книги из ГПНТБ / Румянцев, С. В. Радиационная дефектоскопия

№ 950—72 от 10 апреля 1972 г. [126] и «Санитарных правил при промышленной гамма-дефектоскопии № 448—63» [127].

Размеры помещений и оснащение лаборатории определяются габаритными размерами и массой контролируемых объектов, применяемой аппаратурой (источниками излучения), видом и объемом работ по дефектоскопическому контролю [11, 89].

Эксплуатация помещений разрешается после выдачи соответ­ ствующего удостоверения органами санитарно-эпидемиологиче­ ского надзора.

2. Техника безопасности

Защита от высокого напряжения. .Конструкция приборов, ап­ паратов и установок, в которых используется высокое напряже­ ние, предусматривает соответствующую защиту обслуживаю­ щего персонала от случайного прикосновения к токонесущим проводникам. Применяют систему сигнализации п блоки­ ровки помещений, в которых установлена аппаратура. На рабо­ чем месте (у пультов управления) должны находиться инструк­ ции, содержащие правила работы с рентгеновскими и гамма-ап­ паратами, бетатронами и т. д.

Защита от газов. При работе рентгеновских и гамма-аппара­ тов, бетатронов и других источников ионизирующих излучений происходит ионизация воздуха с образованием вредных для здоровья озона и окислов азота. Поэтому в лабораториях уста­ навливают вентиляцию с требуемой кратностью воздухообмена.

Защита от огня. В связи с тем, что дефектоскопические лабо­ ратории имеют в архиве обычно большое количество рентгенов­ ской пленки, а также применяют приборы, аппараты и установ­ ки, в которых используется высокое напряжение, токонесущие проводники и т.д., необходимо соблюдать специальные правила противопожарной безопасности. Следует помнить, что пленки с нитроцеллюлозной основой являются огнеопасными. Они не са­ мовоспламеняются, однако легко загораются от любого огня. Тушение пожара затруднено выделением продуктов горения — смеси ядовитых и удушливых веществ угарного газа, синильной кислоты и др. В лабораториях на видном месте вывешивают инструкцию по пожарной безопасности. В специально отведен­ ном месте устанавливают огнетушители типа ОУ-2 или ОУ-5.

Работа с источниками ионизирующих излучений. При прове­ дении работ по контролю качества выпускаемой продукции с использованием радиационных методов и средств контроля безопасность обеспечивается строгим соблюдением действующих санитарных правил и норм радиационной безопасности [124— 127].

Для оценки радиационной опасности (биологического эффек­ та) хронического внешнего облучения организма излучением

4 2 8

.произвольного состава используют эквивалентную дозу смешан­ ного ионизирующего излучения D3ьв, измеряемую в бэрах и определяемую по формуле

(табл. 13.1).

Для рентгеновского и у-излучений эквивалентная доза в бэрах численно равна поглощенной дозе в радах {КК= 1).

В свете современных научных знаний установлены предельно допустимые дозы и пределы дозы излучений.

Предельно допустимой дозой ПДД называется годовой уро­ вень облучения персонала, не вызывающий при равномерном накоплении дозы в течение 50 лет обнаруживаемых современны­ ми методами неблагоприятных изменений в состоянии здоровья самого облучаемого и его потомства.

Пределом дозы называют допустимый среднегодовой уровень облучения отдельных лиц из населения, контролируемый по усредненным дозам внешнего излучения, радиоактивным выбро­ сал! н радиоактивной загрязненности объектов внешней среды.

Установлены [2] следующие категории облучаемых лиц: ка­

может превышать 0,3 годовой ПДД;

429

б) лица, условия труда которых таковы, что доза облучения

систематически меньше 0,3 годовой ПДД.

Снижение дозы облучения до предельно допустимой при про­ ведении работ по радиационной дефектоскопии достигается со­ оружением защитных устройств, увеличением расстояния между источником излучения и работающим, сокращением времени об­

лучения.

Предельно допустимой годовой дозе 5 бэр соответствует доза 100 мбэр/неделя. При 36-часовой рабочей неделе это соответст­ вует мощности дозы 2,8 мбэр/ч. Мощность дозы при работе t ч в неделю подсчитывают по формуле

Проектирование защиты проводится, исходя из значений проектной мощности дозы излучения на поверхности защи­

ты [126].

