Procedura de examinare cu radiații penetrante Student : Nita Vlad-Laurentiu Grupa: 143 S.E. Prof. Mihai Cleante Petre 1. INTRODUCERE Radiatiile X Radiatiile X sunt de natura electromagnetica, deosebindu-se de lumina prin lungimea de unda mai mica. Radiatiile electromagnetice sunt produse prin oscilatia sau acceleratia unei sarcini electrice.Undele electromagnetice au atat componente electrice cat si magnetice. Gama radiatiilor electromagnetice este foarte larga: unde cu frecventa foarte inalta si lungime mica sau frecventa foarte joasa si lungime mare. Lumina vizibila constituie numai o parte din spectrul undelor electromagnetice. In ordine descrescatoare de frecventa, spectrul undelor electromagnetice se compune din: radiatii gama, radiatii X, radiatii ultraviolete, lumina vizibila, radiatii infrarosii, microunde si unde radio. Undele electromagnetice nu au nevoie de mediu pentru a se transmite. Astfel, lumina si undele radio pot circula in spatial interplanetar si interstelar, la soare si stele, pana la Pamant. Indiferent de frecventa si lungimea de unda, undele electromagnetice au o viteza de 299.792km/s in vid. Lungimea si frecventa undeleor electromagnetice sunt importante in determinarea efectului termic, al vizibilitatii, al penetrarii si a altor caracteristici. Radiatiile X sunt radiatii electromagnetice penetrante, cu lungime de unda mai scurta decat a luminii si rezulta prin bombardarea unei tinte de tungsten cu electroni cu viteza mare. Au fost descoperite intamplator in anul 1895 de fizicianul german Wilhem Conrad Roentgen, in timp ce facea experimente de descarcari electrice in tuburi vidate, respectiv el a observat ca din locul unde razele catodice cadeau pe sticla tubului razbeau in exterior raze cu insusiri deosebite; aceste raze strabateau corpurile, impresionau placutele fotografice, etc. El le-a numit raze X deoarece natura lor era necunoscuta. Ulterior au fost numite raze (radiatii) Roentgen, in cinstea fizicianului care le-a descoperit. Natura radiatiilor X Radiatiile X sunt radiatii electromagnetice cu o putere de penetrare indirect proportionala cu lungimea de unda. Cu cat lungimea de unda este mai mica, cu atat puterea de penetrare este mai mare. Razele mai lungi, apropiate de banda razelor ultraviolete sunt cunoscute sub denumirea de radiatii moi. Razele mai scurte , apropiate de radiatiile gama, se numesc raze x dure. Radiatiile X se produc cand electronii cu viteza mare lovesc un obiect material. O mare parte din energia electronilor se transforma in caldura iar restul se transforma in raze x, producand modificari in atomii tintei, ca rezultat al impactului. Radiatia emisa nu este monocromatica ci este compusa dintr-o gama larga de lungimi de unda. Primul tub care a produs raze X a fost conceput de fizicianul William Crookes. Cu un tub de sticla partial vidat, continand doi electrozi prin care trece curent electric. Ca rezultat al ionizarii, ionii pozitivi lovesc catodul si provoaca iesirea electronilor din catod. Acesti electroni, sub forma unui fascicul de raze catodice, bombardeaza peretii de sticla ai tubului si rezulta razele X. Acest tub produce numai raze X moi, cu energie scazuta. Un tub catodic imbunatatit, prin introducerea unui catod curbat pentru focalizarea fasciculului de electroni pe o tinta din metal greu, numita anod, produce raze X mai dure, cu lungimi de unda mai scurte si energie mai mare. Razele X produse, depind de presiunea gazului din tub. Urmatoarea imbunatatire a fost realizata de William David Coolidge in 1913 prin inventarea tubului de raze X cu catod incalzit. Tubul este vacuumat iar catodul emite electroni prin incalzire cu un curent electric auxiliar. Cauza emiterii electronilor nu este bombardarea cu ioni, ca in cazurile precedente. Accelerarea procesului de emitere a electronilor se face prin