Рентгенови системи за инспекция

Измервателна техникаСп. Инженеринг ревю - брой 5/2021 • 02.08.2021

  • Рентгеновите системи за инспекция се реализират с висока степен на ефективност в производството на сладкарски изделия, зърнени храни, меса, колбаси и млечни продукти

  • Индустриален рентгенографски контрол се извършва при заваряване, леене на части или компоненти, инспекция на продукти, сортиране и рециклиране, техническо обслужване на въздухоплавателни средства и др.

  • Методът установява както повърхностни, така и дефекти и нарушения в дълбочина

 

Радиографичният метод за безразушителен контрол (RT) използва рентгенови или гама-лъчи, за да изследва вътрешната структура на произведените компоненти и да идентифицира недостатъци или дефекти. Този метод представлява обемно изследване, което открива дефекти, които не са явни на повърхността и по друг начин не могат да бъдат открити. С рентгенографската инспекция могат да се изследват материали и продукти и да се открият нарушения на целостта и структурата както на малки електронни компоненти, така и на мащабни конструкции.

Системите за инспекция на продукцията се превръщат в незаменима част от отговорното и безопасно производство в широк кръг сектори. С особено голяма сила това важи и за хранително-вкусовата и фармацевтичната индустрия, тъй като безопасността и качеството на тези продукти подлежат на строг контрол. В преработката на храни например рентгенографскта инспекция и контролът на качеството са основна концепция, залягаща в Анализа на опасностите и контрол на критичните точки HACCP (Hazard Analysis and Critical ControlPoint) – система за осигуряване на безопасността на храните при тяхното производство и дистрибуция. Те са и задължителна предпоставка за успешно сертифициране по съвременните стандарти.

Замърсявания със стъкло, керамика и подобни материали представлява сериозен проблем, който рентгеновите системи за инспекция лесно разрешават. Освен това за разлика от конвенционалните металотърсачи тези системи позволяват паралелна проверка на два различни продукта, на неправилно поставени или припокриващи се продукти. Освен замърсявания откриват всякакви дефекти на продукта, като например липсващи компоненти.


Специфики на оборудването за приложения в ХВП

Рентгеновите лъчи се генерират от електрическа рентгенова тръба. Детектор с линейна форма, разположен над транспортната лента, измерва получената доза радиация. Тъй като рентгеновите лъчи имат много висока енергия, те са в състояние да проникнат през повърхността на твърди тела. В зависимост от плътността на изследвания обект рентгеновите лъчи преминават през продукта и затихват при достигане на по-висока плътност. Детекторът преобразува остатъчното лъчение в електрически сигнал и разликите в степента на абсорбция, т.е. разликите в плътността на инспектирания обект, могат да бъдат представени в изображение. Колкото по-висока е плътността на даден материал, толкова по-тъмно изобразено е то върху рентгеновото изображение и обратно. Софтуерът за обработка на изображения открива разликите в контраста в изображението, подчертава замърсителите, липсващите елементи или нарушения в продуктите и извежда съответния сигнал.

Рентгенографските системи могат да открият всякакви замърсители, чиято плътност се различава съществено от плътността на продукта, който трябва да бъде инспектиран. Това могат да бъдат сплави, обикновена стомана, неръждаема стомана, стъкло, пясък, кварц и др.

Освен замърсявания рентгеновите системи могат да откриват и други дефекти на продукта. Липси в опаковки, нежелани въздушни мехурчета, наднормено или недостатъчно тегло на разфасовката, счупени продукти, отклонения във формата и дори неправилни позиции на отделни компоненти могат да бъдат открити със средствата на рентгеновите системи за инспекция. Това не само гарантира висока степен на чистота, но и допълнително подобрява качеството на крайния продукт.

Рентгеновите системи за инспекция се реализират с висока степен на ефективност в производството на сладкарски изделия, зърнени храни, меса, колбаси и млечни продукти, консервната промишленост, хлебни изделия, бебешки храни и други. Въпреки широкоспектърното приложение дори рентгенографската технология не е в състояние да открие всички видове замърсители. Например не е възможно да се открият тънки фолиа, насекоми или косми, дърво, влакна, текстил и пластмаси, състоящи се само от въглеводороди (PP, PA, PC и др.).


