CC BY
12
ТОМСКОГО
Том 139
ИЗВЕСТИЯ
ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА
1965
ВЫБОР ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ РАДИАЦИОННОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ СЛОИСТЫХ ТЕЛ НА ПРИМЕРЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
В. А. ВОРОБЬЕВ
(Представлена научным семинаром научно-исследовательского института электронной
интроскопии)
Для оптимальных условий радиационной дефектоскопии слоистых тел необходимо применить диапазон энергии, обеспечивающий желаемое сочетание производительности и чувствительности. В радиационной дефектоскопии выявление дефекта основывается на изменении плотности потока излучения, прошедшего через дефект, по сравнению с плотностью потока излучения, прошедшего доброкачественный участок материала. Изменение плотности потока определяется величиной коэффициента ослабления излучения материалом. Величина наименьшего выявляемого дефекта может быть выражена через коэффициент ослабления [1, 2]
АхВ + К» , (1)
7
где — чувствительность глаза к разности плотности потемнения пленки;
7 — контрастность снимка;
В — фактор накопления;
Кв — дополнительное вуалирование пленки за счет рассеянного излучения, не прошедшего через исследуемое сечение контролируемого объекта; — коэффициент ослабления излучения в месте нахождения дефекта.
Согласно (1) для получения наилучшей выявляемое™ коэффициент ослабления должен быть максимальным. Так как кроме исследуемого слоя излучение проходит и через другие лежащие на его пути слои материала с иным химическим составом, то в них согласно (1) коэффициент ослабления должен быть минимальным. Таким образом, условие выбора диапазона энергий излучения для контроля слоя материала с большим эффективным атомным номером и плотностью сводится к применению излучения, для которого разность коэффициентов ослабления в исследуемом слое и в остальных будет наибольшей [2].
Для контроля положения и состояния арматуры в железобетоне нужно выбирать энергию исходя из условий для просвечивания более плотного слоя на фоне менее плотных.
4. Заказ 3076.
49
С этой целью были проведены исследования коэффициентов ослабления тормозного излучения в бетоне и стали.
Коэффициенты ослабления рассчитывались из переходных кривых, полученных измерением интенсивности излучения при последовательном наращивании толщины исследуемого материала [3]. Измерения проводились с помощью тонкостенных ионизационных камер [2]. Выбор в качестве детектора излучения тонкостенной ионизационной камеры определялся тем, что как в рентгеновской пленке, так и тонкостенной ионизационной камере ионизация в основном создается потоком вторичных электронов. Ионизационная камера имела толщину передней и задней стенки 0,05 мм алюминия и устанавливалась вплотную к исследуемому поглотителю. Ионизация в камере вызывалась вторичными электронами, выбиваемыми из исследуемого тела. Таким образом, моделировалась радиография без применения усиливающих экранов. Толщина передней стенки и глубина воздушной полости рабочего объема камеры выбиралась из условия эквивалентности пробега вторичных электронов, выбиваемых тормозным излучением с максимальной энергией 10— 30 Мэв, в эмульсии рентгеновской пленки типа РТ и в камере.
Измерения производились с помощью рентгенометра типа «Кактус».
Образцы для исследования переходных кривых изготовлялись из строительного бетона объемным весом 2,4 т/м3, общая толщина составного образца в экспериментах составляла от 5 до 150 см.
В гражданском строительстве редко применяется стальная арматура диаметром более 20 мм [4], поэтому для стали коэффициент ослабления был измерен нами для толщины слоя 20 мм. Из полученных величин коэффициентов ослабления тормозного излучения бетатрона с максимальной энергией 15, 20, 25 и 30 Мэв вычитались величины коэффициентов ослабления, полученные для тех же энергий для бетонных образцов различной толщины. Полученная таким образом разность представляла собой разницу в коэффициентах ослабления тормозного излучения в стали и бетоне на различной глубине железобетонной конструкции.
На рис. 1 по оси абсцисс отложена толщина слоя бетона в т/м2, а по оси ординат разность массовых коэффициентов ослабления тормозного излучения в
Рис. 1. Зависимость разности коэ ффициентов стали и бетоне в г/°м2- В диапа-ослабления тормозного излучения с мак- зоне максимальных энергий тор-симальной энергией 15, 20, 25, 30 Мэв в М03Н0Г0 излучения бетатрона стали и бетоне от толщины слоя бетона. 15—ЗОМэв разНОСТЬ коэффициентов ослабления для стали и бетона С ростом энергии увеличивается (рис. 1). Наибольшая величина разности получается для максимальной энергии тормозного излучения 30 Мэв. Это положение сохраняется и при изменении величины" коэффициента ослабления с толщиной бетона до 100 см, несмотря на уменьшение абсолютной величины разности.
Таким образом, для контроля положения и состояния стальной арматуры в железобетонных конструкциях просвечиванием тормозным излучением бетатрона, в диапазоне максимальных энергий 15—30 Мэв, наилучшая выявляемость достигается при энергии 30 Мэв.
На рис. 2 по оси абсцисс отложена максимальная энергия тормозного излучения в Мэв, а по оси ординат диаметр наименьшего
50
выявляемого арматурного стержня в мм. Начиная с толщины железобетонных конструкций более 60 см выявляемость арматуры с ростом энергии излучения увеличивается (рис. 2).
й
[мм]
I
I
I'
| Пленка РТ-2. \экраны сёинцобые
ЗтУм?"
2т/м*
1т/мг
Ю 15 20 25 30
Максимальная энергия тормозного излучения ¡мэв]
Рис. 2. Зависимость наименьшего выявляемого диаметра арматурного стержня в бетоне при просвечивании тормозным излучением от максимальной энергии излучения в Мэв.
Методика выбора энергии излучения для радиационной дефектоскопии по разности коэффициентов ослабления может быть применена и для контроля других многослойных тел.
ЛИТЕРАТУРА
1. А. А. В о р о б ь е в, В. И. Горбунов, В. А. Воробьев, Г. В. Титов. .Бетатронная дефектоскопия материалов и изделий. Госатомиздат, М, 1965.
2. В. А. Воробьев. Кандидатская диссертация, Томск, ТПИ, 1965.
3. С. П. К р у г л о в. ЖТФ, 31, 1092, 1961.
4. Г. Ф. Долженко. Арматурные работы. Стройиздат, М, 1951.
