WYŻSZA SZKOŁA MORSKA W Szczecinie Zakład Diagnostyki i Remontów Maszyn Okrętowych
Przedmiot:: TECHNOLOGIA REMONTÓW URZĄDZEŃ OKRĘTOWYCH
Imię i Nazwisko: Burnos Tomasz	Grupa: III MC b	Zespół:
		Numer ćwiczenia
Temat ćwiczenia: Badania roentgenowskie.
Data wykonania ćwiczenia:	Data oddania sprawozdania:
Prowadzący: R. Sztangierski	Ocena:	Podpis:

Wstęp teoretyczny.

Badania rentgenowskie należą do grupy najważniejszych nieniszczących badań materiałów. W badaniach tych wykorzystywane jest oddziaływanie z materią fal elektromagnetycznych odpowiedniej długości, zwanych promieniowaniem rentgenowskim. Na podstawie analizy wyników badań podejmowana jest decyzja o dopuszczeniu badanego elementu do eksploatacji.

Promieniowanie rentgenowskie jest falą elektromagnetyczną. Fala elektromagnetyczna powstaje w wyniku rozchodzenia się zmiennego pola elektrycznego i magnetycznego. Energia takiego promieniowania wysyłana jest porcjami (kwantami), które nazywają się fotonami.

Energia kwantu fali elektromagnetycznej zależy od długości fali. Im mniejsza jest długość fali, tym większa jest jej energia. Widmo promieniowania elektromagnetycznego można podzielić na następujące obszary w kierunku coraz krótszych fal:

- fale radiowe,

- mikrofale,

- podczerwień,

- światło widzialne,

- nadfiolet, i

- promieniowanie rentgenowskie.

Promieniowanie rentgenowskie przechodząc przez badany obiekt ulega osłabieniu. Oznacza to, że natężenie promieniowania za badanym obiektem jest niższe od natężenia promieniowania padającego na obiekt. Osłabienie promieniowania spowodowane jest jego pochłanianiem przez materię i rozpraszaniem.

Stosowane w technice materiały powodują zróżnicowane osłabienie promieniowania rentgenowskiego.

Rejestracji promieniowania rentgenowskiego dokonuje się najczęściej przy wykorzystaniu efektu fotochemicznego, dobrze znanego z fotografii.

Promieniowanie rentgenowskie powoduje zaczernienie błony pokrytej halogenkiem srebra. Zaczernienie to zależy od natężenia promieniowania i czasu jego działania. Istnieją także inne sposoby rejestracji promieniowania rentgenowskiego.

W trakcie badań rentgenowskich rejestruje się promieniowanie, które pozostało po przejściu przez badany obiekt.

Łączna długość drogi przejścia promieniowania przez materię w miejscu występowania wady jest mniejsza niż w sąsiadującym obszarze. Oznacza to, że osłabienie promieniowania jest również mniejsze. Tak więc, na płaszczyźnie rejestracji promieniowania jego intensywność w polu odwzorowania wady jest większa niż w sąsiadującym obszarze.

Zmiany intensywności promieniowania po przejściu przez badany obiekt powodują zróżnicowane zaczernienie błony rentgenowskiej. W ten sposób powstaje cień nieciągłości (wady), który umożliwia jej wykrycie, lokalizację oraz określenie rodzaju i kształtu.

Promieniowanie rentgenowskie wytwarzane jest w specjalnych lampach próżniowych. Lampa taka jest najważniejszą częścią aparatu rentgenowskiego. Klasyczna lampa rentgenowska zbudowana jest ze szkła i współpracuje z następującymi elementami składowymi aparatu rentgenowskiego: transformatorem wysokiego napięcia, prostownikiem oraz transformatorem do zasilania włókna żarzenia katody.

Nowoczesne lampy rentgenowskie, budowane coraz częściej z użyciem ceramiki i metalu, zasilane są poprzez układ tzw. kaskady napięciowej. Praca lampy rentgenowskiej przebiega w czterech etapach.

Najbardziej w praktyce popularny sposób rejestracji promieniowania rentgenowskiego, to rejestracja na specjalnej błonie przy wykorzystaniu efektu fotochemicznego. Jest to również wygodny i trwały sposób dokumentowania badań. Błona taka, zbliżona swoimi właściwościami do błony fotograficznej nosi nazwę błony rentgenowskiej.

Badaniem właściwości błon rentgenowskich oraz metodami pomiaru tych właściwości zajmuje się sensytometria. Właściwości błony rentgenowskiej opisuje tak zwana krzywa charakterystyczna, która podaje zależność pomiędzy gęstością optyczną a ekspozycją.

