Lập quy trình kiểm tra không phá hủy bằng phương pháp chụp ảnh phóng xạ tàu 37 000 DWT tại hyundai vinashin

1

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU. 3
CHƯƠNG 1 : ĐĂT VẤN ĐỀ . 5
1.1. Tổng quan 5
1.1.1. Sơ lược về phương pháp kiểm tra không phá hủy 5
1.1.2. Sơ lược về phương pháp kiểm tra không phá hủy bằng phương
pháp chụp ảnh phóng xạ 5
1.1.3. Ý nghĩa của phương pháp kiểm tra không phá hủy bằng phương
pháp chụp ảnh phóng xạ 7
1.2. Tình hình ứng dụng công nghệ kiểm tra không phá hủy bằng
phương pháp chụp ảnh phóng xạ tại Hyundai Vinashin 8
1.3. Giới hạn nội dung đề tài 9
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT 10
2.1. Cơ sở nguyên lý của phương pháp kiểm tra không phá hủy bằng
phương pháp chụp ảnh phóng xạ 10
2.1.1. Cấu trúc nguyên tử 10
2.1.2. Bản chất tia X và Gamma 11
2.1.3. Tương tác bức xạ với vật chất (định luật hấp thụ). 12
2.1.4. Qui luật suy giảm theo bình phương khoảng cách 12
2.1.5. Qui luật phân rã theo thời gian 13
2.1.6. Phát hiện và ghi đo bức xạ 15
2.1.7. An toàn bức xạ. 15
2.2. Thiết bị và vật tư của phương pháp kiểm tra không phá huỷ bằng
phương pháp chụp ảnh phóng xạ 16
2.2.1. Thiết bị nguồn bức xạ 16
2.2.2. Phim và quá trình xử lý. 17
2.2.3. Vỏ, bao kín (cassette) 19
2.2.4. Màn tăng quang 19

2.2.5. Chỉ thị chất lượng hình ảnh. (IQI) 21
2.2.6. Cơ sở hạ tầng cho việc đọc ảnh chụp 23
2.3. Kỹ thuật kiểm tra 23
2.3.1. Chuẩn bị bề mặt 23
2

2.3.2. Kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ 24
2.3.3. Các phương pháp xác định thời gian chiếu chụp. 27
2.3.4. Định vị khuyết tật 31
2.4. Đánh giá 34
2.4.1. Chất lượng ảnh chụp phóng xạ 34
2.4.2. Ảnh hưởng của bức xạ tán xạ và bức xạ tán xạ ngược. 37
2.4.3. Các tiêu chuẩn chấp nhận. 38
2.4.4. Các giới hạn để đánh giá tiêu biểu 38
2.5. Hồ sơ lưu trữ 42
CHƯƠNG 3 : KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 42
3.1. Phân tích và kết luận các vị trí chụp ảnh phóng xạ trên tàu
37.000 DWT 42
3.2. Phân tích các bước tiến hành: 43
3.2.1. Các bước chuẩn bị cho quá trình 44
3.2.2. Quá trình thực hiện 48
3.3. Kết quả nghiên cứu 54
CHƯƠNG 4 : KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN. 62
4.1. Kết luận 62
4.2. Đề xuất ý kiến 63
Tài liệu tham khảo 64

3

LỜI NÓI ĐẦU

Với thuận lợi về điều kiện địa lí và nhân công, Việt Nam đã và đang đưa ngành
công nghiệp đóng tàu thành mũi nhọn của nền kinh tế quốc gia.
Các nhà máy đóng tàu cỡ vừa và lớn đang được xây dựng và hoàn thiện để đóng
nhiều tàu lớn hơn, phục vụ nhiều mục đích hơn với các khách hàng ở nhiều quốc gia
khác nhau.
Một đặc điểm là các con tàu có tải trọng càng lớn hiện nay đều được đóng bằng
thép và bằng phương pháp hàn. Vì thế vấn đề đặt ra là làm sao để đảm bảo độ an toàn
cho các con tàu này.
Đi cùng với việc tính toán và thiết kế các con tàu đảm bảo độ an toàn thì việc
giám sát, kiểm tra trong quá trình đóng mới và sửa chữa cũng rất quan trọng. Nhưng
các lỗi xuất hiện không thể nào dùng mắt thường có thể phát hiện được hoàn toàn vì
nằm sâu trong mối hàn, và ta lại không thể phá huỷ được đường hàn đó ra để kiểm tra
được. Chính vì thế, các phương pháp kiểm tra không phá huỷ ra đời để làm công việc
đó.
Chụp ảnh phóng xạ là một phương pháp kiểm tra không phá huỷ cho chất lượng
cao nhất.
Để nghiên cứu sâu hơn về phương pháp này, khoa Kỹ Thuật Tàu Thuỷ, trường
Đại Học Nha Trang đã phân cho em đề tài: ” Lập quy trình kiểm tra không phá hủy

bằng phương pháp chụp ảnh phóng xạ tàu 37.000 DWT tại Hyundai Vinashin.” Nội
dung đề tài gồm có :
Chương 1 : ĐẶT VẤN ĐỀ .
Chương 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT .
Chương 3 : KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU.
Chương 4 : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.
Với sự hướng dẫn và giúp đỡ của thầy Th.s Huỳnh Văn Nhu và các thầy trong
khoa Kỹ Thuật Tàu Thuỷ, trường Đại Học Nha Trang, đến nay em đã hoàn thành nội
dung đồ án.
4

Đồ án sẽ không tránh khỏi các thiếu sót, kính mong các thầy giúp đỡ để đồ án
hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn.
SVTH: Trần Đình Hiếu.

