Tài liệu Lập quy trình kiểm tra không phá hủy bằng phương pháp chụp ảnh phóng xạ tàu 37.000 dwt tại hyundai vinashin

1 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 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 3 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 đó. Chụp ảnh phóng xạ là một phương pháp kiểm tra không phá huỷ cho chất lượng cao nhất. Để nghiên cứu sâu hơn về phương pháp này, khoa Kỹ Thuật Tàu Thuỷ, trường Đại Học Nha Trang đã phân cho em đề tài: ” Lập quy trình kiểm tra không phá hủy bằng phương pháp chụp ảnh phóng xạ tàu 37.000 DWT tại Hyundai Vinashin.” Nội dung đề tài gồm có : 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. 4 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. 5 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. 6 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. 7 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. - Phát hiện khuyết tật thể tích. - Có thiết bị để kiểm tra chất lượng phim chụp. b. Nhược điểm: - Thực tế khó sử dụng kiểm tra vật có hình dạng phức tạp. - Phải tiếp được với hai phía của vật kiểm tra. 8 - 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. 1.1. - 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. 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. 9 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. 10 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. 2.1.1. Cấu trúc nguyên tử. Nguyên tử là phần tử hóa học nhỏ nhất không thể phân chia cấu tạo nên vật chất. Tuy nhiên, trong một số tương tác vật lý, nguyên tử có thể được tách ra thành các thành phần nhỏ bé hơn, gọi là các hạt hạ nguyên tử. 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 . 11 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 xạ. - Có thể xuyên qua những vật liệu mà ánh sáng không qua được. Độ xuyên sâu phụ thuộc vào năng lượng của bức xạ, mật độ, bề dày của vật liệu. - Một chùm bức xạ tia X hoặc tia gamma đơn năng tuân theo định luật hấp thụ. - 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. 12 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 nó đi qua. Giả sử mẫu có chiều dày d, chùm tia tới có cường độ Io, chùm tia truyền qua có cường độ là I, β là mật độ vật liệu. Khi đó ta có: N = N0  e-μρd Trong đó : N : là lượng bức xạ lúc sau. 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 13 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]. 14 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: 1 Ci = 3,7 x 1010 Bq 1kBq = 1000 (103 ) Bq 1MBq = 1000 KBq = 1 000 000 (106) Bq 1 GBq = 1000 MBq = 1 000 000 000 (109) Bq 1 TBq = 1000 GBq = 1 000 000 000 000 (1012)Bq 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: - Ghi nhận bức xạ sử dụng phim. - Ghi nhận bức xạ không sử dụng phim : các loại detector, màn huỳnh quang….. Ở đây chỉ nghiên cứu về ghi nhận bức xạ sử dụng phim vì nó thông dụng trong các nhà máy đóng tàu hiện nay. 15 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. - Mức 3Sv : làm rụng tóc. - Mức 5Sv : tỷ lệ tử vong là 50%. - Mức 10 Sv: tỷ lệ tử vong gần 100%. Theo tiêu chuẩn của Tổ Chức Năng Lượng Nguyên Tử Quốc Tế ( IAEA ) về an toàn bức xạ No.115 thì những tiêu chuẩn về liều giới hạn được cho trong bảng sau: 16 Bảng 1 : Liều giới hạn cho phép( mSv/năm) [6]. Cơ quan Toàn thân Thuỷ tinh thể Cẳng tay, cẳng chân Nhân viên bức xạ 20 150 500 Sinh viên 6 50 150 Dân chúng 1 15 - Các tác hại này xảy ra theo nhiều hiệu ứng: sớm-muộn, tất định-ngẫu nhiên, cá thể - di truyền và phụ thuộc vào: liều lượng, loại bức xạ, tốc độ, tuổi, giới tính, bộ phận. 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. 17 - Guông quay. - Cáp nối. Hình 2.5 : Thiết bị nguồn bức xạ tia Gamma 2.2.2. Phim và quá trình xử lý. 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]. 18 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 Phân loại phim Loại 1 Loại 2 Loại 3 Loại 4 Tốc độ Độ hạt Rất chậm Chậm Trung bình Nhanh Rất mịn Mịn Trung bình Trung bình Độ tương phản Cao Cao Trung bình Trung bình 2.2.2.3. Xữ lý và tráng rửa phim ảnh. Sau khi việc chụp bức xạ hoàn tất, phim được đem đi tráng rửa xử lý trong phòng tối để ảnh ẩn do bức xạ tạo thành trở nên thấy được. trong quá trình tráng rửa xử lý phim thông thường, các hạt đã bị chiếu xạ sẽ biến thành đen và những hạt không bị chiếu xạ sẽ bị lấy ra khỏi lớp nền phim. Có 3 loại hoá chất cần thiết được sử dụng lần lược để biến đổi một phim đã chụp thành ảnh có thể sử dụng được : thuốc hiện , thuốc rửa trung gian- dừng hiện và thuốc hãm. Thời gian và nhiệt độ là những yếu tố quang trọng trong quá trình hiện. thực tế nhiệt độ 200C được sử dụng trong thời gian 5 phút. Tuy nhiên, chỉ dẩn này cần phải được kiểm tra và xác nhận lại theo quy trình hay chỉ tiêu kỹ thuật đặt ra của nhà sản xuất. Phim cần được thao tác, bảo quản cẩn thận và sạch sẽ. 2.2.3. Vỏ, bao kín (Cassette). Làm bằng chất dẻo dễ uốn hoặc bìa cứng. 19 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 có hai dạng : - Cassette có hai bao – một bao nằm bên trong và một bao nằm bên ngoài được lồng vào nhau. - Cassette có một bao – có một nắp nylon gài vào một khoá để bảo vệ cho phim không bị lộ sáng. Cũng có loại cassette mở ra hoặc đóng lại tại nơi tiếp xúc bằng cách dán nắp lại. 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. 20 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 :