16.1. Основные единицы измерения ионизирующих излучений в си и их связь с внесистемными единицами

Характеристика	Единица измерения в СИ	Внесистемная единица	Соотношение между единицами
Энергия ионизирующего излучения	Джоуль, Дж	1 МэВ=1,6 Дж	1 Дж = 6,25 МэВ
Активность изотопа	Беккерель,Бк	1 Кюри (Ки)=37 ГБк	1Бк = Ки
Интенсивность ионизирующего излучения	Вт/	1 МэВ/( с)= 1,602 Вт/	1 Вт/ = 6,24 МэВ/(с)
Поглощенная доза излучения	Гр	1 рад =Гр =Дж/кг	1 Гр = рад
Мощность поглощенной дозы излучения	Гр/с	1 рад/с =Гр/с	1 Гр/с = рад/с
Эквивалентная доза излучения	Зв	1 бэр =Дж/кг =Зв	1 Зв = бэр
Мощность эквивалентной дозы излучения	Зв/с	1бэр/с = Зв/с	1 Зв/с = бэр/с
Экспозиционная доза излучения	Кл/кг	1 Р=2,58Кл/кг	1 Кл/кг = 3,88 Р
Мощность экспозиционной дозы излучения	А/кг	1 Р/с=2,58А/кг	1 А/кг = 3,88 Р/с

.

Чувствительность радиационного контроля. На чувствительность контроля оказывают влияние ряд факторов:

• параметры источника излучения: его энергия и мощность экспозиционной дозы, а в случае радионуклидных источников — их активность,

• характеристика изделия химический состав, атомный номер, плотность, толщина, физические свойства (линейный коэффициент ослабления, дозовый фактор накопления),

• характеристики детектора: спектральная чувствительность, разрешающая способность, инерционность, размер рабочего поля, масштаб преобразования, коэффициент усиления яркости, геометрические искажения.

Учет этих данных позволяет оценить основные параметры контроля, к которым относят абсолютную и относительную чувствительность радиационного контроля, геометрическую и динамическую нерезкость радиационного изображения.

Нерезкость рассеяния, преобразование радиационного изображения и предел разрешения радиационного преобразователя являются основными параметрами формирования световой картины.

Абсолютная чувствительность — это минимальный размер дефекта (контролируемого параметра) который может быть зафиксирован. Подбор абсолютной чувстви­тельности обеспечивается эталонами (имитаторами дефек­тов). Эталоны бывают проволочные, канавочные, пластинчатые и ступенчатые (таблица 6.8). Приблизительное значение абсолютной чувствительности (в мм) можно определить из соотношения /35/

где — коэффициент линейного ослабления (выбирается по справочникам).

Таблица Эталоны чувствительности

Тип эталона	Эскиз	Чувствительность (в %) для =10...50 мм	Стандарты
Проволочный (Геометрический ряд значений d с основанием 1,25)		1	Европейских стран, Вели­кобритании, Японии
Канавочный с канавками постоянной ширины и переменной глубины (Арифметический ряд значений )		0,5	Европейских стран
Канавочный с канавками переменных ширины и глубины		1	РФ
Пластинчатый с отверстиями		1,5...2,0	США, ASME Code, РФ
Ступенчатый с отверстиями		2,0...2,5	Междуна­родного ин­ститута свар­ки (МИС)

Относительная чувствительность — это отношение абсолютной чувствительности к толщине объекта:

.

Геометрическая нерезкость обусловлена конечными размерами эффективного фокусного пятна источника и геометрическими параметрами устройства, формирующего радиационное изображение.

Динамическая нерезкость появляется при относитель­ном перемещении источника излучения и объекта контроля и преобразователя и связана с пороговыми характеристиками радиационных преобразователей и их реакцией на изменение радиационного изображения во времени.

Нерезкость рассеяния возникает за счет рассеяния пер­вичного излучения в материале объекта или в детекторе радиационного излучения.

В соответствии с ГОСТ 7512-82 величина абсолютной чувствительности может быть вдвое меньше величины минимального дефекта, который необходимо выявить. Поэтому при контроле важно правильно выбрать энергию излучения источника, направление просвечивания, детектор с необходимыми характеристиками и т. д.

Из рис. 6.9 видно, что чувствительность контроля стали одинаковой толщины тем выше, чем меньше энергия излучения.

