رادیوگرافی صنعتی

رادیوگرافی صنعتی (نام علمی: Industrial radiography) یا آزمون رادیوگرافی (به انگلیسی: Radiographic testing (RT)) یکی از روش‌های آزمون غیرمخرب است که از پرتوهای یون‌ساز برای بازرسی مواد و قطعات استفاده می‌کند، با این هدف که عیوب و کاهش خواص مکانیکی مواد را که می‌تواند منجر به شکست سازه‌های مهندسی شود، شناسایی و ارزیابی کند. این روش نقش مهمی در دانش و فناوری لازم برای تضمین کیفیت و قابلیت اطمینان محصولات ایفا می‌کند. در استرالیا، آزمون غیرمخرب رادیوگرافی صنعتی به‌صورت محاوره‌ای «بمباران کردن» یک قطعه با «بمب» نامیده می‌شود.

پرتونگاری یکی از کاربردی‌ترین روش‌های بازرسی می‌باشد. در این روش از پرتوهای ایکس و گاما برای شناسایی عیوب درون قطعه استفاده می‌شود.

رادیوگرافی صنعتی از پرتوهای ایکس، که توسط مولدهای پرتو ایکس تولید می‌شوند، یا پرتوهای گاما که از رادیواکتیویته طبیعی منابع رادیونوکلید مهر و موم‌شده حاصل می‌شوند، استفاده می‌کند. همچنین می‌توان از نوترون‌ها بهره گرفت. پس از عبور فوتون‌ها از نمونه، آن‌ها توسط آشکارسازهایی مانند فیلم‌های هالید نقره، صفحات فسفر، آشکارسازهای صفحه تخت یا آشکارسازهای CdTe دریافت می‌شوند.^[۱]

این آزمون می‌تواند به‌صورت دوبعدی ایستا (که رادیوگرافی نامیده می‌شود)، دوبعدی در زمان واقعی (فلوروسکوپی)، یا سه‌بعدی پس از بازسازی تصویر (توموگرافی کامپیوتری یا CT) انجام شود. همچنین امکان انجام توموگرافی تقریباً در زمان واقعی (که به آن توموگرافی چهاربعدی یا 4DCT گفته می‌شود) نیز وجود دارد.

علاوه بر این، روش‌های خاصی مانند فلوئورسانس پرتو ایکس (XRF)، پراش‌سنجی پرتو ایکس (XRD) و چندین تکنیک دیگر نیز مجموعه ابزارهای قابل استفاده در رادیوگرافی صنعتی را تکمیل می‌کنند.

روش‌های بازرسی می‌توانند به‌صورت قابل‌حمل یا ثابت انجام شوند. رادیوگرافی صنعتی در بازرسی جوشکاری، قطعات ریخته‌گری‌شده یا قطعات کامپوزیتی، در بازرسی مواد غذایی و کنترل بار و چمدان، در فرآیندهای جداسازی و بازیافت، در تحلیل مواد منفجره و بمب‌های دست‌ساز (EOD و IED)، در نگهداری و تعمیرات هواپیما، علم بالستیک، بازرسی توربین‌ها، در مشخصه‌یابی سطوح، اندازه‌گیری ضخامت پوشش‌ها، کنترل داروهای تقلبی و بسیاری کاربردهای دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

پرتوهای ایکس و گاما دارای طول موج‌های بسیار کوتاه هستند و به همین دلیل انرژی بسیار زیادی داشته و قدرت نفوذ و عبور از درون قطعه را دارند.

عبور این پرتوها از هر محیطی همراه با تضعیف و جذب قسمتی از آن توسط محیط است. میزان تضعیف تحت تأثیر چندین عامل است که شامل چگالی و ساختار محیط و همچنین نوع، شدت و انرژی فوتون پرتو خواهد بود.

اساس این روش تغییر ضریب جذب و تغییر در میزان اشعه عبوری از قسمت‌های سالم و معیوب قطعه است. وجود هرگونه عیب که دارای چگالی متفاوتی با قطعه باشد باعث کاهش یا افزایش میزان اشعه عبوری از قطعه می‌شود. با استفاده از فیلم پرتونگاری این پرتوها ثبت شده و پس از ظهور فیلم می‌توان به تفسیر عیوب فیلم پرداخت. فیلم پرتونگاری پس از ظهور بر اثر دریافت اشعه سیاه می‌شود و قسمت‌هایی که اشعه بیشتری دریافت کرده تیره‌تر و قسمت‌هایی که اشعه کمتری دریافت کرده روشن‌تر خواهد شد.

عیوبی مانند دانه‌های اکسیدی که چگالی بالاتری از قطعه دارند، دارای ضریب جذب بالاتری هستند و شدت اشعه عبوری را کاهش می‌دهند، در نتیجه این نقاط اثر روشن تری بر روی فیلم می‌گذارند یا بالعکس عیوبی مانند حفره و مک گازی که دارای چگالی کمتری هستند اثر تیره تری بر روی فیلم می‌گذارند.

با تفسیر دقیق فیلم و آشنایی با فرایند انجام شده بر روی قطعه می‌توان در مورد عیوب احتمالی موجود در درون قطعه اظهار نظر نمود؛ ولی در حال حاضر نیز با توجه به پیشرفت علم و تکنولوژی صنعت رادیوگرافی صنعتی نیز با استفاده از دانش‌های الکترونیک و کامپیوتر در جهت دیجیتال کردن فرایند تست پرتونگاری گام مؤثری را برداشته‌است. پرتونگاری دیجیتال (DR) جایگاه خود را پس از شناخت برتری این تکنولوژی نسبت به تکنولوژی عکسبرداری در بازار تست‌های غیر مخرب توسط متخصصان به‌دست آورده‌است.

تاریخچه

رادیوگرافی در سال ۱۸۹۵، با کشف پرتوهای ایکس (که بعدها به افتخار شخصی که نخستین بار ویژگی‌های آن‌ها را به‌طور دقیق توصیف کرد، پرتوهای رونتگن نیز نامیده شدند) آغاز شد؛ نوعی تابش الکترومغناطیسی.

مدت کوتاهی پس از کشف پرتوهای ایکس، رادیواکتیویته نیز کشف شد. با بهره‌گیری از منابع رادیواکتیو مانند رادیوم، می‌توانستند انرژی فوتون‌های به‌مراتب بالاتری نسبت به مولدهای معمولی پرتو ایکس به دست آورند.

این منابع به‌سرعت در کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار گرفتند و از جمله نخستین مراکزی که از این روش بهره برد، کالج لافبورو بود.

پرتوهای ایکس و گاما از همان سال‌های آغازین کشف، در صنایع و پزشکی به‌کار گرفته شدند؛ زمانی که هنوز خطرات پرتوهای یون‌ساز به‌درستی شناخته نشده بود.

پس از جنگ جهانی دوم، ایزوتوپ‌های جدیدی مانند سزیم-۱۳۷، ایریدیوم-۱۹۲ و کبالت-۶۰ در دسترس قرار گرفتند و در رادیوگرافی صنعتی به‌کار گرفته شدند. در نتیجه، استفاده از رادیوم و رادون به تدریج کاهش یافت.

کاربردها

بازرسی محصولات

منابع پرتو گامای رادیواکتیو — که رایج‌ترین آن‌ها ایریدیوم-۱۹۲ و کبالت-۶۰ هستند — برای بازرسی طیف گسترده‌ای از مواد به‌کار می‌روند.

بخش عمده‌ رادیوگرافی صنعتی به آزمون و ارزیابی کیفیت جوش‌ها در سیستم‌های لوله‌کشی، مخازن تحت فشار، مخازن ذخیره‌سازی با ظرفیت بالا، خطوط لوله و برخی جوش‌های سازه‌ای اختصاص دارد.