5

CHƯƠNG I
ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1. Tổng quan.
1.1.1. Sơ lược về phương pháp kiểm tra không phá hủy.

Kiểm tra không phá hủy (NDT “Non – Destructive Testing” ) là việc sử dụng
các phương pháp vật lý để kiểm tra nhằm phát hiện các khuyết tật bên trong hoặc ở bề
mặt vật kiểm tra mà không làm tổn hại đến khả năng sử dụng của chúng.
Tuy nhiên tự bản thân NDT không thể dự đoán được những nơi nào tồn tại
khuyết tật mà cần phải có sự đánh giá của con người.
Từ kiểm tra không phá hủy tự nó đã bộc lộ nội hàm. NDT theo đúng nghĩa đen
là kiểm tra một vật mà không phá hủy nó. Điều này rất quan trọng vì nếu chúng ta phá
hủy vật mà ta đang kiểm tra, nó sẽ không còn tình trạng tốt để có thể kiểm tra ở cùng
một vị trí. NDT rất quan trọng bởi vì thường các khuyết tật mà chúng ta tìm không thể
nhìn thấy bằng mắt vì nó được bao bọc bởi lớp sơn hay một lớp kim loại. Hoặc cũng
có thể khuyết tật đó quá nhỏ không thể nhìn thấy bằng mắt hay bất cứ phương pháp
kiểm tra bằng mắt nào khác.
1.1.2. Sơ lược về NDT bằng phương pháp chụp ảnh phóng xạ.
1.1.2.1. Nguyên lý:
Chụp ảnh phóng xạ (RT), viết tắt từ chữ tiếng Anh “Radiographic Testing” là
quá trình hướng các tia phóng xạ tới vật cần kiểm tra, xuyên qua nó và tạo ảnh trên
phim. Phim sẽ được đem đi rửa và hình ảnh sẽ hiện lên dưới dạng bóng mờ giữa các
màu trắng và đen.
Phương pháp chụp ảnh phóng xạ truyền thống là một phương pháp kiểm tra
không phá hủy sử dụng tia X hoặc tia Gamma để phát hiện các bất liên tục bên trong,
hoặc phát hiện ăn mòn. Với việc kiểm tra bằng chụp ảnh phóng xạ, vật liệu được chụp
với tia đồng nhất từ đồng vị phóng xạ hoặc máy chiếu tia X. Song song đó, một phim
âm bản được định vị phía sau vật cần chụp. Sau khi rửa phim, sự khác nhau về chiều
dày và tỷ trọng ( vd: khuyết tật vật lieu ) sẽ bộc lộ sự sáng tối khác nhau.
6


Hình 1.1 : Nguyên lý chụp ảnh phóng xạ
Tiêu chí chấp nhận được định nghĩa là với mức độ lớn, nhỏ nào đó của chỉ thị
thì được chấp nhận.

1.1.2.2. Lịch sử
Năm 1895, Rơn-ghen phát hiện ra tia X khi nghiên cứu hiện tượng phóng điện
qua chất khí. Trong quá trình thí nghiệm với các loại tia mới kỳ lạ này, Rơn-ghen đã
chụp được ảnh của các loại vật liệu khác nhau, kể cả hộp đựng quả cân và súng ngắn.
những bức ảnh này đánh dấu sự ra đời của phương pháp chụp ảnh phóng xạ.
Một năm sau khi phát hiện tia X của Rơn-ghen, một đường hàn đã được kiểm
định bằng chụp ảnh phóng xạ.
Năm 1913, Colidge đã thiết kế ống phóng tia X mới, ống này có khả năng tạo ra
những tia X với cường độ và khả năng đâm xuyên lớn hơn.
Năm 1917, phòng thí nghiệm X quang được thiết lập tại Rogal Asenal tại
Woolwich. Sự phát triển quan trọng tiếp theo diễn ra năm 1930, khi hải quân Mỹ đồng
ý dùng phương pháp chụp ảnh phóng xạ để kiểm tra nồi hơi.
Một năm sau đó, bước phát triển này đã dẫn đến thực tế là phương pháp chụp
ảnh phóng xạ được thừa nhận rộng rãi và tia X đã có sự tiến bộ vững chắc như là một
phương tiện để kiểm tra mối hàn và vật đúc. Với sự bùng nổ sau thế chiến thứ II, chụp
ảnh phóng xạ bằng tia X có được những thành công to lớn.
7

Cũng trong thời gian này, một loại tia phóng xạ mới cũng được phát hiên và đi
vào nghiên cứu áp dụng cho trong lĩnh vực chụp ảnh phóng xạ, đó là tia Gamma. Tia
Gamma (kí hiệu là γ) là một loại bức xạ điện từ hay quang tử có tần số cao hơn tia X,
chính vì thế nó dần dần ngày càng được ứng dụng trong lĩnh vực chụp ảnh phóng xạ vì
nó có độ xuyên thấu lớn hơn tia X, dẫn đến việc cho ta chất lượng ảnh chụp tốt hơn.
Giá trị của chụp ảnh phóng xạ được thừa nhận trong công nghệ hàng không. Và
nó được mở rộng sang nhiều lĩnh vực khác như: các mối hàn trong nhà máy điện, nhà
máy tinh chế, kết cấu tàu thuỷ và phương tiện chiến tranh. Điều này tạo nên cơ sở hình
thành kỹ thuật kiểm tra NDT bằng phương pháp chụp ảnh phóng xạ.
1.1.2.Ý nghĩa của NDT bằng phương pháp chụp ảnh phóng xạ.
NDT bằng phương pháp chụp ảnh phóng xạ đã chứng tỏ đem lại nhiều lợi ích và
hiệu quả to lớn ở hầu hết các ngành công nghiệp như: hàng không, hóa chất, chế biến