Рассеянное излучение, которое имеет место в объекте контроля, ухудшает (размывает) качество снимка. При этом с увеличением толщины металла данное ухудшение становится больше, и при толщине 100... 150 мм контроль, как пра­вило, вести затруднительно. Однако необходимо иметь в виду, что при просвечивании толщины от 5 до 40 мм чувствительность контроля увеличивается с увеличением толщины (с К = 5...7% до 1,5..2,5% соответ­ственно) и далее постепенно падает. Такой пик чувствительности объясняется постепенной фильтрацией мягких составляющих излучения, которые не проникают в более глубокие слои металла и тем самым уменьшается влияние рассеянного излучения.

а) б)

Рис. 6.9. Зависимость чувствительности радиографического контроля от энергии излучения: а - рентгеновского аппарата РУП-150-10; б - изотопов; F- фокусное расстояние

Форма дефектов и их ориентация в шве также значитель­но влияют на чувствительность контроля. Дефекты типа непроваров, имеющих в сечении форму параллелепипеда, ориентированные большими гранями S параллельно направлению излучения, выявляются значительно лучше, чем дефекты цилиндрической или сферической формы (шлако­вые включения, поры). Это объясняется большей резкостью теневого изображения данных дефектов. При ориентации дефектов под углом к направлению просвечивания плотность потемнения изображения и чувствительность контроля падают, так как пучок проходит не всю высоту дефекта S, а только ее часть. При этом чувствительность будет определяться также и величиной раскрытия дефекта (рис. 6.10). При небольшом раскрытии дефекта (например, у трещин, несплавлений по кромкам) проекция дефекта на детекторе может не отразиться из-за малой разницы в плотности потемнения пленки в дефектом и бездефектных местах. Поэто­му вероятность выявляемости трещин, стянутых непрова­ров, несплавлений по кромкам и катетам, расслоение проката составляет ориентировочно 35...40%.

Рис. 6.10. Выявляемость трещины в зависимости от ее ориентации к направлению излучения

Фокусное расстояние и размер фокуса также изменяют чувствительность контроля. С увеличением фокусного расстояния F происходит ослабление энергии излучения, делает его более мягким и выявляемость дефектов улучшается. При уменьшении размера фокуса просвечивания чувствительность контроля также возрастает.

Для увеличения чувствительности контроля используют также усиливающие экраны (металлические и флуоресцен­тные). Материалом металлических экранов служит фольга тяжелых металлов (свинца, олова, вольфрама), а флуорес­центных— сернистый цинк, сернистый кадмий и др. Физическая сущность действия усиливающих экранов заключается в эмиссии с них вторичных электронов, которая инициируется излучением от источника (для металлических экранов, толщиной 0,05...0,5 мм), или эмиссией фотонов видимой части спектра (для флуоресцентных экранов толщиной 0,002...0,2 мм). Усиливающие экраны, помещаемые между пленкой и объектом, служат своеобразным фильтром рассеянного излучения. При этом рассеянное вторичное излучение от тяжелых металлов, подобных свинцу, не­велико.

Применение усиливающих экранов также значительно уменьшает время проявления пленки; тем самым увеличивается производительность контроля.

Рентгеновские пленки в зависимости от размера зерна, реакции к излучению и ряда других факторов также определяют чувствительность радиационного контроля. Пленки подразделяются на без экранные типа РТ (без применения усиливающих экранов) и экранные типа РМ. Пленки, обеспечивающие лучшую чувствительность имеют мелкозернистую структуру и слабую реакцию к излучению, но требуют большего времени экспозиции. Разрешающая способность пленок РТ-1, РТ-2, РТ-3, РТ-4, РТ-5 — от 70 до 180 линий на мм, коэффициент контрастности — 3,5...3,9. Например, для пленки РТ-5 К - 0,5%, а для РТ-2 при прочих равных условиях контроля К= 2...3%.

Поэтому выбор радиографической пленки рекомендуется осуществляется по толщине и плотности материала просвечиваемого объекта, а также по требуе­мой производительности и заданной чувствительности контроля.