سایر موادی که مورد آزمون قرار می‌گیرند شامل بتن (جهت تعیین محل قرارگیری میلگردها یا مجاری تأسیساتی)، نمونه‌های آزمون جوشکاران، قطعات ماشین‌کاری‌شده، ورق‌های فلزی و دیواره داخلی لوله‌ها (برای شناسایی ناپیوستگی‌ها یا آسیب‌های ناشی از خوردگی و صدمات مکانیکی) هستند.

علاوه بر این، قطعات غیر فلزی مانند سرامیک‌های مورد استفاده در صنایع هوافضا نیز به‌طور منظم تحت آزمون قرار می‌گیرند.

از لحاظ نظری، رادیوگرافی صنعتی می‌تواند برای تصویربرداری از هر ماده جامد و تخت (مانند دیوارها، سقف‌ها، کف‌ها، محفظه‌های مربعی یا مستطیلی) و یا هر جسم استوانه‌ای یا کروی توخالی مورد استفاده قرار گیرد.

بازرسی جوشکاری

پرتو تابشی باید به مرکز بخشی از جوش که تحت بازرسی قرار دارد، تابیده شود و در آن نقطه، بر سطح ماده عمود باشد؛ مگر در تکنیک‌های خاصی که در آن‌ها نقص‌های شناخته‌شده با جهت‌گیری متفاوت پرتو بهتر آشکار می‌شوند. طول جوشی که در هر نوبت پرتودهی مورد بازرسی قرار می‌گیرد، باید به گونه‌ای باشد که ضخامت ماده در دو سر ناحیه تشخیص (در راستای پرتو تابشی)، بیش از ۶٪ از ضخامت واقعی در آن نقاط تجاوز نکند. قطعه‌ای که قرار است بازرسی شود، میان منبع تابش و دستگاه آشکارساز—که معمولاً فیلمی درون یک نگهدارنده یا کاستِ نوربند است—قرار می‌گیرد و پرتو برای مدت زمان لازم از قطعه عبور داده می‌شود تا به‌طور مؤثری ثبت گردد.

نتیجه این فرآیند، تصویر دوبعدی از قطعه بر روی فیلم است که یک تصویر پنهان (نهفته) با تراکم‌های متفاوت ایجاد می‌کند؛ این تفاوت تراکم به میزان تابشی که به هر ناحیه رسیده است بستگی دارد. این تصویر «رادیوگراف» نامیده می‌شود، که با «عکس»‌ تولیدشده با نور تفاوت دارد. از آن‌جا که فیلم دارای پاسخ تجمعی است (یعنی با جذب بیشتر تابش، شدت ثبت افزایش می‌یابد)، تابش‌های نسبتاً ضعیف نیز با افزایش زمان پرتودهی قابل شناسایی هستند تا فیلم بتواند تصویری قابل مشاهده پس از ظهور ثبت کند. رادیوگراف به‌صورت نگاتیو بررسی می‌شود و مانند عکاسی نیازی به چاپ مثبت ندارد، چرا که در فرآیند چاپ، بخشی از جزئیات همواره از بین می‌رود و این کار هیچ مزیت خاصی ایجاد نمی‌کند.

پیش از آغاز بازرسی رادیوگرافی، همواره توصیه می‌شود که قطعه مورد نظر ابتدا با چشم غیرمسلح بررسی شود تا هرگونه نقص خارجی احتمالی شناسایی و حذف گردد. اگر سطح یک جوش بیش از حد ناهموار باشد، ممکن است صاف‌کاری و سنگ‌زنی آن برای دستیابی به سطحی یکنواخت ضروری باشد؛ با این حال، این اقدام معمولاً به مواردی محدود می‌شود که ناهمواری‌های سطحی (که در رادیوگراف نیز قابل مشاهده خواهند بود) تشخیص عیوب داخلی را دشوار می‌سازند.

پس از این بازرسی چشمی، اپراتور دید بهتری نسبت به امکان دسترسی به دو سطح جوش خواهد داشت؛ موضوعی که هم برای تنظیم تجهیزات و هم برای انتخاب مناسب‌ترین تکنیک از اهمیت بالایی برخوردار است.

عیوبی مانند لایه‌لایه شدن (Delamination) و ترک‌های صفحه‌ای (Planar Cracks) با روش رادیوگرافی به‌سختی قابل شناسایی هستند، به‌ویژه برای افرادی که آموزش تخصصی ندیده‌اند.

با وجود معایبی که در روش رادیوگرافی وجود دارد، این روش مزایای قابل‌توجهی نسبت به فراصوت (اولتراسونیک) دارد؛ به‌ویژه از این نظر که در رادیوگرافی یک «تصویر» تولید می‌شود که به‌عنوان یک سند نیمه‌دائمی در طول چرخه عمر فیلم باقی می‌ماند. این ویژگی امکان شناسایی دقیق‌تر عیوب را فراهم می‌سازد و تفسیر آن می‌تواند توسط افراد مختلف انجام گیرد. این موضوع از آن جهت اهمیت دارد که بسیاری از استانداردهای ساخت‌وساز، وجود مقدار مشخصی از عیب را بسته به نوع و اندازه آن، قابل‌پذیرش می‌دانند.

برای رادیوگرافری که آموزش دیده و مجرب است، تغییرات جزئی در تراکم قابل مشاهده‌ی فیلم این امکان را فراهم می‌کند که نه‌تنها عیب را به‌دقت مکان‌یابی کند، بلکه نوع، اندازه و موقعیت آن را نیز تشخیص دهد؛ تفسیری که می‌تواند به‌صورت فیزیکی توسط دیگران بازبینی و تأیید شود، و در برخی موارد، از انجام تعمیرات غیرضروری و پرهزینه جلوگیری نماید.

برای اهداف بازرسی، از جمله بازرسی جوش، چندین نوع چیدمان پرتودهی وجود دارد.

ابتدا، چیدمان پانورامیک وجود دارد که یکی از چهار نوع چیدمان پرتودهی تک‌جداره/نمای تک‌جداره (Single-Wall Exposure/Single-Wall View یا SWE/SWV) است. این نوع پرتودهی زمانی ایجاد می‌شود که رادیوگرافر منبع تابش را در مرکز یک کره، مخروط یا استوانه (شامل مخازن، ظروف و لوله‌ها) قرار می‌دهد. بسته به نیازهای مشتری، سپس فیلم‌ها یا کاست‌ها را در خارج از سطحی که قرار است بازرسی شود، می‌گذارد. این چیدمان تقریباً ایده‌آل است — هنگامی که به درستی چیده و پرتودهی شود، همه بخش‌های فیلم‌های تابیده‌شده تقریباً با چگالی یکسان خواهند بود. همچنین مزیت این روش این است که نسبت به سایر چیدمان‌ها زمان کمتری می‌گیرد، زیرا منبع تابش فقط باید یک بار کل ضخامت دیواره (WT) را نفوذ کند و تنها باید شعاع قطعه بازرسی را طی کند، نه قطر کامل آن را. عیب اصلی چیدمان پانورامیک این است که ممکن است دسترسی به مرکز قطعه (مانند لوله‌های محصور) غیرعملی باشد یا منبع تابش ممکن است برای عملکرد در این چیدمان بسیار ضعیف باشد (مانند ظروف یا مخازن بزرگ).