Если заранее известно, что установки и аппараты включаются на время, отличающееся от стандартного, то проектная мощ­ ность дозы Р для персонала группы «а» категории А прини­

где t — время работы персонала на подобном аппарате или уста­ новке в неделю, ч.

Такие факторы, как наличие других источников ионизирую­ щих излучений, воздействующих па облучаемых лиц, перспектив­ ное увеличение мощности источников излучения, повышенные требования к радиочувствительным материалам и аппаратуре, а также сорбция радиоактивных веществ конструктивными ма­ териалами, должны учитываться дополнительно.

При строгом соблюдении действующих санитарных правил п снижении дозы облучения до уровня предельно допустимой дей­ ствие ионизирующих излучений можно свести к минимуму, и выполнение работ по радиационной дефектоскопии становится практически безвредным для здоровья.

При внешнем облучении рентгеновским пли у-излучением; всего тела, как это практически и имеет место в радиационной дефектоскопии, предельно допустимой дозе 5 бэр в год соответ­ ствует мощность экспозиционной дозы 2,8 мр/ч (при 36-часовой рабочей неделе). Проектная недельная доза для персонала группы «а» категории А равна 50 мр. В соответствии с этим проектная мощность экспозиционной дозы рентгеновского и у-излучений при расчете защиты для помещений группы «а» ка­ тегории А принята равной 1,4 мр/ч или 50It мр/ч, если заранее известно время t ч работы установок в течение недели.

Защита экранированием. Наиболее распространенным спо­ собом защиты от ионизирующих излучений является экраниро-

430

ванне—■ослабление пх слоем тяжелого материала (экраном). При прохождении излучения через экран фотоны либо погло­ щаются в нем, либо теряют свою энергию, вследствие чего мощ­ ность дозы уменьшается. Защитные свойства экранов характе­ ризуются кратностью ослабления и зависят от материала экрана

н энергии излучения.

Кратностью ослабления К называют отношение мощности дозы без экрана Р0 к мощности дозы в тон же точке за экра­ ном Р:

К= — .

Р■

Необходимая расчетная кратность ослабления рентгеновского п уизлученнй экраном вычисляется по этой формуле делением мощности экспозиционной дозы, создаваемой установкой на за­ данном расстоянии, на проектную мощность экспозиционной дозы облучения.

Для защиты от ионизирующего излучения применяют стацио­ нарные устройства (стены, перекрытия потолков и полов, защи­ та дверей, дверных проемов, смотровых окон и т. д.) и передвиж­ ные (защитные кожухи гамма-установок и рентгеновских трубок, контейнеры для перевозки и хранения радиоактивных препара­ тов, защитные кабины, экраны, ширмы н т. п.).

Защитные устройства изготовляются из различных материа­ лов. Ниже рассматриваются краткая характеристика и назначе­ ние основных защитных материалов.

С в и н е ц (р= 11,34 г/см3) применяют [10] для изготовления защитных тубусов установок, защитных контейнеров для хранения и транспортировки радиоактивных изотопов, для защитных дверей, ширм, обшивки ящиков для хранения рентгеновских пленок, т. е. во всех тех случаях, когда при надеж­ ной защите требуются минимальный вес и габариты. Свинец применяют в

ного медью и спеченного при высокой температуре, при этом плотность сни­ жается до р = 154-16 г/см3. Вольфрам целесообразно применять для изготов­ ления защитных контейнеров-манипуляторов, гамма-аппаратов, особенно пор­ тативных, переносных типов.

Ч е р н ы е м е т а л л ы иногда используют в дефектоскопии для соору­ жения защиты в тех же случаях, что н свинец. К этой категории материалов

представляющего собой смесь барита, цемента и воды. Для изготовления ба-

431

95% BaSO:,, а также отходы с пониженным содержанием BaSO/,, например баритовый шлак (50% BaSO.-,).

По крупности зерна различают:

1) барит пылевидный, проходящий без остатка через сито с 400 отвер­

3,2 г/см3.