Rozróżnia się dwa główne rodzaje błon rentgenowskich:

- błony gruboziarniste, oraz

- błony drobnoziarniste.

W celu skutecznego wykrywania niewielkich wad stosowane są błony drobnoziarniste o małej czułości. Dla osiągnięcia właściwego zaczernienia błona taka wymaga odpowiednio dłuższego czasu naświetlania. Naświetlona błona poddawana jest obróbce w ciemni.

Okładki wzmacniające stosuje się w celu zwiększenia działania promieniowania na błonę rentgenowską i, co za tym idzie, skrócenia koniecznego czasu jej naświetlania. Efekt wzmocnienia polega na wykorzystaniu dużej czułości błon rentgenowskich na światło widzialne oraz na strumień elektronów.

Najczęściej stosowane są okładki solne i okładki metalowe. Okładki solne pozwalają na znaczne skrócenie czasu naświetlania błony, ale zwiększają tzw. nieostrość wewnętrzną. Okładki metalowe obok skrócenia czasu naświetlania poprawiają także kontrast radiogramu.

Prawidłowe naświetlenie błony rentgenowskiej jest bardzo ważne dla właściwego wykonania badań. Największy wpływ na naświetlenie błony rentgenowskiej mają cztery parametry: napięcie lampy, odległość, prąd anodowy i czas.

Zmieniając napięcie lampy zmienia się przenikliwość promieniowania rentgenowskiego. Zwiększenie napięcia pomiędzy anodą i katodą lampy rentgenowskiej zwiększa prędkość z jaką elektrony bombardują anodę, a to prowadzi do wzrostu energii wytwarzanego promieniowania.

Zmiany napięcia zmieniają wprost proporcjonalnie zaczernienie błony rentgenowskiej.

Wartość napięcia ustawia się na tablicy sterującej lampy. Najczęściej stosowane lampy rentgenowskie pracują przy napięciach dochodzących do 400 kV.

Zmiana odległości między ogniskiem anody lampy rentgenowskiej i błoną rentgenowską powoduje zmianę natężenia promieniowania oraz zmianę obszaru obejmowanego promieniowaniem rentgenowskim. Natężenie promieniowania zmienia się z odwrotnością kwadratu odległości.

Zmiana odległości powoduje więc odwrotnie proporcjonalne zaczernienie błony rentgenowskiej.

W celu ułatwienia przeprowadzenia badań wprowadzono w praktyce badań rentgenowskich parametr "odległość" jako wielkość ustaloną. Uwzględniając wielkość optymalnego obszaru obejmowanego promieniowaniem określono standardową odległość na 700 mm i oznaczono symbolem FFA.

Prąd anody jest to prąd płynący w obwodzie wysokiego napięcia lampy rentgenowskiej. Mocniejsze nagrzanie katody powoduje zwiększenie prądu anodowego, co prowadzi do wzrostu natężenia promieniowania.

Zmiany prądu anodowego zmieniają wprost proporcjonalnie zaczernienie błony rentgenowskiej.

Czas działania promieniowania na błonę rentgenowską związany jest między innymi z grubością badanego obiektu. Badanie elementów o większej grubości wymaga wydłużenia czasu.

Zmiany czasu zmieniają wprost proporcjonalnie zaczernienie błony rentgenowskiej.

Iloczyn prądu anodowego i czasu nazywany jest ekspozycją.

Promieniowanie przechodzące przez badany obiekt powinno naświetlić błonę rentgenowską w sposób optymalny. Zbyt mocno lub zbyt słabo zaczerniony radiogram może nie uwidocznić wady znajdującej się w badanym obiekcie. W celu wyznaczenia prawidłowych parametrów naświetlenia błony rentgenowskiej należy posłużyć się odpowiednim nomogramem. Takie nomogramy sporządzane są dla jednego rodzaju materiału, ustalonej odległości oraz ustalonego typu błony rentgenowskiej. Jeżeli dysponowane dane (warunki badania) nie są zgodne z podanymi w legendzie nomogramu, to odczytana wartość ekspozycji może być skorygowana przy pomocy odpowiednich równań.

Promieniowanie rentgenowskie, podobnie jak światło widzialne rozchodzi się prostoliniowo. W zależności od wzajemnego ustawienia lampy rentgenowskiej, badanego obiektu oraz kasety z błoną rentgenowską, mogą wystąpić różne deformacje geometryczne. Przykłady takich deformacji pokazane są na rysunkach.

Źródło promieniowania rentgenowskiego nie jest punktowe, lecz ma określoną powierzchnię. Obok cienia krawędzi prześwietlanego obiektu lub wady pojawiają się półcienie. Zjawisko powstawania półcienia wywołanego określonymi wymiarami źródła promieniowania oraz wzajemną odległością źródła, błony rentgenowskiej i obiektu nosi nazwę nieostrości geometrycznej.