دومین چیدمان SWE/SWV، قرارگیری منبع تابش در داخل یک قطعه بازرسی محصور شده است، اما منبع دقیقاً در مرکز قرار نمی‌گیرد. منبع تابش به طور مستقیم با قطعه تماس ندارد، بلکه در فاصله‌ای مشخص، بسته به نیازهای مشتری، قرار داده می‌شود. سومین چیدمان، قرارگیری منبع در خارج قطعه با ویژگی‌های مشابه است. چهارمین چیدمان مخصوص اجسام مسطح مانند ورق‌های فلزی است و در این حالت نیز پرتودهی بدون تماس مستقیم منبع با قطعه انجام می‌شود. در همه این چهار حالت، فیلم رادیوگرافی در سمت مقابل منبع نسبت به قطعه بازرسی قرار می‌گیرد. در هر چهار حالت، تنها یک جداره تابیده می‌شود و تنها یک جداره در رادیوگراف دیده می‌شود.

از میان دیگر چیدمان‌های پرتودهی، تنها روش «تماسی» (Contact Shot) است که منبع تابش مستقیماً روی قطعه بازرسی قرار می‌گیرد. این نوع رادیوگرافی هر دو جداره را تابش می‌کند، اما تصویر تنها از جداره‌ای که به فیلم نزدیک‌تر است قابل تفکیک است. این چیدمان پرتودهی زمان بیشتری نسبت به پانورامیک می‌گیرد، زیرا منبع ابتدا باید دو بار ضخامت دیواره (WT) را نفوذ کند و سپس کل قطر بیرونی لوله یا مخزن را طی کند تا به فیلم در سمت مقابل برسد. این چیدمان به نام پرتودهی دو جداره/نمای تک جداره (Double Wall Exposure/Single Wall View یا DWE/SWV) شناخته می‌شود.

چیدمان دیگر «هم‌پوشانی» (Superimposure) است که در آن منبع تابش در یک سمت قطعه قرار می‌گیرد ولی با آن تماس مستقیم ندارد و فیلم در سمت مقابل قرار دارد. این روش معمولاً برای لوله‌ها یا قطعات با قطر بسیار کوچک استفاده می‌شود.

آخرین چیدمان DWE/SWV، چیدمان «بیضوی» (Elliptical) است که منبع تابش از صفحه قطعه بازرسی (معمولاً یک جوش در لوله) کمی جابه‌جا شده و تصویر بیضوی جوش که دورتر از منبع است، روی فیلم ثبت می‌شود.

امنیت فرودگاه

هر دو نوع بار همراه (Carry-on) و بار تحویلی (Hold luggage) معمولاً با استفاده از دستگاه‌های پرتودهی ایکس‌ری و روش رادیوگرافی ایکس‌ری بررسی می‌شوند. برای جزئیات بیشتر می‌توانید به بخش امنیت فرودگاه مراجعه کنید.

اسکن غیرتهاجمی محموله

رادیوگرافی گاما و رادیوگرافی با اشعه ایکس پرانرژی در حال حاضر برای اسکن کانتینرهای بار چندوجهی (Intermodal Freight Cargo Containers) در ایالات متحده و سایر کشورها استفاده می‌شوند. همچنین تحقیقات در زمینه تطبیق انواع دیگر رادیوگرافی مانند رادیوگرافی دو انرژی (Dual-Energy X-ray Radiography) یا رادیوگرافی میون (Muon Radiography) برای اسکن این نوع کانتینرها در جریان است.

هنر

کاثلین گیلجی، هنرمند آمریکایی، نسخه‌هایی از آثار آرتمیسیا جنتیلشچی با عنوان «سوزانا و بزرگان» و گوستاو کوربه با عنوان «زن با طوطی» را نقاشی کرده است. پیش از این، او تصاویر مشابهی با تفاوت‌هایی را با استفاده از رنگ سفید سرب نقاشی کرده بود: در نسخه‌ی سوزانا، او در مقابل ورود بزرگان مقاومت می‌کند؛ و در نسخه کوربه، مرد عریان در پشت زن نقاشی‌شده دیده می‌شود. سپس او روی این نقاشی‌ها را رنگ کرده تا نسخه اصلی را بازتولید کند. آثار گیلجی همراه با رادیوگراف‌هایی به نمایش گذاشته می‌شوند که نقاشی‌های زیرین را نشان می‌دهند؛ این کار مشابه مطالعه‌ی پنتیمنتو (pentimenti) است و نظریه‌ای درباره‌ی کار استادان قدیمی ارائه می‌دهد.

منابع

انواع مختلفی از منابع تابش یونیزان برای استفاده در رادیوگرافی صنعتی وجود دارد.

مولدهای اشعه ایکس

مولدهای اشعه ایکس با اعمال ولتاژ بالا بین کاتد و آند یک لوله اشعه ایکس و گرم کردن رشته‌ی لوله برای شروع انتشار الکترون‌ها، اشعه ایکس تولید می‌کنند. سپس الکترون‌ها در میدان الکتریکی ایجاد شده شتاب می‌گیرند و با آند—که معمولاً از تنگستن ساخته شده است—برخورد می‌کنند.

اشعه ایکس تولید شده توسط این مولد به سمت جسم مورد بازرسی هدایت می‌شود. این اشعه از جسم عبور کرده و بسته به ضریب تضعیف ماده جسم جذب می‌شود. ضریب تضعیف از مجموع مقاطع برخورد تمام تعاملات موجود در ماده به دست می‌آید. سه تعامل غیرالاستیک مهم با اشعه ایکس در این سطوح انرژی شامل اثر فوتوالکتریک، پراکندگی کامپتون و تولید زوج هستند. پس از عبور از جسم، فوتون‌ها توسط آشکارسازی مانند فیلم هالید نقره، صفحه فسفر یا آشکارساز صفحه تخت دریافت می‌شوند.

وقتی جسم خیلی ضخیم، چگال یا دارای عدد اتمی مؤثر بسیار بالا باشد، می‌توان از شتاب‌دهنده خطی (Linac) استفاده کرد. این دستگاه‌ها به شیوه‌ای مشابه با تولید اشعه ایکس عمل می‌کنند، یعنی با برخورد الکترون‌ها به آند فلزی، اما روش شتاب‌دهی آن‌ها بسیار پیچیده‌تر است.

منابع رادیواکتیو مهر و موم‌شده

رادیونوکلئیدها اغلب در رادیوگرافی صنعتی استفاده می‌شوند. مزیت این منابع این است که برای عملکرد به برق نیاز ندارند، اما همین ویژگی باعث می‌شود که نتوان آن‌ها را خاموش کرد. دو رادیونوکلئید رایج‌ترین منابع در رادیوگرافی صنعتی عبارت‌اند از ایریدیوم-۱۹۲ و کبالت-۶۰، اگرچه در صنایع عمومی نیز رادیونوکلئیدهای دیگری استفاده می‌شوند.