aplicarea unui current electric de inalta tensiune, prin tub. Cu cat creste voltajul, scade lungimea de unda a radiatiei. Fizicianul american Arthur Holly Compton (1892 – 1962), laureat al Premiului Nobel, prin studiile sale a descoperit asa numitul effect Compton in anul 1922. Teoria sa demonstreaza ca lungimile de unda ale radiatiilor X si gama cresc atunci cand fotonii care le formeaza se ciocnesc de electroni. Fenomenul demonstreaza si natura corpusculara a razelor X. Proprietatile radiatiilor X Radiatiille X impresioneaza solutia fotografica, ca si lumina. Absorbtia radiatiilor depinde de densitatea si de greutatea atomica. Cu cat greutatea atomica este mai mica, materialul este mai usor patruns de razele X. Cand corpul uman este expus la radiatiii X, oasele, cu greutate atomica mai mare decat carnea, absorb in mai mare masura radiatiile si apar umbre mai pronuntate pe film. Radiatiile cu neutroni se folosesc in anumite tipuri de radioagrafii, cu rezultate total opuse: partile intunecate de pe film sunt cele mai usoare. Radiatiile X provoaca fluorescenta anumitor materiale, cum ar fi platinocianidul de bariu si sulfura de zinc. Daca filmul fotografic este inlocuit cu un ecran tratat cu un asemenea material, structura obiectelor opace poate fi observata direct. Aceasta tehnica se numeste fluoroscopie. Alta caracteristica importanta este puterea de ionizare, care depinde de lungimea de unda. Capacitatea razelor X monocromatice de a ioniza, este direct proportionala cu energia lor. Aceasta proprietate ne ofera o metoda de masurare a energiei razelor X. Cand razele X trec printr-o camera de ionizare, se produce un curent electric proportional cu energia fasciculului incidental. De asemenea, datorita capacitatii de ionizare, razele X pot fi vazute intr-un nor. Alte proprietati: difractia, efectul fotoelectric, efectul Compton si altele. Aplicatiile radiatiilor X (Principalele utilizari: cercetari stiintifice, industrie, medicina) Studiul radiatiilor X a jucat un rol vital in fizica, in special in dezvoltarea mecanicii cuantice. Ca mijloc de cercetare, radiatiile X au permis fizicienilor sa confirme experimental teoria cristalografiei. Folosind metoda difractiei, substantele cristaline pot fi identificate si structura lor determinate. Metoda poate fi aplicata si la pulberi, care nu au structura cristalina, dar o structura moleculara regulata. Prin aceste mijloace se pot identifica compusi chimici si se poate stabili marimea particulelor ultramicroscopice. Prin spectroscopie cu raxe X se pot identifica elementele chimice si izotopii lor. In afara de aplicatiile din fizica, chimie, mineralogie, metalurgie si biologie, razele X se utilizeaza si in industrie, pentru testarea nedestructiva a unor aliaje metalice. Pentru asemenea radiografii se utilizeaza Cobalt 60 si Caesium 137. De asemenea prin radiatii X se testeaza anumite faze de productie si se elimina defectele. Razele X ultramoi se folosesc in determinarea autenticitatii unor lucrari de arta sau la restaurarea unor picturi. In medicina, radiografele sau fluoroscoapele sunt mijloace de diagnosticare. In radiotarapie se utilizeaza in tratamentul cancerului. Aparatul computerizat, tomograful axial (scanner CAT sau CT) a fost inventat in 1972 de inginerul eletronist Godfrey Hounsfield si a fost pus in aplicare pe scara larga dupa anul 1979. Principiul examinarii cu radiatii penetrante Examinarea cu radiatii penetrante (RT) are la baza fenomenul fizic de atenuare a fascicolelor de radiatii X sau GAMMA la traversarea lor prin materialele inconjuratoare. Aceste radiatii, la iesirea din materialul de controlat, impresioneaza un film radiografic in mod diferit in zonele cu discontinuitati fata de restul materialului. Aceasata examinare este complexa din punct de vedere al protectiei muncii.Se pot evidentia majoritatea