bảo quản, khai thác dầu khí, đóng tàu, năng lượng điện cũng như nhiều ngành cơ
khí chế tạo thiết bị khác. Nó được áp dụng cho các sản phẩm như : vật rèn, đúc, hàn…
Phương pháp chụp ảnh bức xạ là một trong các phương pháp tin cậy nhất để
phát hiện các bất liên tục thể tích nằm trong vật liệu kiểm tra trong công nghiệp (nồi
hơi, đường ống áp lực, kết cấu mối hàn…), phương pháp được áp dụng ở hầu hết các
giai đoạn sản xuất khác nhau từ vật liệu phôi ban đầu, đến quá trình thi công, kiểm soát
chất lượng sản phẩm cuối cùng cũng như còn kiểm tra bảo trì bảo dưỡng khi sản phẩm
đã đem vào sử dụng.
Sau đây là một số ưu điểm và nhược điểm của phương pháp chụp ảnh phóng xạ:
a. Ưu điểm:
- Có thể sử dụng kiểm tra hầu hết các loại vật liệu.
- Cung cấp ảnh chụp nhìn thấy được và lưu giữ được lâu dài.
- Kiểm tra được sự sai hỏng bên trong lòng vật liệu.
- Phát hiện khuyết tật thể tích.
- Có thiết bị để kiểm tra chất lượng phim chụp.
b. Nhược điểm:
- Thực tế khó sử dụng kiểm tra vật có hình dạng phức tạp.
- Phải tiếp được với hai phía của vật kiểm tra.
8

- Bị giới hạn về bề dày kiểm tra.
- Độ nhạy kiểm tra giảm theo bề dày của vật thể kiểm tra.
- Các khuyết tật tách lớp thường không thể phát hiện bằng phương pháp
chụp ảnh bức xạ. Không thể phát hiện được các khuyết tật dạng phẳng
một cách dễ dàng.
- Cần phải xem xét và đảm bảo an toàn bức xạ do sử dụng tia X và Gamma
- Tương đối đắt tiền so với các phương pháp NDT khác.
- Phương pháp này rất khó tự động hóa.
1.1. Tình hình ứng dụng công nghệ kiểm tra không phá hủy bằng phương pháp
chụp ảnh phóng xạ tại Hyundai Vinashin.

Là một nhà máy tàu biển có quy mô lớn, hiện nay Hyundai Vinashin (HVS) đã
chuyển toàn bộ hoạt động của mình sang đóng mới các con tàu cỡ trung và lớn.
Với mục tiêu an toàn và chất lượng là hàng đầu, công ty muốn đóng được các
con tàu có chất lượng tốt nhất. Chính vì thế, quá trình giám sát và kiểm tra quá trình
đóng mới rất được coi trọng.
Tại Hyundai Vinashin, việc kiểm tra đóng mới gồm có nhiều phương pháp khác
nhau, trong đó NDT đóng vai trò cốt yếu trong kiểm tra khuyết tật đường hàn.
Việc kiểm tra NDT tại HVS do công ty APAVE thực hiện và hoạt động độc lập.
Toàn bộ các vị trí NDT nói chung và chụp ảnh phóng xạ nói riêng thực hiện cho
các tàu đóng mới đều được cung cấp từ công ty mẹ Hyundai Mipo, công ty APAVE sẽ
thực hiện công việc NDT tại các vị trí này theo quy trình của APAVE, dưới sự giám
sát chủ yếu của tổ chức đăng kiểm DNV.
1.2. Giới hạn nội dung đề tài.
Nội dung đề tài này là lập quy trình kiểm tra không phá hủy bằng phương pháp
chụp ảnh phóng xạ tàu 37.000 DWT tại Hyundai Vinashin.
Dựa trên quy trình chung của công ty APAVE, quy trình trong đồ án được lập ra
áp dụng cho loạt tàu 37.000 DWT sẽ đóng tại HVS.
Theo quy định của đăng kiểm DNV thì các vị trí cần phải chụp ảnh phóng xạ
trên tàu cần phải thực hiện đủ số phần trăm tính theo chiều dài đường hàn thực hiện
trên tàu.
9

Sau khi xem xét,tính toán thì em kết luận được trên tàu 37.000DWT phải thực
hiện chụp ảnh ở 86 vị trí tại tôn vỏ, mặt boong, tôn đáy trên, inner bottom và hopper
top.

