CN102095739A - 一种近距离防护的管道专用γ射线检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明介绍了一种近距离防护的管道专用γ射线检测装置，包括源机、γ射线源、贴片器、铅橡胶，源机包括γ射线源贮存室、锁紧装置、γ射线源通道、拉杆、内部曝光窗口组成，γ射线源安装在拉杆上，非工作状态时γ射线源位于γ射线源贮存室，在源机的中部设置γ射线源通道，在γ射线源通道的中间底部位置设置有内部曝光窗口；贴片器是外形为一段圆弧形金属外壳，内衬薄铅板，中间开有能够活动的长方形窗口。本发明可使检测作业与安装施工同步，可全天候检测；有效减少检测人员接受辐射剂量，在高空、狭小区域的检测具有独特优势；在特殊地段、人口密集区检测无需采取特别的措施，可省事、省力、节约大量经费。

Description

一种近距离防护的管道专用γ射线检测装置

  

技术领域

     本专利涉及一种无损检测技术，特别是一种近距离防护的管道专用γ射线检测装置。 

背景技术

射线检测是最重要的无损检测方法之一，由于其以透照底片为记录介质，图像清晰、层次分明、缺陷图象直观、保存期限长，检测灵敏度高，所以适合检测各种不同材质和厚度的工件，因而射线检测在检验焊接质量的过程中被广泛应用。但射线对人体健康有害，需要采取有效的防护措施。而基于这个原因使得射线检测与其它工种同时作业成为不可能。在建筑、是由、化工等领域的施工和检修过程中，射线检测与安装施工存在长期的不可克服的尖锐矛盾，严重制约着项目施工的工期、质量、安全等环节。 

γ射线检测是重要的无损检测方法之一，由于其透照范围大，射线底片图像清晰，层次分明，缺陷影像直观，保存期限长久，因而在检验焊接质量的过程中被广泛采用。 

工业用普通γ射线探伤机的结构一般包括源机、放射源、源通道、放射源存储仓、操作机构和输源管等组成，操作机构可以包括摇把、驱动缆组成，γ源平时储存在源机中，进行γ射线全景曝光检测时，操作机构操作放射源从放射源存储仓沿着源通道和源输管移动到曝光位置，此时处于全景曝光状态，将射线通过需要检测的设备进行底片曝光，得到设备的检测结果。而且，普通γ射线探伤机本身无曝光窗口，平常仅作为γ源的储存容器存在。 

目前工业射线照相中常用的γ射线源主要有Ir-192、Co-60及Se-75。当γ射线源储存在主机内时，由于主机对射线辐射的屏蔽作用，在主机外的射线辐射剂量是符合国家相关标准规定的。而当源处于检测状态时，基本上没有屏蔽作用且源从主机到准直器的输送过程中没有任何防护屏蔽，想要射线辐射剂量符合国家相关标准规定，γ射线作业安全控制区域就需要非常大，特别是Ir-192和Co-60γ射线源作业安全区域半径可远达100米以上，这使得γ射线检测作业通常安排在其他现场作业人员休息时的中午或夜间进行，这对工程工期、质量保证、人员安全、检测结果时效性等均产生不利影响。 

因而研发一种新型的，可与其它工种同步施工，全天候、安全、高效、操作方便的射线检测系统就显得非常紧迫和必要。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种近距离防护的管道专用γ射线检测装置，从而可以与安装施工同步作业，完成射线检测。 

