Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA) xuất Vienna, 1998 [3] ThS Trần Phong Dũng cộng sự, “Phương pháp phân tích huỳnh quang tia-X" Nhà xuất Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, 2003 [4] TS Nguyễn Văn Hùng, “Các giảng An toàn xạ”, Viện Nghiên cứu Hạt nhân, Trung tâm đào tào, 10/2008 Tiếng Anh [5] “Portable Industrial X-Ray Inspection Apparatus Radioflex: 200EGM/250EGM/300EGM”, Instruction Manual Manual No Me16013 C04, Rigaku Corporation, 2006 [6] “Practice-Specific Model Regulations: Radiation Safety in Industrial Radiography”, IAEA, Vienna, Austria, 2001 [7] “Radiation Protection and Safety in Industrial Radiography”, Safety Reports series no 13, International Atomic Energy Agency, Vienna, 1999 [8] “Regulations for the Safe Transport of Radioactive Material, IAEA Safety Standards Series”, 1996 Edition (Revised), International Atomic Energy Agency Vienna, Vienna, 2000 [9] “Training Course on Radiography Testing Level - 2”, Volume 1, Isotope Applications Division – Bhabha Atomic Research Centre, Mumbai – 400 085, 2007 [10] “Training Course on Radiography Testing Level - 2”, Volume 2, Radiological Physics and Advisory Division and Isotope Applications Division – Bhabha Atomic Research Centre, Mumbai – 400 085, 2007 [11] “Workshop on Quality Assurance and performance check of Industrial Gamma Radiography Exposure Devices”, Bhabha Atomic Research Centre, Deparment of Atomic Energy, Radiological Physics and Advisory Division and Isotope Applications Division, Bhabha Atomic Research Centre, Mumbai – 400 094, 2007 [12] “Radiography in Modern Industry”, Fourth Edition, Eastman Kodak Company, Rochester, New York 14650, 1980 [13] Norikazu OOKA, Toshihiro OHBA, “LI-2/EI-2 Non-Destructing Test” th VAEC-JAEA Joint Training Course on Application of Nuclear Technique in Industry and Environment, 29 January – February 2007 PHỤ LỤC 1: AN TOÀN CHO NHÂN VIÊN CHỤP ẢNH PHÓNG XẠ Những hiệu ứng sinh học tức thời toàn thân bị chiếu xạ Khi người bị chiếu xạ, tùy vào liều chiếu người nhận mà sinh hiệu ứng sinh học mức độ khác Sau tóm tắt hiệu ứng sinh học tức thời toàn thân bị chiếu xạ liều khác nhau: Từ – 0,25 Sv: Không biểu lộ tác hại không gây ảnh hưởng cho thể Đối vớí liều chiếu xạ lên tồn thể vượt 0,15 Sv làm tăng tần số nhiễm sắc thể quan sát ngoại biên bạch cầu Từ 0,5 – Sv: Có vài thay đổi thành phần máu suy giảm bạch cầu với hồi phục muộn Hiệu ứng muộn tồn khoảng thời gian ngắn khơng gây triệu chứng cho thể Từ – Sv: Gây buồn nơn, mệt mỏi, chóng mặt 10 – 50% người bị chiếu xạ bị nơn mửa vịng 24 xuất khoảng sau bị chiếu Tong thời gian này, triệu chứng lâm sàn xuất nhiều hình thức khơng gây ốm yếu, tàn tật Từ - Sv: Gây buồn nơn, mệt