微輻射伽瑪射線技術檢測焊縫的應用研究

李富 黃海霞

摘要：射線探傷是焊接質量控制、檢測焊縫內部缺陷的常用方法之一，但往往由于需要較大的輻射防護區域導致其應用受限。微輻射伽瑪射線技術能顯著縮小輻射防護距離，在施工現場可以與其他工種同時作業。為此，對微輻射伽瑪射線技術原理、工藝等進行了分析和驗證，并通過現場實踐證明了該技術安全可靠、可以靈活應用，有助于提高檢測效率、縮短檢測工期。

關鍵詞：微輻射;伽瑪射線探傷;焊縫檢測;輻射防護

中圖分類號：TG441.7 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）12-0159-02

射線探傷是用x射線或y射線來檢測工件的內部缺陷。射線穿透工件到達膠片，透照后的膠片經過膠片處理得到底片，把底片放在觀片燈上觀察，可以看到不同黑度構成的不同形狀的影像。評片人員據此判斷工件缺陷情況或內部結構。由于射線探傷圖像直觀，能確定缺陷平面投影的位置、尺寸和分布情況，判定缺陷的性質;底片或數字圖像能長期保存;對檢測對象既不破壞也不污染;所以射線探傷已成為現代工業中一種必不可少的無損檢測方法。

1微輻射伽瑪射線探傷技術原理

微輻射伽瑪射線探傷技術主要是利用屏蔽防護的原理改造常規伽瑪射線探傷機，限制輻射場、減少漏射線，在工件背部施以鉛板防護，再用鉛橡膠整體包覆，將安全防護距離減小到幾米甚至是1米內的技術。

微輻射伽瑪射線探傷機的放射源置于探傷機機體內，只能在極短的封閉腔體內移動。探傷時放射源在機體內被推到曝光窗口位置，其它方向沒有漏射線，只在透照方向上有極窄的射線束，該射線束穿過工件時會產生一定衰減，穿過工件后會被背部的鉛板屏蔽掉，散射線會被整體包覆的鉛橡膠屏蔽。探傷完畢后，放射源由窗口被推回到安全位置，整個操作過程基本沒有大劑量射線外泄。

2射線源的選擇

微輻射伽瑪射線探傷技術主要用于壁厚不大于15mm的薄壁管焊縫檢測。硒75射線源是一種能量較低的伽瑪射線源，其能量范圍為66～401keV，平均能度范圍是10～40mm，條件允許時最小可降至5mm。而銥192源的能量范圍在206～612keV，其平均能量為355keV，多用于透照厚度20mm以上的工件。因此，具有較低能量范圍的硒75源更適合微輻射伽瑪射線探傷技術。而且，硒75源比銥192源的成像質量更好、清晰度和靈敏度更高，其較低的能量范圍也使得屏蔽防護更容易實現。

3微輻射伽瑪射線探傷機

微輻射伽瑪射線探傷機由機體、控制部件和源辮等部分組成，具體見圖1。

國產的DL-VA型微輻射伽瑪射線探傷機的主要技術參數如下：額定裝載量：硒75≤100Ci;泄漏劑量率：表面<20mR/h;距離容器1m處≤2mR/h;操作距離：1-12m;射線源焦點：Ф2.5x2.5mm、Ф3x3mm;透照厚度（Fe）：5-40mm。

3.1探傷機機體

DL-VA型微輻射伽瑪射線探傷機具有多層閉鎖機構，只有按照一定程序完成各項透照準備工作后，放射源才能輸送出去，從而防止誤操作產生，具體內部結構請見圖2。

3.2控制系統

DL-VA型微輻射伽瑪射線探傷機控制系統由手動推桿、0.5m長控制導管、驅動纜（軟軸）組成，驅動纜（軟軸）和控制推桿連接，驅動纜（軟軸）的陽接頭和源辮的陰接頭連接，控制部件傳輸軟管快速接頭用來與機體輸入端連接，當向前推動和拉回推桿即可將硒75源送到窗口曝光位置和收到安全位置。

4微輻射伽瑪射線檢測應用工藝

在正式探傷作業前，應按照檢測申請單中的管子規格制定檢測工藝及作業指導書，選擇合適的曝光窗口。不同活度的放射源、不同管徑、壁厚的焊縫所需的主屏蔽鉛板厚度是不同的，應按指定的安全防護距離（半徑2m或更小）先計算出主屏蔽鉛板厚度，然后通過試驗來驗證是否符合標準要求。