为了实现解决上述技术问题的目的，本发明采用了如下技术方案： 

本发明的一种近距离防护的管道专用γ射线检测装置，包括源机、γ射线源、贴片器、铅橡胶，其中源机包括γ射线源贮存室、锁紧装置、γ射线源通道、拉杆、内部曝光窗口组成，γ射线源安装在拉杆上，非工作状态时γ射线源位于γ射线源贮存室，在源机的中部设置γ射线源通道，在γ射线源通道的中间底部位置设置有内部曝光窗口；锁紧装置可以将拉杆在不同位置进行锁紧固定；贴片器是外形为一段圆弧形金属外壳，内衬薄铅板，中间开有能够活动的长方形窗口，长方形窗口宽度大于要进行检测的管道焊缝的宽度20~100mm，贴片器圆弧半径与需要进行检测的管道半径一致或大于管道半径2~10mm；铅橡胶用来包裹在管道和源机的外侧，防止射线的泄漏。进一步具体的结构是：γ射线源由中空的不锈钢球体包裹，通过不锈钢球体固定在拉杆的一端；

进一步的技术方案可以是：本发明的一种近距离防护的管道专用γ射线检测装置还包括驱动机构，驱动机构包括驱动器、驱动缆、γ射线源导源管；驱动器包括驱动盘和摇把，驱动缆连接在驱动盘上。驱动机构在需要γ射线源在源机外部工作时使用，工作时摇动摇把，使驱动盘带动驱动缆，驱动缆与拉杆相连，从而带动γ射线源在γ射线源导源管内移动，最终到达至工作位置对工件进行检测。

进一步的技术方案还可以是：本发明的一种近距离防护的管道专用γ射线检测装置还包括保护罩，保护罩的形状与源机的外形相适应，从而对源机起到保护作用。当使用保护罩时，原来缠绕在源机外部的铅橡胶就直接缠绕在保护罩外部。 

进一步的技术方案还可以是：所述的内部曝光窗口是一个方锥体曝光孔，方锥体曝光孔长角30-45度、短角8-15度。 

进一步的技术方案还可以是：所述的源机采用钨合金制作。钨合金替代贫化铀作为屏蔽体，在源机不装γ源时，主机本体不产生任何辐射，避免了使用贫化铀作为源机屏蔽材料时，贫化铀本身的幅射及不稳定等缺陷。 

进一步的技术方案还可以是：本发明的一种近距离防护的管道专用γ射线检测装置，贴片器材质为不锈钢与铅复合材料制成，其中外部为不锈钢，内衬铅板。这样可以屏蔽源机发出的直接射线，还可保护透照胶片免受挤压等情况。 

进一步的技术方案还可以是：本发明的一种近距离防护的管道专用γ射线检测装置，在源机内设置内部曝光窗口曝光孔关闭装置。 

进一步的技术方案还可以是：本发明的一种近距离防护的管道专用γ射线检测装置采用的γ射线源为Se75γ源。它平均能量为0．206MeV，相当于200 kV的X射线， Se-75γ射线比起相同能量的X射线，穿透力更大；Se-75γ源半衰期较长是120天，是Ir-192γ源的1.6倍； Se-75γ源与Ir-192、Co-60γ源相比，透照的底片灵敏度较高，宽容度大。因此，Se-75γ射线源最适宜透照10─40mm厚度的钢铁工件，特别是作业面狭窄的工艺管道焊口及锅炉受热面的小口径焊口。同时，Se-75γ射线源与Ir-192和Co-60γ源相比平均能量较低，安全防护剂量控制比Ir-192和Co-60γ射源容易，也为实现近距离射线幅射防护带来可能。 

前述的任一个技术方案，其金属部件包括包裹的铅橡胶厚度的设置均应使得泄漏的γ射源低于国家规定的标准，以减轻或者避免对操作人员的伤害。 

本发明的近距离防护的管道专用γ射线检测装置，其工作方式是：当需要进行管道焊缝的检测任务时，将源机的内部曝光窗口对准需要检测的工件部位，例如管道焊缝，在焊缝两侧包裹铅橡胶，然后在贴片器位于需要进行管道焊缝检测的管道焊缝远离内部曝光窗口的一侧，焊缝位于贴片器的豁口中间位置，在贴片器外侧放置需要曝光的胶片，然后再在胶片外侧以及源机外侧包裹铅橡胶；移动拉杆，将γ射线源移动至内部曝光窗口，γ射线通过焊缝对胶片进行曝光，从而可以检测焊缝的质量。 