mỏi, chóng mặt, ăn ngon 10 – 50% người bị chiếu xạ bị nôn mửa vịng Chu kì sau - tuần nạn nhân đỡ bình phục trở lại Chu kì nguy kịch rụng tóc, ăn khơng ngon, yếu, sơt, viêm miệng, tiêu chảy, chảy máu mũi Khả chết lây nhiễm độc xảy khoảng 50% nạn nhân bị chiếu vòng tháng khơng điều trị thích hợp Từ – Sv: Gây buồn nôn, sức khỏe yếu, ăn ngon, nơn mửa vịng với 100% người rơi vào trường hợp Khoảng 10% người bị chiếu bị tiêu chảy nhẹ sau – tồn người bị chiếu bị tiêu chảy 50% người bị chiếu nhức đầu vòng – 24 80% trường hợp bị sốt vịng – Chu kì sau – tuần bệnh tình diễn biến trầm trọng, sốt, lây nhiễm, 50 – 80% người bị chết vòng tháng Lớn Sv: Gây buồn nôn dội, mệt mỏi nơn mửa vịng 10 phút tiêu chảy mà khơng cần q trình chuyển tiếp Tỷ lệ sống sót vịng tuần có 90 – 100% trường hợp bị chết Đối với người nhận liều chiếu lớn 15 Sv hệ thống dây thần kinh trung ương bị hủy diệt co dãn, khơng chủ động sau mê Trong vịng ngày chết máu không truyền lên não tim bị vỡ Hiệu ứng sinh học muộn Việc xạ ion hóa chiếu vào thể khơng gây hậu tức thời số hiệu ứng muộn xuất sau khoảng thời gian dài Những hiệu ứng gọi hiệu ứng sinh học muộn, bao gồm: - Gây vết sẹo cục phá hủy lớp da bên dưới, bị lở loét bị ung thư - Gây đục thủy tinh thể mắt - Gây ung thư xương mô xương bị chiếu xạ - Gây ung thư phổi - Gây bệnh thiếu máu xạ phá hủy tuỷ xương - Gây bệnh bạch cầu tạo khối u, làm giảm tuổi thọ lão hóa Hiệu ứng di truyền Bức xạ làm hủy hoại gen có tế bào tinh dịch tế bào trứng Đây dạng hiệu ứng quan trọng kéo dài liều chiếu xạ mức thấp Khi có xuất q trình thay đổi gen thành viên dịng họ thay đổi di truyền cố định truyền hệ Một điểm quan trọng cần phải thường xuyên ghi nhớ hiệu ứng di truyền có ý nghĩa tuyến sinh dục bị chiếu với liều chiếu xạ tế bào tinh dịch trứng nằm tuyến sinh dục Do đó, cách để hạn chế xạ tạo hiệu ứng di truyền dân chúng hạn chế liều chiếu xạ lên tuyến sinh dục tốt người vượt tuổi sinh sản khơng có hiệu ứng di truyền xuất Liều giới hạn cho phép Theo bảng phụ lục II IAEA an toàn xạ ấn phẩm số 115 tiêu chuẩn liều giới hạn sau phép nhân viên làm việc ngành liên quan đến xạ là: Liều chiếu nghề nghiệp cho người làm việc ngành liên quan đến xạ không vượt quá: - Liều hiệu dụng 20 mSv năm, lấy trung bình liên tục năm - Liều hiệu dụng 50 mSv cho phép năm đơn lẻ - Liều tương đương thủy tinh thể mắt 150 mSv năm - Liều tương đương cẳng chân, tay da 500 mSv/năm Đối với người vào nghề có tuổi từ 16 đến 18 huấn luyện để làm việc ngành liên quan đến xạ sinh viên có tuổi từ 16 đến 18 cần phải sử dụng nguồn xạ khóa học để phục vụ cơng việc nghiên cứu liều chiếu nghề nghiệp cho phép không vượt quá: - Liều hiệu dụng mSv năm - Liều tương đương thủy tinh thể mắt 50 mSv/năm - Liều