10

CHƯƠNG II
CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Cơ sở nguyên lý của phương pháp kiểm tra không phá hủy bằng phương
pháp chụp ảnh phóng xạ.
2.1.1. Cấu trúc nguyên tử.
Nguyên tử là phần tử hóa học nhỏ nhất không thể phân chia cấu tạo nên vật
chất.
Tuy nhiên, trong một số tương tác vật lý, nguyên tử có thể được tách ra thành
các thành phần nhỏ bé hơn, gọi là các hạt hạ nguyên tử.
Có ba loại hạt hạ nguyên tử cấu tạo nên các nguyên tử :

- Điện tử Âm (Electron) mang điện âm.
- Điện tử Dương (Proton) mang điện dương.
- Điện tử trung hòa (Neutron) không mang điện.
Hình 2.1 : Cấu trúc nguyên tử
Các nguyên tử có tính phóng xạ gọi là các đồng vị phóng xạ, còn các nguyên tử
không phóng xạ gọi là các đồng vị bền.
Đồng vị phóng xạ trở về trạng thái bền bằng cách phát ra bức xạ .
11


Hiện tượng phóng xạ : Có một số đồng vị của một nguyên tố là bền vững, có
một số đồng vị của một nguyên tố khác là không bền vững. Những nguyên tử của các
đồng vị không bền vững có thể trở về trạng thái bền vững bằng cách phát bức xạ. Quá
trình dịch chuyển về trạng thái bền vững của các đồng vị không bền vững đi kèm với
quá trình phát bức xạ thường được gọi là quá trình phân rã (sự phân rã phóng xạ) và
hiện tượng phân rã này của những nguyên tử của các đồng vị (có trong tự nhiên hay
được tạo ra bằng những phương pháp nhân tạo) của những nguyên tố được gọi là hiện
tượng phóng xạ.
2.1.2. Bản chất tia X và Gamma.
Tia X và tia Gamma có các tính chất như sau:
- Không thể cảm nhận được bằng các giác quan của con người.
- Làm các chất phát huỳnh quang. Ví dụ, kẽm sulfide, canxi tungstate, kim
cương, barium platinocyanide,
- Truyền với vận tốc ánh sáng, 3  10
10
cm/s.
- Gây hại cho tế bào sống.
- Tạo ion hoá: tách các electron ra khỏi các nguyên tử, tạo ra các ion
dương và ion âm.
- Truyền theo một đường thẳng, cũng có thể bị phản xạ, khúc xạ và nhiễu

xạ.
- Có thể xuyên qua những vật liệu mà ánh sáng không qua được. Độ xuyên
sâu phụ thuộc vào năng lượng của bức xạ, mật độ, bề dày của vật liệu.
- Một chùm bức xạ tia X hoặc tia gamma đơn năng tuân theo định luật hấp
thụ.
- Chúng tác động lên lớp nhũ tương phim ảnh và làm đen phim ảnh.
- Trong khi truyền qua vật liệu chúng bị hấp thụ hoặc bị tán xạ.
- Tuân theo định luật tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách: cường độ
bức xạ tia X hoặc tia gamma tại một điểm bất kỳ nào đó tỷ lệ nghịch với
bình phương khoảng cách từ nguồn đến điểm đó.

12


2.1.3. Tương tác bức xạ với vật chất (Định luật hấp thụ) [1]
Khi một chùm tia bức xạ Gamma hoặc tia X xuyên qua một vật liệu nào đó thì
bị suy giảm theo cường độ. Hiện tượng đó là sự hấp thụ tia Gamma hoặc tia X trong
vật chất.
Lượng bức xạ bị mất phụ thuộc vào chất lượng bức xạ, mật độ mẫu và chiều dày
nó đi qua.
Giả sử mẫu có chiều dày d, chùm tia tới có cường độ Io, chùm tia truyền qua có
cường độ là I, β là mật độ vật liệu.

Khi đó ta có:
N = N
0
 e
-μρd
Trong đó :
N : là lượng bức xạ lúc sau.

N
0
: là lượng bức xạ ban đầu.
µ : là hệ số hấp thụ tuyến tính, phụ thuộc vào năng lượng bức xạ tới, mật độ và
bản chất của vật mẫu.
2.1.4. Qui luật suy giảm theo bình phương khoảng cách [1]
Tia X hoặc tia Gamma tuân theo định luật tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng
cách như sau : cường độ bức xạ tia X hoặc tia Gamma tại một điểm bất kỳ nào đó tỷ lệ
nghịch với bình phương khoảng cách từ nguồn đến điểm đó.



Hình 2.2 : Qui luật suy giảm theo bình phương khoảng cách
13


Trong thực tế chụp ảnh bức xa, qui luật tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng
cách có một tầm quan trọng đặc biệt:
- Phim phải tiếp nhận được một lượng bức xạ (liều chiếu) nhất định để có
một hiệu ứng đủ để cảm nhận được (độ đen). Nếu khoảng cách từ nguồn
đến phim thay đổi thì liều chiếu cũng bị thay đổi theo định luật tỷ lệ
nghịch với bình phương khoảng cách.
- Nếu muốn tiếp nhận liều chiếu không đổi, phải điều chỉnh thời gian chiếu
chụp .
Qui luật tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách cũng có ý nghĩa đặc biệt
trong các tính toán và thiết kế về an toàn và bảo vệ chống bức xạ.
Suất liều chiếu giảm theo qui luật bình phương khoảng cách, do vậy, việc tăng
khoảng cách xa nguồn là một biện pháp đơn giản và hiệu quả trong an toàn bức xạ.
2.1.5. Qui luật phân rã theo thời gian [1]
Cường độ bức xạ phát ra của một chất phóng xạ phụ thuộc vào số hạt nhân

phóng xạ có trong đó.
Số hạt nhân phóng xạ và cường độ giảm theo thời gian tuân theo hiện tượng
phân rã phóng xạ:
N = N
0
 e
-λ.t

Trong đó:
N : là số hạt nhân còn lại sau thời gian t
N
0
: là số hạt ban đầu.
 : là hằng số phân rã, đặt trưng cho chất phóng xạ đang xét.
Chu kỳ phân rã hay thời gian bán rã là thời gian cần để cho số nguyên tử phóng
xạ ban đầu, cường độ phóng xạ giảm xuống còn một nửa. Với T là chu kỳ phân rã, ta
có :
T =ln2/= 0.693/ [1].