Пленку РТ-1 используют главным образом для контроля сварных соединений больших толщин, так как она обладает высокими контрастностью и чувствительностью к излучению. Универсальную экранную пленку РТ-2 применяют при просвечивании деталей различной толщины, при этом время просвечива­ния по сравнению с другими типами пленок наименьшее. Для контроля изделий из алюминиевых сплавов и сплавов черных металлов небольшой толщины годится высококонтрастная пленка РТ-3 и РТ-4. При дефектоскопии ответственных соединений применяют пленку РТ-5. Эта пленка обладает весьма высокой контрастностью, позволяет выявлять незначительные дефекты, хотя и имеет наименьшую чувствительность к излучению, что и увеличивает время экспозиции при контроле. Ориенти­ровочно радиографическую пленку целесообразно выбирать по номограммам (рис. 16.49).

Рис. 16.49. Номограммы областей применения

радиографических пленок при просвечивании

стали: I- РТ-5, РТ-4; II- РТ-1, РТ-3; III- PT-2

Радиографические технические пленки для неразрушающего контроля

В данном разделе приведён сравнительный анализ отечественных и зарубежных пленок по рентгенсенситометрическим и структурометрическим показателям-необходимый пользователям при выборе пленки для проведения рентгенографического контроля. Данные основаны на результатах испытаний радиографических материалов, выпускаемых отечественной промышленностью и различными фирмами мира. [http://www.avek.ru/pages/21//]

В настоящее время в России нет стандартов по классификации радиографических пленок, методам их испытаний, стандарта, регламентирующего применение химреактивов для химико-фотографической обработки радиографических снимков, соответствующих европейским стандартам. В 80-х годах ХХ века в зарубежной литературе появилась информация о новых методах оценки качества изображения на радиографических пленках, применяемых в неразрушающем контроле, в зависимости от качества самих пленок, а также о методах классификации последних. В современных зарубежных стандартах принята классификация качества радиографических пленок по четырем и шести классам. Определяющими критериями качества радиографических пленок для неразрушающего контроля являются гранулярность (шум), градиент (сигнал) и квантовая эффективность детектирования (КЭД), т.е. отношения сигнал/шум падающего на пленку потока излучения (экспонирования) к отношению сигнал/шум поглощенного в эмульсионном слое излучения (изображение на пленке). В этом случае информационная емкость радиографической пленки учитывает свойства самого эмульсионного слоя. При переходе от радиографической пленки одной чувствительности к пленке с другой чувствительностью наблюдается закономерность – во сколько раз уменьшается чувствительность, во столько же увеличивается количество информации, которая может быть зарегистрирована радиографической пленкой. Поэтому КЭД позволяет сравнивать различные радиографические пленки применительно к объекту радиографического контроля. При большом значении отношения сигнал/шум излучения, прошедшего через объект контроля, нужно применять радиографические пленки низкой чувствительности, позволяющие регистрировать мельчайшие детали объекта на полученном после экспонирования и химико-фотографической обработки изображении. Увеличению информационной емкости радиографической пленки способствует и ее высокий градиент (контраст).

На основе этих критериев и были разработаны и приняты в 1994-1997 гг. Международные и Европейские стандарты классификации радиографических технических пленок, (7 классов) применяемых для неразрушающего контроля.

Для отечественных пленок, исходя из ассортимента последних, наиболее оптимальна классификация радиографических пленок на 4 класса по ряду параметров: радиационной чувствительности, коэффициенту контрастности, и градиенту | [http://www.avek.ru/pages/21/]

Для исключения разночтений, приведем стандартную терминологию:

1. Под классом чувствительности радиографического контроля понимают требование к чувствительности радиографического контроля, установленное нормативной (конструкторской) документацией на объект контроля.

2. Под классом радиографической пленки понимают совокупность требуемых рентгеносенситометрических параметров пленок, обеспечивающих получение радиографического изображения соответствующего класса.

Класс радиографической пленки – совокупность требуемых сенситометрических параметров пленок, обеспечивающая получение радиографического изображения соответствующего качества. Введено три класса радиографического изображения для дифференциации требований к контролю объектов, имеющих различные области применения (изделия, поднадзорные Госатомнадзору и Ростехнадзору России; металлоконструкции, гидросооружения и др., не подведомственные надзорным органам).

Критерием принадлежности радиографических пленок, выпускаемых зарубежными фирмами, к тому или иному классу служит чувствительность. Данные по 4 классам приведены в Таблице 1.

Таблице 1.