應急物資就位和準備工作完成后，在試驗區域四周拉好警戒線，設置電離輻射警示標志，安排好監護及射線巡測人員，然后按以下步驟進行工藝驗證試驗：（1）旋緊微輻射伽瑪射線探傷機前封罩，連接控制系統和探傷機。（2）根據管徑及作業指導書選擇合適的窗口并固定到主機窗口位置。（3）待檢管子焊縫劃線分段，放置標記帶、像質計和膠片等;在膠片后側放置主屏蔽鉛板并固定。（4）主機置于膠片對側并固定，使V形槽騎跨在焊縫上，調整主機窗口對準被檢區。（5）使用鉛橡膠把主機與管子嚴密包裹，使散射線不外泄。（6）打開閉鎖開關，操作人員離開探傷機，推動驅動器推桿，開始曝光。（7）劑量率監測：為避免意外照射、確保防護安全，必須使用劑量率巡測儀在探傷區域周圍連續監測，直至探傷結束，如發現異常情況應立即停止曝光。（8）當一次曝光結束后，拉動驅動器拉桿回到“0”刻度，聽到開關復位聲表示此時探傷機閉鎖開關自動關閉。（9）驗證閉鎖是否關閉：向前推動驅動器推桿，如推不動則證明閉鎖已經關閉;如還能向前推動，必須再次向后拉動推桿，將閉鎖關閉后進行下一道工序。（10）改變曝光位置，再次曝光時操作步驟按照（1）-（10）條的規定進行。（11）探傷結束后，將窗口換上0號窗口。

試驗時應約請安全管理人員及相關技術人員進行見證，當實測的監督區邊界外空氣比釋動能率不大于2.5uGy/h時方可進行探傷作業，否則應調整防護方案，直到滿足標準要求。

檢測工藝及防護措施經驗證且符合標準及各方要求后，方可執行探傷任務。所有探傷人員應經過培訓并考核合格，熟練操作微輻射伽瑪探傷機，熟悉探傷工藝。探傷作業前應申請射線探傷作業許可，經批準后，在指定時間和地點內進行探傷作業并嚴格按照經驗證和批復的工藝執行。探傷過程中應對邊界劑量率實時監測，如有異常應立即停工檢查。

5微輻射伽瑪射線探傷技術的現場應用及特點

2014至2016年對天津某大型液化天然氣工程模塊制造項目的管道焊縫采用微輻射伽瑪射線探傷技術進行了探傷。該項目共76個模塊，焊縫拍片總計15萬多張。任務重、工期緊，高峰期有20多個模塊同時施工，應業主要求引入了微輻射伽瑪射線探傷技術，為確保工期提供了保障。

5.1微輻射伽瑪射線探傷技術的應用安全性

常規伽瑪射線探傷時，需使用驅動機構將放射源從源容器通過輸源管送至曝光頭，輸送過程中放射源無法屏蔽，曝光過程中也較難使用屏蔽措施。因此常規伽瑪射線探傷所需的安全防護距離極大，通常是半徑50m以上。

而微輻射伽瑪射線探傷技術，其防護距離遠小于常規射線探傷技術，只需幾米或不到1米。微輻射伽瑪射線技術對探傷人員健康影響較小，甚至沒有影響。又因微輻射伽瑪射線探傷機的放射源只能在極短的封閉腔體內移動，所以避免了放射源丟失或收不回來等事故的發生，安全系數遠高于常規伽瑪射線探傷技術。

微輻射伽瑪射線探傷技術應用后，白天也可以工作，降低了夜間探傷的風險;作業區域小，風險易管控，可以與其它工作同時進行而不影響人員健康;屏蔽了大部分散射線，底片質量更好，清晰度更高。

5.2微輻射伽瑪射線檢測技術的應用多樣性

微輻射伽瑪射線探傷技術的適用范圍廣：適用于透照厚度小于40mm的碳鋼、合金鋼、不銹鋼以及其它材質的直管、彎頭、三通、法蘭的對接焊縫射線探傷。微輻射伽瑪射線探傷機既可以實現微輻射伽瑪射線探傷，也可改裝后進行常規伽瑪射線探傷。高空探傷作業時，微輻射伽瑪射線檢測技術的應用避免了探傷人員為躲避射線而反復地在高空和地面之間來回移動，節約了人力，保證了安全。

5.3縮短檢測工期，確保工程進度和質量

在以往的工程項目中，為避免對公眾或其他作業人員的意外輻射，射線探傷通常是安排在夜間進行。而微輻射伽瑪射線探傷技術應用后，作業時間不再局限于夜晚，可以24小時工作，人員輪換設備不停;可以與其他工種同時作業，不需要為了射線防護而清場，可以靈活安排施工時間，保證項目的進度和質量。

6結束語

微輻射伽瑪射線探傷技術因其獨特的安全性，顯著縮小了安全防護距離，還避免了射線源丟失或收不回來等事故發生。盡管防護措施較復雜、操作較繁瑣，但其安全系數高，防護半徑小，作業時間基本不受限，有助于提高效率、縮短在建項目工期;無需在用設備停產、停車，為運行單位減少了經濟損失，又為設備的正常運行提供了質量保障。微輻射伽瑪射線探傷技術將會更廣泛地應用于更多在建、在用的項目和設備檢測。