tương đương cẳng chân, tay da 150 mSv/năm Liều kế cá nhân Tất nhân viên làm việc với nguồn chụp ảnh xạ cần phải mang thường xuyên liều kế cá nhân thích hợp trình thực chụp ảnh xạ Liều kế phim đeo cần phải mang ngực Ngồi ra, tùy vào q trình làm việc mà nhân viên chụp ảnh xạ mang liều kế cổ tay Liều kế phim đeo thường sử dụng khoảng thời gian bốn tuần sau phải thay Liều kế phim đeo sử dụng đưa xử lý tráng rửa đánh giá liều mà người mang nhận Liều kế phim đeo cần phải cất vùng khơng có xạ khơng sử dụng phải không mang nhà Bất trình chiếu xạ bất ngờ trình gây hư hại liều kế phim đeo cất giữ không cẩn thận cần phải báo cáo cho nhân viên an toàn thường trực Máy đo liều xạ Khi sử dụng máy đo liều xạ cần phải kiểm tra chặt chẽ theo điều trình bày sau đây:  Khả đáp ứng thiết bị phải thích hợp với loại xạ  Chỉ sử dụng thiết bị chuẩn định mà giấy chứng nhận trình chuẩn định cho thiết bị phải đưa chun gia có trình độ  Thiết bị phải đáp ứng dải đo thích hợp cho chúng đo suất liều chiếu nằm khoảng từ mR/h đến R/h sai số nằm khoảng  20% cường độ xạ thực  Điều quan trọng cần phải ghi nhớ đảm bảo pin sử dụng thiết bị cịn làm việc tốt Những tín hiệu cảnh báo xạ Những tín hiệu cảnh báo xạ sử dụng để báo cho người làm việc xung quanh vùng có xạ biết có diện xạ phải dạng đèn báo tín hiệu nghe thấy hai Đèn báo tín hiệu nghe thấy phải phân biệt tình sau đây:  Khi nguồn xạ kín sửa đem để chiếu chụp máy phát xạ tia X sửa hoạt động  Trong nguồn xạ kín thực chiếu chụp máy phát xạ tia X hoạt động Dấu cảnh báo xạ Dấu cảnh báo xạ phải có kích thước thích hợp với ký hiệu xạ thích hợp có giá trị Những dấu cảnh báo xạ sử dụng biết rõ vùng có xạ giới hạn Tên, địa số điện thoại người quản lý trường đề nghị phải đặt dấu cảnh báo xạ PHỤ LỤC 2: GIẢI ĐỐN ẢNH CHỤP BỨC XẠ Có nhiều loại bất liên tục mối hàn Bất liên tục thành ngữ hay dùng kiểm tra không phá hủy để hư hỏng hay khuyết điểm vật liệu Khuyết tật bất liên tục gây nguy hại cho hoạt động chi tiết hay cụm thiết bị theo phân loại tiêu chuẩn cơng nhận Để giải đốn xác bất liên tục phim chụp mối hàn, ta cần phải nhận biết bất liên tục Sau số loại bất liên tục thường gặp mối hàn hồ quang thông thường Các bất liên tục chân mối hàn Các bất liên tục chân mối hàn thường xảy trường hợp sau: 1.1 Không thấu, lệch mép, lõm đáy Ảnh chụp phóng xạ bất liên tục (Hình PL2.1) thường xuất phim chụp ảnh phóng xạ Hình PL2.1: Ảnh mối hàn không thấu đáy (a), lệch mép (b) lõm đáy (c) 1.2 Cháy thủng, lẹm đáy, khơng ngấu Ảnh chụp phóng xạ bất liên tục (hình PL2.2) xuất phim chụp ảnh phóng xạ thường gặp Hình PL2.2: Ảnh mối hàn cháy thủng (a), lẹm đáy (b) không ngấu mối hàn (c) Các loại bất liên tục đường hàn cuối Đường hàn cuối hay gọi đường hàn phủ lớp