discontinuitatilor aflate in interiorul materialului. Examinarea se aplica uzual materialelor metalice. Controlul radiografic consta in expunerea portiunii de examinat, sau a unei parti din ea, la un fascicol de raze X sau Gamma, in masura sa redea „imaginea interna” a unui obiect, fara a-l distruge. Imaginea este fixata in mod permanent pe o pelicula radiografica, exploatand proprietatile razelor X si Gamma: propagare rectilinie, putere de penetrare in materie, capacitate de a impresiona o emulsie sensibila. Aceasta metoda permite vizualizarea interiorului unui obiect examinat, permitand o evaluare volumetrica a defectelor gasite, printre care: porozitati, cute, incluziuni, sufluri, fisuri, sedimente, ramasite, lipsa de penetrare, cavitati, lipsa aliere. 2. DOCUMENTE DE REFERINTA PT CR 13 COLECTIA ISCIR “Prescriptii tehnice pentru examinarea cu radiatii penetrante a imbinarilor sudate cap la cap ale instalatiilor macanice sub presiune si de ridicat” EN 584/1/2 “Clasificarea filmelor radiografice si procesarea lor”. EN 25580 “Negatoscoape” SR EN 970/1999, SR EN 1330-3/2001, SR EN 12517/2002, SR EN 473/2003 SR EN 1435 “Examinarea radiografica a imbinarilor sudate”. SR EN 5817 “Ghid pentru niveluri de acceptare a defectelor” Cod ASME sectiunea V SR EN ISO 6520-1999 Clasificarea imperfectiunilor geometrice din imbinarile sudate Norme fundamentale de radioprotectie CNCAN Prescripţii tehnice ISCIR CR 13 -2003 . SR EN 444-1996 “Examinari nedistructive. Principii generale” SR EN 462/1,/2,/3,/4-1996“Examinari nedistructive.Calitatea imaginii radiografiilor, indicatori de calitate” SR EN 462-1:1996 SR EN 462-2:1996 SR EN 462-3:1996 SR EN 462-4:1996 SR EN 473:2003 SR EN 970:1999 SR EN 1330-3:2001 SR EN 25817:1993 SR EN 12517:1998 STAS 7084/2-1982 STAS 8299-1978 3. RESPONSABILITATI Examinarea îmbinărilor sudate cu radiaţii penetrante se va executa numai de personal autorizat conform Prescripţiilor Tehnice CR 11, Colecţia ISCIR, cu respectarea legislaţiei în vigoare . Operatorii care execută examinarea sau fac evaluarea rezultatelor sunt responsabili de respectarea întocmai a prezentei proceduri . Laboratorul CND va asigura procedeele de lucru (suprafaţă, temperatură de lucru, iluminat ) în condiţii de deplină securitate nucleară, în conformitate cu regulamentul de funcţionare al Unităţii nucleare . Personalul autorizat nivel 2 sau 3 va primi pe baza unei decizii emise de conducerea firmei o ştampilă individuală necesară certificării documentelor de examinare . Terminologia, cu condiţiile tehnice, clasificarea şi simbolizarea defectelor vor fi în conformitate cu standardele prevăzute din CR 13 -2003 . • Societatile care solicita examinarea cu radiatii penetrante sunt responsabile de asigurarea conditiilor cerute de tehnicile de examinare mentionate in procedura si anume: asigurarea zonei, starea suprafetei, etc. • Pesonalul care efectueaza examinari nedistructive cu radiatii penetrante trebuie sa fie calificat in conformitate cu standardul SR EN 473-2003 si/sau cu prescriptiile tehnice CR 11, colectia ISCIR. • Pentru personalul care executa examinarea, responsabilitatile sunt mentionate in SR EN 473-2003 sau in prescriptiile tehnice ISCIR, CR 11. • Operatorul de examinari nedistructive are obligatia ca inainte de a incepe activitatea propriu-zisa, sa asigure zona prin montarea panourilor avertizoare pentru inchiderea zonei de lucru cu radiatii, sa examineze vizual fiecare componenta, pe intreaga zona de examinare, atât din punct de vedere al curatirii de impuritati, cât si din punctul de vedere al existentei eventualelor discontinuitati vizuale cu ochiul liber 4. DESCRIEREA ACTIVITATILOR În vederea desfăşurării corespunzătoare a examinărilor cu radiaţii penetrante este absolut necesară existenţa unor spaţii special amenajate, dotate şi autorizate conform legii 111/96 