При изготовлении защитных сооружений необходимо учитывать, что барптобетон, застывая, дает большую усадку. Во избежание усадочных трещин сооружения из баритобетоиа армируют железом. Приближенно можно счи­ тать, что баритобетон — наиболее выгодный защитный материал от излучения

сэнергией до 400 кэа.

Бе т о н (р = 2,1ч-2,4 г/см3) целесообразно применять для защиты от из­

ность и надежность сооружений из обычного бетона пли железобетона зна­ чительно выше. Бетонные защитные степы могут быть изготовлены из обыч­ ного бетона, в состав которого входят портландцемент, песок и гравий в

При расчете толщины защиты из какого-либо материала предварительно определяют необходимую толщину свинца для заданных условий работы, а затем находят эквивалентную тол­ щину защитного слоя из данного материала. Сравнение защит­ ных свойств применяемых материалов с защитными свойствами свинца необходимо производить по кратности ослабления дозы излучения (рис. 13.1, 13.2). Наиболее распространенный метод определения свинцового эквивалента основан на том, что тол­ щина слоя данного защитного материала /Л- должна ослаблять мощность дозы прямого излучения в той же степени, что и тол­ щина свинца /ръ (без учета различий в значениях фактора на­ копления рассеянного излучения), т. е.

РЬ РЬ

Определить необходимую толщину защиты из некоторых материалов по известной кратности ослабления можно с по­ мощью таблиц, приводимых в литературе [11, 128, 129, 130].

Защита временем. В некоторых случаях экранированием не удается снизить мощность дозы излучения на рабочем месте до предельно допустимой. В этом случае необходимо применить защиту временем, т. е. сократить время пребывания в этом ме­ сте настолько, чтобы недельная доза не превышала допустимых значений.

432

Защита расстоянием. Если экранированием и сокращением времени работы не удается понизить мощность дозы излучения до предельно допустимой, тогда необходимо удалить рабочее место на безопасное расстояние.

Защита от рассеянного излучения. Помимо защиты от пря­ мого пучка излучения в некоторых случаях приходится соору­ жать защиту также и от рассеянного излучения. Необходимо помнить, что источником рассеянного излучения становятся все предметы, на которые попадает прямой пучок излучения (стены,

433

■потолок, столы и другие предметы), вследствие чего мощность дозы, создаваемая рассеянным излучением, на рабочем месте зависит от взаимного положения источника излучения и окру­ жающих предметов. Рекомендуется периодически производить на рабочем месте дозиметрический контроль.

Дозиметрический контроль. Безопасность проведения работ в радиационной дефектоскопии в значительной степени зависит от правильной организации и своевременного контроля условии работы. Целью дозиметрического контроля является проверка надежности защиты и измерение дозы излучения, получаемой работниками дефектоскопических лаборатории. Основными ме­ тодами дозиметрии ионизирующих излучений в настоящее время являются ионизационный, с ц и н т и л л я ц и о п н ы й и фотографический. Измерения дозы, мощности дозы, интенсивности потока иони­ зирующих излучений производят специальными приборами — дозиметрами, рептгенометрами, радиометрами.

Дозиметрический контроль осуществляется в трех направле­ ниях: во-первых, стационарный контроль радиационного фона, ■осуществляемый, например, дозиметрическим сигнализатором типа СД-1М; во-вторых, периодический контроль за распреде­ лением радиационного фона во всех помещениях лаборатории с помощью переносных рентгенометров типа ПМР-1; МРМ-1 и др. и, в-третьих, индивидуальный дозиметрический контроль за суммарной дозой облучения каждого работающего в лабо­ ратории с помощью индивидуальных дозиметров типа КИД-1;

ДК-0,2; ПНД-4.

Приборы индивидуального контроля применяются для изме­ рения суммарной дозы облучения, получаемой работником в те­ чение рабочего дня пли рабочей недели. В конце рабочего дня или недели измеряют дозу, накопленную индивидуальным дози­ метром работника, и регистрируют ее в специальном журнале.

Технические данные об аппаратуре, предназначенной для ра- ■бот с радиоактивными веществами и ядерными излучениями, приведены в справочных материалах по дозиметрическим, радио­ метрическим и электропнофизическим приборам, счетчикам и фотоумножителям [131, 132]. В соответствии с задачами дози­ метрического контроля эти приборы делятся на три группы: ин­ дивидуального контроля, общего контроля и с автоматическими сигнализирующими устройствами.