آمریکیم-۲۴۱ (Am-241): سنجش بازتاب (Backscatter)، آشکارسازهای دود، آشکارسازهای ارتفاع پرشدگی و محتوای خاکستر
استرانسیوم-۹۰ (Sr-90): سنجش ضخامت مواد ضخیم تا ۳ میلی‌متر
کریپتون-۸۵ (Kr-85): سنجش ضخامت مواد نازک مانند کاغذ، پلاستیک و غیره
سزیم-۱۳۷ (Cs-137): اندازه‌گیری چگالی و سوئیچ‌های سطح پرشدگی
رادیم-۲۲۶ (Ra-226): تعیین محتوای خاکستر
کالفورنیوم-۲۵۵ (Cf-255): تعیین محتوای خاکستر
ایریدیوم-۱۹۲ (Ir-192): رادیوگرافی صنعتی
سلنیم-۷۵ (Se-75): رادیوگرافی صنعتی
ایتریوم-۱۶۹ (Yb-169): رادیوگرافی صنعتی
کبالت-۶۰ (Co-60): اندازه‌گیری چگالی و سوئیچ‌های سطح پرشدگی، رادیوگرافی صنعتی

این ایزوتوپ‌ها بسته به مکانیزم واپاشی هسته‌ای، تابش را در مجموعه‌ای مشخص از انرژی‌ها منتشر می‌کنند. هر انرژی دارای شدت‌های مختلفی است که بستگی به احتمال وقوع نوع خاصی از واکنش واپاشی دارد. انرژی‌های برجسته در کبالت-۶۰ برابر با ۱.۳۳ و ۱.۱۷ مگاالکترون‌ولت و در ایریدیوم-۱۹۲ برابر با ۰.۳۱، ۰.۴۷ و ۰.۶۰ مگاالکترون‌ولت هستند. از نظر ایمنی تابشی، این موضوع باعث می‌شود کنترل و مدیریت آن‌ها دشوارتر باشد. این منابع همیشه باید در یک محفظه محافظت‌شده نگهداری شوند و چون پس از پایان دوره عمر مفید خود همچنان رادیواکتیو باقی می‌مانند، مالکیت آن‌ها معمولاً نیازمند مجوز است و معمولاً توسط یک نهاد دولتی ردیابی می‌شوند. در صورت وجود چنین شرایطی، دفع این مواد باید مطابق با سیاست‌های ملی انجام شود.

رادیونوکلئیدهای استفاده‌شده در رادیوگرافی صنعتی به دلیل فعالیت ویژه بالا انتخاب می‌شوند. این فعالیت بالا به این معنی است که فقط نمونه کوچکی برای ایجاد شار تابشی مناسب لازم است. با این حال، فعالیت بالاتر معمولاً به معنای دز بالاتر در صورت قرارگیری تصادفی در معرض تابش است.

فواید پرتونگاری دیجیتال

پرتونگاری دیجیتال پرتابل دارای فواید زیادی به شرح ذیل برای کاربران می‌باشد.

زمان پرتوگیری تا ۱۰ برابر کاهش یافته و امنیت پرتونگاران و مردم عادی از لحاظ پرتوگیری به اندازه زیادی افزایش یافته‌است.
تعطیلی کارخانه‌ها کاهش یافته و بررسی قطعات در حداقل زمان ممکن انجام می‌شوند.
با استفاده ابزارهای نرم‌افزاری متنوع موجود می‌توان خیلی سریعتر عملیات تحلیل قطعات تست شده را مطابق استانداردهای جهانی انجام داد

پرتونگاری دیجیتال یک ترکیب ایده‌آل برای پرتونگاران می‌باشد که می‌توان با استفاده از تجهیزات و ابزارهای نرم‌افزاری تحلیل‌های مشکل و پیچیده را انجام داد و همچنین می‌توان فعالیت‌ها را در یک آزمایشگاه یا در مکان ساخت قطعات انجام داد و در سریعترین زمان به نتایج تست دست پیدا کرد.

دوربین‌های رادیوگرافی

چندین طرح مختلف برای «دوربین‌های» رادیوگرافی توسعه یافته است. برخلاف دوربین‌های معمولی که دستگاهی برای دریافت فوتون‌ها و ثبت تصویر هستند، در رادیوگرافی صنعتی، «دوربین» به منبع فوتون‌های رادیواکتیو گفته می‌شود. بیشتر صنایع در حال انتقال از رادیوگرافی مبتنی بر فیلم به رادیوگرافی دیجیتال مبتنی بر حسگر هستند، مشابه روندی که در عکاسی سنتی رخ داده است. از آنجا که میزان تابشی که از سمت مقابل ماده خارج می‌شود قابل تشخیص و اندازه‌گیری است، تغییرات در این مقدار (یا شدت) تابش برای تعیین ضخامت یا ترکیب ماده به کار می‌رود.

طراحی شاتر

یکی از طرح‌ها از یک شاتر متحرک برای آشکار کردن منبع استفاده می‌کند. منبع رادیواکتیو داخل یک جعبه محافظت‌شده قرار دارد؛ یک لولا به قسمتی از محافظت اجازه می‌دهد باز شود و منبع را در معرض قرار دهد تا فوتون‌ها بتوانند از دوربین رادیوگرافی خارج شوند.

این دوربین نوع مشعل (torch-type) از یک لولا استفاده می‌کند. منبع رادیواکتیو با رنگ قرمز، محافظ با رنگ‌های آبی/سبز و پرتوهای گاما با رنگ زرد نشان داده شده‌اند.

طرح دیگری برای شاتر، قراردادن منبع در یک چرخ فلزی است که داخل دوربین می‌چرخد و بین حالت باز شدن (expose) و حالت ذخیره (storage) جابه‌جا می‌شود.

این دوربین نوع مشعل (torch-type) از طراحی چرخشی استفاده می‌کند. منبع رادیواکتیو با رنگ قرمز و پرتوهای گاما با رنگ زرد نمایش داده شده‌اند.

دستگاه‌های مبتنی بر شاتر نیاز دارند که کل دستگاه، شامل پوشش سنگین محافظ، در محل تابش قرار گیرد. این موضوع می‌تواند دشوار یا غیرممکن باشد، بنابراین این نوع دستگاه‌ها تا حد زیادی توسط پروژکتورهای کابل‌گردان جایگزین شده‌اند.

طراحی پروژکتور

طرح‌های مدرن پروژکتور از مکانیزم کابل‌گردان برای حرکت منبع تابش در طول یک لوله راهنمای توخالی به محل تابش استفاده می‌کنند. منبع در یک بلوک محافظت‌شده قرار دارد که سوراخی به شکل لوله‌ای با خم S مانند درون آن تعبیه شده است. در حالت ایمن، منبع در مرکز بلوک قرار دارد. منبع به یک کابل فلزی انعطاف‌پذیر به نام «پیگ‌تیل» متصل است. برای استفاده از منبع، یک لوله راهنما به یک سمت دستگاه وصل می‌شود و کابل گردان به پیگ‌تیل متصل می‌شود. سپس با استفاده از کنترل دستی، منبع از محافظ خارج شده و از طریق لوله راهنما تا نوک لوله حرکت می‌کند تا فیلم را در معرض تابش قرار دهد و پس از آن، دوباره با دسته‌ای به موقعیت کاملاً محافظت‌شده خود بازگردانده می‌شود.

نوترون‌ها

در موارد نادر، رادیوگرافی با نوترون‌ها انجام می‌شود که به آن رادیوگرافی نوترونی (Neutron Radiography یا NR, Nray, N-ray) یا تصویربرداری نوترونی گفته می‌شود. رادیوگرافی نوترونی تصاویر متفاوتی نسبت به پرتوهای ایکس ارائه می‌دهد، زیرا نوترون‌ها می‌توانند به‌راحتی از میان سرب و فولاد عبور کنند، اما توسط پلاستیک‌ها، آب و روغن‌ها متوقف می‌شوند. منابع نوترونی شامل منابع رادیواکتیو مانند آمریکیم-۲۴۱/برلیم (241Am/Be) و کالفورنیوم (Cf)، واکنش‌های الکتریکی D-T در لوله‌های خلا و راکتورهای هسته‌ای متعارف است. همچنین ممکن است از تقویت‌کننده نوترونی برای افزایش شار نوترون استفاده شود.