şi a Normelor Republicane de Securitate Nucleare. Instalaţiile de radiografiere utilizate trebuie să corespundă cerinţelor impuse de Normele Republicane de Securitate Nucleară . Examinarea cu radiaţii penetrante a îmbinărilor sudate se va efectua în conformitate cu prevederile SREN 444. Pentru instalaţiile mecanice sub presiune şi de ridicat sa va folosi tehnica de examinare A . Materialele, accesoriile şi aparatura specifică pentru verificarea cu radiaţii penetrante a îmbinărilor sudate (filme, I.C.I., intensificatoare, surse de radiaţii, negatoscoape) trebuie să fie omologate de ISCIR . Filmele radiografice utilizate pentru examinarea cu radiaţii penetrante a îmbinărilor sudate fac parte din clasa GII(doi) . Expunerea filmelor radiografice utilizate se face cu radiaţii “x” (U= 230300 kV, I= 5-14 mA). Aceste valori variază în limitele de mai sus în funcţie de aparatul utilizat RAP sau MXR-301 . Domeniul de grosimi ce poate fi examinat variază între grosimi de material variind între 6-32mm . Pentru aprecierea calităţii imaginii radiografice se vor utiliza indicatori de calitate a imaginii cu trepte şi găuri sau cu fire . Expunerea filmelor radiografice se va efectua fără ecrane intensificatoare, cu ecrane intensificatoare metalice sau cu ecrane intensificatoare fluorometalice . Densitatea de înnegrire minimă a radiografiei, în zona metalului depus fără defecte, va fi conform SREN 444. Stabilirea calităţii imaginii radiografice obţinute prin tehniica de examinare A se va face conform tabelelor1,2,3,4, sau 5 din CR 13 -03, În funcţie de tipul indicatorului de calitate a imaginii utilizat şi modul de plasare al acestuia . Poziţionarea ICI şi modul de utilizare a tabelelor 1+5 vor fi în conformitate cu prevederile anexei 2 din CR 13-2003. Fiecare operator va avea un indicativ pe radiografie, format dintr-un număr sau literă din plumb stabilite prin decizie dată de conducerea unităţii, astfel încît să poată fi identificat operatorul care a executat radiografia . Repetarea radiografiei datorită imaginilor echivoce sau lipsei de sensibilitate a imaginii se va identifica pe radiografie printr-o literă din plumb ( E2, E3, etc. ) Dacă două radiografii ale aceleiaşi poziţii examinate prezintă imagini echivoce în zone diferite se poate accepta examinarea. În acest caz ambele filme se vor arhiva şi vor fi menţionate în anexa buletinului de examinare . În cazul examinărilor îmbinărilor sudate cap la cap a ţevilor conform anexei 2 din CR 13-03, indicatorul de calitate a imaginii radiografice va fi poziţionat pe ţeavă în zona cea mai apropiată de sursa de radiaţii. Poziţionarea ICI şi modul de utilizare a tabelelor 1+5 vor fi în conformitate cu prevederile anexei 2 din CR 13-03. Pentru îmbinările sudate rectilinii se va folosi tabelul 1 sau 2 din CR13-03 . Remanierile se vor identifica pe radiogramă printr-o literă din plumb (R1 remedierea întîi R2 remedierea a doua, etc). 5. CRITERII DE ACCEPTARE A CALITĂŢII IMAGINII RADIOGRAFICE Sunt considerate acceptabile toate radiografiile care îndeplinesc, în urma examinării, următoarele condiţii : -lipsă imaginii echivoce în zone de interes . -nivelul de calitate al imaginii este cel cerut în tabelul 1,2,3,4. Criteriile de acceptare sunt cele indicate în capitolul 4.13 al CR13-03 . 