434

контроле в лабораторных и полевых условиях. Диапазон измерении (в интер­ вале энергии излучения от 0,2 до 2 /Мэе) от 10 до 200 мр при мощности дозы у-излучепня. не превышающей 100 мр/мин. Основная погрешности по­

определения интегральной дозы рентгеновского, р- и у-излученнй. Дозиметры снабжены фильтрами-поглотителями у- и fi-излученпн и дают возможность, приближенно оценивать энергию у-излучення, что существенно для последую­ щего расчета доз, поглощенных критическими органами. Конструкция кассеты позволяет использовать се также для контроля интегральной дозы облучения тепловыми нейтронами. Индивидуальные дозы рентгеновского и у-нзлучепнй с энергиями 0,02ч-3 Мэе измеряются в диапазоне 0,014-50 р (с погрешностью

Р-пзлученпя выше I Мэе, у-нзлучепня от 0.1 до 3,0 Мэе. Диапазон измерений дозы от 0,05 до 2,0 бэр с использованием рентгеновских пленок РМ=1. XX и

для измерения средней мощности дозы непрерывного и импульсного рентге­

чен для измерения мощности до.зы рентгеновского н у-нзлучений в интервале

эффективной энергии фотонов 20—3000 кэе. Диапазон измерения от 0.1 до

1000 мкр/сек.

И з м е р и т е л ь ДРГ2-0.1 ( « Вит им» ) предназначен для измерения эк­ спозиционной дозы и мощности экспозиционной дозы рентгеновского н у-излу- ченнй в интервале энергии фотонов 304-1250 кэв. Пределы измерений: экспози­

веществами, а также контроля поверхностей, загрязненных Р- и у-актнвными веществами.

Мощность дозы у-нзлучепия (в миллирентгенах в час) определяется для той точки пространства, в которой помещен соответствующий счетчик радио­ метра. Р-Актнвность определяется числом распадов в минуту с 1 с.к2 исследуе­ мой поверхности в телесном угле 2п стер. Радиометр имеет два режима ра­

435

РАЗДЕЛ ТРЕТИЙ

ВЛИЯНИЕ ДЕФЕКТОВ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ШВОВ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ И ЛИТЫХ ДЕТАЛЕЙ

Г Л А В А X I V

ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ДЕФЕКТОВ СВАРКИ НА ПРОЧНОСТЬ ШВОВ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Завершающим этапом работ по радиационной дефектоскопии является приемка (разбраковка) контролируемых швов сварных соединений деталей, узлов и изделий. Разбраковка сварных, ли­ тых- и других изделий (конструкций) по результатам дефекто­ скопического контроля затрудняется тем, что приходится учи­ тывать влияние дефектов на механические свойства контроли­ руемых объектов.

Влияние дефекта на работоспособность конструкции (надеж­ ность и долговечность) зависит от многих факторов: типа, раз­ меров и расположения дефекта, характера эксплуатационных нагрузок, свойств материала, условий эксплуатации и др., т.е. от напряженного состояния в данном участке конструкции.

В этом разделе обобщены некоторые результаты исследова­ ний влияния дефектов на прочность и пластичность швов свар­ ных соединений. Дается оценка прочности и пластичности швов сварных стыковых соединений с дефектами, выявляемыми мето­ дами радиационной дефектоскопии, и устанавливается степень влияния этих дефектов как концентраторов напряжений и дефор­ мации на работоспособность швов сварных соединений.

1. Влияние пор, шлаковых и вольфрамовых включений на статическую прочность

Исследование влияния пористости (газовых включении) на статическую прочность сварного соединения из малоуглероди­ стой стали показало [1], что снижение статической прочности дефектных швов прямо пропорционально уменьшению сечения шва, вызванному дефектом. Следовательно, по площади дефек­ тов на рентгенограмме можно найти зависимость между ре­ зультатами механических испытаний и показаниями рентгенов­ ских снимков.

Для решения вопроса о влиянии пористости на механические свойства сварного шва рекомендуется [2] вводить коэффициент

437