14



Hình 2.3: Qui luật phân rã theo thời gian


Đơn vị:Beccơren(Bq)
1Bq = 1 phân rã trong một giây
Ngoài ra còn có một số đơn vị như sau:
1 Ci = 3,7 x 1010 Bq

1kBq = 1000 (103 ) Bq
1MBq = 1000 KBq = 1 000 000 (106) Bq
1 GBq = 1000 MBq = 1 000 000 000 (109) Bq
1 TBq = 1000 GBq = 1 000 000 000 000 (1012)Bq

2.1.6. Phát hiện và ghi đo bức xạ.
Ngành vật lí hạt nhân càng phát triển, các ứng dụng hạt nhân ngày càng phong
phú thì việc phát triển các thiết bị ghi nhận bức xạ càng không thể thiếu.
Hiện nay có rất nhiều cách để ghi đo bức xạ và có thể phân loại thành:
- Ghi nhận bức xạ sử dụng phim.
- Ghi nhận bức xạ không sử dụng phim : các loại detector, màn huỳnh
quang…
Ở đây chỉ nghiên cứu về ghi nhận bức xạ sử dụng phim vì nó thông dụng trong
các nhà máy đóng tàu hiện nay.
15

Phim là công cụ thường dùng để thu và ghi nhận bức xạ Gamma hay tia X khi
chụp ảnh phóng xạ. Ghi nhận bằng phim có ưu điểm cho kết quả cố định, kết quả lưu
giữ được dài lâu. Do tính chất trong suốt đối với bức xạ Gamma hay tia X của từng
phần đối tượng kiểm tra là khác nhau nên dựa vào ảnh dể dàng thấy được sự không
đồng đều về mật độ của vật liệu chiếu cũng như sự khác nhau về bề dày của vật liệu
đồng nhất.

2.1.7. An toàn bức xạ.
Khi tia X đi vào cơ thể người, không phải tất cả đều đi ra khỏi cơ thể mà một số
tia X bị mất đi do co thể người hấp thụ. Những tia X bị mất đi có thể có năng lượng rất
lớn, nó đi qua cơ thể người và giải phóng tất cả năng lượng của nó. Năng lượng này
được chuyển thành electron và gây rất nhiều tổn thất trong cơ thể người trong một
vùng hẹp như : Ion hoá môi trường mà nó đi qua, phá huỷ các AND của tế bào…
Hoạt độ phóng xạ là khả năng phát ra tia phóng xạ của nguồn phóng xạ. Đơn vị

biểu thị ảnh hưởng của tia phóng xạ đối với con người là Sievert (Sv). Các đơn vị nhỏ
hơn là mSv (1Sv=103mSv).
Hoạt độ phóng xạ 1 Bq là khả năng của nguồn phóng xạ mà 1 hạt nhân nguyên
tử biến đổi trong 1 giây sau đó sinh ra 1 tia phóng xạ. Còn muốn biết xem con người bị
nhiễm phóng xạ đến mức độ nào thì quy đổi ra đơn vị mSv.
Khi nhận một lượng tia phóng xạ trong thời gian ngắn thì cơ thể con người sẽ có
những biểu hiện với mức độ khác nhau như sau:
- Mức 0,2Sv : không có biểu hiện bệnh lý gì.
- Mức 0,5Sv : giảm cầu lymph trong máu.
- Mức 3Sv : làm rụng tóc.
- Mức 5Sv : tỷ lệ tử vong là 50%.
- Mức 10 Sv: tỷ lệ tử vong gần 100%.
Theo tiêu chuẩn của Tổ Chức Năng Lượng Nguyên Tử Quốc Tế ( IAEA ) về an
toàn bức xạ No.115 thì những tiêu chuẩn về liều giới hạn được cho trong bảng sau:



16

Bảng 1 : Liều giới hạn cho phép( mSv/năm) [6].

Cơ quan Nhân viên bức xạ Sinh viên Dân chúng
Toàn thân 20 6 1
Thuỷ tinh thể 150 50 15
Cẳng tay, cẳng chân 500 150 -

Các tác hại này xảy ra theo nhiều hiệu ứng: sớm-muộn, tất định-ngẫu nhiên, cá
thể - di truyền và phụ thuộc vào: liều lượng, loại bức xạ, tốc độ, tuổi, giới tính, bộ
phận.
2.2. Thiết bị và vật tư của phương pháp kiểm tra không phá hủy bằng phương

pháp chụp ảnh phóng xạ.
2.2.1. Thiết bị nguồn bức xạ
2.2.1.1. Thiết bị nguồn bức xạ tia X
Thiết bị nguồn bức xạ tia X bao gồm các bộ phận chính sau:
- Ống phát tia X.
- Nguồn tia X.
- Bàn điều khiển trên ống phát tia X.
- Cáp nối.


Hình 2.4 : Thiết bị nguồn bức xạ tia X

2.2.1.2. Thiết bị nguồn bức xạ tia Gamma
Thiết bị nguồn bức xạ tia Gamma bao gồm các bộ phận chính sau:
- Nguồn tia Gamma.
- Đầu chứa nguồn.
- Buồng chứa nguồn.
17

- Guông quay.
- Cáp nối.