Nieostrość geometryczna zależy:

- wprost proporcjonalnie od wielkości ogniska anody,

- wprost proporcjonalnie od odległości pomiędzy obiektem a błoną rentgenowską,

- odwrotnie proporcjonalnie od odległości pomiędzy obiektem a ogniskiem anody.

Nieostrością wewnętrzną nazywa się efekt polegający na braku gwałtownej zmiany gęstości optycznej przy odwzorowywaniu krawędzi. Efekt ten spowodowany jest pośrednim naświetlaniem ziaren błony w kierunku poprzecznym do głównego kierunku promieniowania.

Wielkość nieostrości wewnętrznej zależy od:

- rodzaju okładek wzmacniających,

- energii promieniowania,

- odległości między okładką wzmacniającą i błoną rentgenowską.

Nieostrość wewnętrzną redukuje się poprzez próżniowe pakowanie błon rentgenowskich z okładkami wzmacniającymi.

Przy prześwietlaniu badanych obiektów promieniowaniem rentgenowskim powstaje tzw. promieniowanie rozproszone, które naświetla błonę w sposób przypadkowy. Związane jest to z właściwym dla fali elektromagnetycznej zjawiskiem odbicia, rozproszenia i załamania. Szczególnie jest to widoczne przy badaniu obiektów o dużych grubościach. Sposoby ograniczenia działania promieniowania rozproszonego polegają na stosowaniu odpowiednich osłon, najczęściej z ołowiu.

Ostateczna jakość radiogramu zależy od różnych czynników, przy czym najważniejsze to:

- nieostrość geometryczna,

- nieostrość wewnętrzna błony rentgenowskiej,

- nieostrość spowodowana promieniowaniem rozproszonym wewnętrznym i zewnętrznym.

Nieostrość całkowita powoduje, że odwzorowanie krawędzi nie jest linią, lecz obszarem o rozmytej gęstości optycznej. Ogranicza to zdolność rozpoznawania szczegółów na radiogramie. Dlatego konieczne jest zawsze określenie klasy jakości radiogramu przy pomocy odpowiednich wzorców. Najpopularniejsze są tzw. wzorce pręcikowe.

Typowe stanowisko do przemysłowych badań rentgenowskich składa się z następujących części:

- aparatu rentgenowskiego,

- badanego obiektu,

- skrzynki sterowniczej,

- lampy ostrzegawczej,

- osłony ołowianej górnej,

- osłony ołowianej dolnej,

- wzorca pręcikowego,

- oznaczenia badanego obiektu,

- kasety z błoną rentgenowską.

Typowa kaseta do badań zawiera błonę rentgenowską wraz z okładkami wzmacniającymi. Ściana z odpowiedniego materiału zapewnia ochronę operatora przed promieniowaniem. Parametry badania takie jak napięcie lampy i ekspozycja nastawiane są na pulpicie skrzynki sterowniczej.

Właściwa ocena radiogramu jest bardzo odpowiedzialnym zadaniem, wymagającym wiedzy i doświadczenia. Naświetloną błonę rentgenowską poddaje się obróbce w ciemni. Obraz na błonie zostaje wywołany i utrwalony. Tak otrzymany radiogram ogląda się dokładnie na negatoskopie.

Przy ocenie wad i podejmowaniu decyzji dotyczącej jakości badanego obiektu pomocne są specjalne atlasy wad zlokalizowanych np. w spoinach, odlewach lub odkuwkach.

W zależności od rodzaju materiału, dostępności obiektu badanego, wydajności i dopuszczalnych kosztów oraz stopnia zagrożenia promieniowaniem opracowano różne techniki badań rentgenowskich. Najbardziej znaną jest omówiona w poprzednich rozdziałach technika wykorzystująca błonę rentgenowską. Stosuje się także rejestrację obrazu przy zastosowaniu ekranu fluoroscencyjnego, często z użyciem kamery telewizyjnej.

Promieniowanie rentgenowskie jest bardzo niebezpieczne dla żywych organizmów. Niezwykle ważną rolę odgrywa odpowiednia ochrona przed promieniowaniem. Przepisy określają wielkość dopuszczalnej dawki promieniowania, która może być pochłonięta przez człowieka bez szkody dla jego zdrowia.

Główne zasady ochrony przed promieniowaniem to:

- stosowanie osłon,

- ograniczanie czasu pracy,

- zachowanie bezpiecznej odległości od źródła promieniowania.

Osoby przeprowadzające badania rentgenowskie poddają się regularnie kontroli dozymetrycznej dotyczącej wchłoniętej dawki promieniowania.

---