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 . [...]... hành chụp hai ảnh từ hai vị trí theo các hướng vuông góc với nhau Một trong hai ảnh sẽ cho ra vị trí khuyết tật theo hai chiều trong khi một bức ảnh kia sẽ cho ra chiều thứ ba Hình 2.16 : Phương pháp chụp ảnh vuông góc 31 2.3.4.2 Phương pháp xê dịch ống phóng Hình 2.17: Phương pháp xê dịch ống phóng Phương pháp này phù hợp cho các bản phẳng trong những trường hợp mà phương pháp góc trực giao không. .. xạ 20 150 500 Sinh viên 6 50 150 Dân chúng 1 15 - 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. .. 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... được quá lớn hay quá ít vì nó có thể 32 làm méo ảnh hoặc dẫn đến kết quả không đủ tách các ảnh để việc tiến hành đo sự xê dịch gặp khó khăn Giá trị thích hợp ta nên chọn là 1/3 Sfd 2.3.4.3 Phương pháp đánh dấu bằng chì Hình 2.17: Phương pháp đánh dấu bằng chì Đây là phương pháp thông dụng nhất để định vi khuyết tật Phương pháp này như sau: Thực hiện một phép chụp thông thường và đánh dấu vị trí theo kích... 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. .. của nguồn bức xạ Chất lượng của ảnh phóng xạ được biểu diễn bằng thuật ngữ “ độ nhạy của phương pháp chụp ảnh phóng xạ “ và khả năng giải đoán bởi chỉ thị chất lượng ảnh Chất lượng ảnh ( độ nhạy Sr) là thể hiện trực tiếp khả năng phát hiện khuyết tật của nó hoặc những thay đổi độ dày trong mẫu vật đang được kiểm tra Một cách tổng quát, độ nhạy Sr được xem là khả năng phát hiện sự thay đổi nhỏ nhất trong... của việc kiểm tra chụp ảnh phóng xạ là phát hiện và nhận dạng các khuyết tật nằm ở bên trong vật kiểm Vì vậy định vị khuyết tật là một trong những vấn đề hết sức quan trọng như sau: - Để giúp cho việc đọc khuyết tật - Để đánh giá độ nghiêm trọng của khuyết tật - Để giúp cho việc sửa chữa cần thiết Sau đây là một số phương pháp có thể định vị khuyết tật theo 3 chiều 2.3.4.1 Phương pháp chụp ảnh vuông... 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... 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... ra độ nhoè hình học liên quan đến kích thước của nguồn phát bức xạ Khi nguồn phát không phải là một điểm mà có kích thước nhất định thì ảnh tạo thành không có độ nét hoàn hảo Độ mờ của viền ảnh gọi là độ nhoè ảnh Độ nhoè không thể loại bỏ hoàn toàn do không thể chế tạo được thiết bị chụp ảnh bức xạ có nguồn phát dạng điểm Chỉ có thể giảm độ nhoè bằng cách tăng khoảng cách từ nguồn tới phim Sfd 35 Độ . 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. 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. 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