Hình 2.5 : Thiết bị nguồn bức xạ tia Gamma
2.2.2. Phim và quá trình xử lý.
2.2.2.1. Cấu tạo phim


Hình 2.6 : Cấu tạo phim

Phim bao gồm một lớp nhũ tương nhạy cảm với ánh sáng hay bức xạ Gamma

hoặc tia X, thường được phủ trên hai mặt của tấm nhựa trong suốt được gọi là lớp nền
và một lớp bảo vệ.
Lớp nền có kích thước ổn định và lớp nhũ tương rất nhạy với hầu hết các năng
lượng tia Gamma hoặc tia X, cả electron tán xạ từ màn tăng cường kim loại và ánh
sáng huỳnh quang phát ra từ màn huỳnh quang.
Giống như ánh sáng nhìn thấy được, tia Gamma hoặc tia X cũng gây nên những
thay đổi quang hoá trong nhũ tương phim ảnh. Vì vậy tạo nên những thay đổi về độ
đen của phim ảnh. Độ đen của phim phụ thuộc cả vào số lượng lẫn năng lượng của bức
xạ đạt tới phim. Khi bức xạ đập vào lớp nhủ tương của phim sẽ tạo ra một ảnh gọi là
ảnh ẩn. Nhũ tương phim chứa những tinh thể AgBr nhỏ. Dưới tác dụng của photon bức
xạ năng lượng hγ, một ion âm Br
-
giải phóng bớt điện tử của nó và trở về trạng thái
trung hoà:
Br
-
+ hγ -> Br + e
-
[1].

18

Điện tử được giải phóng sẽ trung hoà ion bạc dương
Ag
+
+e
-
-> Ag
Ag
+

+Br
-
-> Ag +Br
Các nguyên tử bromua trung hoà cũng liên kết để tạo nên các hạt Br và để lại
các tinh thể AgBr, vì vậy các nguyên tử Ag tự do được đọng lại. Trong quá trình hiện,
ảnh ẩn trở thành ảnh nhìn thấy được.
2.2.2.2. Phân loại phim.
Phim có thể chia thành 4 nhóm trên cơ sở tính chất đặc trưng, mục đích và cách
sữ dụng trong chụp ảnh bức xạ công nghiệp.
Bảng 2.2 : Phân loại phim

Phân loại phim Tốc độ Độ hạt Độ tương phản
Loại 1 Rất chậm Rất mịn Cao
Loại 2 Chậm Mịn Cao
Loại 3 Trung bình Trung bình Trung bình
Loại 4 Nhanh Trung bình Trung bình


2.2.2.3. Xữ lý và tráng rửa phim ảnh.
Sau khi việc chụp bức xạ hoàn tất, phim được đem đi tráng rửa xử lý trong
phòng tối để ảnh ẩn do bức xạ tạo thành trở nên thấy được. trong quá trình tráng rửa xử
lý phim thông thường, các hạt đã bị chiếu xạ sẽ biến thành đen và những hạt không bị
chiếu xạ sẽ bị lấy ra khỏi lớp nền phim.
Có 3 loại hoá chất cần thiết được sử dụng lần lược để biến đổi một phim đã
chụp thành ảnh có thể sử dụng được : thuốc hiện , thuốc rửa trung gian- dừng hiện và
thuốc hãm. Thời gian và nhiệt độ là những yếu tố quang trọng trong quá trình hiện.
thực tế nhiệt độ 200C được sử dụng trong thời gian 5 phút. Tuy nhiên, chỉ dẩn này cần
phải được kiểm tra và xác nhận lại theo quy trình hay chỉ tiêu kỹ thuật đặt ra của nhà
sản xuất. Phim cần được thao tác, bảo quản cẩn thận và sạch sẽ.
2.2.3. Vỏ, bao kín (Cassette).

Làm bằng chất dẻo dễ uốn hoặc bìa cứng.
19

Cassette dẻo dễ uốn được chế tạo từ nhựa PVC màu đen, bền và được sử dụng
rộng rãi ngoài công trường, do nó thích hợp với hình dạng các đối tượng kiểm tra khác
nhau như : ống, đường hàn tròn.
Cassette có hai dạng :
- Cassette có hai bao – một bao nằm bên trong và một bao nằm bên ngoài
được lồng vào nhau.
- Cassette có một bao – có một nắp nylon gài vào một khoá để bảo vệ cho
phim không bị lộ sáng. Cũng có loại cassette mở ra hoặc đóng lại tại nơi
tiếp xúc bằng cách dán nắp lại.
Cassette bìa cứng gồm có một tấm nhôm mỏng đặt ở đằng trước cùng với một
kẹp ép xuống để giữ cho phim và màn tăng cường tiếp xúc tốt với nhau (sử dụng phù
hợp với các đối tượng phẳng, vỏ tàu…).
2.2.4. Màn tăng quang.
Dùng để tăng cường khả năng nhạy cảm của phim với tia bức xạ. Có 3 loại màn
tăng quang thường được sử dụng : màn chì, màn huỳnh quang và kim loại.