本专利检测装置的源机在非工作时处在γ射线源贮存室，此时由源机自身防护体系屏蔽射线，通过拉杆手工将γ射线源送至内部曝光窗口进行定向曝光，此时通过源机、防护罩、贴片器、铅橡胶的综合屏蔽，从而使检测装置在工作下的射线得到屏蔽，到达本检测装置的设计使用目的。拆除本系统的手动操作机构，在γ射线源输源管连接上驱动缆，由驱动缆将γ源输送至外部工作位置，也就是曝光位置，此时处于全景曝光状，从而大大增加了设备的使用价值。 

防护系统与源机安全无遗漏联接，防护罩放置在源机上方，贴片器放置在源机射线窗口对面位置，将待透照胶片包裹其中，铅橡胶屏蔽防护层将防护罩、贴片器及待检焊缝整体包裹，铅橡胶作为辅助补充防护措施，整个系统统一固定在一起。防护系统各部件参数包括铅橡胶屏蔽防护层厚度、贴片器厚度通过理论计算经过现场反复试验后确定。 

本专利的近距离防护的管道专用γ射线检测装置拉杆为可拆卸、拉杆式拉杆，作为近距离防护的全封闭γ射线检测系统透照时使用；当拉杆向源机外侧完全拉回时，使源回到γ射线源贮存室位置；当拉杆向源机中心方向完全推进到位时，γ射线源被输送到工作位置，当内部曝光窗口打开时，进行射线透照；当可拆卸、拉杆式操作机构拆除后，其使用功能与常规源机相同。 

为使本专利的近距离防护的管道专用γ射线检测装置同时也可作为一台普通γ射线检测装置使用，将γ射线源通道设计为固定和可移动两部分。在近距离检测体系中使用时，可移动部分安装在源机中；作为普通源机使用时，将可移动部分取出，源通道被打通，源机两端联接上驱动缆和输源管，放射源被输送到源机外的指定曝光位置。 

本专利的近距离防护的管道专用γ射线检测装置在常规γ源机设备的基础上进行了改进和创新，除具备常规γ源机的功能外，还具备距设备中心3米~5米范围之外，无论设备采用何种姿态进行射线透照，公众所接受剂量均低于GBZ132－2008规定（2.5uSv/h）的特殊功能。 

这些技术方案，包括改进的技术方案以及进一步改进的技术方案也可以互相组合或者结合，从而达到更好的技术效果。 

通过采用上述技术方案，本发明具有以下的有益效果： 

本发明的一种近距离防护的管道专用γ射线检测装置，可使检测作业与安装施工同步，大为改善只能夜间检测施工的环境，可全天候检测，减少夜间检测的安全隐患；并可有效减少检测人员实际接受辐射剂量，在高空、狭小区域的检测具有独特优势；在特殊地段、人口密集区检测无需采取特别的措施，可省事、省力、节约大量经费；

本γ射线检测装置除具备常规γ源机的功能外，还具备距设备中心3米~5米范围之外，无论设备采用何种姿态进行射线透照，公众所接受剂量均低于GBZ132－2008规定（2.5uSv/h）的特殊功能。

采用本发明的近距离防护的管道专用γ射线检测装置，可白天施工、重量轻、结构简单、无需水电，大幅提高检测工效，可有效缩短工程工期；该系统的本身费用、人员投入、无需水电、设备维修费、检测工效的提高、缩短工期等方面都是其它检测方法无法比拟的，具有显著的经济效益；本检测装置的实施将填补国内此领域的空白，是检测机构、检测人员的福音，可改变传统检测的理念，应用前景广泛，不仅可以产生极大的经济效益，同时也会带来良好的社会效益。 