ایمنی

ایمنی در برابر تابش، بخش بسیار مهمی از رادیوگرافی صنعتی است. آژانس بین‌المللی انرژی اتمی گزارشی منتشر کرده است که بهترین روش‌ها را برای کاهش میزان دز تابشی که کارگران در معرض آن قرار می‌گیرند، تشریح می‌کند. این گزارش همچنین فهرستی از مقامات ملی ذی‌صلاح مسئول صدور مجوزها و تأییدیه‌های مرتبط با دست‌کاری مواد رادیواکتیو ارائه می‌دهد.

پوشش حفاظتی

پوشش حفاظتی (شیلدینگ) برای محافظت کاربران در برابر خواص مضر پرتوهای یونیزان استفاده می‌شود. نوع ماده‌ای که برای پوشش حفاظتی به کار می‌رود، بستگی به نوع تابش مورد استفاده دارد. مراجع ملی ایمنی تابش معمولاً طراحی، راه‌اندازی، نگهداری و بازرسی تأسیسات رادیوگرافی صنعتی را تنظیم و نظارت می‌کنند.

در صنعت

رادیوگرافیست‌های صنعتی در بسیاری از مکان‌ها توسط مراجع قانونی ملزم به استفاده از تجهیزات ایمنی خاص و کار در تیم‌های دونفره هستند. بسته به موقعیت جغرافیایی، ممکن است از آن‌ها خواسته شود که مجوزها، پروانه‌ها و یا آموزش‌های ویژه‌ای را دریافت کنند. قبل از انجام هرگونه آزمایش، باید ابتدا منطقه اطراف کاملاً از سایر افراد خالی شود و تدابیری اتخاذ گردد تا اطمینان حاصل شود که کارگران به طور ناخواسته وارد مناطقی که ممکن است آن‌ها را در معرض سطح خطرناک تابش قرار دهد، نشوند.

تجهیزات ایمنی معمولاً شامل چهار مورد پایه است: یک دستگاه سنجش تابش (مانند شمارنده گایگر-مولر)، یک دوزیمتر هشداردهنده یا متر نرخ تابش، یک دوزیمتر گازی و یک نشانگر فیلم یا دوزیمتر ترمولومینسانس (TLD). ساده‌ترین راه برای به خاطر سپردن کارکرد هر یک از این تجهیزات، مقایسه آن‌ها با نشانگرهای موجود در خودرو است.

دستگاه سنجش تابش (Survey Meter) را می‌توان با سرعت‌سنج خودرو مقایسه کرد، زیرا میزان سرعت یا نرخ تابشی را که دریافت می‌شود اندازه‌گیری می‌کند. وقتی به‌درستی کالیبره، استفاده و نگهداری شود، به رادیوگرافیست امکان می‌دهد میزان تابش فعلی را بر روی دستگاه مشاهده کند. معمولاً می‌توان آن را برای شدت‌های مختلف تنظیم کرد و از آن برای جلوگیری از قرار گرفتن بیش از حد رادیوگرافیست در معرض منبع رادیواکتیو و همچنین برای تایید محدوده‌ای که رادیوگرافیست‌ها باید در طول عملیات رادیوگرافی در اطراف منبع تابش حفظ کنند، استفاده می‌شود.

دوزیمتر هشداردهنده را می‌توان بیشترین تشابه را با دورسنج (تاکومتر) خودرو دانست، زیرا زمانی که رادیوگرافیست به حد خطرناک یا «خط قرمز» تابش برسد، هشدار می‌دهد. وقتی به‌درستی کالیبره، فعال شده و روی شخص رادیوگرافیست نصب شود، در صورتی که میزان تابش از حد تعیین شده‌ای فراتر رود، زنگ هشدار به صدا در می‌آید. هدف این دستگاه جلوگیری از نزدیک شدن ناخواسته رادیوگرافیست به منبع تابش باز و در معرض است.

دوزیمتر گازی شبیه به شمارنده مسافت (تریپ متر) در خودرو است، زیرا میزان کل تابشی را که دریافت شده اندازه‌گیری می‌کند، اما قابلیت ریست شدن دارد. این دستگاه برای کمک به رادیوگرافیست طراحی شده تا دوز کلی تابش دوره‌ای خود را اندازه‌گیری کند. وقتی به‌درستی کالیبره، شارژ مجدد و روی شخص رادیوگرافیست نصب شود، می‌تواند در یک نگاه میزان تابشی که از آخرین شارژ شدن دریافت شده را نشان دهد. در بسیاری از ایالات، رادیوگرافیست‌ها موظفند میزان تابش خود را ثبت و گزارش کنند. اما در بسیاری از کشورها استفاده از دوزیمترهای شخصی برای رادیوگرافیست‌ها الزامی نیست، زیرا نرخ دوزهایی که نمایش می‌دهند همیشه به‌درستی ثبت نمی‌شوند.

نشانگر فیلم یا دوزیمتر ترمولومینسانس (TLD) بیشتر شبیه کیلومترشمار خودرو است. در واقع، این یک قطعه تخصصی از فیلم رادیوگرافی است که درون یک محفظه مقاوم قرار دارد. هدف آن اندازه‌گیری میزان کل تابش رادیوگرافیست در طول زمان (معمولاً یک ماه) است و توسط مراجع قانونی برای نظارت بر کل میزان تابش رادیوگرافیست‌های مجاز در حوزه قضایی مربوطه استفاده می‌شود. در پایان ماه، نشانگر فیلم جمع‌آوری شده و پردازش می‌شود و گزارشی از دوز کل تابش رادیوگرافیست تهیه و در پرونده نگهداری می‌گردد.

وقتی این دستگاه‌های ایمنی به‌درستی کالیبره، نگهداری و استفاده شوند، عملاً غیرممکن است که یک رادیوگرافیست به دلیل تماس بیش از حد با مواد رادیواکتیو آسیب ببیند. حذف حتی یکی از این دستگاه‌ها می‌تواند ایمنی رادیوگرافیست و همه افراد اطراف را به خطر بیندازد. بدون دستگاه اندازه‌گیری، میزان تابشی که دریافت می‌شود ممکن است کمی پایین‌تر از آستانه هشدار باشد و ممکن است چند ساعت طول بکشد تا رادیوگرافیست دوزیمتر را بررسی کند و حتی یک ماه یا بیشتر تا فیلم نشانگر پردازش شود و افزایش کم‌ شدت تابش تشخیص داده شود. بدون هشداردهنده نرخ تابش، ممکن است یک رادیوگرافیست به‌طور ناخواسته به منبع تابش که توسط رادیوگرافیست دیگر در معرض قرار دارد، نزدیک شود. بدون دوزیمتر، رادیوگرافیست ممکن است از مواجهه بیش از حد یا حتی سوختگی ناشی از تابش بی‌اطلاع باشد، که ممکن است هفته‌ها طول بکشد تا آسیب قابل توجهی نشان دهد. و بدون نشانگر فیلم، رادیوگرافیست از یک ابزار مهم که برای محافظت از او در برابر اثرات مواجهه طولانی‌مدت با تابش شغلی طراحی شده محروم می‌شود و ممکن است در نتیجه دچار مشکلات سلامت بلندمدت شود.

روش‌های سه‌گانه‌ای وجود دارد که رادیوگرافرها برای اطمینان از عدم قرار گرفتن در معرض سطوح بالاتر از حد مجاز تابش استفاده می‌کنند: زمان، فاصله و محافظت (شیلدینگ). هرچه مدت زمان قرار گرفتن فرد در معرض تابش کمتر باشد، دوز دریافتی نیز کمتر خواهد بود. هرچه فرد از منبع رادیواکتیو دورتر باشد، میزان تابشی که دریافت می‌کند کمتر خواهد بود؛ این موضوع عمدتاً به قانون عکس مجذور فاصله مربوط می‌شود. در نهایت، هرچه منبع رادیواکتیو بیشتر و بهتر با مواد محافظ پوشانده شود، میزان تابشی که از منطقه آزمایش خارج می‌شود کمتر خواهد بود. متداول‌ترین مواد محافظ مورد استفاده شامل شن، سرب (به صورت ورق یا گلوله)، فولاد، تنگستن مصرف‌شده (اورانیوم غیررادیواکتیو) و در شرایط مناسب آب می‌باشند.

