工业X射线无损探伤应知应会.pdf
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1、 电离辐射安全与防护专业实务电离辐射安全与防护专业实务 工业工业 X X 射线无损探伤应知应会射线无损探伤应知应会 生态环境部辐射源安全监管司生态环境部辐射源安全监管司 中国原子能研究院中国原子能研究院 编制人员:编制人员:XXX、XXX/ 目录目录 第一章 X 射线无损探伤 . 1 第一节 概述 . 1 第二节 结构组成和工作原理 . 1 2.1 X 射线机 . 1 2.2 X 射线无损探伤的工作原理 . 3 第三节 安全与防护 . 4 3.1 源项及风险分析 . 4 3.2 操作要求 . 4 3.3 管理要求(监管要求和内部管理) . 5 第四节 案例分析与辐射应急 . 13 4.1 工业
2、 X 射线无损探伤事故案例及经验教训 . 13 4.2 工业 X 射线无损探伤辐射事故处理 . 14 4.3 工业 X 射线无损探伤辐射事故的应急 . 15 1 第一章第一章 X 射线无损探伤射线无损探伤 第一节第一节 概述概述 X 射线检测是无损检测(无损探伤)中的重要方法之一,它是利用 X 射线来检查工件内 部缺陷的一种方法;广泛用于锅炉、压力容器和管道等的制造检验及其在役检验。由于 X 射线机移动方便,射线能量较低,易实施射线的防护,是目前最常用的射线检测手段之一。 它与射线无损探伤最大的差别就在于 X 射线机在制造、安装、贮存、运输过程中均没有 辐射及辐射损伤存在,只有在其运行时才会存
3、在辐射防护问题。 X 射线机产生的 X 射线穿透锅炉、压力容器和管道等设备工件后其强度会发生衰减, 通过测量射线强度发生衰减前后的差异来判断所检测的设备或工件中是否存在缺陷, 以判定 检测对象是否符合检测验收标准,确保检测对象的安全运行。 X 射线无损探伤适合于有电源供电、工作面相对宽阔、检测对象(例如:锅炉壁、容器 壁和管壁等)较薄(20mm)的情况。 第二节第二节 结构组成和工作原理结构组成和工作原理 2.1 X 射线机 工业 X 射线无损探伤中使用的低能 X 射线机,一般由四部分组成:射线发生器(X 射 线管) 、高压电源、冷却系统、控制系统。 X 射线机按照结构通常分为三类:便携式 X
4、 射线机、移动式 X 射线机、固定式 X 射线 机;也可以按其他方式分类:例如,按照所加工作电压的形式可分为恒压 X 射线机和脉冲 X 射线机;按照加在 X 射线管上的电压脉冲频率可分为恒频 X 射线机和变频 X 射线机;按 照所用的 X 射线管结构材料又可分为玻璃管 X 射线机和陶瓷管 X 射线机; 按照 X 射线管的 辐射角可分为定向 X 射线机和周向 X 射线机;按照 X 射线管焦点尺寸可分为微焦点、小焦 点和常规焦点 X 射线机等;但目前多按照结构进行分类。 工业 X 射线无损探伤中使用的部分低能 X 射线机如图 2-1 所示。 2 图 2-1 工业 X 射线无损探伤中使用的部分低能
5、X 射线机 便携式 X 射线机采用组合式射线发生器,其 X 射线管、高压电源、冷却系统共同安装 在一个机壳中,也简单地称为射线发生器,在射线发生器中充满绝缘介质。整机由两个单元 构成,即控制系统和射线发生器,它们之间由低压电缆连接。现在多数填充的绝缘介质是 SF6,以减轻射线发生器的重量。填充的 SF6气体的气压应不低于 0.34MPa(3.5kg/cm2) ,但 也不能过高,以防机壳爆裂,通常不应超过 0.49MPa(5.0kg/cm2) 。采用充气绝缘的便携式 X 射线机的体积小、重量轻,便于携带,利于现场进行射线照相检测。便携式 X 射线机的 管电压一般不超过 320kV,管电流经常固定