附图说明

图1是现有技术的一种γ射线检测装置。 

图2是本发明的近距离防护的管道专用γ射线检测装置工作状态示意图。 

图3是本发明的源机正面示意图。 

图4是本发明的近距离防护的管道专用γ射线检测装置源机及相邻部件示意图。 

图5是放射线泄漏检测位置示意图。 

图6是贴片器结构示意图。 

图7为本发明的近距离防护的管道专用γ射线检测装置安装示意图。 

图8是图7的右视示意图。 

图中，1.源机，2.锁紧装置，3.γ射线源通道，4.γ射线源贮存室，5.驱动盘，6.驱动缆，7.摇把，8. γ射线源导源管，9. γ射线源在主机外的检测位置，11.放射源，12.防护罩，13. 内部曝光窗口，14.组要检测的管道，15.贴片器，16.直接有效透照区域，17.铅橡胶防护层，21.源工作位置，22.驱动机构，23.管道，24.焊缝，25.测试半径，31.源机提手，32.防辐射屏蔽体，33.源工作位置，35.源机钥匙，36.连接驱动缆接头，37.源辫子，40.可调节锲块，41.防散射挡块，42.底脚，43.连接输源管接头。 

101~108为测试点位置。 

具体实施方式

下面结合实施例对本专利做进一步的说明。 

如图2~图7所示，本发明的一种近距离防护的管道专用γ射线检测装置，包括源机1、γ射线源、贴片器15、铅橡胶、驱动机构22、保护罩12组成，其中源机1包括γ射线源贮存室4、锁紧装置2、γ射线源通道3、拉杆、内部曝光窗口13，γ射线源11安装在拉杆上，γ射线源通道3在源机1的中部设置，在γ射线源通道3的中间底部位置设置有方锥体曝光孔形的内部曝光窗口13；γ射线源11固定在拉杆的一端；贴片器15的豁口宽度大于要进行检测的管道焊缝的宽度8mm，贴片器15半径大于管道半径5mm；源机1外面还设置保护罩12；驱动机构22包括驱动器、驱动缆6、γ射线源导源管8组成；驱动器包括驱动盘5和摇把7，驱动缆6连接在驱动盘5上。内部曝光窗口13的方锥体曝光孔长角39度、短角12度。 

贴片器的外形为一段圆弧形不锈钢外壳，内衬薄铅板，中间开有能够活动的长方形窗口，圆弧形内开口宽度大于要进行检测的管道焊缝的宽度20~100mm，贴片器圆弧半径与需要进行检测的管道半径一致或大于管道半径2~10mm。 

当需要进行管道焊缝的检测任务时，将源机1的内部曝光窗口13对准管道焊缝，在焊缝两侧包裹铅橡胶，然后在贴片器15位于需要进行管道焊缝检测的管道焊缝远离内部曝光窗口13的一侧，焊缝位于贴片器15的豁口中间位置，在贴片器15外侧放置需要曝光的胶片，然后再在胶片外侧以及源机1的保护罩外侧包裹铅橡胶；移动拉杆，将γ射线源11移动至内部曝光窗口13，γ射线通过焊缝对胶片进行曝光，从而可以检测焊缝的质量。驱动机构22在需要γ射线源在源机1外部工作时使用，工作时摇动摇把7，使驱动盘5带动驱动缆6，驱动缆6与拉杆相连，从而带动γ射线源在γ射线源导源管8内移动，最终到达至工作位置对工件进行检测。 

本系统工作时的防护水平采用下列方法测试。一种情况是源强80Ci的源机1在规格为φ426×17mm的管道焊缝上方，射线窗口正对下方；另一种情况是源机1在管道侧方放置，射线窗口正对水平方向。每个方向测试8点。通过上述两个互相垂直的圆面、每方向测试8点，基本可代表整个球面射线辐射场的辐射情况。具体的位置图如图4所示。 

两种情况测试结果如下表： 

序号	测试半径	各测试点结果值(μSv/h)
												101	102	103	104	405	106	107	108
1	2m	2.0	2.4	2.4	2.3	2.3	2.2	1.7	2.3
										2	3m	1.1	1.3	1.1	1.9	1.1	1.2	1.1	1.8