رادیوگرافی صنعتی به نظر می‌رسد یکی از بدترین وضعیت‌های ایمنی را در بین حرفه‌های مرتبط با تابش دارد، احتمالاً به این دلیل که تعداد زیادی از اپراتورها در مکان‌های دورافتاده با منابع گاما قوی (بیش از ۲ کوری) و نظارت کم فعالیت می‌کنند، در مقایسه با کارگران صنعت هسته‌ای یا بیمارستان‌ها. به دلیل میزان بالای تابش در حین کار، بسیاری از رادیوگرافرها مجبورند شب‌ها و در ساعات خلوت که افراد کمتری حضور دارند کار کنند، زیرا بیشتر رادیوگرافی صنعتی «در فضای باز» انجام می‌شود و نه در اتاق‌ها یا کابین‌های مخصوص قرارگیری منبع تابش. خستگی، بی‌احتیاطی و کمبود آموزش مناسب سه عامل شایع بروز حوادث در رادیوگرافی صنعتی هستند. بسیاری از حوادث «منبع گمشده» که توسط آژانس بین‌المللی انرژی اتمی گزارش شده‌اند، شامل تجهیزات رادیوگرافی می‌شوند. حوادث منبع گمشده پتانسیل ایجاد تلفات انسانی قابل توجهی را دارند. یکی از سناریوها این است که فردی عابر منبع رادیوگرافی را پیدا می‌کند و بدون اینکه بداند چیست، آن را به خانه می‌برد. آن شخص به زودی به دلیل دوز تابشی بیمار شده و می‌میرد. منبع رادیواکتیو در خانه آن فرد باقی می‌ماند و سایر اعضای خانواده را نیز در معرض تابش قرار می‌دهد. چنین حادثه‌ای در مارس ۱۹۸۴ در کازابلانکا، مراکش رخ داد. این حادثه به حادثه معروف گویانیا مرتبط است که در آن نیز به دنبال زنجیره‌ای از رویدادها، اعضای عموم مردم در معرض منابع تابش قرار گرفتند.

فهرست استانداردها

سازمان بین‌المللی استانداردسازی (ISO)

ISO 4993, Steel and iron castings – Radiographic inspection
ISO 5579, Non-destructive testing – Radiographic examination of metallic materials by X- and gamma-rays – Basic rules
ISO 10675-1, Non-destructive testing of welds – Acceptance levels for radiographic testing – Part 1: Steel, nickel, titanium and their alloys
ISO 11699-1, Non-destructive testing – Industrial radiographic films – Part 1: Classification of film systems for industrial radiography
ISO 11699-2, Non-destructive testing – Industrial radiographic films – Part 2: Control of film processing by means of reference values
ISO 14096-1, Non-destructive testing – Qualification of radiographic film digitisation systems – Part 1: Definitions, quantitative measurements of image quality parameters, standard reference film and qualitative control
ISO 14096-2, Non-destructive testing – Qualification of radiographic film digitisation systems – Part 2: Minimum requirements
ISO 17636-1: Non-destructive testing of welds. Radiographic testing. X- and gamma-ray techniques with film
ISO 17636-2: Non-destructive testing of welds. Radiographic testing. X- and gamma-ray techniques with digital detectors
ISO 19232, Non-destructive testing – Image quality of radiographs

کمیته استانداردسازی اروپا (CEN)

EN 444, Non-destructive testing; general principles for the radiographic examination of metallic materials using X-rays and gamma-rays
EN 462-1: Non-destructive testing – image quality of radiographs – Part 1: Image quality indicators (wire type) – determination of image quality value
EN 462-2, Non-destructive testing – image quality of radiographs – Part 2: image quality indicators (step/hole type) determination of image quality value
EN 462-3, Non-destructive testing – Image quality of radiogrammes – Part 3: Image quality classes for ferrous metals
EN 462-4, Non-destructive testing – Image quality of radiographs – Part 4: Experimental evaluation of image quality values and image quality tables
EN 462-5, Non-destructive testing – Image quality of radiographs – Part 5: Image quality of indicators (duplex wire type), determination of image unsharpness value
EN 584-1, Non-destructive testing – Industrial radiographic film – Part 1: Classification of film systems for industrial radiography
EN 584-2, Non-destructive testing – Industrial radiographic film – Part 2: Control of film processing by means of reference values
EN 1330-3, Non-destructive testing – Terminology – Part 3: Terms used in industrial radiographic testing
EN 2002–21, Aerospace series – Metallic materials; test methods – Part 21: Radiographic testing of castings
EN 10246-10, Non-destructive testing of steel tubes – Part 10: Radiographic testing of the weld seam of automatic fusion arc welded steel tubes for the detection of imperfections
EN 12517-1, Non-destructive testing of welds – Part 1: Evaluation of welded joints in steel, nickel, titanium and their alloys by radiography – Acceptance levels
EN 12517-2, Non-destructive testing of welds – Part 2: Evaluation of welded joints in aluminium and its alloys by radiography – Acceptance levels
EN 12679, Non-destructive testing – Determination of the size of industrial radiographic sources – Radiographic method
EN 12681, Founding – Radiographic examination
EN 13068, Non-destructive testing – Radioscopic testing
EN 14096, Non-destructive testing – Qualification of radiographic film digitisation systems
EN 14784-1, Non-destructive testing – Industrial computed radiography with storage phosphor imaging plates – Part 1: Classification of systems
EN 14584-2, Non-destructive testing – Industrial computed radiography with storage phosphor imaging plates – Part 2: General principles for testing of metallic materials using X-rays and gamma rays

سازمان بین‌المللی استانداردسازی مواد و آزمون‌ها (ASTM)

ASTM E 94, Standard Guide for Radiographic Examination
ASTM E 155, Standard Reference Radiographs for Inspection of Aluminum and Magnesium Castings
ASTM E 592, Standard Guide to Obtainable ASTM Equivalent Penetrameter Sensitivity for Radiography of Steel Plates 1/4 to 2 in. [6 to 51 mm] Thick with X Rays and 1 to 6 in. [25 to 152 mm] Thick with Cobalt-60
ASTM E 747, Standard Practice for Design, Manufacture and Material Grouping Classification of Wire Image Quality Indicators (IQI) Used for Radiology
ASTM E 801, Standard Practice for Controlling Quality of Radiological Examination of Electronic Devices
ASTM E 1030, Standard Test Method for Radiographic Examination of Metallic Castings
ASTM E 1032, Standard Test Method for Radiographic Examination of Weldments
ASTM 1161, Standard Practice for Radiologic Examination of Semiconductors and Electronic Components
ASTM E 1648, Standard Reference Radiographs for Examination of Aluminum Fusion Welds
ASTM E 1735, Standard Test Method for Determining Relative Image Quality of Industrial Radiographic Film Exposed to X-Radiation from 4 to 25 MeV
ASTM E 1815, Standard Test Method for Classification of Film Systems for Industrial Radiography
ASTM E 1817, Standard Practice for Controlling Quality of Radiological Examination by Using Representative Quality Indicators (RQIs)
ASTM E 2104, Standard Practice for Radiographic Examination of Advanced Aero and Turbine Materials and Components

انجمن مهندسان مکانیک آمریکا (ASME)

BPVC Section V, Nondestructive Examination: Article 2 Radiographic Examination

انجمن نفت آمریکا (API)

API 1104, Welding of Pipelines and Related Facilities: 11.1 Radiographic Test Methods

پرتونگاری دیجیتال در یک آزمایشگاه

سیستم مورد استفاده در این آزمایش یک سیستم بازرسی پرتو ایکس قابل حمل قابل حمل foisco-rayzor بود که حاوی پانل ۱۴ بیتی (۱۶٬۳۸۴ پیکسل خاکستری) با منبعی از نوع XRS-3 با ۲۷۰کیلو ولتاژ می‌باشد و نمونه‌های متعدد جوشکاری لوله‌های حمل مواد نفتی با نقص‌های عمدی همچون slag, undercut, porosity and cracks مورد آزمایش قرار گرفتند.
معیار موفقیت این آزمایش برابر با زمان گرفته شدن یک عکس، قابلیت دیدن نقص‌ها، و سیم‌های IQI است.