6、为 5mA,连续工作时间一般为 5min。 移动式 X 射线机具有多个分立的组成部分,它们共同安装在一个可移动的小车上,可 以方便地移动到现场、车间,进行 X 射线探伤。冷却系统为良好的水循环冷却系统。X 射 线管采用金属陶瓷 X 射线管,管电压不高于 160kV(或 150kV) ,射线发生器通常就是 X 射 线管,它与高压电源之间采用一长达 15m 左右的高压电缆连接,以便于现场的防护和操作。 固定式 X 射线机采用结构完善、功能强的分立射线发生器、高压电源、冷却系统和控 制系统,射线发生器与高压电源之间采用高压电缆连接,高压电缆的长度一般为 2m。这类 X 射线机体积和重量都比较大,不便
7、移动,因此固定安装在 X 射线机房内,如图 2-2。这类 X 射线机已形成 150kV 和 250kV(225kV) ,320kV 和 450kV(420kV)等系列,其管电流 可用到 30mA 甚至更大的值,系统完善,工作效率高,它是实验室优先选用的 X 射线机。 3 图 2-2 固定式 X 射线机 2.2 X 射线无损探伤的工作原理 X 射线无损探伤的工作原理是:当 X 射线入射到被测试工件时,一部分 X 射线被吸收, 一部分 X 射线被散射,还有一部分 X 射线透过被测试工件。如果 X 射线束是均匀,且被测 试工件也是均匀无缺陷的,透过的那一部分 X 射线强度就应该是均匀的;如果被测试工
8、件 局部存在缺陷或结构存在差异,它将改变 X 射线透射的均匀状况,使其不均匀;采用适当 的探测器(例如,X 射线探伤照相中采用胶片)检测透射 X 射线的强度,从胶片上可显示 出被测试工件的局部缺陷或结构差异的部位、大小和性质。 X 射线照相无损探伤一般将被检物体置于 X 射线源 1m 左右的位置, 使射线尽量垂直穿 透被检部件(如图 2-3 所示) 。将装有胶片和增感屏的暗袋紧贴于被测试工件背后放置,使 X 射线照射适当时间进行曝光,在胶片乳胶层产生潜像,将曝光后的胶片进行暗室处理,经 显影、停显、定影、水洗和干燥,得到的底片置于观片灯上观察,依据底片的灰度和缺陷图 像判断缺陷的种类、大小、数
9、量和位置分布,并按标准要求对缺陷进行等级分类。 4 图 2-3 X 射线无损探伤工作原理示意图 第三节第三节 安全与防护安全与防护 3.1 源项及风险分析 X 射线机故障:可能发生的事故为 X 射线机漏射线指标达不到工业 X 射线探伤放射 防护要求 (GBZ117-2015)规定的要求,或射线机故障以及控制系统失灵,出现异常曝光 可致人员受到一定的照射剂量,造成工作人员不必要的照射; 未分区管理导致误照: 作业现场未按照标准和分级管理要求划分控制区和监督区, 未设 置警戒线或曝光前未清查现场,使人员误入或滞留于辐射区域,可导致较大剂量的照射,可 能造成辐射损伤。 探伤作业人员未按规定撤离到安全
10、区域即开始曝光, 受到较大剂量的辐射 照射。 X 射线机被盗:不了解 X 射线机工作原理、性能的人员开机造成周围人员的不必要照 射。 3.2 操作要求 3.2.1 X 射线固定无损探伤安全操作要求射线固定无损探伤安全操作要求 (1)无损探伤人员进入无损探伤室时除佩戴常规个人剂量计外,还应配备可直接显示剂 量率值和超阈声/光报警的个人剂量报警仪。当辐射水平达到设定的报警水平(阈值)时,无 损探伤人员应立即离开无损探伤室,同时阻止其他人进入无损探伤室,并立即向辐射防护负责 人报告。 (2)每天工作时,每次无损探伤作业前作业人员应检查射线机,检查安全装置、联锁 装置的性能及报警信号、标志的状态。 (
11、3)交接班或当班使用剂量仪前,应检查剂量仪是否正常工作。如在检查过程中发现 剂量仪不能正常工作,则不应开始无损探伤工作。 (4)在控制 X 射线机的曝光条件时,必须严格遵守设备操作规程。无损探伤人员应正 确使用配备的辐射防护装置,如准直器和附加屏蔽,将潜在的辐射降到最低。 (5)在每一次照射前,操作人员都应该确认无损探伤室内部没有人员滞留并关闭防护 5 门。只有在防护门关闭、所有防护与安全装置系统都启动并正常运行的情况下,才能开始无 损探伤工作。 3.2.2 X 射线移动探伤安全操作要求射线移动探伤安全操作要求 (1)无损探伤单位应向被检测方了解现场作业的特殊管理和特殊安全等相关问题,并 配合