Безразрушителен контрол на съоръжения

Радиографичният контрол или в частност рентгенографското тестване е метод за безразрушително изпитване (NDT). При този тип тестване обектът, подлежащ на инспекция, се поставя между източника на йонизиращо лъчение и радиационно чувствителния филм или детектора.

Лъчението, използвано за безразушителен контрол, представлява лъчи, получени чрез рентгенови генератори, или гама-лъчи, генерирани от естествената радиоактивност на запечатани радионуклидни източници. Тези източници имат по-високо енергийно ниво, т.е. по-къса дължина на вълната. След преминаване през изследвания образец фотоните се улавят от детектор, като сребърен халогениден филм, фосфорна плоча, детектор с плосък панел или детектор CdTe. Разликите в плътността и дебелината на материала на тествания компонент отслабват проникващото лъчение чрез процеси на взаимодействие, включващи разсейване и/или абсорбция. След това разликите в абсорбцията се записват върху филма или на електронен носител. Поради радиоактивността, обвързана с радиографичния контрол, от първостепенно значение е да се гарантира стриктното спазване на местните разпоредби и изисквания за безопасност по време на работа и радиационна защита.

Индустриален рентгенографски контрол се извършва при заваряване, леене на части или компоненти, инспекция на хранителни продукти, сортиране и рециклиране, техническо обслужване на въздухоплавателни средства, балистика, проверка на турбини, изследване на характеристиките на различни повърхности, измерване на дебелината на покрития, при контрол и др.

Оборудването за инспекция може да бъде преносимо или стационарно. В индустриалната рентгенография има няколко метода за изобразяване. Те включват радиографски филм, радиография в реално време (RTR), 3D след реконструкция на изображението, т.е. чрез компютърна томография (CT), цифрова рентгенография (DR) и компютърна радиография (CR). Също така е възможно да се извършва томография почти в реално време (4-мерна компютърна томография или 4DCT). Специфични техники като рентгенова флуоресценция (XRF), рентгенова дифрактометрия (XRD) и някои други допълват гамата от инструменти, които могат да се използват в индустриалната рентгенография.


Предимства и тенденции

Методът позволява извършване на инспекция, без да се налага разглобяване на компоненти, като е необходима съвсем минимална подготовка на повърхностите. С него се установяват както повърхностни, така и дефекти и нарушения в дълбочина. Може да се прилага за изследване на сложни структури, като за целта да се изолират определени сегменти от вътрешността на обекта. Съществено предимство на рентгенографските системи е високата чувствителност към изменения в дебелината на слоевете, което е от особено голяма полза при откриване на корозия, недостатъци в покрития и в плътността на материала.

Повечето индустрии преминават от рентгенография, използваща чувствителен филм, към цифрова рентгенография, базирана на сензори, аналогично на прехода, при който традиционната фотография бе изместена от цифровата. Тъй като количеството радиация, достигащо противоположната страна на материала, може да бъде установено и измерено, вариациите в това количество (или интензитет) на лъчение се използват за определяне на дебелината или състава на материала.

За инспекция на промишлено оборудване и продукция се използва лъчение в диапазона на високоенергийните рентгенови лъчи, т.е. тези с енергия, надвишаваща 20 keV, поради високата ефективност на проницаемостта. Съвременните приложения широко използват сцинтилационните детектори. Състоят се от сцинтилационен кристал (или друг вид сцинтилиращ материал), който е в оптична връзка с фотоелектронен умножител. Тези детектори преобразуват рентгеновите лъчи в светлина и засичат тази светлина, за да засекат рентгеновите лъчи индиректно. Особено голям интерес при безразрушителния контрол са детекторите с двойно изобразяване, което позволява улавяне на изображение с дълбоки тонове чрез едновременна детекция на рентгенови лъчи с висока и ниска енергия.

За работа с промишлени рентгенографски системи следва да се спазват регулаторните изисквания за безопасност и да се използват определени видове предпазни средства. Оборудването за безопасна работа обикновено включва няколко основни елемента – измервателен уред за радиация (като брояч на Гайгер-Мюлер), алармиращ дозиметър или измервателен уред, газово зареден дозиметър и термолуминесцентен дозиметър (TLD).

 

ЕКСКЛУЗИВНО

Top