شکل ۱ لوله فولاد کربن ۵۳۵۵ با قطر خارجی ۶۰٫۳ میلی‌متری و ضخامت ۲٫۹ میلی‌متری که به صورت شکل V جوشکاری شده را نشان می‌دهد. تنظیمات خارجی و پارامترهای شات اشعه ایکس همانند شرایط و زمان اشعه ایکس و همچنین اندازه‌گیری‌های قطر لوله و ضخامت نیز به عنوان حاشیه نویسی‌های عکس ثبت شده‌اند. زمان پرتوگیری ۳٫۵۴ ثانیه (۵۳ پالس) بوده‌است. فاصله نقطه کانونی تا آشکارساز ۵۰ سانتی‌متر بوده و زاویه «عکسبرداری» ۹۰ درجه می‌باشد؛ و همچنین شاخص کیفیت تصویر از نوع 13.19FE برای بررسی حساسیت ۲٪ استفاده شده‌است.
یک بلوک فولادی برای این آزمون به عنوان یک مرجع اندازه‌گیری قرار داده شده‌است و نقص‌های موجود در جوشکاری را می‌توان به وضوح دید.

در شکل ۲ عدم نفوذ ریشه به وضوح در بالای جوش دیده می‌شود. در پایین سمت چپ جوش، تخلخل را می‌توان تشخیص داد و در سرباره قائمه پایین‌تر و پایین‌تر دیده می‌شود. لوله از فولاد کربنی ۵۳۵۵ ساخته شده و دارای قطر خارجی ۸۸٫۹ میلی‌متر و ضخامت دیواره ۳٫۲ میلی‌متر است.

شکل ۳ یک لوله ۵۳۵۵ فولاد کربنی به شکل T با قطر بیرونی ۶۰ میلی‌متر و ضخامت ۲٫۹ میلی‌متری را نشان می‌دهد. پرتوگیری تنها ۴٫۳ ثانیه طول کشید و فاصله بین آشکارساز و نقطه کانونی ۵۰ سانتی‌متر بود. زاویه ۹۰ درجه بود و از شاخص کیفیت 10.16FE برای بررسی حساسیت ۲٪ استفاده شده‌است. سرباره و عدم نفوذ ریشه در جوشکاری با چگالی بالا به وضوح قابل مشاهده است.

پرتونگاری دیجیتال در میدان

این آزمایش برای درک مزایای فعالیت با سیستم بررسی پرتونگاری دیجیتال بااستفاده از منبع اشعه گاما شروع به کار کرده‌است. سیستم مورد استفاده در این آزمایش، سیستم بازرسی قابل حمل FX-Rayzor با پانل تخت سیلیکون آمورف نازک ۱۳ میلی‌متر بود. معیارهای مورد نظر برای موفقیت آزمون عبارت است از:

زمان برای راه اندازی آشکارساز و منبع در محل
زمان برای گرفتن یک تصویر خوب
کیفیت تصاویر در مقایسه با تصاویر شناخته شده از شی مورد آزمایش
ابزارهای تجزیه و تحلیل موجود در سایت

منبع مورد استفاده عبارتست از منبع گاما 16Ci, Ir192. فاصله میان آشکارساز و منبع ۵۰ سانتی‌متر بود که همانند فاصله مورد استفاده هنگام انجام بررسی‌ها با فیلم می‌باشد. زمان پرتوگیری در محدوده ۸ تا ۱۶ ثانیه قرار دارد. تصاویر بر روی صفحه نمایش در زمان واقعی و بدون نیاز به توسعه یا مرور اجمالی ظاهر شدند. اگر یک عکس به اندازه کافی خوب نبود، فوراً مجدداً تکرار می‌شد و یک عکس جدید دوباره در چند ثانیه در دسترس قرار می‌گرفت. هیچ نیازی برای در نظر گرفتن کیفیت عکس به عنوان تصاویر خوب که در مکان گرفته شده بود، وجود ندارد.

این سیستم دستی است و در یک مورد تحکیم شده در هر مکانی از پالایشگاه انجام می‌شود. سیستم DR ویدیسکو ترکیبی از با کیفیت‌ترین عکس‌ها، کمترین زمان برای عکسبرداری و نرم‌افزار برتر Flatfox برای تحلیل نتایج در سایت را ارائه می‌دهد.

این نرم‌افزار کاربر پسند است و امکان استفاده از ابزار پیشرفته تصویر پیشرفته را برای تسهیل در بالاترین سطح تجزیه و تحلیل فراهم می‌کند.

ابزارهای نرم‌افزاری که معمولاً برای تجزیه و تحلیل سایت مورد استفاده قرار می‌گیرند عبارتند از: تغیر دانسیته، دقیق سازی، برجسته شدن، پوشش، اندازه‌گیری ضخامت دیوار و میانگین گرفتن. با استفاده از این ابزار، سطح تحلیلی که اپراتور می‌تواند در سایت انجام دهد، به‌طور قابل توجهی افزایش می‌یابد؛ و همچنین ابزاری برای تصمیم‌گیری درست و سریع در مورد کیفیت تصویر و اطلاعات در اختیار اپراتور قرار می‌دهد.

تغیر دانسیته

ابزار ترازیابی دریچه، یک بخش نرم‌افزاری است که امکان بدست آوردن اکثر اطلاعات ایجاد شده توسط سیستم DR را برای متصدی NDT فراهم می‌کند. تصویرگر مسطح دستی، تصویری با برد ۱۴ بیتی را ارائه می‌دهد که معادل ۱۶۳۸۴ سطح خاکستری اطلاعات می‌باشد. نمایشگر کامپیوتر به‌طور معمول تنها ۲۵۴ سطح خاکستری را نشان می‌دهد. ابزار ترازیابی دریچه امکان روشن یا تیره کردن تصاویر را برای متصدی فراهم کرده، طیف مخصوص سطوح خاکستری را هربار بررسی کرده، و میدان دید اطلاعات خاص تر را بر صفحه نمایشگر ۸ بیتی فراهم می‌کند.

شکل ۴ ابزار تغیر دانسیته را در حین فعالیت نشان می‌دهد. تصویر اشعه ایکس یک بالگرد هواپیما (ساخته شده از ریخته‌گری آلومینیوم) در محدوده ای مشاهده می‌شود که شکاف موجود در انتهای ضخیم سمت راست آن و نقص‌های موجود در حفره عمود بر انتهای نازک سمت چپ را آشکار می‌کند.