序号1的结果为源强80Ci时，源机在规格为φ426×17mm的管道焊缝上方，射线窗口正对下方；序号1的结果为源强80Ci时源机在规格为φ426×17mm的管道焊缝侧方，射线窗口正对水平方向。结果显示的泄漏值符合国家标准。

通过多次对本体系的测试，结果显示：本发明的一种近距离防护的管道专用γ射线检测装置透照底片质量良好，屏蔽防护后在半径3米~5米范围之内辐射剂量小于2.5μSv/h，两项重要指标达到使用要求。 

  

Claims (10)

1.一种近距离防护的管道专用γ射线检测装置，其特征是：检测装置包括源机、γ射线源、贴片器、铅橡胶，其中源机包括γ射线源贮存室、锁紧装置、γ射线源通道、拉杆、内部曝光窗口组成，γ射线源安装在拉杆上，非工作状态时γ射线源位于γ射线源贮存室，在源机的中部设置γ射线源通道，在γ射线源通道的中间底部位置设置有内部曝光窗口；γ射线源由中空的不锈钢球体包裹，通过不锈钢球体固定在拉杆的一端；锁紧装置可以将拉杆在不同位置进行锁紧固定；贴片器是外形为一段圆弧形不锈钢外壳，内衬薄铅板，中间开有能够活动的长方形窗口，长方形窗口宽度大于要进行检测的管道焊缝的宽度20~100mm，贴片器圆弧半径与需要进行检测的管道半径一致或大于管道半径2~10mm；铅橡胶用来包裹在管道和源机的外侧，防止射线的泄漏。

2.根据权利要求1所述近距离防护的管道专用γ射线检测装置，其特征是：所述的检测装置包括驱动机构，驱动机构包括驱动器、驱动缆、γ射线源导源管；驱动器包括驱动盘和摇把，驱动缆连接在驱动盘上。

3.根据权利要求1所述近距离防护的管道专用γ射线检测装置，其特征是：所述的检测装置包括保护罩，保护罩的形状与源机的外形相适应，对源机起到保护作用。

4.根据权利要求1所述近距离防护的管道专用γ射线检测装置，其特征是：所述的内部曝光窗口是一个方锥体曝光孔，方锥体曝光孔长角30-45度、短角8-15度。

5.根据权利要求1所述近距离防护的管道专用γ射线检测装置，其特征是：所述的源机采用钨合金制作。

6.根据权利要求1所述近距离防护的管道专用γ射线检测装置，其特征是：所述的贴片器材质为不锈钢与铅复合材料制成，其中外部为不锈钢，内衬铅板。

7.根据权利要求1所述近距离防护的管道专用γ射线检测装置，其特征是：所述的源机内设置内部曝光窗口曝光孔关闭装置。

8.根据权利要求1所述近距离防护的管道专用γ射线检测装置，其特征是：所述的检测装置采用的γ射线源为Se75γ源。

9.根据权利要求1所述近距离防护的管道专用γ射线检测装置，其特征是：所述的拉杆为可拆卸、拉杆式拉杆，作为近距离防护的全封闭γ射线检测系统透照时使用；当拉杆向源机外侧完全拉回时，使源回到γ射线源贮存室位置；当拉杆向源机中心方向完全推进到位时，γ射线源被输送到工作位置，当内部曝光窗口打开时，进行射线透照；当可拆卸、拉杆式操作机构拆除后，其使用功能与常规源机相同。

10.根据权利要求1所述近距离防护的管道专用γ射线检测装置，其特征是：所述的γ射线源通道为固定和可移动两部分；在近距离检测体系中使用时，可移动部分安装在源机中；作为普通源机使用时，将可移动部分取出，源通道被打通，源机两端联接上驱动缆和输源管，放射源被输送到源机外的指定曝光位置。

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