6. STABILIREA CALITĂŢII ÎMBINĂRILOR SUDATE CAP LA CAP În sensul prezentelor pescripţii tehnice se definesc următoarele noţiuni : - Indicaţie de discontinuitate rotunjită este orice imagine cu contur regulat, circular sau oval a carei dimensiune maximă este mai mică sau egală cu trei ori dimensiunea minimă a sa . - Indicaţie de discontinuitate alungită este orice imagine cu contur regulat sau neregulat, de formă alungită a carei dimensiune maximă este mai mare de trei ori dimensiunea minima a sa . - Indicaţie de discontinuitate rotunjită izolată este acea indicaţie a cărei margine este situată la o distanţă de cel puţin 25mm faţă de marginea indicaţiei celei mai apropiate - Indicaţii de discontinuităţi rotunjite distribuite sunt acele indicaţii între marginile cărora este o distanţă cuprinsă între 25mm şi de trei ori dimensiunea maximă a celei mai mari - Indicaţii de discontinuităţi rotunjite grupate sunt formate din cel puţin trei indicaţii între marginile cărora este o distanţă mai mică decât de trei ori dimensiunea maximă a celei mai mari. Lungimea grupului se defineşte prin distanţa dintre marginile exterioare ale celor doua indicaţii care sunt cele mai îndepărtate între ele . - Indicaţii de discontinuităţi rotunjite aliniate sunt formate din cel puţin trei indicaţii care ating o linie paralelă cu axa îmbinării sudate, trasată prin centrul celor două indicaţii extreme, iar distanţa dintre marginile a două indicaţii succesive este mai mare decât de trei ori dimensiunea maximă a celei mai mari. - Indicaţii de discontinuităţi rotunjite aliniate grupate în cadrul indicaţiilor de discontinuităţi rotunjite aliniate sunt formate din cel puţin două astfel de indicaţii între marginile cărora este o distanţă egală sau mai mică decât de trei ori dimensiunea maximă a celei mai mari . - Două sau mai multe indicaţii de discontinuităţi rotunjite între marginile cărora este o distanţă egală sau mai mică decât dimensiunea maximă a celei mai mari, se apreciază cu o singură indicaţie de discontinuitate a cărei dimensiune maximă este egală cu distanţa maximă între marginile exterioare ale indicaţiilor discontinuităţilor respective. - Indicaţii de discontinuităţi alungite izolate sunt acele indicaţii între ale căror margini cele mai apropiate este o distanţă mai mare decât de şase ori lungimea maximă a celei mai mari indicaţii . - Indicaţii de discontinuităţi alunjite aliniate sunt formate din cel puţin două indicaţii de discontinuităţi alungite între ale căror margini cele mai apropiate este o distanţă egală sau mai mică decât de şase ori lungimea maximă a celei mai mari indicaţii. - Două sau mai multe indicaţii de discontinuităţi alunjite între marginile cărora este o distanţă egală sau mai mică decât dimensiunea maximă a celei mai mari se apreciază ca o singură discontinuitate a cărei dimensiune maximă este egală cu distanţa maximă între marginile exterioare ale indicaţiilor discontinuităţilor respective. - Se defineşte drept grosime “ t “, grosimea materialului de bază al îmbinarii sudate . în cazul când cele doua materiale de bază cu care se realizează îmbinarea sudată au grosimi diferite, grosimea “ t “ va fi egală cu grosimea materialului de bază cel mai subţire. În imbinările sudate nu sunt admise defecte de tipul fisură, lipsă de topire, nepătrundere şi crestături. Discontinuităţi admise în îmbinările sudate sunt cele care au indicaţia (imaginea proiectată pe radiofilm) rotunjită sau alunjită, în limitele prevăzute . Discontinuităţi rotunjite din imbinările sudate se admit după cum urmează. Vor fi considerate relevante numai acele indicaţii de discontinuităţi rotunjite ale căror dimensiuni maxime depăşesc următoarele valori : 1/10 t pentru t mai mic decit 3 mm 0,4 mm pentru t cuprins între 3 mm şi 6 mm inclusiv 0,8 mm pentru t cuprins între 6 mm şi 60 mm inclusiv 1,5 mm pentru t mai mare decât 60 mm Discontinuităţile rotunjite izolate sunt admise dacă dimensiunea maximă a indicaţiilor acestora este egală sau mai mică decât 1/3 t, dar nu mai mare de 6 mm. În cazul retasurilor la rădăcină izolate, lungimea acestora sa nu fie mai mare de 20 % din circumferinţa interioara a ţevii ; În cazul mai multor retasuri la radacină, lungimea totală a acestora să nu depăşească 30 % din circumferinţa interioară a ţevii, iar distanţa dintre două retasuri alăturate să fie cel puţin egală cu 10 % din circumferinţa respectivă. În cazul