Se75源在小径管射线探伤应用中的试验研究

2015-11-20杨恒亮蔡勇赵加冠

中国科技纵横 2015年16期

关键词：宽容度小径阶梯

杨恒亮蔡勇赵加冠

（国核电站运行服务技术有限公司，上海 200233）

Se75源在小径管射线探伤应用中的试验研究

杨恒亮蔡勇赵加冠

（国核电站运行服务技术有限公司，上海 200233）

目前工业射线检测中常用的射线有X射线和γ射线，其中普通X射线能量低、穿透力较差、现场使用制约性大；Ir-192、Co-60等γ射线线质硬，灵敏度低且透照厚度下限较大。20世纪90年代末，一种名为Se-75的γ射线源可以较好的解决上述局限性。国内标准在对Se-75γ射线源的使用方面做出了相关规定，但查阅大量文献和有关资料均未发现一些实用性相关参数，而且ASME标准也未规定此类射线源的使用。本文拟通过对Se75源小径管透照灵敏度和Se75源透照厚度宽容度两方面进行相关试验，确定了Se75源在小径管射线探伤中的优越性，以分析研究Se75源在小径管射线探伤中的具体应用情况。

Se75源小径管射线探伤透照灵敏度厚度宽容度

1 试验研究原理

Se-75源是一种能量较低的γ射线源，放射线能量范围在66kev-401kev之间，包含9条放射线能量谱线（图1），相应的能量（Mev）分别为：0.066、0.097、0.121、0.136、0.199、0.265、0.280、0.304、0.401。

图1 Se75源能谱

在射线检测中，选择射线源时的一个重要依据是该射线的穿透能力如何，而决定穿透能力的就是该射线的能量。由于每种射线源都由许多能线谱组成，每根能线谱都对应一个能量，我们不能把所有的能线谱能量拿来做选择依据，而必须确定一个能量，该能量就是平均能量。从已知的理论知识可知，Se75源平均能量为0.206MeV，相当于200Kv的X射线，衰减系数μ较大，射线检测对比度D较大，射线照相的固有不清晰度μi小（Ir192为0.17，Co60为0. 350，而200Kv的X射线仅为0.09），清晰度较高。因此，Se75源应比Ir192有更小的透照厚度下限值。同时Se75源所辐射的是线状谱，线质较硬，比起相同能量的X射线，它的穿透力更大，因此有较大的透照厚度上限值。

图2 小径管垂直透照示意图

表1 暗室处理条件

表2 阶梯试块尺寸参数表

表3 Se75源小径管透照灵敏度试验数据表

表4 阶梯试块透照工艺参数

表5 X射线、SE75、Ir192阶梯透照厚度宽容度对比

表6 X射线、SE75、Ir192阶梯透照黑度2.0～3.0范围内可显示阶梯数

2 先决条件

2.1 射线源

Se75源焦点尺寸为φ3×3mm，活度69Ci；Ir192源焦点尺寸为φ3×3mm，活度67Ci；X射线机型号为250EGS3，其焦点尺寸为2.5 ×2.5mm。

2.2 器材及耗材

胶片采用AgfaD4和AgfaD7，选用0.1mm厚度铅增感屏，0.5mm厚度铅滤光板，防背散射铅板厚度为2mm。

2.3 暗室条件

采用手工的方式，按表1中的条件对所得胶片进行暗室处理。

2.4 试件

试管规格分别为：φ40×5、φ32×5、φ60×3、φ38×7、φ60×5。阶梯试块尺寸参数见表2。

3 Se75小径管透照灵敏度的试验

按JB/T4730.2-2005标准中的工艺要求，分别采用Se75源、Ir192源和X射线，采用AGFAD4和AGFAD7胶片，选取规格为φ40 ×5mm、φ32×5mm、φ60×3mm、φ38×7mm和φ60×5mm的小径管对接焊缝进行射线照相。经暗室处理后，比较各底片的像质计灵敏度和影像清晰度。

3.1 试验的主要步骤

（1）透照布置。小径管透照布置示意见图2，小径管双壁双影垂直透照焦距为500mm，为了减少散射线的影响，暗袋背面放置2mm厚铅板。

（2）黑度要求。将各检测条件下底片黑度控制在2.0～3.5范围内。

（3）数据记录与分析。将各曝光条件及底片参数按表3的格式进行填写。

3.2 主要注意事项

（1）为了消除各小径管焊缝余高不同的影响，将余高打磨至与母材齐平。

（2）保证放射源与焊缝中心线的对齐。

（3）控制各底片的黑度保持在规定的范围内。

3.3 试验小结

从表3中的数据可以看出，采用AgfaD4胶片检测时，使用Se75源基本接近或达到使用X射线时的像质指数，而使用Ir192源时的像质指数要明显低于使用Se75源时的像质指数，且Ir192源只有在壁厚5mm以上时才能基本达到像质计灵敏度要求，对于φ60×3mm规格的小径管灵敏度没有达到检测要求。采用AgfaD7胶片时，Ir192源对上述所有小径管的透照都不能达到像质计灵敏度要求，Se75源仅能在壁厚大于7mm时才能满足像质计灵敏度要求，X射线能较好的满足要求。因此，对于小径管射线检测来说，无论从像质计灵敏度，还是底片清晰度，Se75源都基本接近或达到X射线的水平，明显优于Ir192源。

4 Se75源透照厚度宽容度试验

以阶梯试块作为测试对象，通过不同射线的透照，得出不同种类射线透照情况下底片所显示的阶梯数，进而完成对Se75、Ir192和X射线的透照厚度宽容度进行评估。

4.1 试验的主要步骤

（1）透照工艺条件选择。根据Se75、Ir192和X射线各自的透照特点，分别选择如表4所示的透照参数，以满足胶片质量要求。

（2）完成透照后，通过对所得底片的观察和测量，将试验数据填写至表5。

（3）根据表5中所得的数据，通过观察，分别取黑度2.0～3.0范围内可显示的阶梯数，具体见表6。

4.2 试验小结

从表6中可以看出，Se75源和Ir192源的透照厚度宽容度要明显由于X射线。对于同一个阶梯试块，采用Se75源和Ir192源时，在底片2.0～3.0的范围内，可以显示的阶梯数均大于4个阶梯，而同样条件

……

下采用X射线时可显示的阶梯数为2个。对于小径管射线检测，由于在较小的范围内，有较大的厚度变化，所以与检测灵敏度一样，厚度宽容度也是影响小径管射线检测底片质量的一项重要指标。但是灵敏度与宽容度是对立的，两者不可兼得。实际检测中为了增加可评定区的长度、提高厚度宽容度，一般使用线质较硬的γ射线，如使用Ir192射线源，但灵敏度要受到损失。为了达到较高的检测灵敏度，常用较低能量的射线，如X射线，则厚度宽容度较小。通过本试验，我们了解到Se75源的射线能量较低，但线质较硬，具有较高的灵敏度和较大的宽容度，对小径管射线检测有很好的检测效果。