Màn chì.
Màn chì là những lá chì mỏng dán trên miếng giấy. Độ dày của màn chì thường
là 0,01; 0,02 và 0,03. Các tấm màn chì thường được đặt trước và sau một tấm phim để
trong cassette khi chụp. Tấm chì phía trước có hai chức năng: lọc các bức xạ năng
lượng thấp, tăng cương hiệu suất tăng quang điện lên phim từ hiệu ứng quang điện và
hiệu ứng Compton. Màn chì phía sau phim thường dày hơn và có chức năng hấp thụ
các năng lượng tán xạ.
Hiệu ứng tăng cường màn chì có hiệu quả hơn khi năng lượng bức xạ trên
150kV, dưới 150kV hiệu ứng phản xạ sẽ vượt trội hiệu ứng tăng cường. màn chì cần
bảo vệ tốt, tránh bị trày xước, xây xát, các nếp gấp… những màn chì không tốt cần
phải được loại bỏ.

Màn huỳnh quang.
Màn huỳnh quang có chứa một loại hoá chất thường là calcium tungstate.
20

Chúng sẽ phát xạ dưới tác dụng của ánh sáng, tia X, tia Gamma, sự phát xạ còn
gọi là phát xạ huỳnh quang. Ánh sáng phát xạ từ màn huỳnh quang sẽ tác dụng lên
phim để tạo ảnh. Nói chung màn chì cho độ xác định phim tốt hơn màn huỳnh quang
và sự phát xạ của ánh sáng từ màn huỳnh quang là không định hướng. Mặc dù vậy màn
huỳnh quang rất hữu ích khi chụp các mẫu tương đối dày và khi nguồn tia X có năng
lượng hạn chế.
Có hai loại màn huỳnh quang được sử dụng trong chụp ảnh công nghiệp: màn
có độ xác định cao làm từ những tinh thể rất nhỏ và màn có độ tăng cường cao ( màn
nhanh) được cấu tạo từ những tinh thể lớn hơn.
Thao tác với màn huỳnh quang cần phải nhẹ nhàng, cẩn thận. Trước khi sử dụng
có thể dùng một giẻ bằng bọt biển thấm nước lau, và lau khô lại bằng khăn mềm.
Màn huỳnh quang kim loai.
Màn tăng cường huỳnh quang kim loại kết hợp các ưu điểm của màn chì và màn
huỳnh quang. Những màn tăng quang này hấp thụ những bức xạ tán xạ bằng màn chì
và đồng thời cung cấp sự phát ánh sáng nhìn thấy được để tăng hiệu suất chiếu.
2.2.5. Chỉ thị chất lượng hình ảnh.
Vật chỉ thị chất lượng ảnh IQI ( Image Quality Indicator) là một dụng cụ mà
ảnh của nó trên phim chụp bức xạ được sử dụng xác định mức năng lượng của ảnh
chụp bức xạ ( độ nhạy ). IQI không nhằm mục đích để đánh giá kích thước hay thiết
lập các chỉ tiêu giới hạn chấp nhận cho các bất liên tục. IQI đơn giản là miếng kim loại
mỏng hay tập hợp các dây có kích thước xác định và là vật liệu giống với vật liệu cần
kiểm tra.
Các số bằng chì trên mặt IQI thường chỉ chiều dày của nó theo phần ngàn inch
hay kích thước dây thay đổi tuỳ thuộc vào loại IQI ( ASTM, ASME, MILD-STD…).
dựa vào đương kính của lỗ dây hay nhỏ nhất phát hiện trên ảnh người ta xác định mức
chât lượng và độ nhạy tương đương.

2.2.5.1 Các loại chuẩn IQI.
IQI tấm là loại phổ biến nhât ở Hoa Kỳ. Hiện có nhiều loại IQI khác nhau của
ASTM, ASME, MILD-STD… Có thể phân loại IQI theo hình dạng như sau :
21

IQI loại dây là loại chỉ thị chất lượng ảnh ở Châu Âu gồm một số dây có đường
kính khác nhau được đặt trên mẫu.

Hình 2.7 : IQI dạng dây

IQI dạng thường là mẫu bậc thang có các chiều dày thay đổi trên mỗi bậc có
khoang lỗ. Độ nhạy được đánh giá bằng độ dày nhỏ nhất của bậc mà lỗ khoan trên đó
vẫn quan sát được trên ảnh.

Hình 2.8 : IQI dạng bậc thang.
Chuẩn IQI-BEAD làm bằng thép ( có đương kính lỗ tăng dần ) có thể đặt trên
mẫu để chỉ độ nhạy. Lỗ nhỏ nhất được nhìn thấy sẽ chỉ thị cho độ nhạy ảnh.
22


Hình 2.9 : IQI dạng lỗ.
2.2.5.2. Đặt IQI.
IQI phải được đặt trên mối hàn sao cho chiều dài của dây vuông góc với chiều
dài mối hàn.
IQI phải được đặt trên phía nguồn của mối hàn kiểm tra bất kì khi nào điều kiện
thực tế cho phép
Khi điều kiện thực tế không cho phép đặt IQI trên phía nguồn, có thể đặt chúng
trên phía phim áp sát vào mối hàn kiểm tra. Để nhận biết khi đặt IQI trên phía nguồn ta
phải đặt một chữ “ F” bằng chì gần các chữ số nhận biết của IQI nhưng không được
nằm vào vùng cần quan tâm trừ khi điều kiện cấu hình không cho phép thực hiện như