hàn phủ lớp hàn cuối mối hàn vát mép Sau số bất liên tục thường thấy lớp hàn 2.1 Hàn lẹm mép ngoài, Mối hàn gia cường bị thiếu, Gia cường mối hàn mức Ảnh chụp phóng xạ bất liên tục dạng thường xuất phim có dạng (Hình PL2.3) Hình PL2.3: Ảnh mối hàn lẹm mép (a),lớp gia cường bị thiếu (b) thừa (c) 2.2 Bọt khí bề mặt, ngậm sỉ Ảnh chụp phóng xạ loại bất liên tục xuất phim (Hình PL2.4) Hình PL2.4 Ảnh mối hàn rỗ khí bề mặt (a),ngậm xỉ đơn (b) ngậm xỉ dạng đường (c) Các bất liên tục bên mối hàn 3.1 Không ngấu, Tạp chất Tungsten, Bọt khí Ảnh chụp phóng xạ loại bất liên tục xuất phim (Hình PL2.5) Hình PL2.5: Ảnh mối hàn khơng ngấu (a), ngậm Tungsten (b) bọt khí bên (c) 3.2 Vết nứt Có loại vết nứt như: nứt dọc, nứt ngang, nứt dạng sao, nứt kim loại Ảnh chụp phóng xạ loại bất liên tục xuất phim (Hình PL2.6) Hình PL2.6: Ảnh mối hàn nứt ngang (a), nứt dọc (b) nứt hình (c) PHỤ LỤC 3: TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ ẢNH CHỤP BỨC XẠ Tiêu chuẩn đánh giá chất lượng ảnh 1.1 Tiêu chuẩn Đức(DIN) Tiêu chuẩn qui ước số dây mảnh nhìn thấy ảnh chụp tương ứng với bề dày mẫu vật khác Số gọi “chỉ số chất lượng ảnh”, kí hiệu chữ BZ Bảng PL3.1 yêu cầu độ nhạy ảnh chụp thông thường Bảng PL3.1 Các số chất lượng ảnh theo tiêu chuẩn DIN 54109 Bề dày thép (mm) Lớn Đến BZ Bề dày thép (mm) Lớn Đến BZ 14 40 50 13 50 80 10 12 80 150 10 16 11 150 170 16 25 10 170 180 25 32 180 190 32 40 190 200 1.2 Tiêu chuẩn Mỹ (ASTM) Chất lượng ảnh chụp xạ theo tiêu chuẩn Mỹ tùy thuộc vào mức chất lượng áp dụng trình chiếu chụp Bảng PL3.2 mức chất lượng áp dụng cho q trình kiểm tra thơng thường theo tiêu chuẩn ASTM E142/ASME – SE142 IQI dạng lỗ Độ đen thông qua ảnh chụp xạ khối chuẩn thích hợp vùng quan tâm tối thiểu phải 1,8 nguồn phát xạ tia X tối thiểu 2,0 nguồn phát xạ gamma, loại phim đơn Đối với kỹ thuật đặt nhiều phim độ đen nhỏ 1,3 Nhưng độ đen lớn phải 4,0 cho hai loại phim đơn nhiều phim Sai số cho phép máy đo độ đen 0,05 hai số đo điểm Bảng PL3.2 Các mức chất lượng ảnh thông thường theo ASTM Mức độ – 1T – 2T – 4T Bề dày IQI 2% bề dày Đường kính lỗ nhỏ nhìn thấy 1T Độ nhạy tương đương (%) 1,4 2T 2,0 4T 2,8 mẫu vật Tiêu chuẩn đánh giá chất lượng mối hàn Tiêu chuẩn đánh giá chất lượng mối hàn ASME VIII – Division – Alternative Rules tóm tắt sau: Các loại khuyết tật sau coi chấp nhận phải sửa chữa:  Bất kỳ vết nứt vùng mối hàn không ngấu, không thấu  Bất kỳ tạp chất kéo dài có chiều dài lớn hơn: - 6mm vật liệu có chiều dày t nhỏ 19mm; - t/3 vật liệu có chiều dày t từ 19mm 57mm; - 19mm vật liệu có chiều dày t lớn 57mm Trong t chiều dày mối hàn bao gồm mũ gia cường phép Đối với mối hàn đối đầu có hai phần bề dày khác t lấy giá trị phần mỏng Nếu mối hàn chữ T thấu hồn tồn bề