examinării unei îmbinări sudate placate, aprecierea calităţii îmbinărilor sudate placate, se va face separat pentru îmbinarea materialului de rezistenţă şi a placajului, în funcţie de grosimile acestora. În acest scop se va examina mai întâi în mod obligatoriu îmbinarea sudată a materialului de rezistenţă şi apoi ansamblul. Stabilirea calităţii îmbinării sudate a materialului de rezistenţă se face în conformitate cu prevederile prezentei prescripţii, iar stabilirea calităţii îmbinării placajului se va face în conformitate cu prevederile proiectului ( desenul tip de ansamblu ) În cazuri speciale, în care se consideră necesar, în condiţiile prevăzute de SR EN 444, aprecierea calităţii îmbinărilor sudate, se va face conform proiectului, documentaţiei de execuţie, pe baza unor proceduri tehnice de lucru avizate de ISCIR INSPECT respectând standardele aplicabile precum şi prescripţiile tehnice colecţia ISCIR aplicabile şi altor reglementări ( standarde europene ) cu acordul scris al ISCIR INSPECT . 7. INSTRUIREA PERSONALULUI Prezenta procedură va fi prelucrată de către şeful laboratorului CND la emitere, modificare, şi revizie cu tot personalul din cadrul Laboratorului CND. 8. ÎNREGISTRAREA REZULTATELOR În cazul acceptării imaginii radiografice a filmului, precum şi a calităţii îmbinării sudate pe care o reprezintă, interpretatorul va certifica acest lucru prin aplicarea ştampilei pe o porţiune a filmului în afara zonei de interes . Laboratorul de examinări cu radiaţii penetrante va avea şi va ţine la zi un registru de evidenţă a lucrărilor executate, conform CR13-2003 . Rezultatul examinării prin radiaţii penetrante va fi cosemnat într-un buletin de examinare întocmit conform anexei 1,din CR13-2003. Planul de examinare radiografică face parte din desenul tip de ansamblu şi este completat de interpretatorul radiografiilor . 9. ANEXE Anexa cu geometriile de expunere Buletin de examinare cu radiaţii penetrante conform CR 13-2003. Intre producator si beneficiar se pot conveni detalii, completari sau modificari fata de prevederile acestei proceduri. De asemenea, la solicitarea beneficiarului raportul de examinare poate fi eliberat pe alt tip de formular decât cel continut in prezenta procedura. Tehnica de iradiere prin doi pereti: a) iradierea cordoanelor circulare la tuburi b) iradierea cordoanelor longitudinale la tuburi c) iradierea oblica a cordoanelor circulare la tevi, cu interpretarea ambilor pereti (expunere in elipsa) d) iradierea cordoanelor circulare la tevi cu axa fascicolului in planul sudurii, cu interpretarea ambilor pereti Criterii de acceptare si respingere Se considera respinse urmatoarele discontinuitati: discontinuitati rotunjite izolate mai mari decit 1/3t sau 6mm, discontinuitati rotujite distribuite mai mari de 1/4t sau 4mm, discontinuitati rotunjite grupate daca lungimea grupului depaseste 2t sau 25mm, mai multe grupari de discontinuitati rotunjite daca depasesc 25mm pe o lungime de 150mm aimbinarilor sudate, discontinuitati rotunjite aliniate daca dimensiunile maxime ale indicatiilor sunt mai mari decat t pe o lungime de 12t, discontinuitati alungite izolate mai mari decat t/3, discontinuitati alungite aliniate daca lungimea totala a grupului depaseste t pe o lungime de 12t a imbinarii sudate, unde t este grosimea sudurii materialului de baza (conform CR 13-2003). In nodurile de sudura discontinuitatile rotunjite se amplifica cu coeficientul 0,5 iar cele alungite cu coeficientul 0,3. Se considera respinse retasurile in cazul cand lungimea acestora este mai mare de 20% din circumferinta tevii iar in cazul mai multor retasuri, lungimea totala a acestora sa depaseasca 30% din circumferinta interioara a tevii iar distanta dintre doua retasuri alaturate sa fie mai mica de 10% din circumferinta respectiva. Nu se admit fisuri si lipsa de topire.