vậy.
2.2.5.3. Số lượng IQI.
Khi sử dụng một hay nhiều phim cho 1 lần chiếu chụp, ít nhất hình ảnh của một
IQI phải xuất hiện trên mỗi ảnh chụp phóng xạ.
2.2.6. Cơ sở hạ tầng cho việc đọc ảnh chụp.
Phim ảnh sau khi chụp được xử lý trong buồng tối. Việc xây dựng và bố trí tốt
của buồng tối có ý nghĩa quan trọng để chụp ảnh thành công. Cơ sở kỹ thuật này phải
có một phông nền ánh sáng yếu với mức cường độ không tạo ra các tia phản chiếu,
bóng đè hay vật loá trên ảnh chụp phóng xạ.
Thiết bị chụp và giải đoán ảnh chụp phải có nguồn ánh sáng có thể điều chỉnh
thay đổi được đủ để nhìn thấy được dây IQI chỉ thị trong dải phạm vi độ đen quy định
Điều kiện đọc phải đảm bảo ánh sáng từ rìa mép ảnh hay tới từ các vùng có độ
đen thấp của ảnh chụp không gây ảnh hưởng xấu đến việc giải đoán ảnh. Ánh sáng
23

trong buồng tối đã được làm yếu và có cường độ không làm ảnh hưởng đến chất lượng
của phim. Màu sắc và cường độ của ánh sáng an toàn được thông báo bởi nhà sản xuất
phim. Trong phòng xử lý có các thiết bị như : giá treo phim, đèn soi phim”pony” ,
đồng hồ định thời gian “swan”, máy đo độ đen, hệ rửa phim.
2.3. Kỹ thuật kiểm tra.
2.3.1. Chuẩn bị bề mặt.
Những đường cong gợn sóng , mấp mô hay những bất thường trên bề mặt mối
hàn, bên trong nếu có thể tiếp cận được cũng như bên ngoài, phải được loại bỏ. Quá
trình này có thể được thực hiện bằng một cách thức thích hợp sao cho hình ảnh chụp
phóng xạ do các bất thường này tạo ra không che lấp hoặc gây nhầm lẫn với hình ảnh
của bất kỳ 1 bất liên tục nào.
Bề mặt hoàn thiện sau cùng của mọi mối hàn đối đầu có thể được làm bằng mức
kim loại cơ bản hoặc có thể có một mũ hàn tương đối đồng nhất với chiều cao gia
cường không vượt quá giới hạn quy định trong các tài liệu tham khảo.
2.3.2. Kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ.

Trong chụp ảnh mối hàn,việc bố trí phim, mối hàn và nguồn bức xạ là rất quan
trọng. Các mối hàn được xem xét dưới 3 loại chính : hàn nối, hàn ống và hàn chữ T.
2.3.2.1. Kỹ thuật chụp các mối hàn nối.
Kỹ thuật thông thường là phim nằm song song và gần kề với bề mặt của mối
hàn và nguồn bức xạ phía bên kia của mối hàn một khoảng cách nào đó. Việc đặt phải
cẩn thận vì thường không nhìn thấy được cả hai mặt của mối hàn cùng một lúc.
Sự bố trí phim, nguồn hợp lý cho việc chụp các mối hàn của mẫu có các hình
dạng khác nhau là rất quan trọng.
Trong trường hợp hàn các tấm phẳng, sự bố trí là rất đơn giản. Trong trường
hợp các mối hàn nối ống thì phim, nếu có thể, được đặt bên trong ống và nguồn bức xạ
nằm ngoài và ngược lại.
Trong trường hợp phía trong không đặt được phim thì phim và nguồn bức xạ
phải đặt phía ngoài ống về phía đối diện.


24


Hình 2.10 : Kỹ thuật chụp các mối hàn nối.
2.3.2.2. Kỹ thuật chụp các mối hàn ống.
Các mối hàn ống tròn xuất hiện ở các ống cũng như là các mẫu hình cầu. Các kỹ
thuật sau được sử dụng để chụp các đường hàn chu vi ống.
Phim bên trong nguồn bên ngoài.
Kỹ thuật này chỉ được dùng khi ống có chu vi lớn đủ để đưa phim tới vị trí mối
hàn.

Hình 2.11 : Kỹ thuật chụp phim bên trong nguồn bên ngoài
Phim bên ngoài nguồn bên trong.
Kỹ thuật này với nguồn ở tại tâm cho phép kiểm tra được toàn bộ đường hàn chỉ
trong một lần chụp vì thế tiết kiệm được đáng kể thời gian. Tuy nhiên kích thước của

25

nguồn chụp được xác định bởi bán kính của ống và bề dày đường hàn. Đôi khi nguồn
phù hợp nhỏ nhất được đặt tại tâm có thể không thoã mản điều kiện vùng nửa tối. Có
thể cho phép sử dụng kỹ thuật lệch tâm nhưng để kiểm tra được toàn bộ mối hàn phải
chụp một số lần.

Hình 2.12 : Kỹ thuật chụp phim bên ngoài nguồn bên trong.

Phim bên ngoài nguồn bên ngoài.
Kỹ thuật này có thể chia làm hai cách : một là phương pháp hai thành một ảnh,
ở đó khoảng cách nguồn tới phim được duy trì để khuyết tán ảnh của phần đường hàn
phía trên chỉ cho một ảnh của phần đường hàn gần phim. Cách hai là phương pháp hai
tường hai ảnh, ở đó S
fd
được giữ xa để cho một ảnh hình elip của đường hàn .

Hình 2.13 : Kỹ thuật chụp phim bên ngoài nguồn bên ngoài.
2.3.2.3. Kỹ thuật chụp các mối hàn chữ T.
Hướng của tia X có ảnh hưởng đáng kể đến kết quả kiểm tra chụp ảnh các mối
hàn chữ T vì thế cần phải tạo hướng bức xạ chuẩn.