工业X射线探伤室辐射防护技术

赵佳辉+王勇

摘 要：近几年来，随着时代的不断进步，越来越多的科学技术手段被提出并且使用在各个领域当中，X射线探伤技术作为一项优秀的科学技术，在航空航天领域受到了广泛关注，其实际效果也非常明显。但是，由于X射线的辐射比较强，在使用过程中会对工作人员的健康造成一定程度的影响，为了避免这种现象X射线探伤技术只能在探伤室内使用，探伤室的防护效果是工作人员生命安全的基本保障。

关键词：工业X射线探伤室 辐射防护 防护技术

中图分类号：R144 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）02（c）-0092-02

由于X射线探伤技术在航空航天领域起着巨大的作用，所以在工作过程中使用X射线探伤技术是不可避免的。为了最大限度地降低工作人员受到辐射，X射线探伤技术只能在探伤室内进行使用，探伤室将辐射与工作人员存在的环境相隔离，为工作人员的健康提供了保障。由此可见，探伤室的防护效果尤为重要，其主防护墙的屏蔽厚度、屋顶的屏蔽厚度、通风管道的屏蔽厚度的参数都需要经过准确地分析、计算来确定。

1 工业X射线探伤技术的主要介绍

X射线探伤技术是一种无损探伤，是在保证工件或原材料状态的前提下，对其进行全面检查与测试，确保其质量、性能等方面符合预期的标准。除了X射线探伤技术以外，常见的无损探伤技术还有超声波探伤技术、渗透探伤技术等，由于X射线探伤技术的可靠性与准确性与其他技术手段相比都十分优秀，因此X射线探伤技术在航空航天领域中的应用比较常见，并且在航空航天中的各个环节中都发挥着巨大的作用。在航空航天产品的生产阶段，需要经历5个阶段，分别是原材料入场、原材料复验、毛坯生产阶段、精加工阶段、成品交付阶段，每一个阶段的正常运行都离不开X射线探伤技术的无损检测，在检测过程中，不合格的产品会被自动剔除，只留下优质的产品，也就是说，只有通过检测的航空航天产品的质量才有保障。

航空发动机为航空提供了飞行动力，其使用环境处于高温、高压、高荷载状态下，如果航空发动机的质量不过关，会造成严重的安全隐患，飞机无法维持其正常飞行状态，对飞机上的工作人员、人民群众的生命财产安全带来巨大的威胁，由此可见，航空发动机作为飞行的必要工件，其无损检测非常必要。X射线探伤技术是在高温环境下，使用工业X射线探伤室中的X射线球管来发射X射线，从而对航空航天的工件或原材料的状态进行检测，如果在使用过程中屏蔽措施不合理，就会造成X射线泄漏的现象，众所周知，X射线对人体的伤害是非常大的，并且具有极强的穿透性与辐射性，普通的防护措施是无法降低其影响的，不仅会对人体造成巨大的辐射伤害，还会对资源环境产生反射性的污染。

在使用X射线探伤技术进行工件或原材料状态检测的时候，X射线会穿透墙面、门窗对人体、环境造成透射、散射、漏射，也就是说，在对X射线进行防护的时候，也要从墙面、门窗这两个方面进行屏蔽。在进行X射线防护的时候要遵守3个基本原则：第一，要进行减少X射线的使用时间，从根本上断绝X射线泄漏的可能性。第二，增大与X射线接触的距离，虽然X射线的辐射能力非常强，但是也并不是没有弱点，还是有一定的范围限制，只要工作人员尽可能地拉开与X射线的距离，就能够大大降低受到辐射的严重程度。第三，要根据科学的技术手段进行X射线的屏蔽。

2 工业X射线探伤室辐射的防护设计

2.1 探伤室的规格与参数

探伤室是对工件或原材料的状态进行检测的场所，起到屏蔽X射线的效果，一般情况下，会分为探伤间、控制间、附属用房等。

通过相关参数我们能够了解到，X射线呈环向照射，管电压为320 kV，22.5 mA的额定工作电流。由此我们能够分析出探伤室的规格与相关参数：管电压在15～320 kV，管电流在0～22.5 mA，具体的数据结果还要根据X射线探伤技术的使用情况来确定。

2.2 屏蔽厚度计算

2.2.1 主防护墙屏蔽厚度

探伤室的墙体、门窗，都是屏蔽X射线的有效方式，因此，经过科学计算确定墙体厚度是非常重要的。确定主防护墙屏蔽厚度分两个步骤进行：首先，要能够熟练掌握主防护墙的屏蔽厚度计算公式；第二，要注意对最大允许透射量的计算，从而确定主防护墙的屏蔽厚度的最小值，其屏蔽厚度一定要高于最小值才能确保对X射线的屏蔽，为工作人员的生命安全提供保障。主防护墙的屏蔽厚度计算公式为：

B=HWR2/WUT

其中周剂量限制用HW来表示，一般情况下，周剂量限制HW的计算公式为：

HW=0.001SV/WK

有用射线的最大允许透射量用B来表示，一般情况下，有用射线的最大允许透射量B的计算公式为：

B=SV×m2/mA×min

屏蔽墙与X射线之间的距离用R来表示；周工作负荷用W来表示，其中周工作负荷W的计算公式为：

W=IDT

利用因子用U來表示；居留因子用T来表示。

除了要注意X射线透射的屏蔽以外，还要注意X射线散射的屏蔽。散射贯穿于X射线探伤技术中的每一个环节，顾名思义，散射是X射线向四周发散，也就是说，除了要加强墙壁的屏蔽能力以外，还要注意探伤室顶棚的屏蔽厚度。

2.2.2 探伤室顶棚屏蔽厚度

由于工作人员的主要工作环境都是围绕在探伤室的周围，在顶棚活动的情况不常见，所以在计算过程中各个参数的数值也发生了不同程度的变化。因此，应严格按照计算公式进行探伤室顶棚屏蔽厚度的计算，为工作人员的生命安全提供基本保障，加强对环境资源的保护。

3 探伤室通风管道的防护设计

在探伤室内使用X射线探伤技术的时候，会发生一系列的化学反应，而这些化学反应或多或少都会产生一些对人体有害的化学产物，如果不将其及时排出，会对工作人员的健康造成极大伤害，同时也不利于落实我国保护环境的基本国策。在众多有害物质中，以臭氧（O3）、氮氧化合物为主，如果工作人员的工作环境中臭氧（O3）的含量达到了0.3 mg/m3，就会对工作人员造成伤害，由此可见，为了防止有害气体的堆积，对探伤室的通风管道设计非常必要。通风管道的设计不可避免地要穿过探伤室的墙壁，如果不注意其施工过程中的穿孔位置，就会造成X射线泄漏的现象发生。在进行通风管道施工的时候，要尽量选择不受X射线影响，或者影响效果比较小的位置进行施工，为工作人员的健康提供保障。

4 结语

综上分析可知，X射线探伤技术在航空航天领域中受到了广泛关注，能够对航空工件或原材料的状态进行检测，而X射线对人体与环境的伤害都比较大，因此在使用过程中要在探伤室内进行，合理设置探伤室的主防护墙的屏蔽厚度和顶棚的屏蔽厚度，对探伤室的通风管道进行科学处理，确保X射线的防护效果，在不会对航空工件或原材料的状态造成损伤的前提下进行检测，确保其力学性能符合实际标准。

参考文献

[1] 张俊哲.无损检测技术及其应用[M].2版.科学出版社，2014.

[2] GB18871-2002，电离辐射防护与辐射源安全基本标准[S].2012.

[3] GBZ117-2006，工业X射线探伤放射卫生防护标准[S]. 2014.