dày t phải bao gồm chiều cao chân mối hàn chữ T  Bất kỳ nhóm tạp chất nằm theo đường thẳng có tổng chiều dài lớn t đoạn mối hàn có chiều dài 12t, trừ trường hợp khoảng cách khuyết tật lớn 6L, (L chiều dài tạp chất dài nhóm)  Các thị dạng trịn có kích thước lớn kích thước rỗ khí cho phép qui định sau: Theo tiêu chuẩn ASME section VIII – Division – Appendix thị dạng tròn xem phù hợp đánh giá mối hàn phải có kích thước lớn kích thước sau đây: - 0,1t t nhỏ 1/8in (≈ 3,2mm) - 1/64 in (0,4mm) t nằm dải 1/8 ÷ 1/4in (≈ 3,2 ÷ 6,4mm) - 1/32 in (0,8mm) t nằm dải 1/4 ÷ 2in (≈ 6,4 ÷ 50mm) - 1/16 in (1,6mm) t lớn 2in (≈ 50mm) Kích thước lớn phép thị dạng tròn nêu bảng PL3.3 Kích thước cho phép thị phải t/4 5/32in (4mm), lấy giá trị nhỏ hơn, ngoại trừ thị đơn nằm tách riêng khỏi thị kế cận khoảng in (25mm) lớn kích thước cho phép lớn t/3 1/4 in (6mm), lấy giá trị nhỏ Đối với t lớn 2in (50mm) kích thước cho phép lớn thị đơn tăng lên đến 3/8in (10mm) Đối với thị tròn nằm theo đường thẳng: đánh giá chấp nhận tổng đường kính thị nhỏ t khoảng chiều dài 12t Chiều dài lớn phép nhóm thị tròn là: - 1/4in t < 3/4in; - 1/3in 3/4 in < t < 2,25in.; - 3/4in t > 2,25in Khoảng trống nhỏ phép nhóm 3L, L chiều dài nhóm kế bên dài xét Bảng PL3.3: Kích thước lớn thị khơng phù hợp thị dạng trịn phép số bề dày mẫu Kích thước lớn thị tròn phép (mm) Phân bố ngẫu nhiên Phân bố đơn 0,5t 0,25t < 3,1 Kích thước lớn thị khơng phù hợp (mm) 0,1t 3,1 0,4 0,8 1,1 4,7 0,4 1,2 1,6 6,3 0,8 1,6 2,1 7,8 0,8 2,0 2,6 9,4 0,8 2,3 3,1 1,6 0,8 2,7 3,7 12,5 0,8 3,1 4,2 14,1 0,8 3,6 4,7 15,6 0,8 3,9 5,3 17,2 0,8 3,9 5,8 18,5 -50 0,8 3,9 6,3 > 50 1,6 3,9 9,4 Bề dày t (mm) Đối với nhóm thị trịn tập trung: chiều dài nhóm thị tập trung cho phép phải khơng lớn giá trị nhỏ 1in (25mm) 2t Trong trường hợp có nhiều nhóm thị tập trung tổng chiều dài nhóm thị tập trung phải khơng lớn 1in (25mm) khoảng chiều dài đường hàn 6in (152mm) Khoảng trống nhỏ phép thị đơn trịn nhóm tập trung 25mm (kích thước lớn phép thị nêu Bảng PL3.3) Độ đen ảnh: Độ đen nằm phạm vi ảnh thị thay đổi khơng phải điều qui định để chấp nhận hay loại bỏ ảnh ... đánh giá chất lượng sản phẩm chi tiết sản phẩm công nghiệp Một phương pháp ứng dụng xạ kiểm tra sản phẩm công nghiệp Chụp ảnh phóng xạ (Radiography Testing - RT) phương pháp kiểm tra không phá hủy... tiết sản phẩm cơng nghiệp Nó hữu dụng tính đa dạng linh hoạt, khơng làm thay đổi hình dạng cấu trúc mẫu vật cần kiểm tra Các sản phẩm khí hai giai đoạn sản xuất sử dụng qua phương pháp kiểm tra loại. .. phóng xạ với máy phát tia-X cơng nghiệp “RF-200EGM” có Trung tâm đào tạo – Viện Nghiên cứu hạt nhân (Đà Lạt) để kiểm tra, giải đoán khuyết tật hàn số vật liệu kim loại có cấu hình phức tạp khác