12、现场管理者对相关工作人员进行安全培训。 (2)每天工作时,每次无损探伤作业前作业人员应检查射线机,检查安全装置、联锁 装置的性能及报警信号、标志的状态。 (3)开始无损探伤作业前,作业人员应划定作业场所警戒区域,并在相应的边界设置 警示标识: 划定控制区,并在其边界上设置清晰可见的“禁止进入 X 射线区”警告牌,拉警戒 绳,无损探伤作业人员应在控制区边界外操作,控制区的范围应清晰可见,工作期间要有良 好的照明,确保没有人员进入控制区。如果控制区太大或某些地方不能看到,应安排足够的 人员进行巡查。 划定监督区,并在其边界上设置清晰可见的“无关人员禁止入内”警告牌,必要时 设专人警戒, 在监督区边
13、界附近不应有经常停留的公众成员。 应在监督区边界和建筑物的进 出口的醒目位置张贴电离辐射警示标识和警告标语等提示信息。 (4) 现场用于无损探伤的每台 X 射线机应至少配备一台便携式剂量(率)仪。开始 无损探伤工作之前,应对剂量仪进行检查,确认剂量仪能正常工作。在现场无损探伤工作期 间,便携式剂量(率)仪应一直处于开机状态,用以监督防止 X 射线曝光异常或不能正常 终止。 (5) 无损探伤作业时,至少有 2 名操作人员同时在场,操作人员应佩戴个人剂量计、 直读剂量计和个人剂量报警仪。个人剂量报警仪不能替代便携式剂量(率)仪,两者均应使 用。 (6)应有提示“预备”和“照射”状态的指示灯和声音提
14、示装置。 “预备”信号和“照 射”信号应有明显的区别,并且应与该工作场所内使用的其他报警信号有明显区别。警示信 号指示装置应与射线机联锁。在控制区的所有边界都应能清楚地听见或看见“预备”信号和 “照射”信号。 (7)开始现场无损探伤之前,无损探伤人员应确保在控制区内没有任何其他人员,并防 止有人进入控制区。 (8) 在试运行(或第一次曝光)期间, 应测量控制区边界的剂量率以证实边界设置正确。 必要时应调整控制区的范围和边界。 (9) 周向式 X 射线机用于现场无损探伤时, 应将 X 射线管头组装体置于被检测物件内 部进行透照检查。做定向照射时可使用准直器(仅开定向照射口)。 3.3 管理要求(
15、监管要求和内部管理) 3.3.1 对对 X 射线无损探伤单位的要求射线无损探伤单位的要求 (1)应依法取得辐射安全许可证并在其有效期内从事规定范围内的活动。 (2)应建立辐射安全和防护机构,并至少设置 1 名辐射安全和防护负责人和 1 名辐射 防护人员。 (3)应制定辐射安全和防护管理制度,包括岗位职责、人员培训、无损探伤装置台账 管理、无损探伤装置检查维护、辐射监测和辐射安全检查等内容。 (4)应制定 X 射线无损探伤作业相关的操作规程,包括固定探伤室作业、移动探伤作 6 业、无损探伤装置和辐射监测仪使用等操作规程。 (5)应成立辐射应急组织,明确参与应急准备与响应的部门及人员,并制定辐射应
16、急 预案。 (6) 应对本单位的辐射安全和防护状况进行年度评估, 并于每年 1 月 31 日前向环保部 门提交上一年度的评估报告。 (7)制定无损探伤装置的领取、归还和登记制度,无损探伤装置台账和实物定期清点 检查制度。 3.3.2 辐射安全和防护管理机构的要求辐射安全和防护管理机构的要求 (1)辐射安全和防护机构应明确规定成员的管理职责和工作程序。 (2)该机构的职责范围应覆盖所有与辐射安全和防护有关的活动。 (3)该机构应对本单位的法人负责,在贯彻执行辐射安全和防护管理制度过程中具有 充分的监督权和核查权,相关部门及个人应予以配合。 3.3.3 辐射工作人员岗位职责的要求辐射工作人员岗位职
17、责的要求 (1)辐射安全和防护负责人 辐射安全和防护负责人应由无损探伤单位内负责辐射安全和防护的领导担任。 负责辐射安全和防护机构及人员的监督和管理工作。 负责辐射安全和防护管理制度的贯彻实施。 组织本单位相关部门及人员开展辐射应急行动。 组织对本单位的辐射安全和防护状况进行评估。 (2)辐射防护人员 定期组织对无损探伤室、无损探伤装置的安全状况进行检查并记录。 组织开展相关辐射监测,并负责监测数据的记录及管理。 负责个人剂量计及辐射监测仪的维护、检定及比对。 负责辐射防护用品与应急物资的管理及发放。 参与本单位的辐射应急行动,控制应急人员的受照剂量。 负责对辐射工作人员进行辐射防护知识和监测