دقیق سازی

ابزار دقیق سازی یک الگوریتم پیچیده‌است که تصویر را با حداقل نویز افزوده دقیق و تیز می‌کند. ابزار دقیق سازی مخصوصاً هنگام استفاده از منبع Ir-192 مفید واقع می‌شود که اشعه‌های آن را در هر جهتی پرتاب می‌کند و بنابراین نقطه کانونی بزرگی دارد که منجر به ایجاد ناهماهنگی در تصاویر می‌شود. این ویژگی می‌تواند به پیدا کردن جزئیات نقص‌ها در یک تصویر کمک کند.

برجسته کردن

الگوریتم برجسته کردن، مقیاس سطح خاکستری را به تفضیل تفسیر کرده، اثر سه بعدی را ایجاد می‌کند، و تصویر را به صورت منقوش شده بر روی فلز نشان می‌دهد.

این ویژگی‌ها شناسایی نقص‌هایی همچون خوردگی و تخلخل در لوله‌ها را آسان‌تر می‌کند.

شکل ۵ چگونگی آشکارسازی مواد فرورفته در لوله فولادی کربنی با قطر بیرونی ۳٫۵ اینچی و بسیار راحت شدن مشاهده توسط اثر برجسته سازی را نشان می‌دهد. برای راحتی انجام تحلیل‌ها، تصویر با یک کلیک دکمه فوراً به روی صفحه نمایشگر منتقل می‌شود.

پوشش

حالت پوشش ترکیبی از دو تصویر یکی در بالای دیگر است. این حالت زمانی مفید است که بخش‌های مختلف شی اشعه ایکس نیاز به زمان نوردهی متفاوت داشته باشند. این مورد این اجازه را می‌دهد تا ضخامت و مواد مختلف را در یک تصویر مشاهده کنید.

در شکل ۶، جهت مشاهده تمام جزئیات تفاوت میان مواد لوله حمل مواد نفتی و عایق آن تنها با یکبار پرتونگاری دشوار است. اما با دو مرتبه پرتونگاری با زمان ۱۰ ثانیه و ۳ ثانیه و سپس قرار دادن تصاویر با استفاده از حالت پوششی به‌طور خودکار دقیقاً در قسمت بالای یکدیگر قرار می‌گیرند؛ و تمام جزئیات را می‌توان در یک تصویر برای تحلیل واضح مشاهده کرد.

میانگین

تابع میانگین سازی دو تصویر یا بیشتر با میانگیری مقادیر خود در هر پیکسل ترکیب می‌کند. عملکرد میانگیری خودکار، میانگین تعداد تصاویر (همان‌طور که توسط کاربر تنظیم شده) را با استفاده از گرفتن عکس‌های متوالی یکی پس از دیگری و سپس نمایش یک عکس که نتیجه میانگیری عکس‌های متوالی است، می‌گیرد. این نتیجه به دلیل کاهش پارازیت تمیزتر بوده و جزئیات دقیق تری را نشان می‌دهد.

آزمایش ترکیبی

یک برش از لوله برای مقایسه میان منبع اشعه ایکس پالس و منبع اشعه گاما از پالایشگاه به آزمایشگاه آورده شد. شکل ۷ نشان می‌دهد که منبع اشعه ایکس پالس قادر به دستیابی به نتایج واضح تر در حداقل زمان پرتوگیری می‌باشد.

تنها یک پرتوگیری با منبع XRS-3 270KV تصویری(C) با کیفیت بالا را ارائه می‌دهد که حتی از تصویر ایجاد شده به وسیلهٔ میانگین‌گیری شش عکس(b) با Ir192 بزرگتر و قطعاً از یک پرتوگیری عکس(a) با Ir-192 بهتر می‌باشد.

اثر برجسته سازی نشان می‌دهد که نقص‌های جدید را می‌توان در تصویر ایجاد شده با منبع اشعه ایکس پالس(C) را شناسایی کرد. تصویر سمت چپ (a) در ۹ ثانیه پرتوگیری با Ir-192 ایجاد شد، تصویر میانی (b) حاصل میانگیری ۶ تا از چنین تصاویری می‌باشد (۹×۶= ۵۴ ثانیه پرتوگیری با Ir-192) و تصویر سمت چپ تصویری است که با منبع اشعه ایکس پالس XRS-3 تنها با ۲٫۰۳ ثانیه پرتوگیری گرفته شد. اشعه ایکس نه تنها نسبت به رادیواکتیو ایریدیوم خطر کمتری دارد، بلکه اشعه‌هایش متمرکز تر و جهت گرا تر بوده و زمان پرتوگیری آن کاهش می‌یابد.

سنجش زمان پرتوگیری

سیستم‌های بررسی پرتابل DR برای متصدی‌های NDT به مدت چند سال در دسترس بود. نتایج بدست آمده از زمان‌های پرتوگیری در فعالیت میدان روزانهٔ ارائه دهنده NDT در فنلاند برای تکمیل قابلیت‌های NDT لوله با DR دستی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

جدول ۱ سنجش زمان NDT لوله‌ها را در اندازه‌های مختلف که از مواد متنوع هم ساخته شده‌اند، را به‌طور جزئی نشان می‌دهد. این جدول دفعات پرتوگیری مورد نیاز در هنگام استفاده از فیلم با دفعات پرتوگیری هنگام استفاده از یک سیستم DR دستی را مقایسه می‌کند. تمام این آزمایش‌ها با استفاده از منبع Ir-192 انجام می‌شوند.

نتیجه‌گیری

سیستم سیلیکون DR غیرمستقیم قابل حمل خود اثبات کرده‌است که کارایی دارد زیرا راه حل‌های عملی برای استفاده‌های آزمایشگاهی از NDT و همچنین انجام بازرسی‌ها در محل ارائه می‌دهد.
متصدیان سیستم DR دستی برای انجام بررسی در ۱۰ موقعیت مکانی تنها به ۳ ساعت فعالیت در پالایشگاه نیاز دارند. انجام یک بررسی مشابه هنگام استفاده از فیلم یا تکنولوژی‌های جایگزین فیلم که به مرور اجمالی و توسعه نیاز دارند، احتمالاً بیش از یک روز طول می‌کشد (از جمله توسعه فیلم به استثنای تحلیل که برای نتیجه‌گیری به زمان بیشتری نیاز دارد).
بدین صورت نه تنها زمان بررسی کوتاه می‌شود، بلکه نیازی هم به تعطیلی ماشین آلات نبوده و کیفیت تصاویر فوراً مشخص می‌شود. بازگشت برای انجام بررسی‌های بیشتر نیز مورد نیاز نمی‌باشد، زیرا متصدی می‌توانست در صورت بروز یک اشتباه در سایت، آن را بیان (زیرا تصاویر فوراً بر روی صفحه نمایشگر مشاهده می‌شدند) و فوراً تصحیح کند- بنابراین همیشه تصاویر خوبی در بررسی سایت بدست می‌آید.
اشعه ایکس قابل حمل در آزمایشگاه‌ها، موزه‌ها، و دستگاه‌های هوافضا با توجه به نرم‌افزار پیشرفته پیچیده، تحلیل را آسان‌تر می‌کند. نتایج فوراً و با بالاترین کیفیت بدست آمدند.

در نتیجه: سیستم‌های DR فرصتی را برای دستیابی به نتایج خوب در زمانی کوتاهتر و افزایش کیفیت تحلیل‌ها برای ارئه دهنده NDT فراهم می‌کند؛ بنابراین خدمات ایجاد شده را می‌توان توسعه و هزینه‌هایش را کاهش داد. سودمندی و امنیت متصدی به‌طور چشمگیری افزایش می‌یابند.

جستارهای وابسته

منابع

↑ "X-Ray Mass Attenuation Coefficients". NIST (به انگلیسی). 2009-09-17.

[1] "X-Ray Mass Attenuation Coefficients". NIST (به انگلیسی). 2009-09-17.

[۱]