18、仪表操作技能的培训。 (3)X 射线无损探伤操作人员 遵守辐射安全和防护管理制度,执行 X 射线无损探伤作业相关的操作规程。 正确佩戴个人剂量计和个人剂量报警仪,熟练使用便携式剂量(率)仪。 负责作业前后对无损探伤装置进行安全检查, 作业过程中对作业场所进行安全检查。 在无损探伤作业时采取合理的防护措施减少人员受照剂量。 发现辐射安全隐患及时向辐射安全和防护负责人报告。 3.3.4 人员资质及培训的要求人员资质及培训的要求 (1)从事工业 X 射线无损探伤活动的辐射工作人员、安全员和辐射安全管理人员应参 加初级以上辐射安全网络培训,经考试合格后持证上岗。 (2)辐射工作人员应参加单位内部开展的
19、关于辐射安全和防护管理制度、射线无损探 伤作业相关的操作规程及辐射事故应急处置等方面的培训。 3.3.5 职业健康与个人剂量管理要求职业健康与个人剂量管理要求 (1)职业健康管理 辐射工作人员上岗前, 应进行上岗前职业健康检查, 符合辐射工作人员健康标准的, 方可参加无损探伤工作。 辐射工作人员上岗后应定期进行职业健康检查, 两次检查的时间间隔不应超过 2 年, 必要时可增加临时性检查。 辐射工作人员脱离辐射工作岗位时,应进行离岗前的职业健康检查。 7 射线无损探伤单位应建立辐射工作人员的职业健康档案。个人剂量档案应当保存至 辐射工作人员年满七十五周岁,或者停止辐射工作三十年。允许辐射工作人员
20、查阅、复印本 人的个人剂量监测档案。 无损探伤单位在运行过程中有时会发生一些特殊情况,少数工作人员可能受到超过 年剂量限值的照射。 对这种照射必须事先经过周密的计划, 由本单位领导及辐射防护负责人 批准,并受剂量限值的约束。对接受这种事先计划的特殊照射的人,应及时组织健康检查, 按照国家有关标准进行医学随访观察并将受照剂量和观察结果详细记入个人剂量和健康档 案。 (2)个人剂量管理 辐射工作人员应进行个人外照射剂量监测。 辐射工作人员在紧急情况、突发事件或执行应急程序时所受到的剂量,应与常规工 作中所受到的剂量加以区分。 个人剂量计应定期送交有资质的检测部门进行测量,外照射个人剂量监测周期一般
21、 为 30 天, 最长不超过 90 天, 并建立个人剂量档案。 工作人员个人剂量应受剂量限值的约束。 个人剂量档案应包括辐射工作人员的个人基本信息、工作岗位、剂量监测结果等材 料,并保存至辐射工作人员年满七十五周岁,或者停止辐射工作后三十年。 个人剂量监测报告数据应及时告知本人。 个人剂量计使用注意事项: a.个人剂量计应专人专用。 b.个人剂量计应正确佩戴。 c.个人剂量计应注意保护,避免受到高温、水泡、挤压等。 d.从事辐射工作时应一直佩戴个人剂量计。 个人剂量管理限制 a.职业照射剂量限值 应对任何工作人员的职业照射水平进行控制,使之不超过下述限值: 由审管部门决定的连续 5 年的年平均
22、有效剂量(但不可作任何追溯性平均)20mSv;任 何一年的有效剂量 50mSv;眼晶体的年当量剂量 150mSv; 四肢(手和足)或皮肤的年当 量剂量 500mSv; b.对于年龄为 16-18 岁接受涉及辐射照射就业培训的学徒工和年龄为 16-18 岁在学习过 程中需要使用放射源的学生,应控制其职业照射使之不超过下述限值: 年有效剂量 6mSv;眼晶体的年当量剂量 50mSv;四肢(手和足)或皮肤的年当量剂量 150mSv。 c.特殊情况 如果某一实践是正当的, 是根据良好的工程实践设计和实施的, 其辐射防护已按相关标 准的要求进行了优化, 而其职业照射仍然超过正常照射的剂量限值, 但预计经
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- 工业 射线 无损 探伤 应知应会
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